[发明专利]一种基于气体分解组分的高压电力设备绝缘状态监测系统

说明书

本发明公开了一种基于气体分解组分的高压电力设备绝缘状态监测系统，包括：微型气体传感器、信号处理模块以及信号监测模块，所述微型气体传感器用于将被测气体浓度转换为电流信号，并输出至信号处理模块；信号处理模块用于对所述电流信号进行模‑数转换、放大、数字滤波和采集，并输出至信号监测模块；信号监测模块用于将接收到的信号进行处理、分析和存储，通过可视化界面呈现给用户，实现高压电力设备绝缘状态监测。本发明能够检测微型气体传感器输出的电流信号，并最终实现气体分解组分的精确测量，具有功耗低，结果精确，操作简单，抗电磁干扰能力强，体积小，便于安装等优点。

技术领域

本发明涉及电力设备故障诊断和状态监测领域，具体涉及一种基于气体分解组分的高压电力设备绝缘状态监测系统。

背景技术

SF₆气体具有较高的绝缘强度，可以保证正常运行中的高压SF₆电力设备具有足够高的耐压强度而不被击穿；此外，高压SF₆电力设备(如断路器)在开断短路电流时要经历介质强度恢复的过程，如果弧后SF₆介质绝缘强度高于触头两端承受的恢复电压，则可以保证电弧不会重燃，短路电流开断成功。因此，SF₆气体在常温下的绝缘击穿特性和弧后介质强度恢复阶段的绝缘击穿特性是制约高压SF₆电力设备安全运行的重要因素。

准确的化学组分构成和电子碰撞截面数据是利用Boltzmann方程计算绝缘特性的关键。当温度很高时，SF₆等离子体具有统一温度、处于局部热力学平衡状态，可以利用Gibbs自由能最小化方法解析得到平衡态化学组分构成。自20世纪90年代起，西安交通大学、武汉大学、沈阳工业大学等高校基于局部热力学平衡假设，在SF₆及其混合气体、替代气体绝缘特性研究上开展了大量理论研究工作；法国Gleizes和日本Tanaka研究团队也针对SF₆气体绝缘特性开展了相关研究。从上述分析可知，SF₆气体分解组分和高压SF₆电力设备绝缘特性之间存在一定联系，为利用SF₆气体分解组分进行高压电力设备绝缘状态监测提供了理论基础。

近年来，随着新型传感器技术的飞跃发展，微型气体传感器以其独特的优势已逐步应用到高压电力设备故障诊断。利用微型气体传感器监测气体分解组分来反映高压电力设备绝缘状态具有一定可行性，但传感器微小信号的检测与信号处理技术是气体分解组分在线监测的关键。因此，如何基于微型气体传感器监测对信号进行分析和处理从而使得微型气体传感器最终得到实用，成为现在亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于气体分解组分的高压电力设备绝缘状态监测系统,能够检测微型气体传感器输出的电流信号，并最终实现气体分解组分的精确测量。

为实现上述目的本发明采用以下技术方案：

一种基于气体分解组分的高压电力设备绝缘状态监测系统，包括：微型气体传感器、信号处理模块以及信号监测模块，其中：

所述微型气体传感器用于将被测气体浓度转换为电流信号，并输出至信号处理模块；

所述信号处理模块用于对所述电流信号进行模-数转换、放大、数字滤波和采集，并输出至信号监测模块；

所述信号监测模块用于将接收到的信号进行处理、分析和存储，通过可视化界面呈现给用户，实现高压电力设备绝缘状态监测。

作为本发明进一步的方案：所述微型气体传感器安装在断路器灭弧室、全封闭式气体绝缘组合电器高压电力设备的内壁。

作为本发明进一步的方案：所述微型气体传感器的安装位置远离放电区域以及气体流速较快的区域。