专利名称：基于紫外光谱的SF₆电气设备内SO₂组分的在线监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及SF6电气设备内放电故障的在线监测领域，尤其涉及一种基于紫外光谱的SF6电气设备内SO2组分的在线监测系统。
背景技术：
在正常工作情况下，SF6气体十分稳定，作为一种理想的绝缘和灭弧介质，被广泛应用于SF6电气设备中。然而SF6气体在电弧、电火花和电晕放电作用下会发生分解,生成的离子和离子团与电气设备内存在的微量水分、气体杂质、金属电极材料和固体绝缘材料发生反应，会生成复杂的分解产物，这不仅会造成设备内部金属部件的腐蚀、绝缘材料的性能劣化以致设备绝缘性能下降，更会对电气设备运行和现场工作人员的人身安全带来极大隐患。所以十分有必要对SF6电气设备的运行状况进行实时监测并给予及时维护。(参见文献I)目前离线检测主要是通过分析SF6气体组分来判断故障状态，即通过采集样本后送至实验室进行精密分析，如红外光谱、色谱、色谱-质谱联用等方法。这些设备由于体积庞大，无法应用于设备现场，且采样间隔较长，不利于及时发现设备的故障缺陷。文献1:SF6电气设备的监督与故障诊断[J].周舟，陈绍艺，龚尚昆，胡旭，陶靖等·高压电器，2011，Vol. 47Νο· 2.

实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种基于紫外光谱的SF6电气设备内SO2组分的在线监测系统，通过对SO2气体的检测，判断SF6电气设备内部是否存在放电故障异常，为操作维护人员提供重要预警信息，从而及时做出决断和进一步的精确检测。为解决上述技术问题本实用新型的技术方案如下。基于紫外光谱的SF6电气设备内SO2组分的在线监测系统主要由气体采样池、上位机数据处理与状态分析模块、紫外光谱仪、氘灯光源、下位机控制模块、待测SF6电气设备、真空泵组成。1.各部件结构所述气体采样池为直通管道，直通管两端各设有结构相同一个组合体结构的采样接口模块，都固定于方形底座上，其一端为进气口，另一端为出气口 ；在每个采样接口模块分别都设有一个光纤耦合接口、变送器接口空心螺栓、采样接口模块密封螺孔和采样接口模块密封端盖。所述上位机数据处理与状态分析模块由一台上位机组成。所述下位机控制模块是一台控制器。2.各部件的连结关系气体采样池一端的采样接口模块通过变送器接口空心螺栓与压力变送器连接，另一端的采样接口模块通过变送器接口空心螺栓与温度变送器连接。[0014]气体采样池一端的采样接口模块的光纤耦合接口与第一光纤准直耦合透镜模块连接，另一端的光纤耦合接口与第二光纤准直耦合透镜模块连接。下位机控制模块分别通过电线与采样气体进气电磁阀、真空泵、真空泵电磁阀、采样气体出气电磁阀连接。上位机数据处理与状态分析模块通过电线与紫外光谱仪连接，紫外光谱仪通过光纤与第一光纤准直耦合透镜模块连接。待测SF6电气设备通过电磁阀与温度变送器连接。三通的三个端口分别与采样气体出气电磁阀、真空泵的电磁阀进口、采样气体出气止回阀出口连接；真空泵的电磁阀出口与真空泵进口连接；采样气体出气止回阀进口与压力变送器连接。氣灯光源通过光纤与第二光纤准直稱合透镜模块连接。本实用新型有益效果1.本实用新型利用紫外光谱方法实时监测设备内的SO2组分，解决了无法对SF6电气设备实时在线监测的问题，具有体积小、价格低、易安装等特点，可适用现场复杂的检测要求。2.本实用新型具有实时性强、检测周期短、分析速度快等特点，对实现SF6电气设备的在线监测和保证电网安全稳定运行具有重要的意义。

图1是本实用新型的整体系统结构示意图。图中第一光纤准直耦合透镜模块1-1，第二光纤准直耦合透镜模块1-2，上位机数据处理与状态分析模块2，紫外光谱仪3，下位机控制模块4，温度变送器5，采样气体进气电磁阀6,待测SF6电气设备7,氣灯光源8,气体米样池9,压力变送器10,米样气体出气止回阀11，真空泵12，真空泵电磁阀13，三通14，采样气体出气电磁阀15，气路出气口 16。图2是本实用新型气体采样池的俯视结构示意图。图中一端的采样接口模块17-1，另一端的采样接口模块17-2，一端的变送器接口空心螺栓18-1，，另一端的变送器接口空心螺栓18-2，一端的底座固定用螺孔19-1，，另一端的底座固定用螺孔19-2，直通管道20，采样池底座21。图3是本实用新型的气体采样池的正视结构示意图。图4是本实用新型的气体采样池的右侧视结构示意图。图中一端的采样接口模块密封螺孔22-1，，另一端的采样接口模块密封螺孔22-2，一端的光纤耦合接口 23-1，另一端的光纤耦合接口 23-2，一端的采样接口模块密封端盖24-1，另一端的采样接口模块密封端盖24-2。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本实用新型作进一步详细的描述。本实用新型提出的基于紫外光谱的SF6电气设备内SO2组分的在线监测系统，采用紫外光谱检测并通过多种数据处理方法实现了对SO2气体的检测，能及时对SF6电气设备做出故障判断与初步预警。[0032]本实用新型结构如图1所示，图中第一光纤准直耦合透镜模块1-1，第二光纤准直耦合透镜模块1-2，上位机数据处理与状态分析模块2，紫外光谱仪3，下位机控制模块4，温度变送器5,米样气体进气电磁阀6,待测SF6电气设备7,氣灯光源8,气体米样池9,压力变送器10，采样气体出气止回阀11，真空泵12，真空泵电磁阀13，三通14，采样气体出气电磁阀15，气路出气口 16。本实用新型的气体采样池的结构如图2、图3和图4所示，图2中一端的采样接口模块17-1，另一端的采样接口模块17-2，一端的变送器接口空心螺栓18-1，，另一端的变送器接口空心螺栓18-2，一端的底座固定用螺孔19-1，，另一端的底座固定用螺孔19-2，直通管道20，采样池底座21。图3、图4中一端的采样接口模块密封螺孔22-1，，另一端的采样接口模块密封螺孔22-2，一端的光纤耦合接口 23-1，另一端的光纤耦合接口 23-2，一端的采样接口模块密封端盖24-1，另一端的采样接口模块密封端盖24-2。基于紫外光谱的SF6电气设备内SO2组分的在线监测系统主要由气体采样池9、上位机数据处理与状态分析模块2、紫外光谱仪3、氘灯光源8、下位机控制模块4、待测SF6电气设备7、真空泵12组成。1.各部件结构所述气体采样池9为直通管道，直通管两端各设有结构相同一个组合体结构的采样接口模块17-1、17-2，都固定于方形底座21上，其一端为进气口，另一端为出气口 ；在每个采样接口模块分别都设有一个光纤耦合接口 23-1、23-2，变送器接口空心螺栓18-1、18-2，采样接口模块密封螺孔22-1、22-2和采样接口模块密封端盖24_1、24_2。所述上位机数据处理与状态分析模块2由一台上位机和配套的数据处理与状态分析软件组成。所述下位机控制模块4是一台控制器。2.各部件的连结关系气体采样池9 一端的采样接口模块17-1通过变送器接口空心螺栓18-1与压力变送器10连接，另一端的采样接口模块17-2通过变送器接口空心螺栓18-2与温度变送器5连接。气体采样池9 一端的采样接口模块17-1的光纤耦合接口 23-1与第二光纤准直耦合透镜模块1-2连接，另一端的光纤耦合接口 23-2与第一光纤准直耦合透镜模块1-1连接。下位机控制模块4分别通过电线与采样气体进气电磁阀6、真空泵12、真空泵电磁阀13、采样气体出气电磁阀15连接。上位机数据处理与状态分析模块2通过电线与紫外光谱仪3连接，紫外光谱仪3通过光纤与第一光纤准直耦合透镜模块l-ι连接。待测SF6电气设备7通过采样气体进气电磁阀6与温度变送器5连接。三通14的三个端口分别与采样气体出气电磁阀15、真空泵12的电磁阀13进口、采样气体出气止回阀11出口连接；真空泵12的电磁阀13出口与真空泵12进口连接；采样气体出气止回阀11进口与压力变送器10连接。氣灯光源8通过光纤与第二光纤准直稱合透镜模块1-2连接。[0048]本实用新型实施时变送器接口空心螺栓18-1，18-2位于采样接口模块17_1，17_2的气路接口处，不但起到固定温度变送器5和压力变送器10的作用，也是气体采样池9与外界进行气体交换的门户。采样气体通过温度变送器5、经变送器接口螺栓18-1进入一端的采样接口模块
17-1，流过定光程的直通管道后，再经另一端采样接口模块17-2的另一端变送器接口空心螺栓18-2、通过压力变送器10排出气体采样池9。采样气体进气电磁阀6和待测SF6电气设备7间通过气管相连。温度变送器5和压力变送器10的一端都通过螺纹与变送器接口空心螺栓18-1、
18-2相耦合，实时采集气体采样池9内温度、压力信号并将其通过232信号线传至下位机控制模块4。温度变送器5的另一端与采样气体进气电磁阀6相连接用于进气。压力变送器10的另一端与采样气体出气止回阀11相连，用于排出气体及防止气体逆流干扰测量结果。采样气体出气止回阀11与三通14相连。三通14另有两条气路支路其中一条连接采样气体出气电磁阀15和气路出气口 16，使气体排向大气；另一条支路与真空泵电磁阀13和真空泵12接相连，用于将气路抽真空测量以去除干扰气体。温度变送器5和压力变送器10采集的信号也通过下位机控制模块4传至上位机数据处理与状态分析模块2，采样气体进气电磁阀6、采样气体出气电磁阀15、真空泵电磁阀13和真空泵12均通过下位机控制模块4控制，关闭采样气体进气电磁阀6、采样气体出气电磁阀15、真空泵电磁阀13后即可将采样气体暂时封存在气体采样池9内。下位机控制模块4采用单片机作为控制器，主要用于控制采样气体进气电磁阀6、采样气体出气电磁阀15、真空泵电磁阀13和真空泵12的通断，读取气体采样池内温度、压力信号。下位机控制模块4和上位机数据处理与状态分析模块通过232串口进行通信，用于上位机数据处理与状态分析模块2上传数据，包括气体采样池内温度压力值、真空泵和三个电磁阀的通断状态。光源光谱仪部分由紫外光谱仪3和氘灯光源8组成，是系统的光谱数据采集部分。氘灯光源8发出的连续的紫外波段光信号，通过第二光纤接至光纤准直耦合透镜模块1-2，经过定光程的气体采样池9，再通过光纤准直耦合透镜模块1-1经光纤输出至紫外光谱仪
3。紫外光谱仪3和上位机数据处理与状态分析模块2间通过USB通信，用于向上位机数据处理与状态分析模块2上传数据，包括位于紫外波段的光谱仪采样点波长、各采样点对应的SF6电气设备气体样本的吸光度。上位机数据处理与状态分析模块2主要由一台上位机和配套的数据处理与状态分析软件组成，其主要功能在状态分析软件中实现，包括读取并解析下位机控制部分经232串口上传的数据，对特征区段吸光度数据进行预处理，判断样本气体内是否检测出SO2特征，必要时进行声光报警。以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案，都落入本发明的保护范围。
权利要求1.基于紫外光谱的SF6电气设备内SO2组分的在线监测系统，其特征在于，主要由气体采样池、上位机数据处理与状态分析模块、紫外光谱仪、氘灯光源、下位机控制模块、待测SF6电气设备、真空泵组成；1)各部件结构所述气体采样池为直通管道，直通管两端各设有结构相同一个组合体结构的采样接口模块，都固定于方形底座上，其一端为进气口，另一端为出气口 ；在每个采样接口模块分别都设有一个光纤耦合接口、变送器接口空心螺栓、采样接口模块密封螺孔和采样接口模块密封端盖；此外还设有一个与采样接口模块相贯的变送器接口螺栓；所述上位机数据处理与状态分析模块由一台上位机组成；所述下位机控制模块是一台控制器；2)各部件的连结关系气体采样池一端的采样接口模块通过变送器接口空心螺栓与压力变送器连接，另一端的采样接口模块通过变送器接口空心螺栓与温度变送器连接；气体采样池一端的采样接口模块的光纤耦合接口与第一光纤准直耦合透镜模块连接，另一端的光纤耦合接口与第二光纤准直耦合透镜模块连接；下位机控制模块分别通过电线与采样气体进气电磁阀、真空泵、真空泵电磁阀、采样气体出气电磁阀连接；上位机数据处理与状态分析模块通过电线与紫外光谱仪连接，紫外光谱仪通过光纤与第一光纤准直耦合透镜模块连接；待测SF6电气设备通过电磁阀与温度变送器连接；三通的三个端口分别与采样气体出气电磁阀、真空泵的电磁阀进口、采样气体出气止回阀出口连接；真空泵的电磁阀出口与真空泵进口连接；采样气体出气止回阀进口与压力变送器连接；氘灯光源通过光纤与第二光纤准直耦合透镜模块连接。
专利摘要本实用新型公开了基于紫外光谱的SF6电气设备内SO2组分的在线监测系统。系统主要由气体采样池、上位机数据处理与状态分析模块、紫外光谱仪、氘灯光源、下位机控制模块、待测SF6电气设备和真空泵组成。本实用新型的优点本实用新型利用紫外光谱方法实时监测设备内的SO2组分，解决了无法对SF6电气设备实时在线监测的问题，具有体积小、价格低、易安装等特点，可适用现场复杂的检测要求。
文档编号G01R31/12GK202903674SQ20122051991
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月11日 优先权日2012年10月11日
发明者黄云光, 王先培, 朱立平, 赵宇, 余志祥, 董政呈, 谭学园, 刘陈瑶 申请人:广西电网公司电力科学研究院, 武汉大学