CN109490204B - 一种放电模拟与放电分解气体监测一体化的装置 - Google Patents
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Abstract
一种放电模拟及放电分解气体监测一体化的装置，包括光源及信号处理模块、密封气体容器、穿墙接线法兰盘、高压穿墙套管、低压穿墙套管、充放气阀门、支撑座、高压极板、低压极板、信号激发模块、准直光纤头、微音器、绝缘支撑、信号激发模块法兰盖。其特征在于：光源及信号处理模块放置在密封气体容器外部，通过光纤、线缆与密封气体容器上的穿墙接线法兰盘连接，穿墙接线法兰盘另一侧分别连接准直光纤头和微音器。工作时，在高压极板的针电极处产生放电，并激发绝缘气体产生分解，光源及信号处理模块发出的激光光束通过准直光纤头射入信号激发模块，光束激发对应吸收频率的气体组分，并在信号激发模块内部产生声压信号，微音器探测声压信号，进而获得对应气体组分的浓度。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体监测装置，特别涉及一种电气设备放电模拟与放电分解气体监测一体化的光声光谱气体监测装置。
背景技术
SF6气体因其具有优异的绝缘和灭弧性能，广泛应用于断路器、互感器、套管、SF6气体绝缘组合电器(Gas Insulated Switchgear，GIS)等电气设备中。目前，我国220kV及以上电压等级的超高压电网和特高压电网，已强制要求全部采用SF6开关设备，其保有量3.3万余个间隔，居世界第一。此外，SF6气体绝缘管道母线(Gas Insulated Line，GIL)等设备还是核电、水电及跨江输电管廊等关键场所的首选输电方式。
SF6气体化学性质稳定，但在放电或过热条件下会发生解离；在没有其他杂质存在时，解离的SF6会迅速复合还原为SF6气体。但在实际使用中，SF6气体中难免会混有少量水分和氧气等杂质，离解的SF6与这些杂质组分进一步反应，生成多种毒性大且腐蚀性强的分解产物(SO2F2、SOF2、SO2、H2S等)。这些分解产物存在于设备中，会进一步加速设备故障发展、危害检修人员的安全。作为电网中传输和分配电能的枢纽，SF6开关设备故障可能引发大型设备损毁、大面积停电等，造成巨大的经济和社会损失。
绝缘类故障在SF6电气设备故障中的占比最高，危害最大，该种故障最终会导致SF6气体发生分解。对分解气体的检测可以实现故障早期预警及故障类型的分析。目前，行业标准DL/T1205-2013规定的SF6故障分解气体检测方法为电化学法和气相色谱法，不能实现高灵敏度在线监测。国内外电力行业对SF6分解物的检测只限于“定期采样、离线送检”，无法及时发现SF6电气设备的故障。此外，由于SF6气体的分解物种类多、化学性质活泼，离线检测结果受采样时间、检测时间的影响很大，导致SF6分解气体的故障判据尚无统一定论。因此，亟需一种高精度、实时在线的SF6开关设备的分解物检测装置，及时捕捉SF6的分解过程，制订科学合理的故障判据，提升电力设备的检测技术水平，保障电网的安全与稳定。
此外，c-C4F8、C4F7N、CF3I等气体绝缘介质也存在类似问题，继续可实现放电模拟与气体检测一体化的在线装置。
目前也有一些专利对SF6分解气体进行检测，但都属于半在线检测，还不能满足故障判据研究的需求。如专利CN2747583Y“六氟化硫电气设备故障检测仪的检测机构”通过一个四通接头连接压力传感器、SO2电化学气体传感器和H2S电化学气体传感器，检测SO2和H2S的含量并对设备内部故障进行诊断。但是该专利只能检测SO2和H2S气体，检测多种气体组分时会受到传感器的限制。类似的还有专利CN101464671A“一种六氟化硫气体及其分解物监测监控的装置及方法”。专利CN101644670A“六氟化硫气体放电微量组分的红外检测装置及方法”利用傅立叶红外光谱的方法对GIS在局部放电下的SF6分解气体进行检测。还有，专利CN10151496A“基于光声光谱技术的SF6检测***”，专利CN101982759A“局放下六氟化硫分解组分的红外光声光谱检测装置及方法”，专利CN102661918A“非共振光声光谱检测分析装置”。
上述这些检测方法虽然被称为在线检测，但实际工作中还是需要将样品气体从被测设备中抽出，并注入光声光谱检测装置的光声池来实现检测，为保证检测到的气体组分取样代表性，需多次循环取样冲洗光声池，无法实现故障分解过程中一些非稳定气体组分的检测。图1所示为传统仪器工作及应用方式。图1中，1为检测仪器，2为含有被测气体的设备，3为单接口无损循环取样模块。10为检测仪器1内部光源模块，11为检测仪器1内部控制电路模块，12为检测仪器1内部锁相放大器模块，13为检测仪器1内部的气体池，14为检测仪器1内部的信号传感器。21为含有被测气体的设备2的气体接口。工作时，单接口循环取样模块3通过气体接口21从含有被测气体的设备2种取出气体样品并通过进气管进入检测仪器1内部的气体池13，检测后通过排气管排回单接口循环取样模块3，并回充入含有被测气体的设备2。通常含有被测气体的设备2体积很大，远远大于气体池13及管路的体积，为保证从气体接口21获取得气体样品代表性，需采用单接口循环取样模块3多次循环采样、回充气体，样品采集过程消耗大量时间，同时样品在循环过程中发生变化，影响检测结果。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提出一种放电故障模拟与放电分解气体监测一体化装置。本发明可实现多组分分解物实时在线监测，避免传统检测方法受采样时间、采样位置影响大的问题，实现气体在放电条件下分解过程的监测，特别是SF6气体分解过程的检测。
本发明的放电故障模拟与放电分解气体监测一体化装置主要包括：光源及信号处理模块、密封气体容器、穿墙接线法兰盘、高压穿墙套管、低压穿墙套管、充放气阀门、支撑座、高压极板、低压极板、信号激发模块、准直光纤头、微音器、绝缘支撑、信号激发模块法兰盖。
所述光源及信号处理模块放置在密封气体容器外部，通过光纤、线缆与密封气体容器上的穿墙接线法兰盘连接，穿墙接线法兰盘另一侧分别连接准直光纤头、微音器。所述穿墙接线法兰盘安装在密封气体容器侧壁上，主要作用为在保证密封气体容器密封的情况下连接内外光纤、线缆。
所述光源及信号处理模块内部包括激光光源及其驱动，锁相放大器，信号转接盒以及控制模块。激光光源及其驱动通过线缆与锁相放大器相连，为锁相放大器提供调制频率参考信号；激光光源及其驱动通过光纤与外部的穿墙接线法兰盘相连；信号转接盒与外部的穿墙接线法兰盘相连，获得微音器的信号，并通过信号线缆传输给锁相放大器；锁相放大器与控制模块相连，实现控制及信号检测。所述锁相放大器为多通道；所述激光光源及其驱动的数量与检测气体组分种类量相同，且与准直光纤头、微音器数量相同。
所述信号激发模块、准直光纤头、微音器共同构成气体检测单元，所述气体检测单元有多个，数量由检测气体种类决定，每种检测气体组分设置1个气体检测单元。多个气体检测单元绕低压极板中心线成中心对称排列。即信号激发模块、准直光纤头、微音器均为多个，数量根据检测气体种类确定。所述信号激发模块法兰盖设置在气体检测单元上部。
所述信号激发模块法兰盖可以为平板型结构，导体材料制作，优选为黄铜或铝合金材料，开有外圈固定孔、内圈固定孔，优选各6个，均布；每个信号激发模块法兰盖对应多个信号激发模块，信号激发模块法兰盖与多个信号激发模块安装固定后，与信号激发模块中心腔体对应位置开有多个通气孔。对应的所述高压极板包括极板和针电极，所述针电极有1个，且针电极中心线与低压极板中心线，信号激发模块法兰盖中心线重合。针电极中心线距每个信号激发模块中心线距离相同。
所述信号激发模块法兰盖也可以是平板型结构，导体材料，优选为黄铜或铝合金材料，开有固定孔，固定孔优选6个，均布。每个信号激发模块法兰盖对应一个信号激发模块，且与信号激发模块中心腔体对应位置开有多个通气孔。对应的所述高压极板包括极板和针电极，且针电极多个，且数量与气体检测单元数量相同，且针电极几何尺寸相同，每个针电极中心线与对应的信号激发模块中心线重合。
所述的通气孔可以是中心线与信号激发模块中心线平行的直通孔；但优选的通气孔是中心线与信号激发模块中心线具有一定倾斜角度的通孔，且倾斜角度保证最靠近信号激发模块中心线的通气孔的延长线与信号激发模块缓冲腔的底面相交，而不与号激发模块的信号激发腔的内表面相交。采用该方式可以降低电晕噪声对声压信号的影响。
所述密封气体容器内部充有绝缘气体，充放气阀门设置在密封气体容器侧壁上，用于密封气体容器抽真空和充入绝缘气体，高压穿墙套管设置在密封气体容器顶部，且与高压极板导通；低压穿墙套管设置在密封气体容器底部，低压极板通过支撑座安装在密封气体容器内部下侧，且与低压穿墙套管导通；信号激发模块安装在低压极板上面，绝缘支撑安装在信号激发模块上面，高压极板安装在绝缘支撑上面，且与信号激发模块绝缘，准直光纤头安装在低压极板的准直光纤头安装孔处，且信号激发模块中心线、低压极板的准直光纤头安装孔中心线、准直光纤头中心线三者重合。微音器安装在信号激发模块的中部侧壁上，且微音器中心线与准直光纤头中心线垂直。所述低压极板、信号激发模块、信号激发模块法兰盖导通、电位相同。
所述信号激发模块为一圆柱体或长方体结构，制作材料为导体材料，优选为铜、铝合金、不锈钢，内壁可镀金，在中心开有“哑铃型”腔体，腔体中部即“哑铃中部位置”为信号激发腔，设计为共振式结构，直径Φ为3～100mm、长度L为20～500mm，且满足直径Φ小于长度L；腔体两侧即“哑铃两头位置”为缓冲腔，直径大于信号激发腔，在两侧缓冲腔下部侧壁上开有气孔，实现信号激发模块腔体内部气体与外部气体的流通，腔体中部的信号激发腔侧壁上开有微音器安装孔，微音器安装孔(42-3)为通孔，与信号激发腔内部连通。
所述微音器的频率响应范围是0.1Hz～30kHz，且对局部放电产生的50kHz～200kHz范围声压信号无响应，灵敏度大于20mV/Pa。所述微音器可以是电学微音器，也可以是光学微音器。
本监测装置工作时，高压电源通过高压穿墙套管、低压穿墙套管给高压极板、低压极板供电，在针电极处产生放电，并激发绝缘气体产生分解，且分解气体通过信号激发模块法兰盖自由扩散进入信号激发模块内部；光源及信号处理模块发出的激光通过准直光纤头射入信号激发模块，光束激发对应吸收频率的气体组分在信号激发模块内部产生声压信号，微音器探测声压信号并返回光源及信号处理模块，通过处理信号获得对应气体组分的浓度。实现在产生分解气体的同时获得产生气体的组分浓度，多个气体检测单元检测同步检测多种组分气体。实现在产生分解气体的同时，即可以通过激光激发信号获得产生气体的组分浓度。
附图说明
图1传统仪器工作及应用方式示意图；
图2为本发明放电模拟与放电分解气体一体化监测装置第一种实施方式示意图；
图3为本发明放电模拟与放电分解气体一体化监测装置第二种实施方式示意图；
图4为本发明的监测装置第一种实施方式高压极板结构示意图；
图5为本发明的监测装置第一种实施方式信号激发模块法兰盖示意图；
图6为本发明的监测装置第二种实施方式高压极板结构示意图；
图7为本发明的监测装置第一种实施方式信号激发模块法兰盖示意图；
图8为本发明的信号激发模块示意图；
图9为本发明的低压极板示意图；
图10为本发明的光源及信号处理模块示意图；
图11为本发明的监测装置信号激发模块法兰盖一种开孔实施方式示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
图1传统仪器工作及应用方式示意图，详细说明见背景技术最后一段。
图2为本发明放电模拟与放电分解气体一体化监测装置第一种实施方式示意图。如图2所示，主要包括：光源及信号处理模块410、密封气体容器49、穿墙接线法兰盘48、高压穿墙套管45、低压穿墙套管44、充放气阀门411、支撑座46、高压极板41、低压极板43、信号激发模块42、准直光纤头40、微音器47、绝缘支撑412、信号激发模块法兰盖413。
光源及信号处理模块410放置在密封气体容器49外部，通过光纤、线缆与密封气体容器49上的穿墙接线法兰盘48连接，穿墙接线法兰盘48的另一侧分别连接准直光纤头40和微音器47。穿墙接线法兰盘48安装在密封气体容器49侧壁上。
所述信号激发模块42、准直光纤头40、微音器47共同构成气体检测单元，所述气体检测单元有多个，数量由检测气体种类决定，每种检测气体组分设置1个气体检测单元，多个气体检测单元绕低压极板43中心线成中心对称排列。所述信号激发模块法兰盖413设置在气体检测单元上部。
密封气体容器49内部充有绝缘气体，充放气阀门411设置在密封气体容器49侧壁上，用于密封气体容器49抽真空和充入绝缘气体，高压穿墙套管45设置在密封气体容器49顶部，低压穿墙套管44设置在密封气体容器49底部，低压极板43通过支撑座46安装在密封气体容器49内部下侧，且与低压穿墙套管44相连，信号激发单元安装在低压极板43上面，绝缘支撑412安装在信号激发模块42上面，高压极板41安装在绝缘支撑412上面，且与信号激发模块42绝缘，高压极板41与高压穿墙套管45相连，准直光纤头40安装在低压极板43的开孔处，且信号激发模块42中心线、准直光纤头40中心线、低压极板43开孔中心线重合。微音器47安装在信号激发模块42的中部侧壁上，且微音器47中心线与准直光纤头40中心线垂直。所述高压极板41上的针电极中心线距每个信号激发模块42中心线距离相同。所述低压极板43、信号激发模块42、信号激发模块法兰盖413导通、电位相同。
本监测装置工作时，高压电源通过高压穿墙套管45、低压穿墙套管44给高压极板41、低压极板43供电，在高压极板41针电极处产生放电，并激发绝缘气体产生分解，且分解气体通过信号激发模块法兰盖413进入信号激发模块42内部；光源及信号处理模块410发出的激光通过准直光纤头40射入信号激发模块42，激发对应吸收频率的气体组分产生声压信号，微音器47探测声压信号并返回光源及信号处理模块410，通过处理获得对应气体组分的浓度。在产生分解气体的同时可以通过激光激发信号获得产生气体的组分浓度，多个气体检测单元检测同步检测多种组分气体。
图3为本发明放电模拟与放电分解气体一体化监测装置第二种实施方式示意图。如图3所示，主要包括：光源及信号处理模块410、密封气体容器49、穿墙接线法兰盘48、高压穿墙套管45、低压穿墙套管44、充放气阀门411、支撑座46、高压极板41、低压极板43、信号激发模块42、准直光纤头40、微音器47、绝缘支撑412、信号激发模块法兰盖413。
光源及信号处理模块410放置在密封气体容器49外部，通过光纤、线缆与密封气体容器49上的穿墙接线法兰盘48连接，穿墙接线法兰盘48另一侧分别连接准直光纤头40和微音器47。穿墙接线法兰盘48安装在密封气体容器49侧壁上。
所述信号激发模块42、准直光纤头40、微音器47共同构成气体检测单元，所述气体检测单元有多个，数量由检测气体种类决定，每种检测气体组分设置1个气体检测单元，多个气体检测单元绕低压极板43中心线成中心对称排列。所述信号激发模块法兰盖413设置在气体检测单元上部。
密封气体容器49内部充有绝缘气体，充放气阀门411设置在密封气体容器49的侧壁上，用于密封气体容器49抽真空和充入绝缘气体，高压穿墙套管45设置在密封气体容器49的顶部，低压穿墙套管44设置在密封气体容器49的底部，低压极板43通过支撑座46安装在密封气体容器49内部下侧，且与低压穿墙套管44相连，信号激发单元安装在低压极板43上面，绝缘支撑412安装在信号激发模块42上面，高压极板41安装在绝缘支撑412上面，且与信号激发模块42绝缘，高压极板41与高压穿墙套管45相连，准直光纤头40安装在低压极板43的开孔处，且信号激发模块42中心线、准直光纤头40中心线、低压极板43开孔中心线重合。微音器47安装在信号激发模块42的中部侧壁上，且微音器47的中心线与准直光纤头40的中心线垂直。所述高压极板41上的针电极数量与气体检测单元数量相同，且针电极几何尺寸相同，针电极中心线与对应的信号激发模块42的中心线重合。所述低压极板43、信号激发模块42、信号激发模块法兰盖413导通、电位相同。
本监测装置工作时，高压电源通过高压穿墙套管45、低压穿墙套管44给高压极板41、低压极板43供电，在高压极板41针电极处产生放电，并激发绝缘气体产生分解，且分解气体通过信号激发模块法兰盖413进入信号激发模块42内部；光源及信号处理模块410发出的激光通过准直光纤头40射入信号激发模块42，激发对应吸收频率的气体组分产生声压信号，微音器47探测声压信号并纤返回光源及信号处理模块410，通过处理获得对应气体组分的浓度。在产生分解气体的同时可以通过激光激发信号获得产生气体的组分浓度，多个气体检测单元检测同步检测多种组分气体。
图4为本发明的监测装置第一种实施方式高压极板结构示意图。如图4所示，高压极板41采用导体材料制作，高压极板41的极板41-1上装有针电极41-2，针电极41-2的位置距所述信号激发模块42中心线的距离相同。
图5为本发明的监测装置第一种实施方式信号激发模块法兰盖示意图。如图5所示，信号激发模块法兰盖413为平板型结构，导体材料制作，优选为黄铜或铝合金材料，开有外圈固定孔413-1、内圈固定孔413-2，优选各6个，均布。信号激发模块法兰盖413与8个信号激发模块42安装固定后，与8个信号激发模块42圆形腔体对应位置开有多个通气孔413-3。
图6为本发明的监测装置第二种实施方式高压极板结构示意图。如图6所示，高压极板41采用导体材料制作，高压极板41的极板41-1中心对称的装有针电极41-2，图中数量为8个，也可以是其他数量，在检测装置中每个针电极41-2的中心线与所述信号激发模块42中心线的重合。
图7为本发明的监测装置第二种实施方式信号激发模块法兰盖示意图。如图7所示，信号激发模块法兰盖413为平板型结构，导体材料制作，优选为黄铜或铝合金材料，开有固定孔413-1，固定孔优选6个，均布。信号激发模块法兰盖413与信号激发模块42安装固定后，与信号激发模块42圆形腔体对应位置开有多个通气孔413-3。
图8为本发明的信号激发模块示意图。如图8所示，信号激发模块42为一圆柱体或长方体结构，导体材料制作，优选为铜、铝合金，内壁可镀金，在中心开有“哑铃型”腔体，腔体中部即“哑铃中部位置”为信号激发腔42-2，设计为共振式结构，直径Φ为3～100mm、长度L为20～500mm，且满足直径Φ小于长度L；腔体两侧即“哑铃两头位置”为缓冲腔42-1，直径大于信号激发腔42-2，在两侧缓冲腔42-1下部侧壁上开有气孔42-4，实现信号激发模块42腔体内部气体与外部气体的流通，腔体中部的信号激发腔42-2侧壁上开有微音器安装孔42-3，微音器安装孔42-3为通孔，与信号激发腔42-2内部连通。
图9为本发明的低压极板示意图。如图9所示，低压电极43为平板型结构，导体材料制作，开有准直光纤头40的安装孔43-1，所述安装孔43-1数量与信号激发模块42数量相同，且安装孔43-1中心线与信号激发模块42中心线重合。
图10为本发明的光源及信号处理模块示意图。如图10所示，所述光源及信号处理模块410内部包括多个激光光源及其驱动410-1，激光光源频率分布对应检测气体的光谱吸收峰，锁相放大器410-2，信号转接盒410-3，控制模块410-4。激光光源及其驱动410-1通过线缆与锁相放大器410-2相连，为锁相放大器410-2提供调制频率参考信号；激光光源及其驱动410-1通过光纤与外部的穿墙接线法兰盘48相连；转接盒410-3与外部的穿墙接线法兰盘48相连，获得微音器47的信号，并通过信号线缆传输给锁相放大器410-2；锁相放大器410-2与控制模块410-4相连，实现控制及信号检测。所述锁相放大器410-2为多通道。
图11为本发明的监测装置信号激发模块法兰盖一种开孔实施方式示意图。如图11所示，信号激发模块法兰盖413为平板型结构，导体材料，优选为黄铜或铝合金材料，开有固定孔413-1，信号激发模块法兰盖413与信号激发模块42安装固定后，信号激发模块42圆形腔体对应位置开有多个通气孔413-3，且通气孔413-3的中心线与信号激发模块42中心线具有一定倾斜角度，使得最靠近中心线的通气孔413-3的延长线与信号激发模块42的缓冲腔42-1的底面相交，而不与信号激发模块42的信号激发腔42-2的内表面相交。
Claims (11)
1.一种放电模拟及放电分解气体监测一体化的装置，其特征在于：所述的装置包括光源及信号处理模块（410）、密封气体容器（49）、穿墙接线法兰盘（48）、高压穿墙套管（45）、低压穿墙套管（44）、充放气阀门（411）、支撑座（46）、高压极板（41）、低压极板（43）、信号激发模块（42）、准直光纤头（40）、微音器（47）、绝缘支撑（412），以及信号激发模块法兰盖（413）；
光源及信号处理模块（410）放置在密封气体容器（49）外部，通过光纤与密封气体容器（49）上的穿墙接线法兰盘（48）连接，穿墙接线法兰盘（48）另一侧分别连接准直光纤头（40）和微音器（47）；穿墙接线法兰盘（48）安装在密封气体容器（49）侧壁上；
所述信号激发模块（42）、准直光纤头（40）、微音器（47）共同构成气体检测单元，所述气体检测单元有多个，数量由检测气体种类决定；每种检测气体组分设置1个气体检测单元，多个气体检测单元绕低压极板（43）中心线成中心对称排列；所述信号激发模块法兰盖（413）设置在气体检测单元上部，即信号激发模块（42）、准直光纤头（40）、微音器（47）均为多个，数量根据检测气体种类确定；
所述高压极板（41）包括极板（41-1）和针电极（41-2），针电极（41-2）的中心线与低压极板（43）的中心线，以及信号激发模块法兰盖（413）的中心线重合；针电极（41-2）的中心线与每个信号激发模块（42）中心线的距离相等；
所述信号激发模块法兰盖（413）为平板型结构，导体材料制作，开有外圈固定孔（413-1）、内圈固定孔（413-2）；信号激发模块法兰盖（413）与多个信号激发模块（42）安装固定后，与信号激发模块（42）中心腔体对应位置开有多个通气孔（413-3），所述的通气孔（413-3）的中心线与信号激发模块（42）中心线重合或平行；
密封气体容器（49）内部充有绝缘气体，充放气阀门（411）设置在密封气体容器（49）侧壁上，用于密封气体容器（49）抽真空和充入绝缘气体，高压穿墙套管（45）设置在密封气体容器（49）顶部，且与高压极板（41）导通；低压穿墙套管（44）设置在密封气体容器（49）底部，低压极板（43）通过支撑座（46）安装在密封气体容器（49）内部下侧，且与低压穿墙套管（44）导通；信号激发模块（42）安装在低压极板（43）上面，绝缘支撑（412）安装在信号激发模块（42）上面，高压极板（41）安装在绝缘支撑（412）上面，且与信号激发模块（42）绝缘，准直光纤头（40）安装在低压极板（43）的准直光纤头安装孔（43-1）处，且信号激发模块（42）中心线、低压极板（43）的准直光纤头安装孔（43-1）中心线、准直光纤头（40）中心线三者重合；微音器（47）安装在信号激发模块（42）的中部侧壁上，且微音器（47）中心线与准直光纤头（40）中心线垂直；所述低压极板（43）、信号激发模块（42）、信号激发模块法兰盖（413）导通、电位相同。
2.如权利要求1所述的放电模拟及放电分解气体监测一体化的装置，其特征在于：所述信号激发模块法兰盖（413）为黄铜或铝合金材料制作，均布有6个外圈固定孔（413-1）和6个内圈固定孔（413-2）。
3.如权利要求1所述的放电模拟及放电分解气体监测一体化的装置，其特征在于：所述的装置工作时，高压电源通过高压穿墙套管（45）、低压穿墙套管（44）给高压极板（41）、低压极板（43）供电，在针电极（41-2）处产生放电，并激发绝缘气体产生分解，且分解气体通过信号激发模块法兰盖（413）自由扩散进入信号激发模块（42）内部；光源及信号处理模块（410）发出的激光通过准直光纤头（40）射入信号激发模块（42），光束激发对应吸收频率的气体组分在信号激发模块（42）内部产生声压信号，微音器（47）探测声压信号并返回光源及信号处理模块（410），通过处理信号获得对应气体组分的浓度；在产生分解气体的同时获得产生气体的组分浓度，多个气体检测单元检测同步检测多种组分气体。
4.一种放电模拟及放电分解气体监测一体化的装置，其特征在于：所述的装置包括光源及信号处理模块（410）、密封气体容器（49）、穿墙接线法兰盘（48）、高压穿墙套管（45）、低压穿墙套管（44）、充放气阀门（411）、支撑座（46）、高压极板（41）、低压极板（43）、信号激发模块（42）、准直光纤头（40）、微音器（47）、绝缘支撑（412）、信号激发模块法兰盖（413）；
光源及信号处理模块（410）放置在密封气体容器（49）外部，通过光纤与密封气体容器（49）上的穿墙接线法兰盘（48）连接，穿墙接线法兰盘（48）另一侧分别连接准直光纤头（40）和微音器（47）；穿墙接线法兰盘（48）安装在密封气体容器（49）侧壁上；
所述信号激发模块（42）、准直光纤头（40）、微音器（47）共同构成气体检测单元，所述气体检测单元有多个，数量由检测气体种类决定，每种检测气体组分设置1个气体检测单元，多个气体检测单元绕低压极板（43）中心线成中心对称排列；所述信号激发模块法兰盖（413）设置在气体检测单元上部，即信号激发模块（42）、准直光纤头（40）、微音器（47）均为多个，数量根据检测气体种类确定；
所述高压极板（41）包括极板（41-1）和针电极（41-2），针电极（41-2）为多个，针电极（41-2）的数量与气体检测单元数量相同，且多个针电极（41-2）的几何尺寸均相同，针电极（41-2）的中心线与对应的信号激发模块（42）的中心线重合；
所述信号激发模块法兰盖（413）为平板型结构，导体材料制作，开有固定孔（413-1），固定孔（413-1）均布；信号激发模块法兰盖（413）与信号激发模块（42）安装固定后，与信号激发模块（42）中心腔体对应位置开有多个通气孔（413-3），所述的通气孔（413-3）的中心线与信号激发模块（42）中心线重合或平行；
密封气体容器（49）内部充有绝缘气体，充放气阀门（411）设置在密封气体容器（49）侧壁上，用于密封气体容器（49）抽真空和充入绝缘气体，高压穿墙套管（45）设置在密封气体容器（49）顶部，且与高压极板（41）导通；低压穿墙套管（44）设置在密封气体容器（49）底部，低压极板（43）通过支撑座（46）安装在密封气体容器（49）内部下侧，且与低压穿墙套管导通；信号激发模块（42）安装在低压极板（43）上面，绝缘支撑（412）安装在信号激发模块（42）上面，高压极板（41）安装在绝缘支撑（412）上面，且与信号激发模块（42）绝缘，准直光纤头（40）安装在低压极板（43）的准直光纤头安装孔（43-1）处，且信号激发模块（42）中心线、低压极板（43）的准直光纤头安装孔（43-1）中心线、准直光纤头（40）中心线三者重合；微音器（47）安装在信号激发模块（42）的中部侧壁上，且微音器（47）中心线与准直光纤头（40）中心线垂直；所述低压极板（43）、信号激发模块（42）、信号激发模块法兰盖（413）导通、电位相同。
5.如权利要求4所述的放电模拟及放电分解气体监测一体化的装置，其特征在于：所述信号激发模块法兰盖（413）为黄铜或铝合金材料制作，均布有6个固定孔（413-1）。
6.如权利要求4所述的放电模拟及放电分解气体监测一体化的装置，其特征在于：所述的装置工作时，高压电源通过高压穿墙套管（45）、低压穿墙套管（44）给高压极板（41）、低压极板（43）供电，在针电极（41-2）处产生放电，并激发绝缘气体产生分解，且分解气体通过信号激发模块法兰盖（413）自由扩散进入信号激发模块（42）内部；光源及信号处理模块（410）发出的激光通过准直光纤头（40）射入信号激发模块（42），光束激发对应吸收频率的气体组分在信号激发模块（42）内部产生声压信号，微音器（47）探测声压信号并返回光源及信号处理模块（410），通过处理信号获得对应气体组分的浓度，在产生分解气体的同时获得产生气体的组分浓度，多个气体检测单元检测同步检测多种组分气体。
7.按照权利要求1或4所述的放电模拟及放电分解气体监测一体化的装置，其特征在于：所述光源及信号处理模块（410）内部包括多个激光光源及其驱动（410-1），激光光源频率分布对应检测气体的光谱吸收峰，锁相放大器（410-2），信号转接盒（410-3），控制模块（410-4）；激光光源及其驱动（410-1）通过线缆与锁相放大器（410-2）相连，为锁相放大器（410-2）提供调制频率参考信号；激光光源及其驱动（410-1）通过光纤与外部的穿墙接线法兰盘（48）相连；信号转接盒（410-3）与外部的穿墙接线法兰盘（48）相连，获得微音器（47）的信号，并通过信号线缆传输给锁相放大器（410-2）；锁相放大器（410-2）与控制模块（410-4）相连，实现控制及信号检测；所述锁相放大器（410-2）为多通道； 所述激光光源及其驱动（410-1）的数量与检测气体组分种类数量有关，且与准直光纤头（40）、微音器（47）数量相同。
8.按照权利要求1或4所述的放电模拟及放电分解气体监测一体化的装置，其特征在于：所述的信号激发模块（42）为一圆柱体或长方体结构，导体材料制作；在圆柱体或长方体结构的中心开有“哑铃型”腔体，腔体中部为信号激发腔（42-2），为共振式结构，信号激发腔（42-2）满足直径Φ小于长度L；腔体两侧为缓冲腔（42-1），缓冲腔（42-1）的直径大于信号激发腔（42-2），在两侧缓冲腔（42-1）下部侧壁上开有气孔（42-4），实现信号激发模块（42）腔体内部气体与外部气体的流通，腔体中部的信号激发腔（42-2）侧壁上开有微音器安装孔（42-3），微音器安装孔（42-3）为通孔，与信号激发腔（42-2）内部连通。
9.按照权利要求8所述的放电模拟及放电分解气体监测一体化的装置，其特征在于：所述的信号激发模块（42）铜或铝合金制作。
10.按照权利要求1或4所述的放电模拟及放电分解气体监测一体化的装置，其特征在于：所述的微音器（47）是电学微音器或光学微音器。
11.按照权利要求1或4所述的放电模拟及放电分解气体监测一体化的装置，其特征在于：所述的通气孔（413-3）的中心线与信号激发模块（42）中心线具有一定倾斜角度，使得最靠近信号激发模块（42）中心线的通气孔（413-3）的延长线与信号激发模块（42）的缓冲腔（42-1）的底面相交，不与信号激发模块（42）的信号激发腔（42-2）的内表面相交。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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