SF6气体中H2S光声检测及FFT滤波在检测信号噪声抑制中的应用

H_2S作为SF_6气体绝缘电气设备中一种重要的故障特征气体,其浓度对于评估SF_6气体绝缘状态有着重要意义。由于H_2S在近红外波段的吸收系数非常小,导致传统光学检测方法在该波段对H_2S气体的探测灵敏度较低。气体光声光谱技术灵敏度高、响应速度快且无需载气,非常适用于痕量气体的检测。搭建了一套大功率气体光声检测平台,选择H_2S气体在1 578.12 nm处的吸收谱线,结合波长调制技术和二次谐波检测技术针对H_2S气体进行检测,并采用快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)算法对光声二次谐波信号进行频谱分析,去除残余噪声。结果表明FFT滤波技术可以有效去除光声二次谐波信号中的残余噪声,使搭建的光声检测平台对H_2S气体体积分数的最低检测限从10~(–6)量级降低到亚10–9量级。     

纳米修饰石墨烯薄膜传感器的变压器油中乙炔气体敏感特性

油浸式电力变压器油中溶解气体的检测对于变压器早期故障诊断和保障电力系统安全稳定至关重要。乙炔是主要的故障特征气体之一,为实现其含量的检测并为变压器绝缘故障类型和严重程度提供决策依据,采用水热法结合层层自组装技术制备了纳米银及氧化锡修饰石墨烯(Ag@SnO_2/rGO)薄膜传感器,并通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对薄膜结构进行了表征,开展了乙炔气体的敏感特性实验。研究结果表明:纳米银及氧化锡修饰石墨烯薄膜传感器在较低的工作温度下对乙炔气体具有较好的灵敏度,且该传感器具有良好的响应–恢复特性、重复稳定性、选择性和低检测限。该研究可为变压器故障气体快速检测及故障诊断提供重要指导。     

GIS绝缘问题研究综述

气体绝缘组合电器(Gas Insulated Switchgear,GIS)在电力系统中占有重要地位,然而,GIS内部会出现由于绝缘缺陷引起的局部放电(Partial Discharge,PD),PD长时间发展会导致GIS绝缘损害,对PD进行检测显得尤为重要.对PD进行检测,主要是检测由其造成的二次物理现象,包括声、光、电磁波和气体分解产物等现象.目前,国内外学者对GIS绝缘缺陷检测技术进行了较为全面的研究,取得了大量的成果.对GIS局部放电检测技术以及SF6替代气体研究进行了较为详细的综述,主要包括GIS平台及典型绝缘缺陷的模拟、超高频电磁波传播特性、分解气体研究、模式识别和SF6替代气体的研究等,为后续GIS局部放电方面的研究提供了有价值的参考.     

声发射技术在GIS气体泄漏检测中的应用

气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中SF_6气体泄漏会在泄漏点形成气体湍流,产生超声波,根据这一特性,提出一种新的带电检测方法——声发射技术,该方法通过检测超声波信号,能够在带电的情况下,快速、准确对泄漏点进行定位。对其可行性进行了理论分析,并通过现场实验验证了其有效性。该方法为GIS气体泄漏检测提供了更加快捷实效的途径。     

变压器油中溶解气体拉曼剖析及定量检测优化研究

多种气体(氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙炔、乙烯和乙烷)的高精度、高灵敏度检测仍是基于溶解气体分析的早期变压器故障诊断的核心。本文从原子结构层面剖析了变压器油中溶解气体的拉曼振动模式及拉曼频谱。搭建了基于表面增强拉曼光谱技术的溶解气体检测平台,得到了单一气体H2、CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4和C2H6的拉曼频谱,且实现了溶解故障混合气体的同时检测。通过阿伦方差分析,确定了拉曼检测的最优平均次数,使检测极限提高了约12.8倍。提出了基于气体特征谱峰面积比的定量分析方法,对现场运行变压器油样进行故障诊断,检测准确率达到96%。     

基于分布反馈半导体激光器的CO气体光声光谱检测特性

一氧化碳(CO)是变压器油中溶解的主要故障特征气体之一,能有效反映运行电力变压器中油纸绝缘的放电及老化;而光声光谱(photoacoustic spectroscopy,PAS)技术能够应用于变压器油中溶解气体的在线监测。基于光声光谱检测原理,利用分布反馈(distributed feedback,DFB)半导体激光器搭建了CO气体光声光谱检测平台,选择1.567m的CO分子谱线为研究对象,实验研究了DFB半导体激光器的辐射特性和CO气体的光声光谱响应特性,分析了光声信号与激光功率、气体浓度的关系。结果表明:在气体吸收未发生饱和效应的条件下,光声信号与激光功率、气体浓度均具有良好的线性关系。该研究结果为变压器油中气体光声光谱的在线监测奠定了基础。     

基于气体分解产物检测技术发现的SF6电气设备放电缺陷分析

SF_6电气设备中常采用的气体分解产物检测是一种比较重要的带电检测技术手段,可以提前发现设备内部的早期故障和事故隐患并及时处理,这种检测技术也得到业界越来越多的关注和认同。文中首先依据大量的文献研究,详细阐述了SF_6气体及各种固体绝缘材料在放电或高温过热等异常情况下裂解机理及各种气体分解物(SO_2,SOF_2,HF,CF_4,H_2S,CO等)的形成过程;再根据几起现场实际案例的统计分析,发现检测电气设备中的气体组分种类和体积分数可以对设备的运行状况进行有效地评估;最后,通过解体后电气设备内部情况验证该检测技术的可行性。气体分解产物检测技术能够有效地分析出电气设备的实际情况,对今后实现电气设备的状态检修和管理维护有重要的参考价值。     

超声波检测技术在GIS设备故障诊断中的应用

介绍了超声波检测技术诊断组合电器(GIS)气体绝缘的原理,通过超声波局部放电测试设备在实际生产应用中的测试实例,指出超声波检测技术在诊断应用中存在的问题。     

基于多参量的气体绝缘组合电器带电检测诊断技术

以某500 k V变电站出线间隔缺陷为典型案例,提出一种基于多参量的气体绝缘组合电器(GIS)带电检测诊断技术,利用超声波局放检测、特高频局放检测、SF6气体湿度分析和成分分析等多种技术手段,结合初测和复测的检测结果,实现GIS设备的带电检测和综合诊断,为GIS设备的状态检修提供可靠而有效的参考。     

变压器油中溶解乙炔光热干涉检测系统的温度和压强特性

光热干涉(photothermal interference,PTI)法是一种气体检测的新型光学方法,因其高灵敏度、高精度和"零背景"的优点,有望在油中溶解气体分析(dissolved gas analysis,DGA)检测领域中得以推广和应用。然而,油中溶解气体的温度和压强对光热相位的影响规律尚不明确,为提高PTI技术在DGA领域的适用性,文中提出一种基于Herriott气室的光强调制型PTI油中乙炔传感方案。为模拟故障状态下变压器油中气体检测,文中对含乙炔等多组分特征气体的混合气体进行实测,并重点研究测量过程中温度和压强对检测结果的影响规律,得出温度降低和压强增大均会使光热相位增大。由此表明,乙炔检测的精度和稳定性依赖于检测过程中合理设置温度和压强。所研制的测量系统对乙炔浓度具有较强的线性响应,检测灵敏度为0.151 mV/(μL·L^-1),检测下限为5.3 μL/L。所提方案为后续开发基于PTI技术的新型DGA检测提供了思路并奠定了基础。     

Modelling of chemical surface acoustic wave sensors and comparative analysis of new sensing materials

Comparative analysis of different, new gas sensing materials in surface acoustic wave chemical sensors is presented. Different gas sensing materials as polyaniline (PANI), Teflon AF 2400, polyisobutylene (PIB), polyepichlorohydrin (PECH) are considered. They are chosen according to the type of gas to be detected and the desired accuracy: Teflon AF 2400 thin film for the detection of CO₂, PANI nanocomposites film that belongs to the group of conductive polymers for the detection of CO, NO₂ and phosgene (COCl₂), and PECH and PIB for the detection of dichloromethane (CH₂Cl₂, DCM). In the analysis, the simple and useful method of the complete analyses of gas chemical sensors is used. The method is based on the electrical equivalent circuit of the surface acoustic wave sensor. The method is very efficient and can be used for the optimal design of CO₂ sensors. The results are compared with those presented in public literature and good agreement is obtained, demonstrating the validity of modelling. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于有限元的变压器油中气体检测光声传感器研究

在变压器油溶解气体检测中,气体检测光声传感器应用效果较好。利用基于有限元的多重物理量耦合软件COMSOLMultiphysic 3.2,模拟了变压器油中溶解特征气体光声传感器光声池内光声信号的分布,分析了腔体的谐振特性以及光声信号随气体浓度的变化规律,实验研究了乙烯气体光声光谱检测特性。理论和实验结果为微量气体探测光声传感器的设计,特别是光声池的几何优化设计提供理论和数据支持。     

检测SF6气体局部放电的多壁碳纳米管薄膜传感器

气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)的局部放电检测和气体组分分析,对设备运行状态的诊断和评估有着重要的意义。提出一种新的SF6气体中局部放电产生的分解气体检测方法,并研制用于检测SF6局部放电的多壁碳纳米管薄膜传感器。采用一种混酸修饰方法实现了对碳纳米管的官能化修饰,对修饰前后的碳纳米管进行了透射电镜和红外光谱分析。在实验室采用SF6气体分解组分试验装置,对研制的多壁碳纳米管薄膜传感器进行了分解气体检测试验,试验结果表明,研制的MWNTs传感器缺陷多,并含有活性官能团,对SF6气体分解组分吸附能力强,表现出良好的灵敏度和快速响应特性,能反映出分解气体组分的总体情况。     

半导体激光二极管的电流调制与驱动

为了提高基于可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)的气体检测系统的精度,通常选用可电流调谐的分布反馈激光器(DFB LD)作为光源,以保证输出中心波长与被测气体吸收峰的高度匹配。结合朗伯—比尔定律与气体吸收谱线理论确定合适的吸收谱线与吸收范围。以FPGA为主控芯片,搭建有稳定电流设计的硬件驱动电路,产生叠加于直流的正弦调制信号与三角波扫描信号。实验结果表明：此方法可以锁定激光器中心波长,使之稳定地与气体吸收峰相匹配,电流稳定度为2×10_-2。改变驱动电流进而改变激光器中心波长,该方法亦可以用于CH₄,NO₂等气体的检测。     

运行中的SF6变压器的气体监督检测

SF6气体绝缘变压器在我国电力系统中的应用越来越广泛,建立运行中的气体分析的有效检测手段和监督依据,对此类电气设备进行监督管理显得尤其重要。为此,根据深圳供电分公司SF6变压器投运七年来的运行情况和监督检测方面所积累的经验,结合厂家的监督标准,提出了SF6变压器气体监督检测方面的建议,为SF6气体绝缘变压器的安全运行和监督提供参考。     

光声光谱技术在油浸式电气设备故障气体检测中的应用

光声光谱气体检测技术具有精度高、检测范围宽、不消耗被测气体和载气等优点,适用于油浸式电气设备油中溶解气体的在线监测。对气体光声信号的产生机理进行了理论研究,分析了油中溶解气体的红外光谱特性。基于顶空脱气和光声光谱监测技术,构建了油中溶解气体在线监测平台。结合平台对标准气样和标准油样进行重复性和准确度的测试。采集实际运行的变压器中的油样,与实验室的气相色谱仪进行对比测试,结果都达到或优于电力系统油中溶解气体在线检测的要求,能有效地检测油浸式电器设备油中溶解气体含量。     

基于DBN和LSSVM的管道气体压力检测方法研究

针对当前管道气体压力无损检测困难的问题,结合超声波反射测压原理,提出了深度置信网络(DBN)提取超声回波幅 值特征的最小二乘法支持向量机(LSSVM)管道气体压力检测方法。 首先,通过 DBN 网络中的受限玻尔兹曼机(RBM)无监督 逐层学习提取特征;其次,通过标签层进行有监督的误差反向传播调节优化 DBN 各层 RBM 参数;最后,将优化后 DBN 网络提 取到的特征信号输入训练好的 LSSVM 完成气体压力的识别。 设计相关实验得到超声波数据进行模型测试,结果表明,DBNLSSVM 压力识别模型的压力识别平均相对误差为 0. 635 7%,低于 DBN-BP 模型的平均相对误差(1. 802 6%),能够较好地完成 对管道气体的压力检测工作。     

红外成像检漏技术在SF_6设备检修工作中的应用

提高技术人员SF6气体泄漏检测水平,使技术人员能更快速、准确地发现气体泄漏点。对广西电网近期SF6电气设备的气体泄漏检测工作进行统计,并分析红外成像检漏技术在广西电网的应用情况。根据统计数据得出,设备易发生气体泄漏的部位为法兰盘密封处、压力表连接处、气体管道处、焊接处等,对各泄漏部位发生泄漏的原因进行剖析,并提出相应的运维建议。SF6红外成像检漏技术的应用推广,使得技术人员在电气设备现场检修工作中迅速、准确地查找到SF6气体泄漏点。     

变压器油中溶解气体实时在线监测系统的研制

设计了一种新型的变压器油中溶解气体实时在线监测系统.系统由三部分组成:油气分离、多组分气体检测和控制系统.在油气分离部分,通过采用特富龙膜和优化的油气回路设计,实现了1 h/次的脱气周期;将固体氧化物高温燃料电池(SOFC)引进到微量气体检测,取得的气体体积分数为0.1μL/L,通过与色谱双柱连用实现了多组分气体的单通...     

变压器电晕放电紫外脉冲检测法

变压器局部放电常用检测方法包括脉冲电流法、油中溶解气体分析(DGA)法、超声波法、无线电干扰电压(RIV)法、光测法、射频检测法及化学方法等.在上述方法分析的基础上,根据电晕放电的紫外光特性提出了用紫外脉冲检测变压器内部放电的新方法.分析了变压器电晕放电与紫外光特性的关系、紫外光在变压器内部的传播特性,论证了电晕放电的紫外脉冲法检测原理,提出了变压器内部电晕放电故障定位方法,设计了紫外脉冲监测方法并进行了实验验证.结果表明,紫外脉冲法可用于变压器电晕放电的在线监测.