[发明专利]基于激光诱导击穿光谱的电力设备在线监测方法及装置

说明书

本公开提供了一种电力设备的在线监测方法和装置，旨在解决电力设备在线监测的技术难题。本公开的技术关键在于：将激光聚焦到电力设备内部和/或表面的待检测物质，在被测物质处经激光诱导产生等离子体，通过对等离子体的光谱测量，定量的分析被检测物质的组成成分和含量，从而对电力设备运行过程中的老化、化学反应状态、表面吸附、放电产物沉积、真空泄漏、微水测量、固体溶解、液体溶解、气体溶解等一系列现象进行判断，达到电力设备在线监测的目的。

技术领域

本公开涉及电力技术，具体涉及一种电力设备的在线监测装置及方法。

背景技术

电力设备的检修是整个电力系统管理工作的重要组成部分，对整个电力系统安全、可靠运行起着重要作用。电力设备的检修方式主要有停电检测和在线监测，停电检测需要将设备退出运行，然后根据设备的使用情况进行检修，此种方式在没有冗余设备设置的情况下会给用户带来长时间的停电，而且在电力设备退出运行过程中可能给设备带来进一步的损伤。在线监测作为现阶段电力部门主要推行的检修方式，其在设备正常运行的情况下进行检测，判断设备的运行状态，不需要停电，减少了用户的经济损失，同时也避免了电力设备通断过程中带来的额外磨损。

各种电力设备作为整个电力系统的组成部分，每一种电力设备的运行状态都可能影响到电力系统的安全运行，在整个设备的使用过程中，其内部或表面难免存在放电、老化、表面吸附、放电产物沉积、真空泄漏、含水量增加、固体溶解、液体溶解、气体溶解等现象。以开关电器领域为例，真空断路器灭弧室在出厂时要求真空度不低于1.33×10^-3Pa，在使用是压强不低于6.6×10^-2Pa，但是随着使用年限的增加，内部元件工作表面的放气与吸气过程，波纹管及其他密封部分密封性、长期的扩散、晶体材料间的腐蚀、吸气剂活性的丧失等因素都会引起灭弧室内真空度的降低，现有的真空灭弧室在线监测手段主要是通过观察灭弧室屏蔽罩上的颜色变化来判断内部真空度。又例如气体绝缘金属封闭开关设备(简称GIS，下文都采用GIS来表述)内部的SF₆断路器在开断电弧过程中会导致内部SF₆气体的分解从而影响SF₆断路器的使用寿命，一方面产生的气体分解产物会与SF₆气体相互混合，另一方面产生的固体分解产物会沉积在SF₆断路器外壳内表面。现阶段许多学者提出了通过检测SF₆分解产物来判断SF6断路器电寿命的方案，但是还没有有效的检测方式能够对SF₆断路器内部SF₆气体分解成分和含量进行在线监测。以上仅作为部分电力设备进行在线监测困难的例子，但同时也是急需解决的问题，变压器、绝缘电缆等电力设备也面临同样的问题，现有的技术手段很难针对上述设备进行行之有效的在线监测，电力设备的在线监测现在已经成为各个电力公司和电力部门急需解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的问题，本公开提出了：

一种电力设备在线监测装置，所述装置包括：

激光器，所述激光器用于产生激光，其中：所述激光用于激发电力设备内部和/或表面待检测的物质产生等离子体，所述等离子体能产生光谱信号；以及

光探测器，所述光探测器用于对所述光谱信号进行探测，并对探测到的光谱信号进行分析处理，以确定所述物质的成分和含量。

优选的，所述装置还包括:

辅助器件，所述辅助器件至少包括一第一聚焦透镜、一第二聚焦透镜、光纤；

所述第一聚焦透镜用于将所述激光器产生的激光聚焦于电力设备内部和/或表面待检测的物质；

所述第二聚焦透镜用于将所述等离子体产生的光汇聚到一点；

所述光纤用于将第二聚焦透镜汇聚的光传播到光探测器。