[发明专利]使用红外光学的充油设备油中溶解乙炔监测装置及方法

说明书

本发明涉及电力设备在线监测技术领域，是一种使用红外光学的充油设备油中溶解乙炔监测装置及方法，其前者包括光源发射单元生成多个不同波长的中红外激光信号；传感单元包括多个光吸收皿传感器，光吸收皿传感器获得中红外激光信号并进行多次全反射，输出多路被光吸收皿传感器中试品绝缘油衰减吸收的中红外激光信号；采集分析单元对每个光吸收皿传感器和光源发射单元输出的中红外激光信号探测从而对乙炔气体进行监测。本发明在充油设备的孔洞处设置光吸收皿传感器，通过光的解调实现对故障气体乙炔的传感，抗干扰能力强，能够在复杂的电磁环境中正常工作,同时光吸收皿传感器体积小，能够直接与试品绝缘油接触进行测试，测试布置非常简洁方便。

技术领域

本发明涉及电力设备在线监测技术领域，是一种使用红外光学的充油设备油中溶解乙炔监测装置及方法。

背景技术

充油设备是电力系统中广泛应用的一类电力设备，其包括实现电气测量功能的互感器、实现电压变换功能的变压器以及实现限流功能的限流电抗器等；充油设备中的电气绝缘油受热分解之后会产生大量可燃气体，一旦这类设备发生故障，势必引起火灾、爆炸以及环境污染；油中溶解气体分析是诊断预警充油设备异常状态最有效的方法之一，该分析技术基于油中溶解气体组分含量与异常状态类型之间的映射关系判断充油设备存在哪一类故障，并周期性跟踪异常状态的发展过程。现有充油设备溶解气体在线监测手段包括复合光学检测方法。

复合光学方法是进行气体成分检测的一类重要方法，该方法的理论基础为气体分子红外光谱理论以及Lambert-Beer定律(朗伯比尔定律)。该方法使用复合光学检测器直接测量光信号，相比使用电信号的热导检测器、火焰离子检测器以及光声光谱检测器，不存在光电转换环节，因此不受变电站复杂电磁环境以及电气设备强烈机械振动的影响，测量影响因素少，抗干扰能力强。现有复合光学检测方法多通过光传导吸收实现，光传导吸收模式下存在光吸收室的体积不得小于100mL、光传输路径不得小于1000mm、不利于分布式配置的问题。

发明内容

本发明提供了一种使用红外光学的充油设备油中溶解乙炔监测装置及方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有光传导吸收模式的充油设备中溶解乙炔气体监测装置存在的光吸收室的体积大，不利于分布式布置的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种使用红外光学的充油设备油中溶解乙炔监测装置，包括光源发射单元、传感单元和采集分析单元；

光源发射单元，生成多个不同波长的中红外激光信号，并对该中红外激光信号进行复用控制，依次输出中红外激光信号至传感单元和采集分析单元；其中，中红外激光信号的波长区间为1450nm至1650nm；

传感单元，包括多个光吸收皿传感器，每个光吸收皿传感器分别对应设置在充油设备的孔洞处，使得试品绝缘油进入光吸收皿传感器内部，光吸收皿传感器获得中红外激光信号且在其内部进行多次全反射，光吸收皿传感器内与被试品绝缘油中溶解的乙炔气体吸收频率一致的中红外激光信号被试品绝缘油吸收，输出多路被光吸收皿传感器中试品绝缘油衰减吸收的中红外激光信号；其中孔洞包括充油设备的取样口和非电量保护装置盲孔；

采集分析单元，对每个光吸收皿传感器和光源发射单元输出的中红外激光信号进行探测，根据探测结果对充油设备中溶解的乙炔气体进行监测。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：