紫外光谱在线监测SF₆电气设备内SO₂的系统及方法

摘要

本发明公开了紫外光谱在线监测SF₆电气设备内SO₂组分的系统及方法。系统主要包括气体采样池、下位机控制模块、紫外光谱仪、氘灯光源、真空泵、待测SF₆电气设备、上位机数据处理与状态分析模块。下位机控制模块控制电磁阀动作，将样本气体从待测SF₆电气设备导入气体采样池，紫外光谱仪与氘灯光源配合获取样本气体光谱信号，并传至上位机数据处理与状态分析模块进行程序后处理，判断SF₆电气设备内是否存在放电衍生物SO₂后，输出检测结果。本发明利用紫外光谱方法实时监测设备内SO₂组分，解决了无法对SF₆电气设备在线监测的问题，具有体积小、价格低、易安装等特点，适用于现场复杂的检测要求。

主权项

紫外光谱在线监测SF₆电气设备内SO₂的系统，其特征在于：紫外光谱在线监测SF₆电气设备内SO₂的系统，主要包括气体采样池、下位机控制模块、紫外光谱仪、氘灯光源、真空泵、待测SF₆电气设备、上位机数据处理与状态分析模块；(1)各部分结构及功能所述气体采样池主体为直通管道，直通管道两端各设有结构相同的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、采样接口模块密封螺孔和采样接口模块密封端盖；此外还分别设有一个与采样接口模块相贯的变送器接口空心螺栓，它不但可以连接变送器，还是外界与气体采样池进行气体交换的通道；所述下位机控制模块是一台控制器，其结构包括MCU1、MCU2和POWER三个部分，又分为以下子模块：单片机模块，继电器模块，电源模块，变送器输入模块，显示模块，按键模块，PCF8563时钟模块；单片机模块包括MCU1和MCU2，MCU1的串口输出端与MCU2的串口输入端相连，MCU1的串口输入端与MCU2的串口输出端相连；继电器模块包括三个继电器，分别与三个电磁阀——采样气体进气电磁阀、气体出气电磁阀、真空泵电磁阀相连，由MCU2控制，用于连接三个电磁阀，通过单片机控制信号使三个电磁阀获得12V的控制电压；电源模块包括DC5V，DC12V，AC220V三种供电电路结构，其中DC12V电源为采样气体进气电磁阀、采样气体出气电磁阀、真空泵电磁阀提供开启电压，DC5V电源为下位机控制模块提供工作电源，AC220V电源为系统提供备用交流220V工作电源；变送器输入模块包括温度变送器和压力变送器，分别与MCU1相连，主要用于接收采样池的温度和压力变送器传送的0‑5V电压信号；显示模块是一块分辨率为128×64的液晶显示器，直接与MCU1相连，用于将压力、温度和电磁阀的状态实时输出；PCF8563时钟模块是一块时钟芯片，直接与MCU2相连，用于对系统进行定时采样；按键模块包括8个按键，与MCU2相连，用于控制LED灯和继电器模块；所述紫外光谱仪是测量光路的信号检测元件；所述氘灯光源是测量光路的信号发生元件；所述真空泵，是一个由DC12V电源驱动的微型化的泵吸装置；所述待测SF₆电气设备，是系统中待测样本气体的气源；所述上位机数据处理与状态分析模块由一台上位机组成，其主要功能在包括：读取下位机控制模块上传的数据即气体采样池内的温度/压力信息、读取紫外光谱仪上传的数据即样本气体光谱信息、对SO₂紫外特征区域进行数据分析、进行SF₆电气设备运行状态判断，必要时进行声光报警；(2)各部件连接关系：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温度变送器连接，另一端的采样接口模块通过变送器接口空心螺栓与压力变送器连接；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、温度变送器、压力变送器连接；采样气体出气止回阀进口与压力变送器连接，防止外部气体流进采样池干扰检测；三通的三个端口分别与采样气体出气电磁阀、真空泵电磁阀的进口、采样气体出气止回阀的出口连接；真空泵电磁阀的出口与真空泵的进口连接；紫外光谱仪通过光纤与第一光纤准直耦合透镜模块连接；氘灯光源通过光纤与第二光纤准直耦合透镜模块连接；待测SF₆电气设备通过采样气体进气电磁阀与温度变送器连接；上位机数据处理与状态分析模块通过USB线与紫外光谱仪连接，通过232信号线与下位机控制模块连接。