针对目前变压器油中溶解气体分析装置体积庞大、抗电磁干扰能力弱、油路复杂等问题，将光纤传感和光声光谱技术结合，设计了一种基于光纤光声传感的变压器油中溶解气体分析系统，用于检测油中溶解的微量乙炔气体。通过谱线分析优化激光波长，并设计了恒温激光驱动模块。采用两根单模光纤分别将泵浦激光和探测光传输到光声探头中，气体吸收光能产生的光声信号由法布里-珀罗干涉型悬臂梁探测，并利用设计的光谱测量和信号处理模块进行解调。实验结果表明，设计的光纤光声传感系统可有效探测出变压器油中溶解的乙炔气体的光声信号，检出限达到0.5 μL/L。

针对H₂S气体在近红外波段的吸收系数低导致检测灵敏度难以提高的难题，提出了基于共振式多通光声池的SF₆分解产物H₂S气体检测技术。对赫里奥特型多通光声池进行优化设计，激光光束反射次数达到20次。近红外激光经功率放大后入射到多通光声池，通过多次光学反射大幅度提升了光声信号的激发效率，结合声学共振放大技术、光纤放大技术和波长调制-二次谐波检测技术，搭建了一套光声光谱气体检测系统，实现了SF₆背景下微量H₂S气体的高灵敏度检测。实验结果表明，归一化噪声等效吸收系数为2.23×10^-9 cm^-1·W·Hz^-1/2，在平均时间为100 s时，该检测系统对H₂S气体的检测极限达到2.7×10^-8。

搭建了一套气室容积仅为0.79 mL的非共振式光声光谱检测装置，在0至100 ppm浓度范围内，激发的光声信号幅度与SO₂/SF₆混合气体浓度之间有良好的线性关系，响应度为5.59 μV/ppm。系统的归一化噪声等效吸收系数为7.2×10^-8 cm^-1W·Hz^-1/2。Allan-Werle方差分析结果表明，当平均时间为100 s时，系统对SO₂的检测极限达到0.1 ppm。本文提出的高灵敏度SO₂气体原位检测技术为判断SF₆气体绝缘设备的故障程度提供了有效的解决方案。

传统变压器绝缘油品质荧光分析检测方法是利用荧光分光光度计采集油样本全谱段荧光光谱, 根据不同老化程度绝缘油的全谱荧光特征变化建立变压器运行状态诊断模型。 针对传统荧光方法中光度计体积大、 价格昂贵以及因光谱采集时间长无法实现实时监测等问题, 提出一种基于荧光双色比例的变压器绝缘油品质检测方法, 提取荧光特征双波段信息并建立变压器运行故障诊断模型, 可通过定制滤光片和可见光电探测器等硬件取代传统荧光分光光度计, 实现双色荧光信息快速采集及处理, 满足在线实时监测的同时降低硬件成本。 对放电击穿故障造成的变压器绝缘油老化进行荧光分析, 试验模拟了不同放电击穿工况, 制备了不同放电击穿时间(10, 30, 50, 70, 90和120 min)下的尼纳斯油样本作为荧光检测目标; 使用荧光分光光度计采集了各样本在不同激发波长下的荧光发射光谱, 确定最优固定激发波长为280 nm; 使用3点移动均值平滑法对样本荧光光谱平滑去噪, 通过分析不同放电击穿时间下油样荧光特征峰的变化规律, 选取380~388和399~407 nm作为双色信息提取波段, 利用最小二乘曲线拟合建立了荧光双色比例变压器绝缘油放电击穿故障诊断模型。 研究结果初步证明了荧光双色比例法在变压器绝缘油放电击穿故障诊断上的有效性, 为一种体积小、 成本低、 快速有效在线监测系统的建立提供了一定的理论与实践基础。

随着社会经济的飞速发展, 能源短缺问题在世界范围内日益突显。 目前, 开发利用可再生能源已被我国列为能源发展的优先领域。 藻类植物蕴含丰富的生物质能, 同时又具有光合效率高、 固碳能力强、 生长速度快、 来源分布广等优势, 是公认的可持续绿色清洁能源的发展方向。 甘氨酸是藻类水热液化过程中的重要过程反应物, 其液化过程中的热动力学性质是认识和优化藻类水热液化技术的基础要素, 通过研究甘氨酸水热液化过程可为分析复杂的生物质水热液化反应奠定基础。 研究基于熔融石英毛细管反应器(FSCR)高温高压可视反应腔, 结合Linkam FTIR600控温台与Andor激光拉曼光谱仪联用, 对甘氨酸水溶液在270~290 ℃(压力同于实验环境温度下水饱和蒸气压)条件下的液化过程运用拉曼光谱分析技术开展了原位研究。 通过观测5 Wt%甘氨酸溶液中C—C伸缩振动峰(897 cm^-1)、 C—N 伸缩振动峰(1 031 cm^-1)和COO^-反对称伸缩峰(1 413 cm^-1)在液化过程中的相对拉曼强度变化, 深入分析了温度及反应时间对甘氨酸溶液各官能团热分解的影响。 运用Avrami的反应动力学模型分析, 获取了量化温度对甘氨酸分子中骨架碳链ν(C—C)的特征振动模式热解过程影响的活化能, 357 kJ·mol^-1, 和不同实验温度下的反应速率常数k等一系列相关参数, 定量地揭示了甘氨酸液化过程的热动力学性质。 实验中发现, 在设定相同的液化反应时间(10 min)内, 当温度低于290 ℃时, 降温后反应腔内能观测到甘氨酸水溶液中ν(C—C), ν(C—N), ν_as(COO^-)的特征峰, 而温度高于290 ℃时则不然, 表明甘氨酸的完全液化温度约为290 ℃。 该研究运用高温高压可视化实验技术, 结合原位拉曼光谱分析技术, 厘清了甘氨酸水热液化过程中的不同温度下特征官能团拉曼峰强的变化规律, 为深入了解藻类水热液化过程机理、 推进生物质能的开发利用提供必要的实验依据, 具有重要的科学意义和现实意义。

基于50级模块串联的LTD单路样机，开展了开关自放电故障耦合影响实验，获得了开路和短路负载下、不同位置LTD模块内单只开关自放电对其余LTD模块的电压耦合影响规律。结果表明，两种负载条件下，LTD模块内单只开关自放电时在其余模块内耦合的电压幅度均较低，且LTD距离越远电压幅度越低。在±83 kV的单只开关自放电电压下其相邻模块内耦合的最大电压幅度约2.43 kV（对应电压波动约3%）。