1 国网山西省电力公司电力科学研究院， 山西 太原 030001
2 西南大学工程技术学院， 重庆 400715
SF6作为气体绝缘设备中最常用的绝缘气体，掌握其分解组分的成分、含量等参数对于及时准确判断设备的绝缘老化状态十分重要。基于拉曼光谱技术，设计了一套拉曼检测分析系统，该系统由气体测量模块、功能模块、嵌入式控制模块、计算机模块等多个组成部分构成，具备温压调控、信号增强、混合气体检测分析的能力。通过配置一定浓度的SF6及其分解组分混合气体进行了拉曼系统的实验测试，定性识别SF6、SO2F2、SO2、CO2、CO和H2S的特征峰分别为778 cm-1、861 cm-1、1 138 cm-1/1 378 cm-1、1 269 cm-1、2 185 cm-1、2 600 cm-1，与各自的NIST标准值一致，以证实该拉曼光谱检测系统的可行性，为SF6分解组分的检测提供了良好的基础，对保障电网的安全稳定运行具有重要意义。
气体绝缘设备 六氟化硫 分解特征组分 拉曼光谱 检测分析系统 gas insulated equipment SF6 decomposition characteristic components Raman spectroscopy detection and analysis system
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院, 安徽 合肥 230022
被动FTIR红外遥测技术可应用于气体泄漏检测, 气体检测下限与仪器信噪比密切相关。 仪器信噪比与测量参数有关, 如光谱分辨率、 采样频率、 积分时间、 平均次数等, 如何结合实际应用优化参数组合以实现最佳信噪比, 目前还缺少系统分析。 针对这一问题, 从理论上分析了这些参数与信噪比关系, 并归类为三个方面: （1）光谱分辨率, 引用了Roland Harig给出的结论, 当光谱分辨率低于特征峰半高全宽时, 信噪比不变, 但为了避免背景气体的交叉干扰, 分辨率不宜设置过低, 需要结合实际应用综合考虑; （2）降低采样频率能够减少计算量, 缩小光谱范围, 但采样频率和光谱范围与信噪比无关; （3）在积分时间和光谱平均次数方面, 同样时间条件下, 多次干涉图采集会引入零光程差的采样误差, 使得噪声大于理论计算值, 因而长积分时间获得信噪比优于多次平均。 开展了六氟化硫（SF6）泄漏检测实验, 根据SF6特征峰宽度选择4 cm-1分辨率, 20 kHz采样频率兼顾了信噪比和检测时间, 并利用FTIR巡检系统发现变电站泄漏点, 证明了方法的有效性。
傅里叶变换红外光谱 被动遥测 信噪比 六氟化硫 FTIR Passive remote sensing Signal-to-noise ratio SF6 光谱学与光谱分析
2021, 41(5): 1436
华中科技大学 武汉光电国家研究中心, 武汉 430074
为了对电力场所SF6气体浓度进行有效监测, 采用光声光谱气体检测技术, 基于波长可调谐CO2激光器, 设计了一套大气环境下的SF6痕量气体检测系统, 并提出一种差分光声光谱技术以提升光声系统的检测灵敏度。结果表明,所设计的SF6气体检测光声系统的共振中心频率为1066Hz, 品质因数为32.04, 光声池常数为89.74Pa·m·W-1; 利用单谱线光声法, 在激光谱线10P12处检测SF6气体的灵敏度为0.06×10-6(体积分数); 采用差分光声光谱气体技术后, 在激光谱线10P12和10P16处3W强度调制光的照射下, 光声系统的灵敏度提升到0.02×10-6(体积分数)。差分光声光谱技术能有效降低噪声影响, 提升光声检测系统的灵敏度, 具有一定的实用价值。
激光技术 六氟化硫 差分光声光谱 光声腔 laser technique SF6 differential photoacoustic spectroscopy photoacoustic cell
1 南京信息工程大学 江苏省气象探测与信息处理重点实验室, 南京 210044
2 南京信息工程大学 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心, 南京 210044
利用波段为2～20μm的电调制红外宽谱光源和中心波长为3.95 μm及10.55 μm的双通道热释电探测器, 采用单光源双波长光路结构设计了一种新型SF6气体传感器.运用径向基函数神经网络对传感器在检测过程中因环境温度变化所带来的测量误差进行补偿, 结果表明：SF6气体传感器在环境温度10～35℃、气体浓度0～0.200%范围内的检测准确度小于±1.5%FS, 相对标准偏差为1.56%, 可以有效消除在测量气体浓度时环境温度变化引起的非线性影响.与传统经验公式法和温度控制法相比, 该方法具有良好的测量准确度和稳定性, 且无需增加硬件温度补偿模块, 有利于传感器的小型化和低成本设计.
红外物理 光学传感器 光电 RBF神经网络 六氟化硫 红外吸收 Infrared physics Optical sensors Photoelectricity Radial basis function networks Sulfur hexafluoride Infrared absorption 光子学报
2016, 45(7): 070723001
1 武汉大学系统集成与故障诊断实验室， 湖北 武汉430079
2 广西电力科学研究院， 广西 南宁530023
利用红外光谱法分析SF6气体及其衍生物是判断气体绝缘组合电器(GIS)运行状态和故障的一种重要手段。 传统的诊断方法过程繁琐、 效率低下， 而且受主观因素的影响较大。 本文指出可以采用机器学习的方法实现GIS设备的故障诊断， 并提出了多尺度加权主成分分析的特征提取方法。 多尺度加权主成分分析结合了主成分分析和多尺度分解的特点， 保证了尺度特征信息的最大化， 并且修正了特征向量在数据分类时的权重。 通过对广西电力研究院提供的SF6及其衍生物的红外光谱进行分析， 证明了多尺度加权主成分分析算法对训练样本的分类效果要比标准的主成分分析算法好3～4倍。
红外光谱技术 六氟化硫 气体绝缘组合电器 多尺度加权主成分分析 Infrared spectroscopy Sulfur-hexafluoride Gas insulated switchgear Multiscale weighted principal component analysis 光谱学与光谱分析
2012, 32(6): 1535
1 武汉大学系统集成与故障诊断实验室, 湖北 武汉430079
2 广西电力科学研究院, 广西 南宁530023
SF6气体大量应用于气体绝缘组合电器(GIS)中。 通过化学方法检测SF6气体及其衍生物是检测GIS设备故障的一种重要方法。 该文采用红外光谱技术分析了三种情况下的GIS设备内SF6气体组成情况, 得出S2F10气体含量可以用来分析GIS故障原因是否为强火花或者电弧放电引起; CF4气体可以用来表征GIS设备内绝缘气体的绝缘状态。 另外, 研究表明, GIS设备在线运行时, 绝缘气体气室密封失效、 造成气体泄漏, 引入新的气体杂质的问题比较严重。 所以在进行GIS设备维护工作时, 绝缘气室的密封维护工作十分重要。 文章在研究GIS设备绝缘气体SF6红外谱图的基础之上提出了建立基于红外光谱技术的GIS设备故障诊断专家系统的意见。
红外光谱技术 六氟化硫 气体绝缘组合电器 Infrared spectroscopy Sulfur-hexafluoride Gas insulated switchgear 光谱学与光谱分析
2010, 30(11): 2967
