采用国产化光纤声波传感器的光声DGA在线监测系统应用

发布时间：2020-06-18 12:07

【摘要】：电力系统是当今世界实现能源生产与能源输送最为重要的角色,电力的可靠供应关系着人类生活与生产的方方面面。及时快速地发现变压器等电力网中非常关键的设备出现的故障问题,对于提高电力系统的供电可靠性具有重要意义。对充油电力设备的故障检测,普遍采用的是分析油中溶解气体这一方法。传统的在线气相色谱分析法存在组件复杂、运行成本高和安全性差等缺点,而采用光声光谱技术的在线监测拥有检测灵敏度高、维护方便、检测时间短等诸多优点,因此成为了这一领域的研究方向。本文阐述了变压器内绝缘油的产气机理,并对比分析了现行的多种故障气体检测技术,突出了光声光谱检测分析法的优点。在此基础上,设计了带有恒温装置的油气分离模块和基于DFB半导体激光器的光声光谱气体组含量测量模块。本文针对110kV岗头变电站的实际情况,研究了一套采用光声光谱技术的故障检测系统,该系统能同时监测7种故障气体(H2,CH4,C2H4,C2H6,C2H2,CO,CO2)和微水的含量,检测的7种故障特征气体的含量相对标准偏差均低于5%,均在误差允许范围之内,基本满足要求。研究结果证明了该自主研发系统的可靠性和稳定性,但设备的稳定性及准确性仍有待提高改善。此系统操作方便、测量准确、维护简便、成本相对较低,预期在国内将有着良好的应用前景。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM407;TP212
【图文】：

能级图,非谐振子,谐振子,非谐性常数

图 3-1 能级图与相关跃迁（a）谐振子，（b）非谐振子例如，O-H 基团的谐振波数、非谐性常数分别为ev=3735.2 cm-1， x =2.2xex v=82.17 cm-1，其基频为：V -2X=3570.9(cm-1)，对比谐振子而言，其基倍频波数为：2V-6X =6977.4 (cm-1)，这充分说明其第一倍频位于近红外区。化学键振动的非谐性决定着倍频吸收的强度、频率。如果键的非谐性常数 xe的倍频强度也会非常低。由于氢团的伸缩跃迁非谐性常数非常高，所以其光外区的主要光谱。若非谐性非常小的羟基伸缩振动，其相应的高倍频强度也键伸缩振动非谐性常数（xe），如表 3-2 所示。表 3-2 几种化学键伸缩振动非谐性常数化学键非谐性常数化学键非谐性常数C-H 伸缩） 1.9×10-2v（C-Cl 伸缩） 6.0×10-3C-O 伸缩） 1.5×10-2v（C-O 伸缩） 6.5×10-3-3-2

光声光谱,检测系统,气体

图 3-2 气体光声光谱检测系统的产生：的待测气体分子吸收频率 v 为的光子后跃迁到激发态 E1，这v的能量差。经无辐射跃迁后，受激分子返回至基态同时产生级系统模型可知，可同时考虑如下两个能态：其一是基态；体分子数密度，则其对应的分子密度分别可表示为 N-N’和 N’的速率方程：1'( ') '( )dNN N R N Rdt 用于表示入射光激发速率，指的是驰豫时间（总激发态分如下两个时间段倒数之和：其一是无辐射跃n ，其二是辐射可用式（3-6）表示[13]：

【参考文献】