摘要：1, 1, 1, 3, 4, 4, 4-7氟-3-(3氟甲基)-2-丁酮(C5-PFK)气体因其优良的电气绝缘性能和良好的环保特性受到国内外广泛关注。制备高精度的C5-PFK混气并实现对其混合比的精准检测,有利于对C5-PFK混气的科学论证,最大限度的减少电力隐患。采用FTIR实验,结合B3LYP方法进行光谱理论计算,对C5-PFK气体的红外光谱吸收特性进行了研究;针对测试环境中可能存在的CO_(2)及微水气体,在相同的温压及光程条件下进行了谱线交叉干扰分析;基于非分散性红外线(NDIR)技术对C5-PFK混气混合比传感器进行了仿真测试,开展了传感器硬件系统的整体设计。根据传感器的输出特性,建立了BP神经网络温度补偿模型,并对传感器的重复性及示值误差进行了测试。结果表明:C5-PFK气体的强吸收峰位置分别为1 200、 1 262及1 796 cm^(-1),分子理论计算与气体实测的红外光谱吻合较好;合成空气背景下1 262 cm^(-1)位置CO_(2)气体的吸光度为6.04×10^(-7), 150 nm滤波带宽内微水峰面积影响因子约为3.15×10^(-3),谱线交叉干扰可忽略不计,采用NDIR技术选择1 262 cm^(-1)位置实现混合比检测切实可行;以量程追踪光程,传感器仿真测试结果显示6.5 mm光程可实现0~15%的C5-PFK混气混合比的检测。传感器输出特性显示:吸收变量SA/SB值随温度的升高而减小,呈现非线性关系;10%的C5-PFK/Air混气在BP神经网络算法温度补偿前后最大示值误差分别为29.23%及1.29%,补偿后输出吸收变量SA/SB值基本保持不变;传感器重复性测试显示RSD为0.27%,小于3%;不同浓度对应的传感器示值的线性拟合系数R^(2)为0.999,最大示值误差为2.47%。综上,验证了该检测方法及其传感器在C5-PFK气体混合比检测范围、抗干扰能力及可靠性等方面优势,为C5-PFK混气电气设备混合比检测提供一种可行的解决方案。

摘要：HF气体是气体绝缘封闭开关设备(GIS)中SF6气体的重要分解产物,是评价高压组合电器微水环境及故障隐患的重要指标,因此对HF气体的检测意义重大。采用分布式反馈激光器(DFB)的可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)的传感器来实现对GIS气室中HF气体的检测。设计了激光信号发射及接收电路,实现对发射激光信号的调制及对激光器温度的控制,并对探测输出信号进行动态放大及电压跟随,进一步提升系统的稳定性及灵敏度。搭建实验系统,对304不锈钢(SUS304)、聚四氟乙烯(PTFE)及偏聚二氟乙烯(PVDF)等3种材质光程池进行气体吸附实验,不同进样次数对应的谐波幅值指数拟合结果显示吸附饱和后二次谐波幅值基本保持不变,趋近恒定极值,一阶指数拟合相关系数R^2分别为0.995、0.996、0.997,PVDF进样3次后达到吸附饱和,气体测试的响应时间为3 min,性能最优。吸附机理分析SUS304吸附过程中静电引力起到关键作用,而PVDF及PTFE材料微孔结构发达,Vander Waals force起主要作用。HF气体校准实验显示气体浓度与二次谐波幅值的线性关系良好,拟合系数R^2为0.9985,浓度反演的最大绝对误差为-0.83,最大相对误差为-2%,检测下限为0.85 ppm。综上,设计了用于GIS气室中HF气体检测的TDLAS传感器,实验验证了PVDF材质光程池在吸附时间及检测精度等方面的优势,并从物质结构角度对吸附机理进行了分析。

摘要：针对核电厂安全壳内氢气浓度泄漏的监测需求,基于钯合金氢敏薄膜原理设计了核电厂氢气浓度监测系统。根据钯合金氢气传感器随环境温度、环境压力的变化特性,开发了氢气传感器温度、压力补偿算法;结合安全壳模拟容器内的应用场景,进行了测量系统的总体设计,并对设备性能进行了测试分析。研究结果表明,在0%~20%的浓度范围内,低温120℃及高温150℃条件下,氢气浓度监测系统的最大示值误差分别为0.5%FS及-0.78%FS,均低于±2.5%FS,响应时间均为17 s,小于40 s;高温150℃时测试结果显示,系统检测精度优于0.02%;标准浓度为3%及10%的稳定性测试中,最大示值误差为-1.3%FS,具有良好的长期稳定性。该氢气浓度监测系统性能技术指标满足设计要求,可为核电厂安全壳氢气泄漏监测提供有效的解决方案。

摘要：气体绝缘金属封闭式组合电器(GIS)气室中SF6气体微水测量对电气设备的安全可靠运行意义重大。采用1392 nm分布式反馈激光器(DFB),基于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术及赫里奥特(Herriott)长程池的光学系统设计了微水检测系统。气体Lorentz线型仿真光谱分析显示,在7200 cm^-1附近无交叉干扰,其中7181.14 cm^-1(1.392μm)处H2O分子吸光强度最强。对系统的可靠性进行实验室溯源标定,二次谐波信号幅值与微水浓度成正比关系,拟合线性系数R^2为0.9996。露点及微水浓度实验室标定最大误差分别为1.98%和2.25%。GIS模拟气室实验结果表明:全封闭的光路气室结构设计达到理想的测试效果,5组100次实验数据分析最大测量误差1.89%,绝对误差小于5×10^-6。该系统稳定可靠,具有较好的可行性及实用性。

摘要：针对变电站感知终端碎片化严重,物联网技术应用不足的问题,基于LoRa低功耗无线通信技术,采用无线通信模块、微控制单元设计开发一种可扩展、低功耗、无线化的智能感知节点,该感知节点可对变电站环境状态传感参量进行数据采集及传输。测试结果表明:感知节点数据远传的稳定性好,在1500m范围内通信丢包率为0,感知节点消耗电能约为4.62mAh/D,有效工作时长可达5年。该节点的设计可为变电站环境状态的智能监测提供一定的参考依据。

摘要：设计研究了一种基于可调谐激光吸收光谱技术的微量水蒸气浓度检测传感器,内置有红外激光器、气体池、探测器、温压传感器、电路板等模块,传感器外形尺寸3 cm×3 cm×20 cm。选用水蒸气在近红外v_(2)+v_(3)谱带内1368.6 nm附近吸收线为待测谱线,结合软件锁相和SG滤波技术,实现对水蒸气的快速、准确测量。搭建了微量水蒸气浓度发生装置及校准测试实验系统,以高精度镜面露点仪为标准表进行校准测试,结果表明,传感器对水蒸气体积比浓度的测量范围达0~2000 ppm,与标准表相比较的相对测量误差在-5.53%~1.84%之间,系统的最小检出限达10 ppm,响应时间小于7 s。该传感器性能指标满足在高压开关、氢冷发电、化工、制药等多个行业对湿度检测的要求,相比于传统湿度检测方法,具有测量准确度高、速度快、结构紧凑等优点,可为相关行业发展提供重要技术手段。

摘要：油中溶解气体的相关参量能很好地表征设备的工作状态,因此开展变压器油中溶解气体分析,对于预知变压器潜伏性故障、预防规模化停电事故意义重大。针对现有色谱法监测的弊端,基于激光光声光谱原理,设计了气体监测模块,研制了变压器油中溶解气体在线监测预警装置,并建立了相对应的气体溯源校准方法。实验结果表明:在低、中、高不同浓度范围内,H_(2)、C_(2)H_(2)、CH_(4)、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(6)、CO及CO_(2)的最大相对误差分别为-12.51%、-29.25%、-20.04%、-19.31%、19.11%、-26.7%及-20.18%,均在±30%误差范围内。总烃(C1+C2)的最大相对误差为18.87%,处于±20%误差限值内,满足技术规范要求。低、中、高浓度范围内总烃的RSD分别为2.46%、2.87%和4.3%,均不大于5%,表现出良好重复性。该装置可满足电力行业恶劣工况条件的监测需求,可为电力行业油中溶解气体在线监测提供有效的实践经验。