GIS设备内SF6分解产物检测系统的设计

1、GIS设备内SF6分解产物检测系统的设计(IJIH气休细缘姐0*电曙GIS匕抽injhilHkitcli-呻)足皑压电U的t盟设鮎整憔运1J状患比牧竝能.但是恳期在蝮工作难如盘出理枚障.六辄化碗(SFJ*tf*|Lff优随的绝缘黑衣#性能.被广迂应用F髙压电设备1P,常沮常压下強*化学性能十井定.希姉分解.但当CIS设备内部出现绽缘缺陷引起的局祁放电FD(pandiha)时.金促便SF,帆律发邮不同畀度的卷岬,裁分解产物荷gCEig,H角1IF<f1(；含fit大”、*变化规糟阳祐怔叮益賂内1HM峡陪騎产生的PD利度和熨割仃：'他过这吐X联止时瞪紡很好地诊斷徙抹内部简敬呦总闵朋故

2、齢程咙一曰館*国内蚪冥FSF&气体分解产辆的检側方注主豪有检管怯、T相色谱袪、红外駆收朮谱汕和T律传址露进等.每种方袪fit有各“的优缺点,肮劃背怯主餐针对HF.H芒SOj等丸体进订检洌*不催检刊SF；气体实他分解组分.Ih响i上种化学分析方沃不純在线检测适介气体的定件分析；气相色iflf法具有灵彳度M分析效率高定城准确零优点但其设备父杂价格昂贵检MWfHJK.对坏境要求高不儿含观场在找监测应用：红外吸收光瞎法足通过对比入厨光谕与吸收的变化气体含St的由于见局部放电分解气体含蝕较低、吸收较弱入射尢诜与吸收后尢谱对比变化较小致使该方法检测灵坡度较低一力；气体传感器法足利用电化学壮敏传悠器

3、的选择性俘获功能将仔伙的化学秋转换为电C；的种方法貝育灵繳度高(休枳分敌达到10"级)检测速度快、检测齟分勿抗扰能力SL结构简便、价恪绅济等优点适合观坝住线和便携检测.(»!足气体传想為法具命交X十扰的険点本文拟采用气体传聽越法对SF.分解广物的k姿成分S.SOyMbCOHl1IF进行检测通过种新乜过滤装?和计机软件补偿气体Z何的灭敏度交叉干扰以便取衍便好的实验效果.1检测原理1.1SF.分解产物气体传感舉1.作从埋电化学气体传蝮»利川气tt电极或者气体扩："：菇列电池测M冷种气体會*通常由浸没在电解液中的3个电极构成即I：作电极.参比电极和对电极.图1

4、是SO?气体传感器的侧视图.它是一种N电位电解式传感flh其1.作过程为：被测蚁的气体扩做透过1.作电极的参孔談并在其E发空电化学赧化还廉反血通过外冊电貉将反应中产生的fl由电子转化为传感器的输IH信号sf.分解吻在敬感电楼上的反应可用以卜标准的化学方程弍农示：COH2()->(：()2421142r*ll2S44H2()-JI2S()44KII-48c-SO42H2()-»II2S()44211+2.在对电极上发生的反应則正好与故感电极h的反应平衛.参比电极为I.作电极提供-个稳定的电代学电位所以通常被保护不与被测气体接触以的保兀热力学ill位的恫定此外參勺电械不允许盯电流通

5、过否則将改变电位值烷上所述设计一个合理的恒定电位电路是实现5叫分楙物准确测址的关键.图1S()2宅体传$器俯視图1.2SF.分解产物信号调理电路设计图2足SF,气体分解物传感器的恒电位电路.该电滋足三电怨r.fV»llJtt.V1-Kl.R2-K,.ct枸成负反馈放人电昭即仞电位电瓶因为电桃池的电泓总定很快而对电极的极化却很慢因此尽计传/器的信号己经秘定但对电极的电位可能仍在继续«移这在实际应用中盘昧竹电路的电位婴比Z鬲出很勿所以让llt输出为负桂定聲勺电极的电!.1这放大挪的失调电爪必須很低或右将兀调为苓否則会导致传感器的I作电位严电偏？?致使其由短歸状态达到稳定需婴相肖

6、长的时间.木系统选取PMIOP772作为Il;l2.Rtf.(：2.R4的作用足将传蝮器输出的“级电漁仁匕转换为m级电爪m号儿治%&倫勺放大部分M休fA大多少由RS.R>电PH值来控制U,构成电起到匹配电踏电阻的作用此外R,两端的压降应该控制&I0m以内不然传悠器的性能会受到损害保持低(ft还能保if电路响W速度更快.图2SF6气体分解为恒电位电路2SFe产物检测系统方案设计木系统主豪用于检測分析运行中SF。电气设饷的气体«M.包括传蚪器殂的倍号采臬与数据的处理分析和示这轉大部分检测杀统总体n构图如图3助.-n.m.lLSHI（.n.甘»込过小联气略相

7、连被测气休通过进气II扩胶进入不同的传悠那通逍.并将处州过的电涼信匕通过恒电位电路转换成放大的电JK信B经A/I）转换变成数字侑号后送他微处理需气略管道设计时釆用风MVrifi或心不锈钢讦路兀他材质的伶逍对sf6分解产物兵冇吸附性会严眾彬响测秋数据的准确件巧外系统测ftmr.SS将所仃的气路管道吹打1«nm避免残冊气体对被测气体的老响.图3SF；分斛产伶检測系统舛枸图2.1系统功能因为大多数电化学传感器在洱度变化时堆线倍号坠指数上升可能会严雀影响气体测址的准确性.对此引入温反传感器实时检测坏境温度并采用il算机软件方法实时补偿另外（体M的大小也公严蚩莎响气体测址的准呦性所以还引入&#

8、187;11/漁址计实时检测显示系统漁址为了方便快处地探什仪R采用具彩MUM作为人机接口为效计理数鹅设计r储金询、打卬测数辦的功能并且可以根据窝整进行打印參数的设定此外系统还可以通过申口将nttft«上传到I:位机软件对电气设备的1作状爲和故障类战进行分析和预佔.2.2微控制眾MCI主控制眾采用AVR系列高栉8位单片机ATmegAl28它拥冇RISC（reducedinstructioncomputer）ffj简指令集体系运行速度是8OC51的10偌：内的Flash程序存倍器擦写方便.便丁产品调试开发生产更新：内嵌4KE:PR（）M.并町外扩64K外部心储器以长期保心$婆数撼理免断电

9、I；7<；H/jPWM功能的定时器/计数器O7C）;具有片内报荡器的可编徨看门剧定Bt*:SPl巾行炉口有2个ISART：具有与IEEE1149.1規范兼客的JTA（；测试1411（此接II同时还可以用F片上调试）：低电压供电宽工作电压范国（27-55V）:抗F扰能力強吋降低一般8位单片机中找fl抗扰设计的L作量和锁件的使用:匸作汩腹范沟达到40鼻肪Y符合1.业级婴求.2.3模数转换器A/D转换采川经典的姜通111（10个）髙梢度（24b分辨睾）模数转換»AD77I8来完成它具有低噪声、高可靠性和线性度好等特点其灵«的Hi荷接口可以根方便地与微处理器或窃存器相连接利用

10、mi总线完成与微处理器的通信为本系统的多参数采集提供辅确的数据.3系统抗干扰措施系统抗干扰措施主要包括!件抗F扰设计和气体传想器抗F扰设讣2部分.3-1坝件抗F扰设计嫖统锁件抗扰设计上要采取以卜州施：AD转換使用差分输入:PCB布板采用命理的接地技术比如敦字地9検拟地分开強电弱电分离零:对所4输入输出信号均进行尢电隔离同时对传”的采"仁号进行算术千均数7濾波："釆用在IMk使用滤波签.从向效滤除电网电爪波动.3.2气体传憑器抗干扰设计由结构和脈理所决定气收传感舉«在交义干扰通过实脸发现.s（）:.iih.n>.（o气体Z间f一定的F扰为了降低干扰种度可以使被

11、测气休在进入HSZijiF先通过一定的过滤装賈.I】前市而上的气体传蜷鬲泮過受汨度戲响比较大大约足A1股每I:升iol：.fnVM1ffi.多数估况下可以忽略但如果该应用涉及到浓度极低的气体比如SF；分解产物中的SO,或者比S只冇十万分Z几浓度时可能还未检测到（；IS设备就C统出現了故障任何个因沮度引起的基线变化挥可能严武彫响气体测量的准确性所以系统必独进行沮度补偿在实验过程中发现气体涼址的大小也会老响到气体的粘确颅另外毎个传感壽在使用段后都会冇郴应的冬点僚移.针对以上何题为r确保测址数撫的牯确性系统采用传感器信息融介技术以达到aft.*实时补偿实現冬点n动跟踪功能.4梦传蝮器的sk6分解物检

12、测系统中如果采用单濾波器来融合所0传悠器信息那么任何个传感潺的故嫁棒可繼形响整个纽介象统所以.木系统采用丛£息总分配从则的联介匸尔曼滤波畀法即将传感爲组构成S()2.Hb.H2S.C().iUlfl.Hk量6个子系统，由子进行敎立的T；上理再利用上滤波恋对族个于系统的仿Q进荷融介.子系统依计和全局估计按以下融命算法确定.f/71(J)=D")n(J)=PWivl式中必和Jf为系统姐合的协方養障和个同估计,M和p.a为正松数)足子滤波器：的状态估计和协方走阵.主滤波器的信息通过信息分贝因子伐分配到备子滤波器和主滤波器即J71V)=Qf；U)X(»=£0)b

13、o)二BQ：3式中和Q分别为系统组合和子滤波器i的嗓声方差阵.(U根据信息守恒廉评.即工仕=I可知通过n适应调幣以形成n前,应的联介I：尔业滤波系统使系统凫有更好的适应性.4实验结果与分析系统在环境温度78Y涼城100mL/miiuS()2标气1.5x10*5.H.S标气1.5x10s.CO标气4OyIOHF标气IS冬件下进行校朮然后在不同H股和不同渝it的情况2对不同气体含矍的k.Ijj测蚤冯到实脸数据見表1由农1可知在不同出度和流城的条件下.so】气体的相对误差3.6%.H,S气体的相对误差2.5%.CO气体的柑对谋差2.0%.HF气体的郴对谋差4.0%.SF6分解产物的数据淇差很小说明该

14、系统仃效地抑制f气体传想器交叉IR."适应联合R尔曼滤波笄法对汩度、漁蚩补偿效果明显5结论木文设计了廉丁气体传虑挪法的s人分解产物检测系统采川新巾过濾装起设计了基于气体伶感器待点的M定电位电略实爲结果农明.该痰统冇效地拮除了传悠;SZ间的交叉干扰采用门适应联命卡尔岐滤波聲法右效弥补了涅度就对系统的干扰实现了苓点自动踝踪.系统稳定可狂测城赫确、操作方便响应逸度快町对GIS设备的I.作7状生进疔科学评佔防患于未然.參考文献:a«mu标X10101/X(ml.min)SO,H；SCOHFSO：H.SCOHFSO：H,SCOHF7.81010.()iO.O100.05.010.21

15、0.102.04.82.C02.04.0S.B2015.()15.0150.010.014.91152.09.50.60.61.33.0-O.g4020.020.0200.015.020.120.5201.014.60.52.50.52.64.58030.()30.0300.()20.023.929.4295.019.23.62.01.74.09.210040.()40.0400.025.040.040.0401.025.4000.31.619.412050.050.0500.030.050.051.0502.030.202.00.30.40.629.615060.060.0600.035.0

16、60.660.2601.(34.81.().10.5position|F(»<itK'Uin*parkbrmkcionofSF6UJIICEETranjionElrrtricollivcuL>ti(in.1986.2I(2)：lllIE(.604802004Cuidelinrs(«rthrrherkinandtrrat-mrnlofKilfarlirvifliKtfKlr(SF)lukrnfr<«nrln*tric*alr<|iiipHwvi1aad»|-i<mCminSChuFYSF.<lr<x>ni|M>«ili(mingA«*iiiAuhtr<lrqtiipmrnlUIEEETransonElectricalInuLilicin1986.2