一种高压开关设备中的HF气体检测装置
阅读：444发布：2023-01-26
专利汇可以提供一种高压开关设备中的HF气体检测装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 申请 公开了一种高压 开关 设备中的HF气体检测装置，包括TDLAS检测主机、 法兰 盘检测气室、输入光纤、输出光纤，TDLAS检测主机包括处理器、与处理器相连的 激光器 和 传感器 ，法兰盘检测气室包括用于与高压开关设备的高压开关气室相连通、以使高压开关气室中的HF气体进入的中空结构；激光器用于在处理器的控制下发射激光，并通过输入光纤将激光传输至中空结构中；传感器用于接收输出光纤从中空结构中传输过来且被HF气体吸收后所剩余的激光；处理器用于基于朗伯比尔定律得到HF气体的浓度。本申请公开的上述技术方案，利用TDLAS技术并借助法兰盘检测气室实现对高压开关设备中的HF气体的在线测量，并提高HF气体的检测 精度 。，下面是一种高压开关设备中的HF气体检测装置专利的具体信息内容。
1.一种高压开关设备中的HF气体检测装置，其特征在于，包括TDLAS检测主机、用于安装在高压开关设备的法兰上的法兰盘检测气室、输入光纤、输出光纤，所述TDLAS检测主机包括处理器、与所述处理器相连的激光器和传感器，其中：
所述法兰盘检测气室包括用于与所述高压开关设备的高压开关气室相连通、以使所述高压开关气室中的HF气体进入的中空结构；
所述激光器用于在所述处理器的控制下发射激光，并通过所述输入光纤将所述激光传输至所述中空结构中；
所述传感器用于接收所述输出光纤从所述中空结构中传输过来且被所述HF气体吸收后所剩余的激光；
所述处理器用于根据所述激光器发射的激光及所述传感器接收的激光基于朗伯比尔定律得到所述HF气体的浓度。
2.根据权利要求1所述的高压开关设备中的HF气体检测装置，其特征在于，所述法兰盘检测气室包括用于形成所述中空结构的法兰外壳、位于所述法兰外壳上且用于使所述输入光纤和所述输出光纤进入所述中空结构中的两个光纤导出孔、固定在所述法兰外壳内部的固定圆盘、位于所述固定圆盘上的预设数量个光纤准直器、位于所述固定圆盘上的连接光纤，其中：
一所述光纤准直器与所述输入光纤相连、另一所述光纤准直器与所述输出光纤相连、剩余所述光纤准直器按照预设光路通过所述连接光纤进行连接。
3.根据权利要求2所述的高压开关设备中的HF气体检测装置，其特征在于，所述法兰外壳包括第一外壳、第二外壳、位于所述第一外壳与所述第二外壳之间的连通外壳，其中：
所述第一外壳用于与所述高压开关设备的法兰相连接；
所述光纤导出孔设置在所述第二外壳的端面上，且所述固定圆盘固定在所述第二外壳的内端面上。
4.根据权利要求3所述的高压开关设备中的HF气体检测装置，其特征在于，所述法兰盘检测气室还包括位于所述第一外壳的预设位置处的密封垫片，其中，所述预设位置为所述第一外壳上用于与所述高压开关设备的法兰相连接的位置。
5.根据权利要求4所述的高压开关设备中的HF气体检测装置，其特征在于，所述密封垫片为橡胶垫片。
6.根据权利要求4所述的高压开关设备中的HF气体检测装置，其特征在于，所述密封垫片为四氟垫片。
7.根据权利要求1所述的高压开关设备中的HF气体检测装置，其特征在于，所述处理器为ARM处理器。
8.根据权利要求1所述的高压开关设备中的HF气体检测装置，其特征在于，所述传感器为InGaAs传感器。
一种高压开关设备中的HF气体检测装置
技术领域
[0001] 本申请涉及高压开关设备技术领域，更具体地说，涉及一种高压开关设备中的HF气体检测装置。
背景技术
[0003] 高压开关设备中的高压开关气室在放电条件下，当有微水及O2杂质存在时，产生的OH及O会捕获F原子产生复杂的化学反应，生成HF有毒气体，而所产生的HF气体会对设备的安稳运行及维护人员的生命健康造成重大威胁，因此，需要对HF气体进行检测，以便于对高压开关设备的故障和隐患进行诊断和预警，从而保证高压开关设备的安全稳定运行。
[0004] 目前，常通过检测管法和傅里叶变换红外吸收光谱法进行HF气体的检测。但是，检测管法中的检测试剂易受温湿度等环境因素影响而发生变质，从而会降低检测精度，而傅里叶变换红外吸收光谱法所用到的检测设备体积比较大，且需要抽取气体进行检测，因此，无法实现在线检测，从而不便于实现HF气体的在线检测。
[0005] 综上所述，如何提高高压开关设备中的HF气体的检测精度，并实现HF气体的在线检测，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。发明内容
[0006] 有鉴于此，本申请的目的是提供一种高压开关设备中的HF气体检测装置，用于提高高压开关设备中的HF气体的检测精度，并实现HF气体的在线检测。
[0007] 为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
[0008] 一种高压开关设备中的HF气体检测装置，包括TDLAS检测主机、用于安装在高压开关设备的法兰上的法兰盘检测气室、输入光纤、输出光纤，所述TDLAS检测主机包括处理器、与所述处理器相连的激光器和传感器，其中：
[0009] 所述法兰盘检测气室包括用于与所述高压开关设备的高压开关气室相连通、以使所述高压开关气室中的HF气体进入的中空结构；
[0010] 所述激光器用于在所述处理器的控制下发射激光，并通过所述输入光纤将所述激光传输至所述中空结构中；
[0011] 所述传感器用于接收所述输出光纤从所述中空结构中传输过来且被所述HF气体吸收后所剩余的激光；
[0012] 所述处理器用于根据所述激光器发射的激光及所述传感器接收的激光基于朗伯比尔定律得到所述HF气体的浓度。
[0013] 优选的，所述法兰盘检测气室包括用于形成所述中空结构的法兰外壳、位于所述法兰外壳上且用于使所述输入光纤和所述输出光纤进入所述中空结构中的两个光纤导出孔、固定在所述法兰外壳内部的固定圆盘、位于所述固定圆盘上的预设数量个光纤准直器、位于所述固定圆盘上的连接光纤，其中：
[0014] 一所述光纤准直器与所述输入光纤相连、另一所述光纤准直器与所述输出光纤相连、剩余所述光纤准直器按照预设光路通过所述连接光纤进行连接。
[0015] 优选的，所述法兰外壳包括第一外壳、第二外壳、位于所述第一外壳与所述第二外壳之间的连通外壳，其中：
[0016] 所述第一外壳用于与所述高压开关设备的法兰相连接；
[0017] 所述光纤导出孔设置在所述第二外壳的端面上，且所述固定圆盘固定在所述第二外壳的内端面上。
[0019] 优选的，所述密封垫片为橡胶垫片。
[0020] 优选的，所述密封垫片为四氟垫片。
[0021] 优选的，所述处理器为ARM处理器。
[0022] 优选的，所述传感器为InGaAs传感器。
[0023] 本申请提供了一种高压开关设备中的HF气体检测装置，包括TDLAS检测主机、用于安装在高压开关设备的法兰上的法兰盘检测气室、输入光纤、输出光纤，TDLAS检测主机包括处理器、与处理器相连的激光器和传感器，其中：法兰盘检测气室包括用于与高压开关设备的高压开关气室相连通、以使高压开关气室中的HF气体进入的中空结构；激光器用于在处理器的控制下发射激光，并通过输入光纤将激光传输至中空结构中；传感器用于接收输出光纤从中空结构中传输过来且被HF气体吸收后所剩余的激光；处理器用于根据激光器发射的激光及传感器接收的激光基于朗伯比尔定律得到HF气体的浓度。
[0024] 本申请公开的上述技术方案，设置TDLAS检测主机及用于安装在高压开关设备的法兰上的法兰盘检测气室，且让法兰盘检测气室中的中空结构与高压开关设备的高压开关气室相连通，以使高压开关气室中的HF气体进入到中空结构中，并让TDLAS检测主机中的处理器发射激光且经过输入光纤到达中空结构中，所发射的激光在被中空结构中的HF气体吸收之后，剩余的激光可以通过输出光纤被TDLAS检测主机中的传感器所接收，此时，处理器可以根据激光器所发射的激光及传感器所接收到的激光并基于朗伯比尔定律得到HF的浓度，即本申请可以利用TDLAS技术并借助法兰盘检测气室实现对高压开关设备中的HF气体的在线测量，而且由于TDLAS检测可以不受背景气体、粉尘等因素的干扰，且分辨率比较高，因此，则可以提高HF气体的检测精度。附图说明
[0025] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0026] 图1为本申请实施例提供的一种高压开关设备中的HF气体检测装置的结构示意图；
[0027] 图2为本申请实施例提供的法兰盘检测气室的截面图；
[0028] 图3为本申请实施例提供的法兰盘检测气室的俯视图；
[0029] 图4为本申请实施例提供的一种预设光路的示意图。
具体实施方式
[0030] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0031] 参见图1至图3，其中，图1示出了本申请实施例提供的一种高压开关设备中的HF气体检测装置的结构示意图，图2示出了本申请实施例提供的法兰盘检测气室的截面图，图3示出了本申请实施例提供的法兰盘检测气室的俯视图。本申请实施例提供的一种高压开关设备中的HF气体检测装置，可以包括TDLAS检测主机1、用于安装在高压开关设备的法兰上的法兰盘检测气室2、输入光纤3、输出光纤4，TDLAS检测主机1可以包括处理器11、与处理器11相连的激光器12和传感器13，其中：
[0032] 法兰盘检测气室2可以包括用于与高压开关设备的高压开关气室相连通、以使高压开关气室中的HF气体进入的中空结构20；
[0033] 激光器12用于在处理器11的控制下发射激光，并通过输入光纤3将激光传输至中空结构20中；
[0034] 传感器13用于接收输出光纤4从中空结构20中传输过来且被HF气体吸收后所剩余的激光；
[0035] 处理器11用于根据激光器12发射的激光及传感器13接收的激光基于朗伯比尔定律得到HF气体的浓度。
[0036] 本申请所提供的高压开关设备中的HF气体检测装置可以包括TDLAS检测主机1、法兰盘检测气室2、输入光纤3、输出光纤4。其中，法兰盘检测气室2用于安装在高压开关设备的法兰上，且法兰盘检测气室2内部包括用于与高压开关设备中的高压开关气室相连通的中空结构20，以使得高压开关气室中的HF气体可以进入到法兰盘检测气室2的中空结构20中；TDLAS检测主机1包括处理器11、与处理器11相连的激光器12(具体为可调谐半导体激光器)、与处理器11相连的传感器13；输入光纤3与TDLAS检测主机1中的激光器12相连且其可以伸入到法兰盘检测气室2的中空结构20中；输出光纤4与TDLAS检测主机1中的传感器13相连且其同样可以伸入到法兰盘检测气室2的中空结构20中。
[0037] TDLAS检测主机1中的处理器11可以控制激光器12发射出激光，并通过与之相连的输出光纤4将该激光传输至法兰盘检测气室2的中空结构20中，其中，激光器12所发射的激光具体为在HF气体能够进行吸收的激光，以便于可以根据被HF气体吸收前、后的激光计算得到HF气体的浓度。当激光被传输至法兰盘检测气室2的中空结构20中时，激光可以在中空结构20中进行传输，此时，位于中空结构20中的HF气体可以对该激光进行吸收，被HF气体吸收之后的剩余激光可以通过伸入到中空结构20中的输出光纤4传输至TDLAS检测主机1中的传感器13中。然后，TDLAS检测主机1中的处理器11可以根据激光器12所发射的激光及传感器13所接收到的激光，并基于朗伯比尔定律得到HF气体的浓度。
[0038] 也就是说，本申请所提供的高压开关设备中的HF气体检测装置可以基于TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，可调谐半导体激光吸收光谱)技术对高压开关设备中的HF气体进行检测，以减少高压开关设备中的其他气体、粉尘等对HF气体检测的影响，从而提高检测的精度。在利用本申请所提供的检测装置对不同体积分数的HF气体进行检测时，其吸收谱线具有较好的可重复性，且在1m的光程情况下，HF气体检测的检出限可达5×10-5以下，即本申请所提供的检测装置具有比较高的检测精度。
[0039] 另外，利用输入光纤3和输出光纤4对激光进行传输可以避免电磁干扰的影响，因此，可以提高HF气体的检测精度，而且其工作性能比较可靠，成本比较低。而且由于上述过程是直接将法兰盘检测气室2安装在高压开关设备的法兰上，并直接让法兰盘检测气室2中的中空结构20与高压开关设备中的高压开关气室相连通，然后，利用TDLAS检测主机1对HF气体进行检测的，因此，本申请所提供的检测装置可以实现对HF气体的在线检测，从而可以提高HF气体检测便利性，降低HF气体检测的复杂程度和成本，并提高HF气体检测的效率，进而便于及时发现高压开关设备的故障和隐患，以便于保证高压开关设备的安全稳定运行。
[0040] 本申请公开的上述技术方案，设置TDLAS检测主机及用于安装在高压开关设备的法兰上的法兰盘检测气室，且让法兰盘检测气室中的中空结构与高压开关设备的高压开关气室相连通，以使高压开关气室中的HF气体进入到中空结构中，并让TDLAS检测主机中的处理器发射激光且经过输入光纤到达中空结构中，所发射的激光在被中空结构中的HF气体吸收之后，剩余的激光可以通过输出光纤被TDLAS检测主机中的传感器所接收，此时，处理器可以根据激光器所发射的激光及传感器所接收到的激光并基于朗伯比尔定律得到HF的浓度，即本申请可以利用TDLAS技术并借助法兰盘检测气室实现对高压开关设备中的HF气体的在线测量，而且由于TDLAS检测可以不受背景气体、粉尘等因素的干扰，且分辨率比较高，因此，则可以提高HF气体的检测精度。
[0041] 本申请实施例提供的一种高压开关设备中的HF气体检测装置，法兰盘检测气室2可以包括用于形成中空结构20的法兰外壳21、位于法兰外壳21上且用于使输入光纤3和输出光纤4进入中空结构20中的两个光纤导出孔22、固定在法兰外壳21内部的固定圆盘23、位于固定圆盘23上的预设数量个光纤准直器24、位于固定圆盘23上的连接光纤，其中：
[0042] 一光纤准直器24与输入光纤3相连、另一光纤准直器24与输出光纤4相连、剩余光纤准直器24按照预设光路通过连接光纤进行连接。
[0043] 法兰盘检测气室2可以包括法兰外壳21、位于法兰外壳21上的两个光纤导出孔22、固定在法兰外壳21内部的固定圆盘23、位于固定圆盘23上的预设数量个光纤准直器24、位于固定圆盘23上的连接光纤。其中，法兰外壳21用于形成中空结构20且用于承载内部的固定圆盘23等构件，且法兰外壳21上设置有螺纹孔，用于通过螺纹连接而将法兰盘检测气室2可拆卸地安装在高压开关设备的法兰上；光纤导出孔22用于使输入光纤3和输出光纤4从此处进入到中空结构20内部，以使得激光器12所发射的激光可以进入到中空结构20中，并使得被HF气体吸收所剩余的激光能够从中空结构20中进入到TDLAS检测主机1的传感器13中。
[0044] 光纤准直器24用于将中空结构20中的激光转变成准直光，以改变激光的传输方向，其中，预设数量个(预先根据检测精度和要求进行设置，且至少为两个)光纤准直器24可以增加激光的光路长度，以提高检测精度，另外，在预设数量个光纤准直器24中，其中一光纤准直器24通过其尾纤与输入光纤3相连，另一光纤准直器24与输出光纤4相连，剩余的光纤准直器24可以按照预设光路通过连接光纤进行连接，以使得激光可以在中空结构20中按照预设光路进行传输。
[0045] 例如：可以参见图4，其示出了本申请实施例提供的一种预设光路的示意图，该法兰盘检测气室2中设置有20个光纤准直器24，入射激光通过输入光纤3到达编号为01的光纤准直器中，然后，编号为01的光纤准直器对激光进行准直，并将准直后的激光传输至编号为01的光纤准直器的正对面，然后，由其正对面的光纤准直器将激光通过传输光纤传输至编号为02的光纤准直器……最终经过编号为10的光纤准直器将激光传输至编号为10的光纤准直器对面的光纤准直器中中，并由该光纤准直器将激光耦合到输出光纤4中，其中，激光从编号为01的光纤准直器到达正对面的光纤准直器的过程中、从编号为02的光纤准直器到达正对面的光纤准直器的过程中……从编号为10的光纤准直器到达正对面的光纤准直器的过程中均会被位于中空结构20中的HF气体进行吸收，最终到达输出光纤4中，并由输出光纤4传输至传感器13中，通过激光在该预设光路中进行传输以延长光路的长度，从而提高HF气体的检测精度。
[0046] 本申请实施例提供的一种高压开关设备中的HF气体检测装置，法兰外壳21可以包括第一外壳211、第二外壳212、位于第一外壳211与第二外壳212之间的连通外壳213，其中：
[0047] 第一外壳211用于与高压开关设备的法兰相连接；
[0048] 光纤导出孔22设置在第二外壳212的端面上，且固定圆盘23固定在第二外壳212的内端面上。
[0049] 法兰盘检测气室2中的法兰外壳21可以包括第一外壳211、第二外壳212、位于第一外壳211与第二外壳212之间的连通外壳213，其中，第一外壳211和第二外壳212相对，且第一外壳211为圆环结构，其用于与高压开关设备的法兰相连接，并与连通外壳213、第二外壳212一起构成法兰盘检测气室2的中空结构20；第二外壳212为实心的圆形结构，其包括有一个圆形端面，其中，两个光纤导出孔22设置在第二外壳212的端面上(具体为圆形端面上)，且固定圆盘23固定在第二外壳212的内端面(即运行端面的内部)上，以防止固定圆盘23在使用过程中发生晃动而对HF气体的检测造成影响。
[0050] 本申请实施例提供的一种高压开关设备中的HF气体检测装置，法兰盘检测气室2还可以包括位于第一外壳211的预设位置处的密封垫片25，其中，预设位置为第一外壳211上用于与高压开关设备的法兰相连接的位置。
[0051] 法兰盘检测气室2还可以包括位于第一外壳211的预设位置处的密封垫片25，其中，这里提及的预设位置具体为第一外壳211上用于与高压开关设备的法兰相连接的位置，其具体可以为第一外壳211的圆环结构的表面。
[0052] 通过密封垫片25可以提高法兰盘检测气室2与高压开关设备之间的密封性，以防止HF气体或高压开关设备的高压开关气室中的其他气体发生泄露。
[0053] 本申请实施例提供的一种高压开关设备中的HF气体检测装置，密封垫片25为橡胶垫片。
[0054] 具体可以采用橡胶垫片作为法兰盘检测气室2中的密封垫片25，其耐老化性、耐腐蚀性及密封性能均比较好，因此，可以提高法兰盘检测气室2的密封性和使用性能。
[0055] 本申请实施例提供的一种高压开关设备中的HF气体检测装置，密封垫片25为四氟垫片。
[0056] 除了使用橡胶垫片作为法兰盘检测气室2中的密封垫片25之外，还可以利用四氟垫片作为法兰盘检测气室2中的密封垫片25，其具有耐腐蚀、耐气候、高润滑等特点。
[0057] 当然，也可以采用其他类型的垫片作为法兰盘检测气室2中的密封垫片25，本申请对此不做任何限定。
[0058] 本申请实施例提供的一种高压开关设备中的HF气体检测装置，处理器11为ARM处理器。
[0059] 具体可以利用ARM(Advanced RISC Machines)处理器作为TDLAS检测主机1中的处理器11，其体积比较小、成本比较低、性能比较高、执行效率比较高，因此，可以降低TDLAS检测主机1的体积和HF气体的检测成本，并可以提高HF气体的检测效率。
[0060] 本申请实施例提供的一种高压开关设备中的HF气体检测装置，传感器13为InGaAs传感器。
[0061] 具体可以利用InGaAs传感器作为TDLAS检测主机1中的传感器13，以提高对激光的响应度，从而提高HF气体的检测精度。
[0062] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。
[0063] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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