局部放電下SF6分解特征組分的光聲光譜檢測研究.pdf

1、六氟化硫(SF6)氣體具有優(yōu)良的絕緣和滅弧性能，以SF6為絕緣介質(zhì)的氣體絕緣電器(Gas Insulated Switchgear，GIS)具有絕緣強度高、運行穩(wěn)定、占地面積少和維護工作量少等優(yōu)點，在電力系統(tǒng)中得到愈來愈廣泛的應用。然而，GIS設備中不可避免會存在一些絕緣缺陷導致局部放電(Partial Discharge，PD)的產(chǎn)生，從而引起SF6氣體發(fā)生分解，在微氧和微水等雜質(zhì)作用下，生成SO2、CO2、CF4、SOF2、SO2F

2、2、SOF4和HF等特征氣體，通過檢測特征氣體含量和變化規(guī)律可以判斷PD的產(chǎn)生故障原因、放電水平以及危險程度，已成為國內(nèi)外研究的熱點。氣體光聲光譜法以其檢測靈敏度高、檢測范圍寬、不需要消耗被測氣體和載氣、特別適用于在線監(jiān)測等優(yōu)點，在SF6局放分解組分檢測中有良好的應用前景。
　　 本文結(jié)合氣體光聲檢測原理和氣體分子紅外光譜理論，深入分析了氣體光聲檢測中熱的產(chǎn)生和聲場的激發(fā)，為光聲檢測結(jié)果的理論分析提供了依據(jù)。給出了局放下SF6分

3、解組分SO2、CO2、CF4的特征頻譜，利用已搭建的光聲檢測實驗平臺獲得了氣體的光聲信號與氣體體積分數(shù)關(guān)系和SO2、CO2、CF4的最低檢測限，獲取了SO2、CO2和CF4單一組分的光聲信號溫度特性和混合組分的交叉吸收響應特性，對溫度變化影響微量氣體成分的光聲信號檢測精度進行了理論分析。研究發(fā)現(xiàn)本文實驗溫度范圍內(nèi)的SO2(7.35μm)、CO2(4.26μm)和CF4(7.78μm)光聲信號值具有負溫度特性，混合組分交叉響應比例具有正溫

4、度特性。為此，提出了一種光聲光譜檢測微量氣體的溫度線性校正模型，并對SO2、CO2和CF4受溫度影響的光聲信號進行了校正檢驗，校正結(jié)果與參考溫度下的標準光聲信號誤差最大不超過4％，為研制SF6在線監(jiān)測裝置奠定了可行的溫度校正基礎。
　　 針對SF6局放下某些特征分解組分的紅外吸收頻帶存在重疊部分，利用光聲技術(shù)檢測其成分會有嚴重的交叉響應，為此，本文將主成分分析(PrincipalComponent Analysis，PCA)與徑

5、向基函數(shù)(Radial Basis Function，RBF)，神經(jīng)網(wǎng)絡相結(jié)合應用于光聲檢測輸出信號陣列的處理，以改進傳統(tǒng)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡在輸入空間嚴重自相關(guān)時檢測精度的下降，實現(xiàn)了對SO2、CO2、CF4混合氣體體積分數(shù)的精確檢測。結(jié)果表明：PCA-RBF神經(jīng)網(wǎng)絡有效的消除了樣本之間的相關(guān)性，其最高平均檢測誤差降到了3％左右，為光聲檢測法應用于SF6局放分解組分檢測提供了有效的數(shù)據(jù)處理手段。最后，通過與氣相色譜法和檢測管法的對比，給出了