基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜的電力設(shè)備在線監(jiān)測方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及電力技術(shù)，具體涉及一種電力設(shè)備的在線監(jiān)測裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電力設(shè)備的檢修是整個電力系統(tǒng)管理工作的重要組成部分，對整個電力系統(tǒng)安全、可靠運行起著重要作用。電力設(shè)備的檢修方式主要有停電檢測和在線監(jiān)測，停電檢測需要將設(shè)備退出運行，然后根據(jù)設(shè)備的使用情況進行檢修，此種方式在沒有冗余設(shè)備設(shè)置的情況下會給用戶帶來長時間的停電，而且在電力設(shè)備退出運行過程中可能給設(shè)備帶來進一步的損傷。在線監(jiān)測作為現(xiàn)階段電力部門主要推行的檢修方式，其在設(shè)備正常運行的情況下進行檢測，判斷設(shè)備的運行狀態(tài)，不需要停電，減少了用戶的經(jīng)濟損失，同時也避免了電力設(shè)備通斷過程中帶來的額外磨損。
[0003]各種電力設(shè)備作為整個電力系統(tǒng)的組成部分，每一種電力設(shè)備的運行狀態(tài)都可能影響到電力系統(tǒng)的安全運行，在整個設(shè)備的使用過程中，其內(nèi)部或表面難免存在放電、老化、表面吸附、放電產(chǎn)物沉積、真空泄漏、含水量增加、固體溶解、液體溶解、氣體溶解等現(xiàn)象。以開關(guān)電器領(lǐng)域為例，真空斷路器滅弧室在出廠時要求真空度不低于1.33X 10—3Pa,在使用是壓強不低于6.6X10—2Pa，但是隨著使用年限的增加，內(nèi)部元件工作表面的放氣與吸氣過程，波紋管及其他密封部分密封性、長期的擴散、晶體材料間的腐蝕、吸氣劑活性的喪失等因素都會引起滅弧室內(nèi)真空度的降低，現(xiàn)有的真空滅弧室在線監(jiān)測手段主要是通過觀察滅弧室屏蔽罩上的顏色變化來判斷內(nèi)部真空度。又例如氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(簡稱GIS，下文都采用GIS來表述)內(nèi)部的SF6斷路器在開斷電弧過程中會導(dǎo)致內(nèi)部SF6氣體的分解從而影響SF6斷路器的使用壽命，一方面產(chǎn)生的氣體分解產(chǎn)物會與SF6氣體相互混合，另一方面產(chǎn)生的固體分解產(chǎn)物會沉積在SF6斷路器外殼內(nèi)表面?，F(xiàn)階段許多學(xué)者提出了通過檢測SF6分解產(chǎn)物來判斷SF6斷路器電壽命的方案，但是還沒有有效的檢測方式能夠?qū)F6斷路器內(nèi)部SF6氣體分解成分和含量進行在線監(jiān)測。以上僅作為部分電力設(shè)備進行在線監(jiān)測困難的例子，但同時也是急需解決的問題，變壓器、絕緣電纜等電力設(shè)備也面臨同樣的問題，現(xiàn)有的技術(shù)手段很難針對上述設(shè)備進行行之有效的在線監(jiān)測，電力設(shè)備的在線監(jiān)測現(xiàn)在已經(jīng)成為各個電力公司和電力部門急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本公開提出了:
[0005]—種電力設(shè)備在線監(jiān)測裝置，所述裝置包括:
[0006]激光器，所述激光器用于產(chǎn)生激光，其中:所述激光用于激發(fā)電力設(shè)備內(nèi)部和/或表面待檢測的物質(zhì)產(chǎn)生等離子體，所述等離子體能產(chǎn)生光譜信號；以及
[0007]光探測器，所述光探測器用于對所述光譜信號進行探測，并對探測到的光譜信號進行分析處理，以確定所述物質(zhì)的成分和含量。
[0008]優(yōu)選的，所述裝置還包括:[0009 ] 輔助器件，所述輔助器件至少包括一第一聚焦透鏡、一第二聚焦透鏡、光纖；
[0010]所述第一聚焦透鏡用于將所述激光器產(chǎn)生的激光聚焦于電力設(shè)備內(nèi)部和/或表面待檢測的物質(zhì)；
[0011 ]所述第二聚焦透鏡用于將所述等離子體產(chǎn)生的光匯聚到一點；
[0012]所述光纖用于將第二聚焦透鏡匯聚的光傳播到光探測器。
[0013]優(yōu)選的，所述對探測到的光譜信號進行分析處理包括:分析光譜信號組成、分析光譜信號強度、分析等離子體溫度、分析等離子體密度。
[0014]優(yōu)選的，所述裝置采用雙脈沖激光誘導(dǎo)方式和/或通過對等離子體發(fā)射的光譜進行多次疊加增強檢測限。
[0015]優(yōu)選的，根據(jù)測量到的電力設(shè)備內(nèi)部被測物質(zhì)發(fā)出的單條光譜信號強度來判斷設(shè)備運行情況，或根據(jù)兩條或更多條特征光譜信號的相對強度來反映設(shè)備的運行情況。
[0016]優(yōu)選的，在單次脈沖檢測限不足情況下，對被測電力設(shè)備采用多次激光脈沖激發(fā)產(chǎn)生等離子體，對產(chǎn)生的等離子體發(fā)射光譜信號進行疊加，其疊加次數(shù)根據(jù)實際所需最小檢測限進行確定。
[0017]優(yōu)選的，所述電力設(shè)備為電力系統(tǒng)中發(fā)電、輸電、變電、配電、用電中任一環(huán)節(jié)所使用的設(shè)備；
[0018]所述待檢測物質(zhì)包括電力設(shè)備內(nèi)部或表面的固體、液體、氣體或其混合物。
[0019]優(yōu)選的:所述裝置為便攜式裝置。
[0020]就本公開而言，本公開的在線監(jiān)測裝置可以應(yīng)用于電力設(shè)備內(nèi)部真空度的在線監(jiān)測，電力設(shè)備內(nèi)部放電特性的在線監(jiān)測，電力設(shè)備內(nèi)部或表面絕緣老化情況的測量，電力設(shè)備的成分深度剖析，電力設(shè)備內(nèi)部溫度的在線監(jiān)測，電力GIS內(nèi)SF6分解產(chǎn)物的在線監(jiān)測，電力設(shè)備內(nèi)氣體溶解，電力變壓器內(nèi)微水測量等。
[0021 ]此外，本公開還進一步提出了:
[0022]—種對電力設(shè)備進行在線監(jiān)測的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟:
[0023]SlOO:通過激光器產(chǎn)生激光；
[0024]S200:利用所述激光來激發(fā)電力設(shè)備內(nèi)部和/或表面待檢測的物質(zhì)以產(chǎn)生等離子體，所述等離子體能產(chǎn)生光譜信號；
[0025]S300:使用光探測器對所述光譜信號進行探測，并對探測到的光譜信號進行分析處理，以確定電力設(shè)備的物質(zhì)成分和含量。
[0026]優(yōu)選的，
[0027]所述步驟SlOO之后、步驟S200之前還還包括以下步驟:
[0028]SlOl:使用第一聚焦透鏡將所述激光器產(chǎn)生的激光聚焦于電力設(shè)備內(nèi)部或表面待檢測的物質(zhì)；
[0029]所述步驟S200之后、步驟S300之前還包括以下步驟:
[0030]S201:使用第二聚焦透鏡將等離子體產(chǎn)生的光匯聚到一點；
[0031]S202:使用光纖將第二聚焦透鏡所匯聚的光傳播到光探測器。
[0032]也就是說，本公開揭示了一種電力設(shè)備的在線監(jiān)測方法，并提供了相應(yīng)的在線監(jiān)測裝置，以滿足電力部門檢修的需求。容易理解，本公開不僅僅限于技術(shù)背景所述的電力系統(tǒng)設(shè)備的在線監(jiān)測，還可以用于其它電力設(shè)備的在線監(jiān)測。
【附圖說明】
[0033]為了更清楚地說明本公開實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本公開的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0034]圖1為本公開一個實施例提供的在線監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中包括激光器I，光探測器2，電力設(shè)備3;
[0035]圖2為本公開一個實施例提供的在線監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中包括激光器I，光探測器2，電力設(shè)備3，第一聚焦透鏡4，第二聚焦透鏡5，光纖6;
[0036]圖3為本公開一個實施例提供的在線監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中包括激光器I，光探測器2，真空滅弧室301，第一聚焦透鏡4，第二聚焦透鏡5，光纖6;
[0037]圖4為本公開一個實施例用于真空斷路器真空度在線監(jiān)測中H光譜信號強度隨氣壓變化曲線；
[0038]圖5為本公開一個實施例提供的在線監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中