局部放電下SF6分解特征組分的光聲光譜檢測(cè)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(qiáng)度高、運(yùn)行穩(wěn)定、占地面積少和維護(hù)工作量少等優(yōu)點(diǎn)，在電力系統(tǒng)中得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。然而，GIS設(shè)備中不可避免會(huì)存在一些絕緣缺陷導(dǎo)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(cè)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(xiǎn)程度，已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。氣體光聲光譜法以其檢測(cè)靈敏度高、檢測(cè)范圍寬、不需要消耗被測(cè)氣體和載氣、特別適用于在線監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，在SF6局放分解組分檢測(cè)中有良好的應(yīng)用前景。
　　 本文結(jié)合氣體光聲檢測(cè)原理和氣體分子紅外光譜理論，深入分析了氣體光聲檢測(cè)中熱的產(chǎn)生和聲場(chǎng)的激發(fā)，為光聲檢測(cè)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(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)獲得了氣體的光聲信號(hào)與氣體體積分?jǐn)?shù)關(guān)系和SO2、CO2、CF4的最低檢測(cè)限，獲取了SO2、CO2和CF4單一組分的光聲信號(hào)溫度特性和混合組分的交叉吸收響應(yīng)特性，對(duì)溫度變化影響微量氣體成分的光聲信號(hào)檢測(cè)精度進(jìn)行了理論分析。研究發(fā)現(xiàn)本文實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)的SO2(7.35μm)、CO2(4.26μm)和CF4(7.78μm)光聲信號(hào)值具有負(fù)溫度特性，混合組分交叉響應(yīng)比例具有正溫

4、度特性。為此，提出了一種光聲光譜檢測(cè)微量氣體的溫度線性校正模型，并對(duì)SO2、CO2和CF4受溫度影響的光聲信號(hào)進(jìn)行了校正檢驗(yàn)，校正結(jié)果與參考溫度下的標(biāo)準(zhǔn)光聲信號(hào)誤差最大不超過4％，為研制SF6在線監(jiān)測(cè)裝置奠定了可行的溫度校正基礎(chǔ)。
　　 針對(duì)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(cè)其成分會(huì)有嚴(yán)重的交叉響應(yīng)，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(luò)相結(jié)合應(yīng)用于光聲檢測(cè)輸出信號(hào)陣列的處理，以改進(jìn)傳統(tǒng)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在輸入空間嚴(yán)重自相關(guān)時(shí)檢測(cè)精度的下降，實(shí)現(xiàn)了對(duì)SO2、CO2、CF4混合氣體體積分?jǐn)?shù)的精確檢測(cè)。結(jié)果表明：PCA-RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有效的消除了樣本之間的相關(guān)性，其最高平均檢測(cè)誤差降到了3％左右，為光聲檢測(cè)法應(yīng)用于SF6局放分解組分檢測(cè)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(cè)管法的對(duì)比，給出了