基于红外的GIS内部导体温度检测技术研究

为预防气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)触头过热缺陷,解决传统测温技术无法实现GIS设备内部触头温度准确检测的难题,提高GIS设备内部触头温度的测量精度,提出一种基于红外热成像GIS内部导体温度检测技术。通过不同光程和气压条件下SF_6吸收率试验,对影响红外测温精度的光程和SF_6气体压力进行分析,得到光程、气体压力与温度修正值的关系,并计算得到温度补偿算法;将该温度补偿算法应用在红外测温装置中,能够根据被测物的光程和SF_6气体压力准确测得GIS内部导体实际温度。最终的试验结果显示,该红外测温仪在加入补偿算法后能够较准确地测量出GIS设备气室内触头的实际温度。     

短间隙SF_6/N_2混合气体放电的光谱实验研究

SF_6气体具有较高的温室效应,减少SF_6气体的使用量已达成共识。笔者从SF_6混合气体的角度,对短间隙SF_6/N_2混合气体完全击穿时的光谱特性开展研究。采用光谱仪测量压强0.1~0.4 MPa、电极间距2~12 mm时SF_6及SF_6/N2混合气体完全击穿时的电子温度、电子数密度等参数,从微观和宏观相结合的角度研究混合气体放电时形成等离子体通道的物理特性。研究结果表明:0.1~0.4 MPa下随着气体压强的升高SF_6气体完全击穿时的电子温度由6.06×10~4 K下降到2.67×10~4 K,电子密度由3.15×10~(17) m~(-3)增大到6.91×1017 m~(-3);0.1 MPa下随着SF_6混合比的升高混合气体完全击穿时的电子温度由N_2时的1.17×10~4 K上升到SF_6时的6.06×104 K,电子数密度由N_2时的5.94×1017 m~(-3)下降到SF_6时的3.15×10~(17) m~(-3)。     

SO_2红外传感器在SF_6分解物检测中的测量特性分析

利用MF-5B多组分动态配气系统将被测气体依次通入置于恒温箱的SO_2红外传感器,用以分析SO_2红外传感器在SF_6分解物检测中的测量特性。试验结果表明:SO_2红外传感器测量误差范围为±2×10~(-6);各试验温度下传感器零位漂移量与环境温度存在唯一对应关系,依此可绘制传感器零漂特性曲线,以修正传感器的零位漂移量;某温度下被测气体体积分数为传感器漂移量与其零位漂移量之差。在明确传感器测量特性的基础上,可免去SO_2红外传感器零位标定工作。试验结果可为红外线法SF_6分解物检测仪的研制提供参考。     

运用紫外荧光法定量检测SF6特征分解产物SO2

根据SF_6特征分解组分SO_2的光谱吸收特性和荧光特性,设计了一套紫外荧光检测系统,试验研究了低体积分数情况下SO_2气体体积分数与其紫外激发的光子计数之间的关系,并研究了温度和压强对检测信号的影响。检测结果表明,对于低体积分数SO_2气体,其体积分数与荧光强度线性相关,系统的检测线性度达到0.996 7,SF_6中SO_2的检测极限为1.109 4×10~(-6)(信噪比为1 d B)。此外,系统的本底计数值不受温度和气压变化的影响,而SO_2荧光计数值随着温度和气压的升高,均会呈现较强的增长趋势,这为系统的进一步优化提供了依据。     

基于电化学传感器的SF_6分解产物检测系统研究

介绍了电气设备SF_6气体放电分解产物的影响因素,重点分析了SF_6气体分解物常用检测方法的优缺点,提出适应于现场检测的电化学传感器数据新型处理分析方法,研究SF_6分解产物综合检测系统,通过微积分分析技术、动态载气误差修正、抗交叉干扰设计、空气洁净单元及动态温度校正补偿技术的联合运用,提高了系统的响应时间、测量准确度以及数据的准确性,在实际现场检测中产生了良好的应用效果。     

替代SF_6的环境友好混合气体c-C_4F_8/N_2绝缘特性

SF_6因具有良好的绝缘效果而被广泛地应用于电力系统中。但同时,SF_6也是一种温室气体,随着环境问题日益恶化,人们迫切需要找到替代SF_6的绝缘气体。为此,通过实验研究了环境友好气体c-C_4F_8及c-C_4F_8/N_2混合气体替代SF_6的可行性。通过调节电极间隙(1~6 mm)和气压(150~350 k Pa),测量了气体在不同条件下的击穿电压及击穿电流波形,得到了气体的绝缘特性并与SF_6气体进行了对比分析。实验结果表明:纯净的c-C_4F_8气体的绝缘强度约为SF_6的1.3倍,体积比为1:1的c-C_4F_8/N_2混合气体的绝缘强度约为与SF_6的0.9倍。通过计算,c-C_4F_8/N_2混合气体的液化温度可以达到电力系统使用要求。考虑到c-C_4F_8气体对于环境的影响较小,使用c-C_4F_8/N_2混合气体作为替代SF_6的绝缘气体,有着良好的应用前景。     

基于AJAFSA-SVM温度补偿算法的SF_6泄漏检测方法研究

针对现有六氟化硫(SF_6)气体泄漏在线检测方法检测精度低的问题,提出了一种基于差分吸收激光雷达(DIAL)检测方法及系统。该系统通过测量SF_6气体浓度达到泄漏检测的目的。实验研究表明,检测系统在不同温度下测量误差值超过允许范围,需要进行温度补偿,因此提出了一种基于改进人工鱼群算法(AJAFSA)的支持向量机(SVM)温度补偿算法。针对SVM中惩罚因子C和高斯核函数σ的传统选择方法精度低,搜索时间长且难以获得最佳值的问题,该算法自适应获取人工鱼群(AFSA)算法的视野和步长并加入全局信息,对SVM算法中参数C和σ寻优。研究表明,与AFSA优化的SVM算法相比,该算法训练时间减小了35.300 s,测试时间减小0.657 s,测试极差值减少到49,为之前的60.49%,算法性能更优。     

一种神经网络热导气体传感器的设计

为了克服环境温度对热导气体测量的影响,设计一种基于BP神经网络的热导气体传感器。本文介绍了神经网络的热导气体传感器的测量原理和总体设计,利用BP网络实现了热导气体测量的温度和气体压力补偿。实验结果表明,提高了热导气体测量的精度和稳定性。具有较高的实用价值。     

SF_6设备检测用小型尾气回收装置研制及应用

现场预防性试验和检查性试验中,SF_6设备检测尾气总量较大,进行尾气回收但不影响仪器检测的准确性是个难题。根据差压传感器测量大气与缓存气室压差,通过微控制单元控制缓存气室保持在限值压力范围。尾气回收装置控制部分以DSP核心控制芯片为核心,下位机控制板通过DSP程序进行装置的控制,人机交互界面设计美观实用,且对压力传感器进行了校准,线性度良好。保证在回收SF_6检测尾气的同时,不影响SF_6气体检测数据的准确性,且容量大,可多次回收检测用尾气,该装置可在现场与多种SF_6气体检测仪器配套使用,包含SF_6气体分解物检测仪、SF_6纯度检测仪和SF_6露点检测仪(SF_6湿度检测仪)。现场应用验证了该装置的可靠性,环保效益突出。     

基于双传感技术融合的SF_6电气设备泄漏分布式在线监测系统

及时发现SF_6气体早期泄漏并及时处理对保障设备安全和人员安全及减少环境污染具有重要意义。但目前单一的传感器SF_6泄漏检测技术均存在一定的缺陷,无法兼顾泄漏检测的准确性和长期有效性。针对该问题,提出一种基于红外和超声双传感技术融合的SF_6电气设备泄漏分布式在线监测系统。该系统的基本原理是利用红外法和超声法实现对SF_6浓度的测量,其中,红外传感器和超声传感器分别工作在间歇和连续模式。同时该系统实现了O_2浓度、温度和湿度的多点实时测量。研究结果表明,改进的超声法简化了硬件电路设计,减少了相位的偏移,并且超声法测量SF_6浓度时,测量精度与两路信号的相位差、时间差、温度及气室长度相关。同时现场测量数据表明,所研制的在线监测系统具有精度高和稳定性强的优点,有利于及时发现设备的早期泄漏缺陷,便于及时处理。     

压阻式压力传感器温度误差的插值补偿方法研究

为减小环境温度变化对压阻式压力传感器实施可靠测量的不利影响,提出一种结合三次样条插值与埃尔米特插值的补 偿方法。 首先通过标定实验获取标定数据,采用三次样条插值建立环境温度、传感器输出电压与待测压力之间的函数关系以补 偿传感器的温度误差,再借助埃尔米特插值构造输出电压与待测压力之间的映射关系描述传感器的测量特性。 两种标定工况 条件下压力传感器的温度补偿实验结果表明,经该方法补偿后的传感器测量最大引用误差分别为 2. 414×10 -4 和 6. 129×10 -4 、 平均引用误差分别为 2. 353×10 -5 和 1. 313×10 -4 、误差方差分别为 1. 751×10 -9 和 1. 613×10 -8 ,零点温度系数分别为 2. 780×10 -7 和 8. 862×10 -7 ,灵敏度温度系数分别为 1. 952×10 -6 和 3. 672×10 -6 ,验证了该方法在不同建模数据条件下补偿性能的一致有 效性。     

改进 IGABP 模型补偿倾角传感器温度漂移研究

倾角传感器很容易受到环境温度变化的影响,产生测量误差,即温度漂移现象。针对此问题,设计了一种基于改进的遗传算法(IGA)优化反向传播神经网络(BPNN)的温度漂移补偿模型。其中遗传算法使用了新的选择策略和交叉变异因子,增加了跳出局部最优解机制。实验结果显示,IGABP补偿模型的均方误差(MSE)为0.003 28,经过补偿模型修正后的平均温度漂移为0.039°,远优于未修正时的平均温度漂移0.190°。研究结果表明,IGABP补偿模型与传统的神经网络模型相比,具有更快的收敛速度和更高的补偿精度,能够有效的补偿因温度导致的测量误差,提高倾角传感器的稳定性和精度。     

SF_6/N_2混合气体电击穿特性仿真及实验

通过求解两项近似Boltzmann方程,得到SF_6/N_2的放电参数,并将该参数引入流体模型。结合有限元法和通量校正传输法对SF_6/N_2的流注放电过程进行循环迭代求解,计算其击穿电压。以均匀电场中压强0.1~0.6MPa、间隙5mm为例进行数值模拟,通过气体放电实验对计算结果进行验证。根据计算及实验结果得到不同混合比、压强下SF_6/N_2的协同效应系数,分析采用上述计算方法研究混合气体协同效应的准确性。为更全面地反映混合气体应用条件,进一步开展压强低于0.1MPa的SF_6/N_2击穿特性实验研究。研究表明:随着电子崩不断向前发展,放电间隙的空间电子数密度快速增长,SF_6放电过程中的空间电子数密度增长速度低于SF_6/N_2。0.1MPa下20%SF_6/80%N_2放电5ns时的电子数密度峰值达到4.6×1014m~(-3),而SF_6中该值仅为3.7×1012m~(-3)。当气压为0.1~0.6MPa时,SF_6/N_2击穿电压计算值与实测值的最大误差为9.23%,协同效应系数计算值随压强、混合比的变化趋势与实验结果相符,误差均值为5%。0.02~0.08MPa下SF_6/N2击穿电压、协同效应系数随压强、混合比的变化趋势与0.1~0.6MPa下的基本相同。     

基于臀部红外测量的神经网络体温算法研究

红外测体温的精度受到多种因素的影响,具有非线性和高度复杂性的特点。为了提高红外测体温的精度,分析了环境温度、测量距离、发射率等对红外测体温精度的影响。研究了基于臀部的红外体温测量方法,建立了由臀部体表温度转化为人体实际体温的温度场扩散模型,利用偏最小二乘法和人工神经网络对温度场模型进行优化补偿,有效的解决了各影响因素之间多重相关性的问题和补偿模型的非线性问题,提高了系统的可靠性。实验结果表明,所提出的红外测体温补偿模型测温误差范围在-0.12~0.11℃,具有更高的测量精度且适应性更强。     

“二阶温度补偿电阻”方法在SF6气体纯度分析中的应用

在电力系统中,由于SF6气体主要充当绝缘和灭弧介质,通常需要检测SF6气体的纯度、湿度以及泄露等指标。介绍了带有＂二阶温度补偿电阻＂的测量电桥及测量电桥的二阶温度补偿功能。采用＂二阶温度补偿电阻＂方法,可以提高SF6气体纯度测量精度,精度达到±0.5%。在测量过程中节省气体,减少工作量,提高工作效率。     

环境温度对风压传感器精确度的影响探讨

对风压传感器的硅橡胶膜片弹性形变进行了理论分析,推测风压传感器的精确度可能受到温度的影响。通过工业压力校准器对传感器进行了压力校验。结果表明,风压传感器的精确度受温度与气压差的影响。该研究结果可用于指导风压传感器进行温度与气压差补偿设计。     

基于RBF网络的光纤位移传感器温度补偿研究

提出了一种解决光纤位移传感器温度影响的软件补偿方法.该方法基于RBF神经网络理论,将位移传感器和温度传感器的输出进行神经网络处理,基本消除了温度对光纤位移传感器的影响.为存在温度影响的光纤类传感器的实用化设计提供了一种可行途径.实验表明,神经网络处理后光纤位移传感器的温度敏感度系数下降了两个数量级,测量准确度和系统稳定性均得到提高.     

六氟化硫气体在线监测的研究

在实验室建立SF6气体密度和湿度测试系统,模拟研究了变电站现场条件下压力、温度对SF6气体湿度值的影响。采用压力、湿度、温度组合传感器和数字电路,开发出数字式SF6气体在线监测装置,与目前使用的国内外测量仪器对比测试结果表明,该装置可实现变电站内SF气体状态的远方在线监测。     

采用露点法的SF_6微水含量变送器

分析了电力设备中SF6气体微水含量的各种测量方法,阐述了露点法的优势。介绍了采用露点法进行SF6微水含量测量的变送器原理以及现场应用时所采取的温度补偿措施及实施效果,验证了露点法作为高压开关绝缘体SF6水分测量的合理性。同时,还指出构成现场测量变送必须注意的两个问题。     

压力传感器的温度补偿研究及其应用

为了解决影响压力传感器测量的温度漂移问题,研制一种适合轨道车空压系统压力测量的高性能传感器。文章提出结合GA-PSO算法优化BP神经网络的新型压阻式压力传感器温度补偿模型,通过MATLAB仿真验证该模型的可行性。仿真结果表明:与BP-LM算法和GA-BP算法相比,新的优化算法收敛速度提高了89%,预测结果的误差绝对值均在2.5 k Pa以下,且变化范围小,满足"快、准、稳"的高性能高求。装置现场运行效果良好,在温度相差较大的一天之内的不同时间段轨道车运行时的空压系统测量气压均在750 k Pa左右。