论文摘要
随着电力系统对变电站可靠性和紧凑性要求的不断提高,具有高可靠性、高安全性、低维护和体积小等优点的气体绝缘变电站（GIS）得到了广泛的应用。但是气体绝缘变电站由于各种潜伏性绝缘缺陷的存在会导致电气故障,从而使电网发生大面积瘫痪给社会带来巨大的灾害。研究表明,变电站电气故障最通常的特征是完全击穿前的局部放电。因此对变电站电气故障的监测可以通过局部放电的检测来实现。研究者根据局部放电伴随的理化现象,提出了各种判断局部放电的方法。其中分析局部放电产生的SF6分解产物是一种十分有效的方法。局部放电产生的SF6分解组分很多,但是实践表明通过测量分解产物中SO2和H2S气体的含量就可以实现对气体绝缘变电站内部放电状况、放电原因的判断。本文的研究内容就是设计SO2和H2S气体浓度测量装置。由于H2S气体有剧毒,目前无法在实验室进行实验,本文只对SO2浓度测量进行研究。本文首先基于电化学传感器法设计了SO2电化学传感器信号调理采集电路和相应的单片机测量系统。在软件系统中利用滑动平均算法实现了信号的数字滤波,消除了噪声对信号的干扰,得到了准确稳定的输出结果。由于电化学传感器SO2气体浓度分析装置不能实现在线测量,本文进一步设计了基于红外吸收光谱法的SO2气体浓度分析装置。在实现该装置的过程中,首先设计了直接吸收法光路系统,然后针对光电探测器输出信号的特点,设计了基于ICL7650斩波稳零放大器的信号调理电路,实现了微弱浓度信号的有效放大,最后用A/D进行采集送给单片机进行数字滤波并输出。数字滤波采用算术平均和滑动平均相结合的方法来实现,消除了光路中的干扰因素,同时降低了由光源、探测器的不稳定和变化所引的检测误差,提高了输出稳定性。最后设计了气体配置装置,利用该装置对上述两个装置分别进行了标定,得到标定数据。利用最小二乘拟合法对标定数据进行处理,获得两个装置的输入输出特性直线,完成标定。标定好的装置进行了实验验证。实验结果表明电化学传感器SO2浓度测量装置的分辨率较高,稳定性好。而基于中红外吸收光谱法的SO2浓度测量装置的灵敏度比较低,且稳定性相对差。