一種混合氣體擊穿電壓檢測(cè)裝置及預(yù)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于氣體放電領(lǐng)域，具體涉及一種混合氣體擊穿電壓檢測(cè)裝置及預(yù)測(cè)方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 自20世紀(jì)60年代開始，SF6氣體因具有較高的耐電強(qiáng)度和優(yōu)良的滅弧性能被廣泛 地使用在氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(GIS)、氣體斷路器(GCB)、氣體絕緣變壓器、氣體輸電 管線(GIL)中。然而，SF 6在實(shí)際應(yīng)用中也存在一些不足之處:SF6氣體在壓力較大，環(huán)境溫度 過(guò)低的情況下容易液化;SF 6氣體的大量使用會(huì)對(duì)全球的溫室效應(yīng)產(chǎn)生影響，在《京都議定 書》中，SF6被列為受限制的六種溫室氣體之一，其全球變暖系數(shù)(GWP)是C0 2氣體的23900倍。 長(zhǎng)期以來(lái)，人們?yōu)閷ふ襍F6的替代氣體進(jìn)行了大量研究，但尚未發(fā)現(xiàn)一種在絕緣性能和滅弧 性能方面可以完全替代SF 6的氣體，短期解決SF6溫室效應(yīng)的方法是降低其在電力系統(tǒng)中的 用量，如使用SF6/N2、SF 6/CF4混合氣體等。目前，對(duì)混合氣體在高壓開關(guān)中的應(yīng)用還處于理 論探索階段，特別是針對(duì)混合氣體擊穿特性的問(wèn)題還有待進(jìn)一步研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種混合氣體擊穿電壓檢測(cè)裝置及預(yù)測(cè)方法。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0005] -種混合氣體擊穿電壓檢測(cè)裝置，包括：
[0006] 高壓電源產(chǎn)生裝置和若干混合氣體擊穿電壓檢測(cè)單元；
[0007] 混合氣體擊穿電壓檢測(cè)單元包括氣體密封系統(tǒng)、阻容分壓器、開關(guān)、開關(guān)動(dòng)作控制 系統(tǒng)和示波器；
[0008] 氣體密封系統(tǒng)包括:封閉室、氣體充放及回收裝置、正電極、負(fù)電極;正電極、負(fù)電 極設(shè)置在封閉室內(nèi)，正電極、負(fù)電極之間的距離可調(diào)，封閉室通過(guò)氣管連接氣體充放及回收 裝置一端；
[0009] 氣體密封系統(tǒng)的正電極、負(fù)電極分別與高壓電源產(chǎn)生裝置的正輸出端、負(fù)輸出端 連接；
[0010] 各氣體密封系統(tǒng)與高壓電源產(chǎn)生裝置正輸出端的連接線路上連接有開關(guān)動(dòng)作控 制系統(tǒng)；
[0011] 氣體密封系統(tǒng)與開關(guān)動(dòng)作控制系統(tǒng)的連接線路上連接有開關(guān)；
[0012] 阻容分壓器的高壓端連接至高壓電源產(chǎn)生裝置與開關(guān)的連接線路上，阻容分壓器 的低壓端連接示波器，阻容分壓器的接地端接地。
[0013] 所述高壓電源產(chǎn)生裝置包括：電容、二極管、第二電阻、變壓器、調(diào)壓器、工頻交流 電源；
[0014] 工頻交流電源連接調(diào)壓器，調(diào)壓器連接變壓器的原線圈，變壓器的副線圈一端連 接第二電阻一端，變壓器的副線圈一端與電容一端連接后作為高壓電源產(chǎn)生裝置的負(fù)輸出 端，第二電阻另一端連接二極管正極，二極管負(fù)極與電容另一端連接后作為高壓電源產(chǎn)生 裝置的正輸出端。
[0015] 所述開關(guān)動(dòng)作控制系統(tǒng)包括:電流互感器、比較環(huán)節(jié)、第三電阻；
[0016] 電流互感器的輸入端接至氣體密封系統(tǒng)與高壓電源產(chǎn)生裝置正輸出端的連接線 路，電流互感器的輸出端經(jīng)第三電阻連接至比較環(huán)節(jié)的輸入端，比較環(huán)節(jié)的輸出端連接開 關(guān)。
[0017] 所述氣體密封系統(tǒng)還包括:氣瓶、氣閥、真空表、氣壓表；
[0018] 氣體充放及回收裝置另一端連接氣瓶，氣體充放及回收裝置與封閉室連接的氣管 中設(shè)置有氣閥，并安裝有真空表和氣壓表。
[0019] 所述正電極、負(fù)電極采用平板電極、棒-板電極或針-板電極。
[0020] 所述高壓電源產(chǎn)生裝置正輸出端與阻容分壓器高壓端的連接線路上連接有用于 保護(hù)線路的第一電阻。
[0021] 利用所述的混合氣體擊穿電壓檢測(cè)裝置進(jìn)行混合氣體擊穿電壓預(yù)測(cè)的方法，包 括：
[0022]步驟1:調(diào)節(jié)封閉室內(nèi)正電極與負(fù)電極之間的距離；
[0023] 步驟2:利用氣體充放及回收裝置除去封閉室內(nèi)殘余的氣體；
[0024] 步驟3:開關(guān)閉合狀態(tài)下，按照所需混合氣體的不同配比向各封閉室內(nèi)充氣；
[0025] 步驟4:利用高壓電源產(chǎn)生裝置對(duì)各氣體密封系統(tǒng)的封閉室中的正電極與負(fù)電極 之間施加持續(xù)升高的電壓；
[0026] 步驟5:當(dāng)封閉室中的正電極與負(fù)電極間隙擊穿時(shí)，開關(guān)動(dòng)作控制系統(tǒng)工作，線路 中的開關(guān)斷開；
[0027] 步驟6:此時(shí)的擊穿電壓經(jīng)阻容分壓器降壓后在示波器中顯示；
[0028]步驟7:重復(fù)步驟4~6,至所有封閉室內(nèi)的正電極、負(fù)電極均被擊穿，高壓電源產(chǎn)生 裝置停止供電；
[0029 ]步驟8:采用氣體充放及回收裝置抽出混合氣體；
[0030] 步驟9:將檢測(cè)到的混合氣體配比及擊穿電壓組成的數(shù)據(jù)作為混合氣體擊穿電壓 預(yù)測(cè)的樣本數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)混合氣體不同配比時(shí)的擊穿電壓；
[0031] 步驟9.1:建立以樣本數(shù)據(jù)中的混合氣體配比為輸入、擊穿電壓為輸出的支持向量 機(jī)回歸預(yù)測(cè)模型；
[0032] 步驟9.1.1:將樣本數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)映射到高維特征空間，并在高維特征空間中構(gòu)造 支持向量機(jī)回歸預(yù)測(cè)模型；
[0033] 步驟9.1.2:根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)得到支持向量機(jī)回歸預(yù)測(cè)模型中的參數(shù)；
[0034] 步驟9.1.3:選擇核函數(shù)，得到最終的支持向量機(jī)回歸預(yù)測(cè)模型。
[0035] 步驟9.2:進(jìn)行混合氣體不同配比時(shí)的擊穿電壓的預(yù)測(cè)，得到混合氣體不同配比時(shí) 的擊穿電壓預(yù)測(cè)結(jié)果。
[0036] 有益效果：
[0037]本發(fā)明通過(guò)搭建包含并行的混合氣體擊穿電壓檢測(cè)單元的混合氣體擊穿電壓檢 測(cè)裝置，測(cè)得不同配比下的擊穿電壓，提高檢測(cè)效率。建立以樣本數(shù)據(jù)中的混合氣體配比為 輸入、擊穿電壓為輸出的支持向量機(jī)回歸預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)混合氣體不同配比時(shí)的擊穿電壓， 能夠大量減少混合氣體擊穿電壓實(shí)驗(yàn)的工作量，提高工作效率，降低實(shí)驗(yàn)成本。
【附圖說(shuō)明】
[0038] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的混合氣體擊穿電壓檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的氣體密封系統(tǒng)置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例1的高壓電源產(chǎn)生裝置電路原理圖；
[0041] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例1的開關(guān)動(dòng)作控制系統(tǒng)電路原理圖；
[0042] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例2的混合氣體擊穿電壓預(yù)測(cè)的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)說(shuō)明。
[0044] 實(shí)施例1
[0045] -種混合氣體擊穿電壓檢測(cè)裝置，如圖1所示，包括：
[0046] 高壓電源產(chǎn)生裝置和若干混合氣體擊穿電壓檢測(cè)單元；
[0047] 混合氣體擊穿電壓檢測(cè)單元包括氣體密封系統(tǒng)、用于測(cè)量瞬態(tài)高電壓的阻容分壓 器、開關(guān)、開關(guān)動(dòng)作控制系統(tǒng)和用于顯示阻容分壓器低壓端輸出電壓的示波器；
[0048] 如圖2所示，氣體密封系統(tǒng)包括:封閉室1、向封閉室內(nèi)充氣和抽真空的氣體充放及 回收裝置2、正電極3、負(fù)電極4;封閉室為圓柱形，地面直徑100mm，高1000mm，側(cè)壁由有機(jī)玻 璃構(gòu)成，正電極3、負(fù)電極4采用平板電極、棒-板電極或針-板電極，電極的邊緣有10°的倒角 以防止邊緣效應(yīng)。正電極3、負(fù)電極4設(shè)置在封閉室1內(nèi)，正電極3、負(fù)電極4之間的距離可調(diào)， 可以通過(guò)封閉室上方的調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)，封閉室1通過(guò)氣管連接氣體充放及回收裝置2-端；
[0049] 氣體密封系統(tǒng)還包括:氣瓶5、氣閥6、用于測(cè)量封閉室內(nèi)的真空度的真空表7、用于 測(cè)量混合氣體的氣壓的氣壓表8;氣體充放及回收裝置2另一端連接氣瓶5,氣體充放及回收 裝置2與封閉室1連接的氣管中設(shè)置有氣閥6,并安裝有真空表7和氣壓表8。真空表的型號(hào)為 Z100，測(cè)量范圍為-0.1 MPa~OMPa，所述氣壓表的型號(hào)為Y100，測(cè)量范圍為OMPa~2.5MPa。所 述氣閥的型號(hào)為Q91SAF-64。
[0050] 氣體密封系統(tǒng)的正電極3、負(fù)電極4分別與高壓電源產(chǎn)生裝置的正輸出端、負(fù)輸出 端連接；
[0051] 各氣體密封系統(tǒng)與高壓電源產(chǎn)生裝置正輸出端的連接線路上連接有開關(guān)動(dòng)作控 制系統(tǒng)；
[0052]氣體密封系統(tǒng)與開關(guān)動(dòng)作控制系統(tǒng)的連接線路上連接有開關(guān)Di，i = l，2,……η;
[0053]阻容分壓器的高壓端連接至高壓電源產(chǎn)生裝置與開關(guān)的連接線路上，阻容分壓器 的低壓端連接示波器，阻容分壓器的接地端接地。
[0054]高壓電源產(chǎn)生裝置正輸出端與阻容分壓器高壓端的連接線路上連接有用于保護(hù) 線路的第一電阻，第一電阻采用水電阻。
[0055]如圖3所示，高壓電源產(chǎn)生裝置包括：電容、二極管、用于保護(hù)線路的第二電阻、用 于升高電壓的變壓器、用于調(diào)節(jié)工頻交流電源輸出電壓的調(diào)壓器、工頻交流電源;二極管和 電容用于整流，將交流電源轉(zhuǎn)化為直流電源；工頻交流電源為220V/50HZ;變壓器的型號(hào)為 ￥0了-10/100，容量101^4，變比11/5000 ;第二電阻為水電阻，阻值1501^;調(diào)壓器型號(hào)為 TDGC2J-10,額定輸入電壓220V，額定輸出電壓0V-250V，額定輸出頻率50HZ;電容為CH82型 電容器，額定電容值為0.22yF±10% ;二極管的型號(hào)為2DL 200/0.2。
[0056] 工頻交流電源連接調(diào)壓器，調(diào)壓器連接變壓器的原線圈，變壓器的副線圈一端連 接第二電阻一端，變壓器的副線圈一端與電容一端連接后作為高壓電源產(chǎn)生裝置的負(fù)輸出 端，第二電阻另一端連接二極管正極，二極管負(fù)極與電容另一端連接后作為高壓電源產(chǎn)生 裝置的正輸出端。
[0057]如圖4所示，開關(guān)動(dòng)作控制系統(tǒng)包括：電流互感器、比較環(huán)節(jié)、第三電阻；電流互感 器為L(zhǎng)MK-0.66型電流互感器，變比為100/5;電流表為VC140型毫安級(jí)鉗型電流表，量程為 30mA-300mA;所述電阻的阻值為1 k Ω，比較環(huán)節(jié)的比較器型號(hào)為L(zhǎng)M393型電壓比較器，電壓 范圍為2V~36V。
[0058]電流互感器的輸入端接至氣體密封系統(tǒng)與高壓電源產(chǎn)生裝置正輸出端的連接線 路，電流互感器的輸出端經(jīng)第三電阻連接至比較環(huán)節(jié)的輸入端，比較環(huán)節(jié)的輸出端連接開 關(guān)。
[0059]上述混合氣體擊穿電壓檢測(cè)裝置的檢測(cè)過(guò)程如下：調(diào)節(jié)封閉室內(nèi)正電極與負(fù)電極 之間的距離;利用氣體充放及回收裝置除去封閉室內(nèi)殘余的氣體;開關(guān)閉合狀態(tài)下，按照所 需混合氣體的不同配比向各封閉室內(nèi)充氣;利用高壓電源產(chǎn)生裝置對(duì)各氣體密封系統(tǒng)的封 閉室中的正電極與負(fù)電極之間施加持續(xù)升高的電壓；當(dāng)封閉室中的正電極與負(fù)電極間隙擊 穿時(shí)，電極間產(chǎn)生電流，開關(guān)動(dòng)作控制系統(tǒng)產(chǎn)生跳閘信號(hào)，開關(guān)動(dòng)作控制系統(tǒng)工作，線路中 的開關(guān)斷開此時(shí)的擊穿電壓經(jīng)阻容分壓器降壓后在示波器中顯示并記錄;所有封閉室內(nèi)的 正電極、負(fù)電極均被擊穿時(shí)，高壓電源產(chǎn)生裝置停止供電;采用氣體充放及回收裝置抽出混 合氣體;完成檢測(cè)。
[0060] 實(shí)施例2
[0061] 利用實(shí)施例1的混合氣體擊穿電壓檢測(cè)裝置進(jìn)行混合氣體擊穿電壓預(yù)測(cè)的方法， 如圖5所示