一種混合氣體擊穿電壓檢測裝置及預測方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于氣體放電領域，具體涉及一種混合氣體擊穿電壓檢測裝置及預測方 法。
【背景技術】
[0002] 自20世紀60年代開始，SF6氣體因具有較高的耐電強度和優良的滅弧性能被廣泛 地使用在氣體絕緣金屬封閉開關設備(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在實際應用中也存在一些不足之處:SF6氣體在壓力較大，環境溫度 過低的情況下容易液化;SF 6氣體的大量使用會對全球的溫室效應產生影響，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(GWP)是C0 2氣體的23900倍。 長期以來，人們為尋找SF6的替代氣體進行了大量研究，但尚未發現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溫室效應的方法是降低其在電力系統中的 用量，如使用SF6/N2、SF 6/CF4混合氣體等。目前，對混合氣體在高壓開關中的應用還處于理 論探索階段，特別是針對混合氣體擊穿特性的問題還有待進一步研究。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于提供一種混合氣體擊穿電壓檢測裝置及預測方法。
[0004] 本發明的技術方案是：
[0005] -種混合氣體擊穿電壓檢測裝置，包括：
[0006] 高壓電源產生裝置和若干混合氣體擊穿電壓檢測單元；
[0007] 混合氣體擊穿電壓檢測單元包括氣體密封系統、阻容分壓器、開關、開關動作控制 系統和示波器；
[0008] 氣體密封系統包括:封閉室、氣體充放及回收裝置、正電極、負電極;正電極、負電 極設置在封閉室內，正電極、負電極之間的距離可調，封閉室通過氣管連接氣體充放及回收 裝置一端；
[0009] 氣體密封系統的正電極、負電極分別與高壓電源產生裝置的正輸出端、負輸出端 連接；
[0010] 各氣體密封系統與高壓電源產生裝置正輸出端的連接線路上連接有開關動作控 制系統；
[0011] 氣體密封系統與開關動作控制系統的連接線路上連接有開關；
[0012] 阻容分壓器的高壓端連接至高壓電源產生裝置與開關的連接線路上，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] 所述高壓電源產生裝置包括：電容、二極管、第二電阻、變壓器、調壓器、工頻交流 電源；
[0014] 工頻交流電源連接調壓器，調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生裝置的負輸出 端，第二電阻另一端連接二極管正極，二極管負極與電容另一端連接后作為高壓電源產生 裝置的正輸出端。
[0015] 所述開關動作控制系統包括:電流互感器、比較環節、第三電阻；
[0016] 電流互感器的輸入端接至氣體密封系統與高壓電源產生裝置正輸出端的連接線 路，電流互感器的輸出端經第三電阻連接至比較環節的輸入端，比較環節的輸出端連接開 關。
[0017] 所述氣體密封系統還包括: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 中設置有氣閥，并安裝有真空表和氣壓表。
[0019] 所述正電極、負電極采用平板電極、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 保護線路的第一電阻。
[0021] 利用所述的混合氣體擊穿電壓檢測裝置進行混合氣體擊穿電壓預測的方法，包 括：
[0022]步驟1:調節封閉室內正電極與負電極之間的距離；
[0023] 步驟2:利用氣體充放及回收裝置除去封閉室內殘余的氣體；
[0024] 步驟3:開關閉合狀態下，按照所需混合氣體的不同配比向各封閉室內充氣；
[0025] 步驟4:利用高壓電源產生裝置對各氣體密封系統的封閉室中的正電極與負電極 之間施加持續升高的電壓；
[0026] 步驟5:當封閉室中的正電極與負電極間隙擊穿時，開關動作控制系統工作，線路 中的開關斷開；
[0027] 步驟6:此時的擊穿電壓經阻容分壓器降壓后在示波器中顯示；
[0028]步驟7:重復步驟4~6,至所有封閉室內的正電極、負電極均被擊穿，高壓電源產生 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:將檢測到的混合氣體配比及擊穿電壓組成的數據作為混合氣體擊穿電壓 預測的樣本數據，預測混合氣體不同配比時的擊穿電壓；
[0031] 步驟9.1:建立以樣本數據中的混合氣體配比為輸入、擊穿電壓為輸出的支持向量 機回歸預測模型；
[0032] 步驟9.1.1:將樣本數據中的數據映射到高維特征空間，并在高維特征空間中構造 支持向量機回歸預測模型；
[0033] 步驟9.1.2:根據風險函數得到支持向量機回歸預測模型中的參數；
[0034] 步驟9.1.3:選擇核函數，得到最終的支持向量機回歸預測模型。
[0035] 步驟9.2:進行混合氣體不同配比時的擊穿電壓的預測，得到混合氣體不同配比時 的擊穿電壓預測結果。
[0036] 有益效果：
[0037]本發明通過搭建包含并行的混合氣體擊穿電壓檢測單元的混合氣體擊穿電壓檢 測裝置，測得不同配比下的擊穿電壓，提高檢測效率。建立以樣本數據中的混合氣體配比為 輸入、擊穿電壓為輸出的支持向量機回歸預測模型，預測混合氣體不同配比時的擊穿電壓， 能夠大量減少混合氣體擊穿電壓實驗的工作量，提高工作效率，降低實驗成本。
【附圖說明】
[0038] 圖1是本發明實施例1的混合氣體擊穿電壓檢測裝置結構示意圖；
[0039] 圖2是本發明實施例1的氣體密封系統置結構示意圖；
[0040] 圖3是本發明實施例1的高壓電源產生裝置電路原理圖；
[0041] 圖4是本發明實施例1的開關動作控制系統電路原理圖；
[0042] 圖5是本發明實施例2的混合氣體擊穿電壓預測的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0043]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做詳細說明。
[0044] 實施例1
[0045] -種混合氣體擊穿電壓檢測裝置，如圖1所示，包括：
[0046] 高壓電源產生裝置和若干混合氣體擊穿電壓檢測單元；
[0047] 混合氣體擊穿電壓檢測單元包括氣體密封系統、用于測量瞬態高電壓的阻容分壓 器、開關、開關動作控制系統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，氣體密封系統包括:封閉室1、向封閉室內充氣和抽真空的氣體充放及 回收裝置2、正電極3、負電極4;封閉室為圓柱形，地面直徑100mm，高1000mm，側壁由有機玻 璃構成，正電極3、負電極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。正電極3、負電極4設置在封閉室1內，正電極3、負電極4之間的距離可調， 可以通過封閉室上方的調節旋鈕調節，封閉室1通過氣管連接氣體充放及回收裝置2-端；
[0049] 氣體密封系統還包括:氣瓶5、氣閥6、用于測量封閉室內的真空度的真空表7、用于 測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連接的氣管中設置有氣閥6,并安裝有真空表7和氣壓表8。真空表的型號為 Z100，測量范圍為-0.1 MPa~OMPa，所述氣壓表的型號為Y100，測量范圍為OMPa~2.5MPa。所 述氣閥的型號為Q91SAF-64。
[0050] 氣體密封系統的正電極3、負電極4分別與高壓電源產生裝置的正輸出端、負輸出 端連接；
[0051] 各氣體密封系統與高壓電源產生裝置正輸出端的連接線路上連接有開關動作控 制系統；
[0052]氣體密封系統與開關動作控制系統的連接線路上連接有開關Di，i = l，2,……η;
[0053]阻容分壓器的高壓端連接至高壓電源產生裝置與開關的連接線路上，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 線路的第一電阻，第一電阻采用水電阻。
[0055]如圖3所示，高壓電源產生裝置包括：電容、二極管、用于保護線路的第二電阻、用 于升高電壓的變壓器、用于調節工頻交流電源輸出電壓的調壓器、工頻交流電源;二極管和 電容用于整流，將交流電源轉化為直流電源；工頻交流電源為220V/50HZ;變壓器的型號為 ￥0了-10/100，容量101^4，變比11/5000 ;第二電阻為水電阻，阻值1501^;調壓器型號為 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% ;二極管的型號為2DL 200/0.2。
[0056] 工頻交流電源連接調壓器，調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生裝置的負輸出 端，第二電阻另一端連接二極管正極，二極管負極與電容另一端連接后作為高壓電源產生 裝置的正輸出端。
[0057]如圖4所示，開關動作控制系統包括：電流互感器、比較環節、第三電阻；電流互感 器為LMK-0.66型電流互感器，變比為100/5;電流表為VC140型毫安級鉗型電流表，量程為 30mA-300mA;所述電阻的阻值為1 k Ω，比較環節的比較器型號為LM393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與高壓電源產生裝置正輸出端的連接線 路，電流互感器的輸出端經第三電阻連接至比較環節的輸入端，比較環節的輸出端連接開 關。
[0059]上述混合氣體擊穿電壓檢測裝置的檢測過程如下：調節封閉室內正電極與負電極 之間的距離;利用氣體充放及回收裝置除去封閉室內殘余的氣體;開關閉合狀態下，按照所 需混合氣體的不同配比向各封閉室內充氣;利用高壓電源產生裝置對各氣體密封系統的封 閉室中的正電極與負電極之間施加持續升高的電壓；當封閉室中的正電極與負電極間隙擊 穿時，電極間產生電流，開關動作控制系統產生跳閘信號，開關動作控制系統工作，線路中 的開關斷開此時的擊穿電壓經阻容分壓器降壓后在示波器中顯示并記錄;所有封閉室內的 正電極、負電極均被擊穿時，高壓電源產生裝置停止供電;采用氣體充放及回收裝置抽出混 合氣體;完成檢測。
[0060] 實施例2
[0061] 利用實施例1的混合氣體擊穿電壓檢測裝置進行混合氣體擊穿電壓預測的方法， 如圖5所示