一种环网柜C4F7N混合气体检测方法及装置与流程

一种环网柜c4f7n混合气体检测方法及装置
技术领域
1.本发明涉及气体检测技术领域，特别涉及了一种环网柜c4f7n混合气体检测方法及装置。


背景技术：

2.sf 6气体作为良好的绝缘介质广泛应用于气体绝缘设备中，如金属封闭开关设备、气体绝缘输电线路、工矿企业环网柜等，并且随着我国电的不断发展以及气体绝缘设备使用范围扩大，导致sf 6的使用量也逐年增加。纯净的sf6气体无色、无味，常温下具有稳定的化学性质，但在局部放电、高温等条件下，sf6会发生分解，生成sfo2、so2f2、h2s、cs2、so2等多种特征分解组分。这些气体不仅会腐蚀环网柜中的固体绝缘材料，造成环网柜绝缘性能的下降，而且大多含有毒性，人体吸入会产生头晕等症状，甚至危及生命。因此，目前中压气体绝缘充气柜逐步向尽可能少用或不用sf6气体方向发展。而是采用c4f7n和传统气体(n2，co2，干燥空气等)混合使用，逐步替代sf6气体。
3.在用c4f7n混合气体替代sf6气体的过程中存在密度、混合比、泄漏检测混合气体充气、分离回收等问题，然而目前对于c4f7n混合气体处理和检测技术的研究尚未成熟。大多还是对环网柜中sf6气体分解组分及其含量进行检测。如中国专利局2017年8月18日公开了一种名称为一种环网柜气体在线检测系统及方法的发明，其公开号为cn107064036a，该发明所述系统包括：紫外光源、环网柜、光谱仪及数据处理器；所述环网柜一侧的柜壁上设有进光口，所述环网柜上与所述柜壁相对同一水平线上的另一侧柜壁上设有出光口，所述环网柜设有与所述进光口相对设置的准直镜，以及与所述出光口相对设置的聚焦镜；所述环网柜还设有温度表和压力表，所述紫外光源与所述环网柜连接，所述环网柜与所述光谱仪连接；所述数据处理器与所述光谱仪相连接。该发明对环网柜进行改造，节省了气体池、真空泵、尾气处理装置等设备，避免了环网柜内部与待检测设备气体池气压和温度的差异对检测结果的影响，大大提高对环网柜气体分解组分检测的准确性和精度。但现有的sf6检测、灌充回收等技术无法直接应用于c4f7n气体，因此需要研究c4f7n混合气体处理和检测技术，为c4f7n混合气体替代现有sf6气体的落地实施提供解决方案。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服上述背景中存在的问题，提供了一种环网柜c4f7n混合气体检测方法及装置，能够检测环网柜c4f7n混合气体的密度、混合比以及湿度，还能够将检测后的c4f7n混合气体重新充入环网柜中，实现气体的无损在线监测，避免环网柜中气体减少导致绝缘性能下降。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种环网柜c4f7n混合气体检测方法，其特征在于，它包括下列步骤：
6.s1：将环网柜c4f7n混合气体导出至气体池，抽真空，将压力值稳定在0.12mpa；
7.s2：确定c4f7n混合气体中c4f7n和co2的特性吸收光谱；
8.s3：利用光谱检测技术检测c4f7n混合气体的混合比；
9.s4：根据步骤s3中得到混合气体的混合比确定c4f7n混合气体的露点，根据露点确定待测气体的湿度；
10.s5：根据步骤s3中得到混合气体的混合比检测c4f7n混合气体的密度。
11.c4f7n混合气体的绝缘性能优异，现有研究证实20％的c4f7n与co2、n2或干燥空气组成的混合气体绝缘性能够达到相同条件下纯sf6的水平，c4f7n含量为10％混合气体绝缘强度能够达到sf6的80％以上。对于环网柜等中低气压设备，c4f7n混合气体具备满足最低运行温度条件且绝缘性能优异的潜力。本发明通过确定c4f7n混合气体中c4f7n和co2的特性吸收光谱，从而得到c4f7n混合气体的混合比，再由混合比确定混合气体的湿度和密度。在检测c4f7n混合气体浓度时，采用光谱检测技术，不同气体具有不同的吸收光谱特性，当光穿过某一气体时，处于气体吸收光谱波段的光强会减弱，通过光强的减弱程度来判断气体浓度是吸收光谱气体检测技术的基本原理。
12.作为优选，所述的检测过程在抗电磁干扰环境与绝热环境中进行。高压电气设备现场存在严重的电磁干扰现象，检测时需要屏蔽电磁干扰。
13.作为优选，所述的步骤s2中，确定c4f7n混合气体中c4f7n和co2的特性吸收光谱的具体步骤为：
14.s2.1：利用光谱仪分别测试不同浓度的c4f7n气体和co2气体，得到不同浓度的c4f7n气体光谱图和co2气体光谱图，测试时气体压强均在0.12mpa；
15.s2.2：设置噪声阈值u1，利用低通滤波器、高通滤波器和小波基对吸收光谱进行分解，根据阈值去掉判定为噪声的部分，利用去噪后的逼近系数和细节系数对分解后的吸收光谱进行重构，得到去噪后的光谱图；
16.s2.3：利用光谱图得到对应c4f7n气体特征峰的峰高值和对应co2气体特征峰的峰高值；
17.s2.:4：建立c4f7n气体峰高值-c4f7n气体浓度的曲线，计算斜率k1，建立co2气体峰高值(横坐标)-co2气体浓度(纵坐标)的曲线，计算斜率k2。
18.可以同时对不同的气体进行检测，得到其光谱。再通过小波阈值去噪处理，将信号通过小波变换后，信号产生的小波系数含有信号的重要信息，经小波分解后有效信号的小波系数较大，噪声的小波系数较小，并且噪声的小波系数要小于信号的小波系数，通过选取一个合适的阈值将噪声信号置零，从而达到去噪的效果。然后建立以c4f7n气体峰高值为横坐标、c4f7n气体浓度为纵坐标的c4f7n气体峰高值-c4f7n气体浓度曲线，和以co2气体峰高值为横坐标、co2气体浓度为纵坐标的co2气体峰高值-co2气体浓度曲线，分别得到两条曲线的斜率k1和k2，作为校正系数。
19.作为优选，所述的步骤s3中，利用光谱检测技术检测c4f7n混合气体的混合比的具体步骤为：
20.s3.1：利用电化学法检测o2的浓度；
21.s3.2：利用吸收光谱法检测c4f7n和co2的浓度；具体步骤为：
22.s3.2.1：确定检测装置所选用的检测波段；
23.s3.2.2：将光源a通过气体池中的混合气体，得到光源b，利用光谱仪对光源b进行分析，得到混合气体中c4f7n和co2的光谱；
24.s3.2.3：设置噪声阈值u2，利用低通滤波器、高通滤波器和小波基对吸收光谱进行分解，根据阈值去掉判定为噪声的部分，利用去噪后的逼近系数和细节系数对分解后的吸收光谱进行重构，得到去噪后c4f7n和co2的光谱图；
25.s3.2.4：根据光谱得到c4f7n气体特征峰的峰高值h1和co2气体特征峰的峰高值h2，由此得到气体浓度：
26.c4f7n浓度：
27.c1＝h1*k1；
28.co2浓度：
29.c2＝h2*k2。
30.电化学法检测o2：电化学传感器通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。传感器内有置电解液，电解液中引出电极。气体首先通过微小的毛管型开孔进入传感器，然后穿过疏水屏障层，最终到达电极表面。穿过屏障扩散的气体与传感电极发生反应，传感电极可以采用氧化机理或还原机理。这些反应由针对被测气体而设计的电极材料进行催化。通过电极间连接的电阻器，与被测气浓度成正比的电流会在正极与负极间流动。测量该电流即可确定气体浓度。
31.作为优选，所述的步骤s4中，根据混合气体的混合比确定c4f7n混合气体的露点的具体步骤为：
32.s4.1：设置镜面霜层目标厚度m0，获取步骤s3中得到的混合气体的混合比，采集气体池中混合气体的总压力数据p
t
；
33.s4.2：利用道尔顿分压定律得到混合气体中各种气体的气体分压p：
34.p＝k*p
t
35.式中，k为对应气体在混合气体中的体积分数，再由气体分压得到液化温度，确定大于液化温度的制冷阈值α；
36.s4.3：设定时间参数t和霜层厚度变化阈值β，降低冷面的镜面温度t1，直到镜面霜层厚度m大于目标厚度m0；
37.s4.4：提高冷面的镜面温度t1，实时采集冷镜的镜面霜层厚度m；
38.s4.5：判断镜面温度t1与镜面霜层厚度m的关系，若t1≥α且时间t内霜层厚度m变化小于阈值β，则镜面温度t1为待测混合气体的露点。
39.一束光照射到可控制温度的刨光镜面上，由高灵敏的接收电路接收其反射光。当镜面清洁干燥时，其反射光最大，而当冷却的镜面上凝结水分后，将使光发生散射，从而接收的反射光强度减弱。以此接收光作为制冷闭环控制的反馈信号，镜面可制冷到某一温度，此时通过光反射信号探知其水分凝结厚度保持恒定，这时的温度即为被测气体的露点。
40.作为优选，所述的步骤s5中，检测c4f7n混合气体的密度的具体步骤为：
41.s5.1：根据步骤s3中得到的c4f7n混合气体的混合比，绘制该比例混合气体的温度和压力的关系曲线；
42.s5.2：采集气体池中c4f7n混合气体的温度t和气体总压力p
t
，利用步骤s5.1中得到的温度和压力的关系曲线对检测到的温度t和气体总压力p
t
进行动态补偿得到t2和p1，将t2转化为绝对温度t2；
43.s5.3：根据公式：
[0044][0045]
计算得到密度ρ，其中n为混合气体摩尔数，r为热力学常数，v为气体池体积。
[0046]
通过绘制该比例混合气体的温度和压力的关系曲线对检测到的c4f7n混合气体压力与温度的关系进行修正，从而将c4f7n混合气体温度下测得的压力值准确地换算成为20℃标准状态时的压力值，由此压力值得到c4f7n混合气体的精确密度。
[0047]
作为优选，所述的步骤s5.1中，绘制该比例混合气体的温度和压力的关系曲线的具体步骤为：
[0048]
s5.1.1：搭建试验系统，实验系统包括压力表、测温仪、高低温试验箱、位于高低温试验箱内部的气瓶以及真空泵；
[0049]
s5.1.2：利用真空泵对气瓶进行抽真空，将该比例的混合气体冲入气瓶中，充气至约0.12mpa；
[0050]
s5.1.3：检测气瓶中气体的温度和压力，待其数值稳定后，将压力调整为0.12mpa，调整高低温试验箱的温度，各设定温度点稳定两小时，记录稳定后的压力值p0和温度值t0；
[0051]
s5.1.4：根据得到的温度值和压力值，绘制该比例混合气体在0.12mpa密度的温度-压力曲线。
[0052]
研究表明，在0.12mpa密度下，可以使用理想气体状态方程近似计算混合气体的密度，这种情况下，只有在温度较低(为-40至-20℃)时，才有较大误差。但本发明检测的是环网柜混合气体，不存在在-40至-20℃的温度范围内进行检测。
[0053]
一种环网柜c4f7n混合气体检测装置，其特征在于，包括：气体池、光谱检测装置以及信息处理系统，所述气体池内部还安装有反射镜，气体池的进气口与环网柜的出气口连接，所述气体池的出气口与环网柜的进气口连接，所述气体池出气口还安装有增压泵；所述光谱检测装置包括检测光源和光谱仪，所述检测光源通过光纤与安装在气体池左侧的准直镜连接，所述光谱仪通过光纤与安装在气体池右侧的聚焦镜连接，光谱仪还通过通信线与信息处理系统连接。
[0054]
本装置可用于检测c4f7n混合气体的混合比以及密度。所述气体池用于容纳环网柜中的待检测的c4f7n混合气体，所述光谱检测装置用于对c4f7n混合气体中个气体的光谱特性进行检测，从而得到c4f7n混合气体的混合比。所述增压泵用于将检测后的c4f7n混合气体重新充入环网柜中，避免环网柜中气体减少导致绝缘性能下降。反光镜可以增加检测光源发出的光线在气体池中经过的距离，减小检测误差，使得检测结果更加准确。
[0055]
作为优选，还包括两个流量控制装置，所述流量控制装置分别安装在气体池的进气口和出气口。所述流量控制装置用于控制c4f7n混合从环网柜与气体池之间的通断以及c4f7n混合流速。
[0056]
作为优选，所述的气体池内部还安装有温度传感器和压力传感器。所述温度传感器用于检测气体温度，所述压力传感器用于检测气体总压力。温度传感器和压力传感器与信息处理系统进行无线连接。
[0057]
因此，本发明具有如下有益效果：1、能够检测环网柜c4f7n混合气体的混合比、密度以及湿度，对环网柜是否正常运行的判断具有重要参考意义；2、设有增压泵，能够将检测后的c4f7n混合气体重新充入环网柜中，实现气体的无损在线监测，避免环网柜中气体减少导
致绝缘性能下降；3、通过本发明，可以实现环保型绝缘气体在环网柜中的应用，解决sf6在设备中应用带来的环保性和安全问题，为绿色电网建提供技术支持；4、c4f7n混合气体的混合比直接影响环网柜的绝缘和灭弧性能，通过检测c4f7n混合气体的混合比，可以确定环网柜的性能，提示用户在混合比较低时进行充气，使环网柜获得最佳的绝缘和灭弧能力。
附图说明
[0058]
图1为本发明方法的具体操作流程图；
[0059]
图2为本发明系统的结构框图；
[0060]
图中：1、气体池；2、信息处理系统；3、反射镜；4、环网柜的出气口；5、环网柜的进气口；6、增压泵；7、检测光源；8、光谱仪；9、准直镜；10、聚焦镜；11、流量控制装置；12、温度传感器；13、压力传感器。
具体实施方式
[0061]
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
[0062]
如图1所示的实施例中，可以看到一种环网柜c4f7n混合气体检测方法，其操作流程为：步骤一，将环网柜c4f7n混合气体导出至气体池，抽真空，将压力值稳定在0.12mpa；步骤二，确定c4f7n混合气体中c4f7n和co2的特性吸收光谱；步骤三，利用光谱检测技术检测c4f7n混合气体的混合比；步骤四，根据混合气体的混合比确定c4f7n混合气体的露点，根据露点确定待测气体的湿度；步骤五，根据混合气体的混合比检测c4f7n混合气体的密度。
[0063]
本发明通过确定c4f7n混合气体中c4f7n和co2的特性吸收光谱，从而得到c4f7n混合气体的混合比，再由混合比确定混合气体的湿度和密度，对环网柜是否正常运行的判断具有重要参考意义。在检测c4f7n混合气体浓度时，采用光谱检测技术，不同气体具有不同的吸收光谱特性，当光穿过某一气体时，处于气体吸收光谱波段的光强会减弱，通过光强的减弱程度来判断气体浓度是吸收光谱气体检测技术的基本原理。而c4f7n混合气体的混合比直接影响环网柜的绝缘和灭弧性能，通过检测c4f7n混合气体的混合比，可以确定环网柜的性能，提示用户在混合比较低时进行充气，使环网柜获得最佳的绝缘和灭弧能力。
[0064]
如图2所示的实施例中，可以看到一种环网柜c4f7n混合气体检测装置，包括：气体池1、光谱检测装置以及信息处理系统2，气体池的进气口与环网柜的出气口4连接，所述气体池的出气口与环网柜的进气口5连接，用于检测环网柜的混合气体以及将检测完的气体输入回环网柜中。信息处理系统中包含预先得到的c4f7n混合气体温度-压力曲线，并能由此处理温度传感器和压力传感器得到的数据，进行气体密度的计算。信息处理系统还包含预先得到的c4f7n和co2的特性吸收光谱，并能由此处理光谱仪得到的数据，进行气体混合比的计算。
[0065]
所述气体池内部还安装有三面反射镜3，其中一面安装在气体池左侧，其余两面安装在气体池右侧，上下对称，中间留有空隙，通过反射镜可以增加检测光源发出的光线在气体池中经过的距离，减小检测误差，使得检测结果更加准确。
[0066]
所述气体池中还安装有用于检测气体温度的温度传感器12和用于检测气体总压强的压力传感器13。
[0067]
所述光谱检测装置包括检测光源7、光谱仪8、准直镜9以及聚焦镜10，所述准直镜
安装在气体池左侧正中间，聚焦镜安装在气体池右侧正中间，正对气体池内部右侧两个反射镜之间的缝隙。所述检测光源通过光纤与准直镜连接，所述光谱仪通过光纤与聚焦镜10连接，光谱仪还通过通信线与信息处理系统连接。所述光谱仪优选傅里叶红外光谱仪，傅里叶红外光谱仪是基于对干涉后的红外光进行傅里叶变换的原理而开发的红外光谱仪。
[0068]
所述环网柜出气口与气体池进气口之间还设有一个流量控制装置11，在环网柜进气口与气体池出气口之间也设有一个流量控制装置，流量控制装置和环网柜进气口之间还设有一个增压泵。所述流量控制装置用于控制c4f7n混合从环网柜与气体池之间的通断以及c4f7n混合流速。增压泵用于将检测后的c4f7n混合气体重新充入环网柜中，避免环网柜中气体减少导致绝缘性能下降。
[0069]
下面继续通过具体的例子，进一步说明本发明的技术方案和技术效果，以下实例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实例。
[0070]
第一步：将环网柜c4f7n混合气体导出至气体池，抽真空，将压力值稳定在0.12mpa
[0071]
组装好装置，对气体瓶和气体瓶与环网柜中的连接管路抽真空，打开流量控制装置，将环网柜c4f7n混合气体导出至气体池，至气体池内压强在0.12mpa左右，然后关闭流量控制装置。带气体池内温度、压力数据稳定后，打开流量控制装置，将压力调整至0.12mpa。
[0072]
第二步：确定c4f7n混合气体中c4f7n和co2的特性吸收光谱
[0073]
利用光谱仪分别测试不同浓度的c4f7n气体和co2气体，得到不同浓度的c4f7n气体光谱图和co2气体光谱图，测试时气体压强均在0.12mpa。
[0074]
利用小波去噪的方法对光谱图进行去，将信号通过小波变换后，信号产生的小波系数含有信号的重要信息，经小波分解后有效信号的小波系数较大，噪声的小波系数较小，并且噪声的小波系数要小于信号的小波系数，通过选取一个合适的阈值将噪声信号置零，从而达到去噪的效果。具体步骤为：设置噪声阈值u1，利用低通滤波器、高通滤波器和小波基对吸收光谱进行分解，根据阈值去掉判定为噪声的部分，利用去噪后的逼近系数和细节系数对分解后的吸收光谱进行重构，得到去噪后的光谱图。
[0075]
根据光谱图得到对应c4f7n气体特征峰的峰高值和对应co2气体特征峰的峰高值；由此建立c4f7n气体峰高值(横坐标)-c4f7n气体浓度(纵坐标)的曲线，计算斜率k1，建立co2气体峰高值(横坐标)-co2气体浓度的曲线(纵坐标)，计算斜率k2，根据得到的斜率可以对检测过程中得到的峰高值和浓度进行校正。
[0076]
第三步：利用光谱检测技术检测c4f7n混合气体的混合比
[0077]
因为在混合气体中加入一定比例的氧气可以抑制碳的析出，分解性和绝缘性都有所提高，所以有时候也会加入o2。利用电化学法检测o2的浓度：电化学传感器通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。传感器内有置电解液，电解液中引出电极。气体首先通过微小的毛管型开孔进入传感器，然后穿过疏水屏障层，最终到达电极表面。穿过屏障扩散的气体与传感电极发生反应，传感电极可以采用氧化机理或还原机理。这些反应由针对被测气体而设计的电极材料进行催化。通过电极间连接的电阻器，与被测气浓度成正比的电流会在正极与负极间流动。测量该电流即可确定气体浓度。
[0078]
利用吸收光谱法检测c4f7n和co2的浓度，具体步骤为：
[0079]
将检测光源发出的光源a通过气体池中的混合气体，得到光源b，利用光谱仪对光源b进行分析，得到混合气体中c4f7n和co2的光谱；设置噪声阈值u2，利用低通滤波器、高通
滤波器和小波基对吸收光谱进行分解，根据阈值去掉判定为噪声的部分，利用去噪后的逼近系数和细节系数对分解后的吸收光谱进行重构，得到去噪后c4f7n和co2的光谱图；根据光谱得到c4f7n气体特征峰的峰高值h1和co2气体特征峰的峰高值h2，由此得到气体浓度：
[0080]
c4f7n浓度：
[0081]
c1＝h1*k1；
[0082]
co2浓度：
[0083]
c2＝h2*k2。
[0084]
吸收光谱法检测c4f7n和co2：不同气体具有不同的吸收光谱特性，当光穿过某一气体时，处于气体吸收光谱波段的光强会减弱，通过光强的减弱程度来判断气体浓度是吸收光谱气体检测技术的基本原理。
[0085]
第四步：根据第三步中得到的混合气体的混合比确定c4f7n混合气体的露点，根据露点确定待测气体的湿度
[0086]
利用冷镜法确定待测气体的湿度：一束光照射到可控制温度的刨光镜面上，由高灵敏的接收电路接收其反射光。当镜面清洁干燥时，其反射光最大，而当冷却的镜面上凝结水分后，将使光发生散射，从而接收的反射光强度减弱。以此接收光作为制冷闭环控制的反馈信号，镜面可制冷到某一温度，此时通过光反射信号探知其水分凝结厚度保持恒定，这时的温度即为被测气体的露点。
[0087]
其具体步骤为：
[0088]
设置镜面霜层目标厚度m0，获取步骤s3中得到的混合气体的混合比，采集气体池中混合气体的总压力数据p
t
；利用道尔顿分压定律得到混合气体中各种气体的气体分压p：
[0089]
p＝k*p
t
[0090]
式中，k为对应气体在混合气体中的体积分数，再由气体分压得到液化温度，确定大于液化温度的制冷阈值α。
[0091]
设定时间参数t和霜层厚度变化阈值β，降低冷面的镜面温度t1，镜面温度t1大于等于制冷阈值，直到镜面霜层厚度m大于目标厚度m0；提高冷面的镜面温度t1，实时采集冷镜的镜面霜层厚度m；判断镜面温度t1与镜面霜层厚度m的关系，若t1≥α且时间t内霜层厚度m变化小于阈值β，则镜面温度t1为待测混合气体的露点。
[0092]
第五步：根据第三步中得到的混合气体的混合比检测c4f7n混合气体的密度
[0093]
根据步骤s3中得到的c4f7n混合气体的混合比，绘制该比例混合气体的温度和压力的关系曲线：
[0094]
搭建试验系统，实验系统包括压力表、测温仪、高低温试验箱、位于高低温试验箱内部的气瓶以及真空泵；利用真空泵对气瓶进行抽真空，将该比例的混合气体冲入气瓶中，充气至约0.12mpa；检测气瓶中气体的温度和压力，待其数值稳定后，将压力调整为0.12mpa，调整高低温试验箱的温度，各设定温度点稳定两小时，记录稳定后的压力值p0和温度值t0；根据得到的温度值和压力值，绘制该比例混合气体在0.12mpa密度的温度-压力曲线。
[0095]
研究表明，在0.12mpa密度下，可以使用理想气体状态方程近似计算混合气体的密度，这种情况下，只有在温度较低(为-40至-20℃)时，才有较大误差。但本发明检测的是环网柜混合气体，不存在在-40至-20℃的温度范围内进行检测。所以不存在较大的误差。
[0096]
采集气体池中c4f7n混合气体的温度t和气体总压力p
t
，利用上面得到的温度和压力的关系曲线对检测到的温度t和气体总压力p
t
进行动态补偿得到t2和p1，将t2转化为绝对温度t2；根据公式：
[0097][0098]
计算得到密度ρ，其中n为混合气体摩尔数，r为热力学常数，v为气体池体积。通过绘制该比例混合气体的温度和压力的关系曲线对检测到的c4f7n混合气体压力与温度的关系进行修正，从而将c4f7n混合气体温度下测得的压力值准确地换算成为20℃标准状态时的压力值，由此压力值得到c4f7n混合气体的精确密度。
[0099]
通过本发明，能够检测环网柜c4f7n混合气体的混合比、密度以及湿度，对环网柜是否正常运行的判断具有重要参考意义；可以实现环保型绝缘气体在环网柜中的应用，解决sf6在设备中应用带来的环保性和安全问题，为绿色电网建提供技术支持。同时，因为c4f7n混合气体的混合比直接影响环网柜的绝缘和灭弧性能，通过检测c4f7n混合气体的混合比，可以确定环网柜的性能，提示用户在混合比较低时进行充气，使环网柜获得最佳的绝缘和灭弧能力。
[0100]
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

技术特征：
1.一种环网柜c4f7n混合气体检测方法，其特征在于，它包括下列步骤：s1：将环网柜c4f7n混合气体导出至气体池，抽真空，将压力值稳定在0.12mpa；s2：确定c4f7n混合气体中c4f7n和co2的特性吸收光谱；s3：利用光谱检测技术检测c4f7n混合气体的混合比；s4：根据步骤s3中得到混合气体的混合比确定c4f7n混合气体的露点，根据露点确定待测气体的湿度；s5：根据步骤s3中得到混合气体的混合比检测c4f7n混合气体的密度。2.根据权利要求1所述的一种环网柜c4f7n混合气体检测方法，其特征在于，所述的检测过程在抗电磁干扰环境与绝热环境中进行。3.根据权利要求1或2所述的一种环网柜c4f7n混合气体检测方法，其特征在于，所述的步骤s2中，确定c4f7n混合气体中c4f7n和co2的特性吸收光谱的具体步骤为：s2.1：利用光谱仪分别测试不同浓度的c4f7n气体和co2气体，得到不同浓度的c4f7n气体光谱图和co2气体光谱图，测试时气体压强均在0.12mpa；s2.2：设置噪声阈值u1，利用低通滤波器、高通滤波器和小波基对吸收光谱进行分解，根据阈值去掉判定为噪声的部分，利用去噪后的逼近系数和细节系数对分解后的吸收光谱进行重构，得到去噪后的光谱图；s2.3：利用光谱图得到对应c4f7n气体特征峰的峰高值和对应co2气体特征峰的峰高值；s2.4：建立c4f7n气体峰高值-c4f7n气体浓度的曲线，计算斜率k1，建立co2气体峰高值-co2气体浓度的曲线，计算斜率k2。4.根据权利要求1或2所述的一种环网柜c4f7n混合气体检测方法，其特征在于，所述的步骤s3中，利用光谱检测技术检测c4f7n混合气体的混合比的具体步骤为：s3.1：利用电化学法检测o2的浓度；s3.2：利用吸收光谱法检测c4f7n和co2的浓度；具体步骤为：s3.2.1：确定检测装置所选用的检测波段；s3.2.2：将光源a通过气体池中的混合气体，得到光源b，利用光谱仪对光源b进行分析，得到混合气体中c4f7n和co2的光谱；s3.2.3：设置噪声阈值u2，利用低通滤波器、高通滤波器和小波基对吸收光谱进行分解，根据阈值去掉判定为噪声的部分，利用去噪后的逼近系数和细节系数对分解后的吸收光谱进行重构，得到去噪后c4f7n和co2的光谱图；s3.2.4：根据光谱得到c4f7n气体特征峰的峰高值h1和co2气体特征峰的峰高值h2，由此得到气体浓度：c4f7n浓度：c1＝h1*k1；co2浓度：c2＝h2*k2。5.根据权利要求1或2所述的一种环网柜c4f7n混合气体检测方法，其特征在于，所述的步骤s4中，根据混合气体的混合比确定c4f7n混合气体的露点的具体步骤为：s4.1：设置镜面霜层目标厚度m0，获取步骤s3中得到的混合气体的混合比，采集气体池中混合气体的总压力数据p
t
；
s4.2：利用道尔顿分压定律得到混合气体中各种气体的气体分压p：p＝k*p
t
式中，k为对应气体在混合气体中的体积分数，再由气体分压得到液化温度，确定大于液化温度的制冷阈值α；s4.3：设定时间参数t和霜层厚度变化阈值β，降低冷面的镜面温度t1，直到镜面霜层厚度m大于目标厚度m0；s4.4：提高冷面的镜面温度t1，实时采集冷镜的镜面霜层厚度m；s4.5：判断镜面温度t1与镜面霜层厚度m的关系，若t1≥α且时间t内霜层厚度m变化小于阈值β，则镜面温度t1为待测混合气体的露点。6.根据权利要求1或2所述的一种环网柜c4f7n混合气体检测方法，其特征在于，所述的步骤s5中，检测c4f7n混合气体的密度的具体步骤为：s5.1：根据步骤s3中得到的c4f7n混合气体的混合比，绘制该比例混合气体的温度和压力的关系曲线；s5.2：采集气体池中c4f7n混合气体的温度t和气体总压力p
t
，利用步骤s5.1中得到的温度和压力的关系曲线对检测到的温度t和气体总压力p
t
进行动态补偿得到t2和p1，将t2转化为绝对温度t2；s5.3：根据公式：计算得到密度ρ，其中n为混合气体摩尔数，r为热力学常数，v为气体池体积。7.根据权利要求6所述的一种环网柜c4f7n混合气体检测方法，其特征在于，所述的步骤s5.1中，绘制该比例混合气体的温度和压力的关系曲线的具体步骤为：s5.1.1：搭建试验系统，实验系统包括压力表、测温仪、高低温试验箱、位于高低温试验箱内部的气瓶以及真空泵；s5.1.2：利用真空泵对气瓶进行抽真空，将该比例的混合气体冲入气瓶中，充气至约0.12mpa；s5.1.3：检测气瓶中气体的温度和压力，待其数值稳定后，将压力调整为0.12mpa，调整高低温试验箱的温度，各设定温度点稳定两小时，记录稳定后的压力值p0和温度值t0；s5.1.4：根据得到的温度值和压力值，绘制该比例混合气体在0.12mpa密度的温度-压力曲线。8.一种环网柜c4f7n混合气体检测装置，应用于用权利要求1-7中任意一项所述的一种环网柜c4f7n混合气体检测方法，其特征在于，包括：气体池(1)、光谱检测装置以及信息处理系统(2)，所述气体池内部还安装有反射镜(3)，气体池的进气口与环网柜的出气口(4)连接，所述气体池的出气口与环网柜的进气口(5)连接，所述气体池出气口还安装有增压泵(6)；所述光谱检测装置包括检测光源(7)和光谱仪(8)，所述检测光源(7)通过光纤与安装在气体池左侧的准直镜(9)连接，所述光谱仪(8)通过光纤与安装在气体池右侧的聚焦镜(10)连接，光谱仪还通过通信线与信息处理系统(2)连接。9.根据权利要求8所述的一种环网柜c4f7n混合气体检测装置，其特征在于，还包括两个流量控制装置(11)，所述流量控制装置分别安装在气体池的进气口和出气口。
10.根据权利要求8或9所述的一种环网柜c4f7n混合气体检测装置，其特征在于，所述的气体池内部还安装有温度传感器(12)和压力传感器(13)，所述温度传感器(12)和压力传感器(13)与信息处理系统(2)无线连接。

技术总结
本发明公开了一种环网柜C4F7N混合气体检测方法，克服了现有技术中缺少对C4F7N混合气体处理和检测技术的研究的问题，方法包括下列步骤：将环网柜C4F7N混合气体导出至气体池，抽真空，将压力值稳定在0.12MPa；确定C4F7N混合气体中C4F7N和CO2的特性吸收光谱；利用光谱检测技术检测C4F7N混合气体的混合比；根据步骤S3中得到混合气体的混合比确定C4F7N混合气体的露点，根据露点确定待测气体的湿度；根据步骤S3中得到混合气体的混合比检测C4F7N混合气体的密度。还提供了一种环网柜C4F7N混合气体检测装置。能够检测环网柜C4F7N混合气体的密度、混合比以及湿度，还能够将检测后的C4F7N混合气体重新充入环网柜中，实现气体的无损在线监测，避免环网柜中气体减少导致绝缘性能下降。降。


技术研发人员：徐宏 陈勤 朱重希 江一睿 谢成
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司桐乡市供电公司
技术研发日：2021.11.12
技术公布日：2022/5/25