专利名称：六氟化硫气体绝缘开关的绝缘性能在线监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及气体绝缘开关的监测技术，具体涉及一种六氟化硫气体绝缘开关的绝缘性能在线监测装置。
背景技术：
随着社会生产生活的发展、进步，人们的生活质量的提高，对电网运行的稳定性有了更高的要求，这也就促使着电力运营单位需要更加的注重电力设备的健康状况，特别是国网公司在我国推行坚强电网及智能电网建设，一、二次设备在线状态检测及智能运维业已提上日程。目前我国IOkV开关领域，SF6气体绝缘真空灭弧开关是应用规模最大的一种IOkV配电网开关设备，它们的安全运行直接关系到整个电网系统的安全、可靠运行。SF6气体绝缘真空灭弧开关是在开关结构构箱体内充满等大气压100%浓度的SF6气体，SF6气体作为开关内部刀闸连接系统、操作机构系统绝缘介质。一旦开关处于运行状态，SF6绝缘气体泄露将造成整个开关箱体绝缘性能下降、危及开关内部器件的正常使用及运维人员的人身安全。因此，研发一种基于IOkV SF6气体绝缘开关的绝缘性能在线监测装置，实现实时监测开关内部SF6气体绝缘情况，绝缘性能下降时，及时报警，通知运维人员进行状态检修，将极大的提高IOkV SF6气体绝缘开关运行的可靠性及安全性。目前IOkV配电网开关 领域，SF6气体绝缘性能在线监测装置应用较少。市场上存在的一种3^气体绝缘性能在线监测装置，主要应用于IOkV户内开关内，检测气体泄漏后，通过检测开关箱体外空气中含有的低浓度SF6气体含量，间接实现气体绝缘性能检测。其检测方法受开关柜外空气流动扩散性、温度特性等环境因素影响较大，可靠性较低，一直未能推广。目前SF6气体浓度检测方法主要有红外光谱法、超声波法、电化学法三种，三种方法均不适用于IOkV SF6气体绝缘开关的绝缘性能在线监测。三种方法性能对比如下:(I)红外光谱法:利用SF6气体的对特定波长的红外光具体强烈的吸收特性，通过激光或普通红外光源提供光源，气体流过特制的气室，通过检测光谱吸收率的大小判断SF6气体的浓度的大小。优点:低浓度测量具有很好的精度。缺点:体积大，激光光源功耗大，成本高，适合低浓度测量，现对于需长期工作的绝缘开关设备光源使用寿命较短，不适合此类设备的浓度测量。(2)超声波法:利用超声波在空气和SF6气体的上传播速度差异性，超声波同时经过SFf^P空气后，通过检测超声波在两种不同环境中传播时延大小间接检测SF6气体浓度。优点:低浓度测量具有很好的精度。缺点:体积大，成本高，受环境湿度，湿度，压力影响较大，不适合高浓度测量，且不适合应用于振动环境。(3)电化学法:电化学技术的原理是被检测气体接触到200° C左右高温的催化剂表面，并与之发生相应的化学反应，从而产生电信号的改变，以此来发现被检测气体。优点:电化学技术其成本低、寿命长、结构简单，可以连续工作的特点。缺点:检测精度低，稳定性不好，不适用于对SF6气体绝缘开关设备的绝缘性能进行检测。综上所述，研发一种通过直接检测开关箱体内部高浓度SF6气体含量，且适用于户外环境使用的低成本IOkV SF6气体绝缘开关的绝缘性能在线监测装置是一种新的技术需求，具备较高的应用价值。
发明内容为了实现上述目的，本实用新型提供一种在线监测装置，其通过检测开关箱体内的SF6气体含量，实现对开关绝缘性能的检测，具有精度高、反应时间短、使用寿命长的优点。本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是:六氟化硫气体绝缘开关的绝缘性能在线监测装置，包括:安装在开关箱体的六氟化硫气室内用于检测六氟化硫浓度的传感器模块；安装在开关箱体上并位于六氟化硫气室外的处理模块，传感器模块的输出端与处理模块连接；安装在开关箱体上并位于六氟化硫气室外的人机操作模块，人机操作模块与处理模块连接；用于向上述模块供电的电源模块。优选的方案中，装置还包括:用于与外部远程通信的通信模块，通信模块与处理模块连接。优选的方案中，电源模块包括切换单元以及外接的主电源单元、由电池组成的后备电源单元，主电源单元和后备电源单元的输出端分别与切换单元的输入端连接，切换单兀的输出端作为电源模块的输出端。优选的方案中，所述传感 器模块包括热导探头和信号调理电路，热导探头的输出端与信号调理电路的输入端连接，信号调理电路的输出端与处理模块连接。优选的方案中，传感器模块和处理模块之间通过信号传输屏蔽导线连接。装置包括设置在六氟化硫气室的侧壁上的航空插头，所述信号传输屏蔽导线穿过航空插头将传感器模块和处理模块连接。本实用新型的有益效果是:本实用新型在开关箱体的SF6气室内设置传感器模块，利用此模块对SF6气体含量进行实时检测，处理模块基于SF6气体的含量可以判断开关箱体绝缘性能的好坏，当绝缘性能下降时，及时告警、便于运维人员对故障设备进行及时检修，将极大提高3^气体绝缘开关设备的可靠性及安全性，使电网的稳定性有所改善；装置的整体监测效果具有高精度、宽温度、可测浓度高、反应时间短的优点，其制作成本低，并且能够长时间工作。
以下结合附图和具体实施方式
进行进一步的说明:
图1为本实用新型的原理框图；图2为本实用新型一种实施例的安装示意图。
具体实施方式
参照图1，本实用新型的绝缘性能在线检测装置包括传感器模块1、处理模块2、人机操作模块3、电源模块4以及通信模块5等。传感器模块I安装在SF6气室内。工作时，传感器模块I检测SF6气体的含量，检测得到的含量数据送入到处理模块2中进行处理。处理模块2根据SF6气体含量判断目前SF6气室绝缘性能的好坏，并将相关数据显示在人机操作模块3上，也可以将相应的数据远程通过通信模块5进行远程传输。操作人员利用人机操作模块3可以方便地对装置的部分参数进行设置。本装置一个突出的优点是在对SF6气体绝缘开关内的SF6气体进行检测时，开关可以正常运行，克服了以往的检测装置在检测浓度值时需要开关停止运行，达到了 SF6气体绝缘开关设备检测的实时性和可靠性。下面对本实用新型的各个组成部分进行详细描述。传感器模块I安装在开关箱体的六氟化硫气室内，用于检测六氟化硫浓度。传感器模块I包括热导探头11和信号调理电路12，热导探头11的输出端与信号调理电路12的输入端连接，信号调理电路12的输出端与处理模块2连接。热导探头是一种非选择性检测器，对所有物质均有响应，但都具有各自的特点、具有不同的曲线，消除了长期使用带来的老化漂移，不稳定现象，并且不会出现传感器中毒现象。此模块具有结构简单，尽可能少的电子元器件，进行浓度检测时性能稳定，且不破坏试样，检测范围大，，温度范围宽，价格低等优点，浓度的检测范围为509Γ100%，在信号调理部分，具有温度补偿的特点，将浓度信号转换为电流信号输出，再经过滤波、放大、电流/电压转换得到处理模块可以处理的信号。克服了在高温(低温)的情况下，测量误差过大的缺点，使其应用更加可靠。处理模块2安装在开关箱体上并位于六氟化硫气室外，传感器模块I的输出端与处理模块2连接。在具体实施时，其可以采用各种微处理器制成。例如其可以采用TI公司的MSP430F5438A微处理器，此处理器具有功耗小、处理速度快，精度高等特点，应用于本装置中有很好的采集与处理效果，并且达到了节能、低碳环保的目的。人机操作模块3安装在开关箱体上并位于六氟化硫气室外，人机操作模块3与处理模块2连接。人机操作界面包括两部分:显示模块、按键操作模块。面板部分设有通信、电源、运行、报警指示灯，可以清楚的看到系统实时的工作状态。此外还设计了按键电路，可以便于就地操作，设置有关参数值。设计考虑了就地与远方变电站的数据读取问题，故在系统上有远方就地切换开关，在就地时可以通过液晶模块来观测SF6开关本体内的绝缘性能是否符合要求，并且使用OLED液晶显示屏具有比较宽的温度范围，在大多数SF6设备安装的场合都可使用。与LCD显示相比，OLED具有诸多优点:由于OLED本身可以发光，无需背光源，因此OLED显示屏可以做得更轻更薄，可视角度更大，色彩更加丰富，并且能够显著节省电能，响应速度快，阳光下可见。克服了一般的LCD屏在阳光下无法观测的缺点。按键操作模块可以对装置的一些参数值进行设定，便于就地在线维护，按键模块与处理器模块之间隔离通信，具有很好的抗干扰性能、环境适应性。电源模块4供电。电源模块4包括切换单元43以及外接的主电源单元41、由电池组成的后备电源单元42，主电源单元41和后备电源单元42的输出端分别与切换单元43的输入端连接，切换单元43的输出端作为电源模块4的输出端。具体实施时，主电源单元41可以为24V的外接直流电源，后备电源单元42则采用锂电池。使用时，主电源单元41还可以同时对后备电源单元42进行供电。切换单元43可以采用模拟开关或者光耦、继电器来实现。装置采用上述双电源切换的方式进行供电，可以在线路没有通电的情况下对此装置进行参数的提前设定，并且各个模块的电源采用了相互隔离的设计，防止电源之间的相互干扰，以至于使系统的稳定性能受到影响。通信模块5用于与外部 远程通信，通信模块5与处理模块2连接。通信模块5可以采用RS232隔离通信，在与外界通信时，采用电力101/104规约，可以和电力设备有较好的兼容性能。在设有馈线终端FTU时，装置也可以通过通信模块5把实时检测到的浓度值的大小反馈给FTU然后对数据进行处理，传输，并作出或者主站做出相应的反应动作，以达到提起预防事故的发生。参照图2，标示8的部分为SF6气室。为了保证信息传输的稳定性，确保信号不被干扰，传感器模块I和处理模块2之间通过信号传输屏蔽导线6连接。另外，为了防止SF6气室的气密性受到破坏，六氟化硫气室的侧壁上设有航空插头7，所述信号传输屏蔽导线6穿过航空插头7将传感器模块I和处理模块2连接。本装置受环境的影响较小，持续工作时间长，精度较高，体积小，该装置集合了热化学、热击穿、超声波等技术的特点，具有很好的监测效果。运用微信号检测技术和温度补偿手段，采取模拟滤波和数字滤波相结合的方法，有效的抑制了各种类型的噪声干扰，提高了系统测量的精度与灵敏度，实现了高浓度气体的准确测量，克服了传统SF6气体浓度检测的缺点。具有灵敏度高，长期工作稳定可靠，结构简单，体积小，适用于SF6气体绝缘开关设备气体绝缘性能的在线监测。本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，只要其以基本相同的手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.六氟化硫气体绝缘开关的绝缘性能在线监测装置，其特征在于包括: 安装在开关箱体的六氟化硫气室内用于检测六氟化硫浓度的传感器模块(I); 安装在开关箱体上并位于六氟化硫气室外的处理模块(2)，传感器模块(I)的输出端与处理模块(2)连接； 安装在开关箱体上并位于六氟化硫气室外的人机操作模块(3)，人机操作模块(3)与处理模块(2)连接； 用于向上述模块供电的电源模块(4 )。
2.根据权利要求1所述的六氟化硫气体绝缘开关的绝缘性能在线监测装置，其特征在于还包括:用于与外部远程通信的通信模块(5)，通信模块(5)与处理模块(2)连接。
3.根据权利要求1所述的六氟化硫气体绝缘开关的绝缘性能在线监测装置，其特征在于电源模块(4)包括切换单元(43)以及外接的主电源单元(41)、由电池组成的后备电源单元(42)，主电源单元(41)和后备电源单元(42)的输出端分别与切换单元(43)的输入端连接，切换单元(43)的输出端作为电源模块(4)的输出端。
4.根据权利要求1所述的六氟化硫气体绝缘开关的绝缘性能在线监测装置，其特征在于所述传感器模块(I)包括热导探头(11)和信号调理电路(12)，热导探头(11)的输出端与信号调理电路(12)的输入端连接，信号调理电路(12)的输出端与处理模块(2)连接。
5.根据权利要求1所述的六氟化硫气体绝缘开关的绝缘性能在线监测装置，其特征在于传感器模块(I)和处理模块(2)之间通过信号传输屏蔽导线(6)连接。
6.根据权利要求5所述的六氟化硫气体绝缘开关的绝缘性能在线监测装置，其特征在于包括设置在六氟化硫气室的侧壁上的航空插头(7)，所述信号传输屏蔽导线(6)穿过航空插头(7 )将传感器模块(I)和处理模块(2 )连接。
专利摘要本实用新型公开了六氟化硫气体绝缘开关的绝缘性能在线监测装置，包括传感器模块；处理模块，传感器模块的输出端与处理模块连接；人机操作模块，人机操作模块与处理模块连接；用于向上述模块供电的电源模块。本实用新型利用传感器模块对SF6气体含量进行实时检测，处理模块基于SF6气体的含量可以判断开关箱体绝缘性能的好坏，当绝缘性能下降时，及时告警、便于运维人员对故障设备进行及时检修，将极大提高SF6气体绝缘开关设备的可靠性及安全性，使电网的稳定性有所改善；装置的整体监测效果具有高精度、宽温度、可测浓度高、反应时间短的优点，其制作成本低，并且能够长时间工作。
文档编号G01R31/12GK202994987SQ20122068353
公开日2013年6月12日 申请日期2012年12月12日 优先权日2012年12月12日
发明者张敏, 刘红伟, 黄伟军, 董千里 申请人:珠海许继电气有限公司