一种在线监测SF6微水密度的装置的制作方法

本发明属于输变电在线监测技术领域，更具体地说，涉及一种在线监测SF6微水密度的装置。

背景技术：

随着经济的发展，我国电能的需求量与日俱增，电力系统逐渐向大容量、远距离、超高压方向发展。电气设备的绝缘性能对电力系统的正常运行起着重要影响，绝缘性能的下降是电气设备失效的一个主要因素。SF6气体具有良好的绝缘性能和灭弧性能，作为一种重要的绝缘介质，其应用得到了空前的发展。在SF6作为绝缘介质的高压电器设备中，SF6气体压力下降或气体中的气相水含量达到一定程度时，都将降低设备性能影响设备的正常运行。因此，对SF6气体中的微水含量及密度实行在线监测，对保证设备的安全稳定运行具有重要的作用。

我国地域广阔，最北端毗邻俄国西伯利亚地区，天气严寒而且常年温度较低。在极寒天气下，在线监测装置的电子元器件的物理属性变化导致电路无法工作；绝缘材料、焊接剂性能下降导致部分机械故障；传感器精度不能完全达到技术指标要求，导致前端采集数据不可靠。因此，在极寒天气下，在线监测装置的可靠性无法保证，难以在极寒气候条件下长期稳定工作。然而，目前常规的SF6微水密度在线监测系统的现场监测单元为工业级设计，其能够适用的环境温度为-40℃～+55℃(依据国家电网企业标准《变电设备在线监测装置通用技术规范》)，不能满足极寒地区天气条件下的运行监测要求，尚未有产品与技术可以克服在线监测系统传感器的低温失效问题。

因此，针对极寒天气下SF6微水密度在线监测的要求，提高在线监测装置的可靠性和稳定性，防止误报、拒报甚至无法正常运行等情况的发生，真实灵敏地反映极寒天气下在线监测的参数，研究一种适用于极寒天气下SF6微水密度在线监测装置是很有必要的。

有鉴于此，本发明提供一种适用于极寒天气下在线监测SF6微水密度的装置，以满足实际应用需要。

技术实现要素：

为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种在线监测SF6微水密度的装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

设计一种在线监测SF6微水密度的装置，包括采样气室、通气接口、处理器、显示器单元、防冻辅热模块，所述采样气室、通气接口、处理器和显示器单元构成监测单元，所述采样气室内安装有与信号处理器相连的压力传感器、温度传感器和露点传感器，所述处理器对压力传感器、温度传感器和露点传感器采集到的信号进行判断并将结果发送至显示器单元显示；所述防冻辅热模块安装在监测单元内部；还包括RS-485通讯接口，所述RS-485通讯接口采用Modbus-rtu通讯协议将监测数据实时上传至监控中心。

在上述技术方案中，所述防冻辅热模块包括支架、加热器、散热装置和超温保护装置，所述加热器和散热装置安装在支架内部，所述超温保护装置紧贴支架且固定在支架后侧。

在上述技术方案中，所述加热器采用2片并联的PTC加热片且由铝管封装。

在上述技术方案中，所述散热装置包括铜质散热片和固定在所述铜质散热片上的散热风扇，所述PTC加热片通过高温导热硅胶粘贴在铜质散热片上或粘贴在散热风扇上。

在上述技术方案中，所述超温保护装置采用串联于PTC供电回路的突跳式温控器。

实施本发明一种在线监测SF6微水密度的装置，具有以下有益效果：

本发明适应于极寒气候条件，并满足全天候7×24小时连续运行的要求，其性能安全可靠，运行环境温度可低至-55℃。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明一种在线监测SF6微水密度的装置的结构示意图；

图2为防冻辅热模块的结构示意图；

图3为PTC加热片的示意图；

图4为散热风扇的示意图；

图5为防冻辅热模块的电路原理图。

其中：1-加热器，2-铜质散热片，3-散热风扇，4-超温保护装置，5-支架。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明一种在线监测SF6微水密度的装置，包括采样气室、通气接口、处理器、显示器单元、防冻辅热模块。采样气室、通气接口、处理器和显示器单元构成监测单元，采样气室内安装有与信号处理器相连的压力传感器、温度传感器和露点传感器，处理器对压力传感器、温度传感器和露点传感器采集到的信号进行判断并将结果发送至显示器单元显示。

防冻辅热模块安装在监测单元内部，用于对监测单元进行主动升温与保温，确保监测单元内部温度保持在0℃～+70℃之间，实现该装置能在极寒天气下对SF6密度微水的在线监测。

其中，防冻辅热模块包括支架5、加热器1、散热装置和超温保护装置4，加热器1和散热装置安装在支架5内部，超温保护装置4紧贴支架5且固定在支架5后侧，如图2所示。

加热器1为主动升温装置，用于为监测单元提供热量，其采用2片并联的PTC加热片且由铝管封装。优选地，PTC加热片采用新型电子陶瓷材料，PTC加热片的外形如图3所示，其外形尺寸为50×20×5mm，最大功率为40W，居里点为140℃。本发明采用2片并联的PTC加热片，使得该加热器1的最大总功率达80W，既能提高加热速度，也可以提高防冻辅热模块的可靠性，当其中一个PTC加热片出现故障时，另一个PTC加热片仍然可以工作。当监测单元开始工作时，给PTC加热片通电，冲击电流使其温度快速上升，PTC加热片的阻值立刻进入高阻态跃变区，仅有残余电流使PTC加热片表面温度保持在恒定值，此时平衡温度基本不受环境温度影响。PTC加热片的表面绝缘，安全性高，对电源稳定性要求不高，交直流通用，可自控温加热，响应时间快，是一种理想的辅热伴热器件。

散热装置包括铜质散热片2和固定在铜质散热片2上的散热风扇3，用于将加热器1的热量快速传递到监测单元内部，帮助加热器1达到辅热的效果，并降低加热器1的表面温度，维持高功率输出。PTC加热片可采用两种方式与散热装置固定：1)通过高温导热硅胶粘贴在铜质散热片2上，增加散热面积，采用自然对流方式传递热量；2)粘贴在散热风扇3的散热器上，强迫空气流动将热空气向冷端输送，最终实现热平衡。为保证散热风扇3的可靠性，本发明选用原装进口型工控机CPU专用散热风扇，其噪音小、寿命长，外形如图4所示。

超温保护装置4采用串联于PTC供电回路的突跳式温控器，用于防止PTC加热片失效和环境温度较高时导致监测单元内部温度过高，确保监测单元内部温度不超过70℃。该突跳式温控器的断开温度为60℃(该温度有一定偏差，为防止监测单元内部温度超过70℃，将断开温度阀值偏低)，接通温度为45℃。防冻辅热模块的电路原理如图5所示。

本发明装置还包括RS-485通讯接口，RS-485通讯接口采用Modbus-rtu通讯协议将监测数据实时上传至监控中心。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。