一种SF6密度微水在线监测系统的制作方法

本实用新型涉及一种气体检测装置，尤其涉及一种SF₆密度微水在线监测系统。

背景技术：

SF₆气体作为一种重要的绝缘介质，因其有良好的绝缘性能和灭弧性能得到了人们的认可，其耐电强度为同一压力下氮气的2.5倍，击穿电压是空气的2.5倍，灭弧能力是空气的100倍，是一种优于空气和油之间的新一代超高压绝缘介质材料，并广泛应用在高压开关气体绝缘。SF₆气体的相关参数(密度、微水含量)会影响许多电气设备的正常运行。SF₆气体的开断能力、绝缘性能与气体压力密切相关，因而保证良好的电气性能就需要气体压力在一个合理的范围内。SF₆中的水分不仅对电气设备绝缘性能、开断性能有影响，更会对电力设备的零部件产生影响。因此，通过对高压电气设备内SF₆气体密度、微水含量进行在线监测，及时、准确地掌握电气设备中SF₆气体的密度与湿度，对电力设备的安全可靠运行至关重要，现有电气设备中缺乏对SF₆气体密度、微水含量进行在线监测的系统，需要大量人力物力投入到电力设备的维护中，无法及时反映电气设备的内部，存在重大安全隐患。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于对SF₆内的微水进行在线监测。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种SF₆密度微水在线监测系统，包括：

监测模块，包括气体采样机械接头，所述气体采样机械接头为三通接头，分别连接于高压电气设备本体、传感器感应单元以及补气接口；所述传感器感应单元包括微水传感器、密度传感器以及温度传感器，多个所述微水传感器与数据采集模块相连接；所述密度传感器、所述数据采集模块和所述温度传感器分别通过串行总线与测量电路备相连接；

测量电路，与所述监测模块相连接，用于对所述传感器感应单元收集来的信号进行采样分析，并传送至主控设备，还包括显示单元，用于对采集分析结果进行显示；

供电模块，包括有线供电单元和太阳能供电单元，分别对监测模块和测量电路进行供电；

主控设备，内设有嵌入式模块，与所述测量电路相连接，用于对各所述测量电路提供的数据值进行汇集、记录、显示趋势图，记录报警事件和提供闭锁触点信号，嵌入式模块内具有数据采集单元、数据分析单元、数据监视单元、报警单元、自检单元、自启动单元以及打印模块，所述自启动单元用于故障消除后自动恢复；

无线传输模块，包括无线主机收发模块和无线主机收发子模块，所述无线主机收发模块设置在主控设备内，所述无线主机收发子模块设置在监测模块内，与所述无线主机收发模块通过无线通信连接；

远端监控后台，与所述主控设备无线通信连接，用于远程在线监视高压电气设备的微水含量状态、温度状态及密度状态。

进一步地，所述太阳能供电单元包括采用光伏发电技术的多晶硅太阳能板和用于存储电能的蓄电模组。

进一步地，所述监测模块数量最高为224个。

进一步地，所述补气接口与所述气体采样机械接头连接处设有用于限制气体流向的逆止阀，所述补气接口上设有双自封高温高压快速接头，所述补气接口上设有插接管，所述双自封高温高压快速接头上设有与所述插接管相适配的插接槽，所述插接管直插入所述插接槽中实现所述补气接口与所述双自封高温高压快速接头的连接，所述双自封高温高压快速接头内设有控制阀芯和橡胶密封层。

进一步地，所述监测模块内设有自动加热单元，所述自动加热单元与所述传感器感应单元相连接。

进一步地，所述无线传输模块为Zigbee无线通信模块。

进一步地，所述微水传感器为芬兰维萨拉微水传感器。

进一步地，所述数据采集模块为ADVANTECH 4000系列模块。

进一步地，所述测量电路包括采样电路、放大电路、模数转换器和控制CPU，所述采样电路包含多组不同的取样电阻，所述放大电路包括多组不同的放大倍数，所述控制CPU用于判定输出信号是否满量程并选择适当的取样电阻和放大倍数。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：采用多组监测模块分别采集数据，实现大规模监测，高性能运行的现代化监控系统，自带太阳能供电单元，防止有线供电单元故障导致监测模块和测量电路无法工作；通过无线传输模块直接连接监测模块和主控设备，方便数据传输，减少布线；可通过远端监测模块实时监视电气设备的微水含量状态、温度状态及密度(压力)状态，从而实现对电气设备漏气及微水含量的监测、监控，满足电力输配电网自动化和设备状态检修的需要。

附图说明

图1为本实用新型的SF₆密度微水在线监测系统的实施方式框图；

图2为本实用新型的SF₆密度微水在线监测系统的气体采样机械接头的结构示意图；

图3为本实用新型的SF₆密度微水在线监测系统的气体采样机械接头的内部结构示意图；

图4为本实用新型的SF₆密度微水在线监测系统的测量电路的流程示意图。

图中：10、监测模块；11、气体采样机械接头；12、传感器感应单元；121、微水传感器；122、密度传感器；123、数据采集模块；124、温度传感器；125、自动加热单元；13、补气接口；131、逆止阀；132、双自封高温高压快速接头；133、插接管；134、插接槽；20、测量电路；21、采样电路；22、放大电路；23、模数转换器；24、控制CPU；30、供电模块；31、有线供电单元；32、太阳能供电单元；40、主控设备；50、无线传输模块；51、无线主机收发模块；52、无线主机收发子模块；60、远端监控后台。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

一种SF₆密度微水在线监测系统，包括：

监测模块10，包括气体采样机械接头11，所述气体采样机械接头11为三通接头，分别连接于高压电气设备本体、传感器感应单元12以及补气接口13；所述传感器感应单元12包括微水传感器121、密度传感器122以及温度传感器124，多个所述微水传感器121与数据采集模块123相连接；所述密度传感器122、所述数据采集模块123和所述温度传感器124分别通过串行总线与上一级设备相连接；串行总线为RS485总线；

测量电路20，与所述监测模块10相连接，用于对所述传感器感应单元12收集来的信号进行采样分析，并传送至上一级设备，还包括显示单元，用于对采集分析结果进行显示；

供电模块30，包括有线供电单元31和太阳能供电单元32，分别对监测模块10和测量电路20进行供电；

主控设备40，内设有嵌入式模块，与所述测量电路20相连接，用于对各所述测量电路20提供的数据值进行汇集、记录、显示趋势图，记录报警事件和提供闭锁触点信号，嵌入式模块内具有数据采集单元、数据分析单元、数据监视单元、报警单元、自检单元、自启动单元以及打印模块，所述自启动单元用于故障消除后自动恢复；

无线传输模块50，包括无线主机收发模块51和无线主机收发子模块52，所述无线主机收发模块51设置在主控设备40内，所述无线主机收发子模块52设置在监测模块10内，与所述无线主机收发模块51通过无线通信连接；

远端监控后台60，与所述主控设备40无线通信连接，用于远程在线监视高压电气设备的微水含量状态、温度状态及密度状态。

采用多组监测模块10分别采集数据，实现大规模监测，高性能运行的现代化监控系统，自带太阳能供电单元32，防止有线供电单元31故障导致监测模块10和测量电路20无法工作；通过无线传输模块50直接连接监测模块10和主控设备40，方便数据传输，减少布线；可通过远端监测模块10实时监视电气设备的微水含量状态、温度状态及密度(压力)状态，从而实现对电气设备漏气及微水含量的监测、监控，满足电力输配电网自动化和设备状态检修的需要。

所述太阳能供电单元32包括采用光伏发电技术的多晶硅太阳能板和用于存储电能的蓄电模组，将电能进行存储，稳压输出。系统的超低功耗保证了太阳能供电系统能够应对不同的天气情况，保证系统运行的可持续性。同时也使现场的安装工作更加便捷。

所述监测模块10数量最高为224个，按照需求分布在各个位置，监测更准确。

所述补气接口13与所述气体采样机械接头11连接处设有用于限制气体流向的逆止阀131，所述补气接口13上设有双自封高温高压快速接头132，所述补气接口13上设有插接管133，所述双自封高温高压快速接头132上设有与所述插接管133相适配的插接槽134，所述插接管133直插入所述插接槽134中实现所述补气接口13与所述双自封高温高压快速接头132的连接，所述双自封高温高压快速接头132内设有控制阀芯和橡胶密封层。需要补气时，可直接将双自封高温高压快速接头132插在补气接口13上，实现快速充气，使用更方便。

所述监测模块10内设有自动加热单元125，所述自动加热单元125与所述传感器感应单元12相连接。当自动加热单元125监测到露点过高，启动自动加热功能，对传感器感应单元12所在空间进行加热除湿，保障传感器感应单元12正常工作。自动加热部分可选用电热丝。

所述无线传输模块50为Zigbee无线通信模块。在主控IED内配置有Zigbee无线主机收发模块51，采用串口通信，支持1对多模式。每个采集监测单元配置Zigbee无线从机收发模块。主控设备通过无线模块与下端采集监测模块进行数据交互，避免了变电站的大规模铺设线缆，极大了便捷了安装维修工作。

所述微水传感器121为芬兰维萨拉微水传感器121，采样精度高。

所述数据采集模块123为ADVANTECH 4000系列模块，该模块具有很好的扩展性，一块ADVANTECHADAM 4017+模块可接8个微水传感器121，性能稳定优良。

测量电路20包括采样电路21、放大电路22、模数转换器23和控制CPU24，采样电路21包含多组不同的取样电阻，放大电路22包括多组不同的放大倍数，控制CPU24用于判定输出信号是否满量程并选择适当的取样电阻和放大倍数。测量电路接收到传感器信号后，将电信号传送给采样电路，采样电路选用初始电阻进行采样并将电信号传送给放大电路，放大电路滤出干扰，放大电信号并传送给模数转换器，将电信号转换成数字信号，数字信号被传送给控制CPU，控制CPU判定数字信号是否满量程或数值过小，如满量程或数值过小，则控制采样电路更换适合的取样电阻，新的电信号经过上述流程后又一次进入控制CPU，控制CPU再次判定新的数字信号是否满量程或数值过小，如满量程或数值过小，则控制放大电路改变放大倍数；最终的数字信号数值适中，则将数字信号在显示单元实时显示，并发送给主控设备。测量电路实现多量程自匹配的系统设计，针对不同的电信号值，自动匹配切换相对应的采样电路，以确保采样精度、检测出微小信号。模数转换器为16位、100kSPS逐次逼近型模数转换器(ADC)系统，放大电路包括差分输入集成驱动放大器，能滤出干扰，针对最高1kHz输入信号和100k SPS采样速率、功耗低至7.35mW的系统而优化。该测量电路的设计保证了的高精度、抗干扰、低功耗、可靠性。测量电路将采集数据通过傅里叶算法进行分析，将处理结果上送到主控设备，显示单元现场实时对该监测模块的采集结果进行显示。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。