断路器状态监测方法和氟化亚硫酰气体浓度监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及SF6断路器状态监测方法和氟化亚硫酰气体浓度监测装置，属于电力 系统高压断路器在线监测技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着电力系统朝着高压、大容量的方向发展，保证电力设备的安全运行越来越重 要，停电事故给国民经济和人民生活带来的影响与损失越来越大。高压电力设备是组成电 力系统的基本元件，是保证电力系统运行可靠性的基础。高压断路器是电力系统中最重要 的开关设备，在电网中起到控制和保护作用，即根据电网运行的需要用它来可靠的投入或 切除相应的线路或电气设备。当线路或电气设备发生故障时，将故障部分从电网中快速切 除，保证电网无故障部分正常运行。如果断路器不能在电力系统发生故障时开断线路、消除 故障，就会使事故扩大造成大面积的停电。因此高压断路器性能的好坏、工作的可靠程度是 决定电力系统安全运行的重要因素。
[0003] 相比于人，电气设备也有其寿命，即电气设备的使用寿命。在使用寿命期间，电气 设备也会"生病"，即发生故障。在各种外力的作用下，电气设备会生一定的损伤，随着损伤 不断累积，以及材料的不断老化，强度将会不断降低，最终使得电气设备发生部件的损坏， 甚至整体的损坏，导致电气设备无法实现正常的功能，那么，也就标志着此电气设备使用寿 命的终止。如果可以对当前电气设备的剩余寿命进行准确的预测，并运用合理的维护措施， 便可实现电气设备寿命的优化。为了有效延长电气设备的使用寿命，并为实现电气设备的 安全使用和经济效益之间的最佳平衡提供科学依据，就需要对电气设备进行在线监测，而 如何科学地在线监测是评估其电寿命是一个亟待解决的问题。
[0004] 根据对国内外电气设备剩余寿命评估发展现状的分析可知，目前电气设备电余寿 命评估大都是针对电力变压器和发电机研究的，而在高压断路器上的研究甚少。此外，电气 设备现阶段的检修方式还主要停留在定期检修上，少部分地区仍然为故障检修，这些方法 在一定程度上能够解决断路器的故障问题，但是，这些方法具有一定的局限性，即并不能实 时反应电气设备的状态，并且需要耗费较大的财力物力。针对上述问题，有必要开发一套完 整的SF 6断路器电寿命在线监测装置，准确地反映设备的实时状态，为检修方式的升级提供 技术指导。如申请号为201320694109. 5,发明名称为《高压断路器状态监测系统》的中国 专利申请公开了一种3&断路器的状态监测系统，采集SF6温度、密度、湿度、压力、露点、微 水、分合闸线圈电流、主回路电流等参数，将上述参数传输给断路器状态监测IED以诊断其 机械特性及运行状态，实时给出状态信息。
[0005] 另外，研究表明，影响电寿命的主要因素是电磨损，包括灭弧室、灭弧介质、触头三 方面，起决定性作用的是触头的电磨损。伴随电弧的燃烧过程，触头烧蚀产生大量金属蒸 气，金属蒸气与触头的烧蚀程度及断路器的电寿命密切相关，是诊断断路器电寿命的关键 特征量。例如，申请号为201420229701. 8的中国专利申请文件中公开了一种铜金属蒸汽浓 度检测系统，该系统通过检测断路器中的铜金属蒸汽浓度来对断路器进行诊断。因为铜金 属一般状况下是固体，其只有在灭弧室内部温度大于铜的蒸发温度时才会以蒸汽的形式存 在，此温度一般为1500K以上，在这种情况下，一般的传感器无法使用，即使是一些耐高温 的传感器也不能有效地进行使用，所以该方法很难实用化。而且，灭弧室中的内部温度不可 能维持在高温度下，在温度下降后，铜金属蒸汽会固化或者与其他气体反应生成化合物，铜 金属蒸汽浓度大幅降低，由于此时铜金属蒸汽浓度和断路器的状态没有了对应关系，所以 根本不可能通过检测铜金属蒸汽浓度有效地进行断路器的状态的诊断。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种SF6断路器状态监测方法，用于解决传统的利用检测铜 金属蒸汽浓度不能有效进行断路器状态诊断的问题，本发明同时提供一种氟化亚硫酰气体 浓度监测装置。
[0007] 为实现上述目的，本发明的方案包括一种SF6断路器状态监测方法，检测SF 6断路 器中的分解物：氟化亚硫酰的浓度，根据所述氟化亚硫酰的浓度判断SF6断路器的状 ??τ O
[0008] 当氟化亚硫酰的浓度小于或者等于3 μ L/L时，断路器的开断次数为15~20次； 当氟化亚硫酰的浓度大于或者等于3 μ L/L、且小于或者等于257 μ L/L时，断路器的开断次 数为10~15次；当氟化亚硫酰的浓度大于或者等于257 μ L/L、且小于或者等于568 μ L/L 时，断路器的开断次数为5~10次；当氟化亚硫酰的浓度大于或者等于568 μ L/L、且小于 或者等于957 μ L/L时，断路器的开断次数为1~5次；当氟化亚硫酰的浓度大于或者等于 957 μ L/L时，断路器需要检修。
[0009] -种实施上述SF6断路器状态监测方法的氟化亚硫酰气体浓度监测装置，所述监 测装置包括信息采集处理单元和处理单元，所述信息采集处理单元包括依次连接的传感器 模块、电流-电压转换模块和模数转换模块，所述处理单元为一个控制器，所述模数转换模 块的输出端连接所述控制器的输入端。
[0010] 所述信息采集处理单元还包括隔离模块，所述模数转换模块的输出端通过所述隔 离模块连接所述控制器的输入端。
[0011] 所述信息采集处理单元还包括单端信号转差分模块，所述电流-电压转换模块的 输出端通过所述单端信号转差分模块连接所述模数转换模块的输入端。
[0012] 所述监测装置还包括通信模块，所述隔离模块的输出端通过所述通信模块连接所 述控制器的输入端。
[0013] 所述监测装置还包括一个用于为所述监测装置供电的开关电源模块，所述开关电 源模块通过电源滤波模块连接所述电流-电压转换模块、单端信号转差分模块、模数转换 模块、隔离模块和通信模块。
[0014] 所述监测装置套设在一个电磁屏蔽罩内。
[0015] 因为断路器在使用过程中，其中SF6*解物浓度的含量与断路器的触头的烧蚀程 度及断路器的电寿命密切相关，所以，只需监测断路器中的SF6分解物浓度就可得出断路器 的状态信息，该方式不需要监测断路器的其他多个参数信息，只需监测一个与断路器的状 态密切相关的参数，根据该参数得出断路器的状态，该方式过程简单，有效，没有其他的参 数的干扰，较传统的方式更加高效。另外，由于氟化亚硫酰在常温下即为一种气态物质，所 以，传感器可以随时进行气体浓度的检测，检测环境没有限制，也不必像铜金属蒸汽那样需 要很高的环境温度才能够检测，所以，一般的传感器即可进行检测，对传感器没有过高的要 求；而且，由于氟化亚硫酰不存在温度的降低而固化或者与其他物质反应生成其他化合物 的情况，所以，在任何情况下，氟化亚硫酰的浓度均与断路器的状态有对应的关系，不存在 由于气体固化或者与其他物质反应而造成的气体浓度大幅下降的情况，通过检测氟化亚硫 酰的浓度能够对断路器的状态做出有效地诊断。
[0016] 本发明提供的气体浓度监测装置的体积小，便于携带，成本低廉，大规模生产成本 更低。可以很好地对气体浓度进行检测，检测精确度高，检测范围广，抗电磁干扰能力强，容 易实现，适合于工程实际应用。
【附图说明】
[0017] 图1是3&断路器状态监测方法实施例中的气体浓度监测装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
[0019] SF6断路器状态监测方法实施例
[0020] 如图1所示为用于检测SF6断路器中的SF6的主要分解物一一氟化亚硫酰浓度的 监测装置，包括信息采集处理单元和控制器，信息采集处理单元包括依次连接的传感器模 块、电流-电压转换模块、单端信号转差分模块、模数转换模块、隔离模块和通信模块；模数 转换模块的输出端通过隔离模块连接控制器的输入端。控制器根据采集到的氟化亚硫酰的 浓度对断路器的电寿命状态进行分析和判断。
[0021] 该监测装置还包括一个用于为监测装置中的各个模块供电的开关电源模块，开关 电源模块通过电源滤波模块连接电流-电压转换模块、单端信号转差分模块、模数转换模 块、隔离模块和通信模块。电源滤波模块用于滤除整个系统供电上面的干扰，具体为：在开 关电源输入端采用电力滤波器滤出电网电压波动的影响，在开关电源输出端采用无源网络 滤除开关电源输出端电压噪声。
[0022] 单端信号的抗干扰能力较差分信号弱，通过使用单端信号转差分模块将单端信号 转换为差分信号，能够提升信号的抗干扰能力，作为其他的实施例，单端信号转差分模块可 以省略不用。
[0023] 传感器模块具体为一种纳米尺度的传感器，通过电极放电将氟化亚硫酰气体浓度 转换为电流信号，其安装在SF 6断路器灭弧室内壁，离喷口距离以电弧不损坏传感器模块为 准