绝缘气体在线净化装置和系统的制作方法

1.本技术属于气体净化技术领域，尤其涉及一种绝缘气体在线净化装置和系统。


背景技术：

2.六氟化硫(sf6)气体具有优良的电气绝缘和灭弧性能，被广泛应用于高压开关等电气设备中。
3.现有技术中，由于不停电净化处理方法对压力变化速率的控制不精准，造成运行电气设备中气体压力发生变化，电气设备内气体瞬时压力降低或升高压力会超过报警限值，高压电气设备的开关就会闭锁断电。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种绝缘气体在线净化装置和系统，旨在解决对现有技术对不停电净化处理过程中压力变化速率的控制不精准的问题。
5.本发明实施例的第一方面提供了一种绝缘气体在线净化装置，用于对运行中的电气设备的绝缘气体进行净化，该装置包括：监测模块、在线净化处理模块、气体储存模块、控制模块；
6.所述监测模块用于监测所述电气设备内的绝缘气体的压力并上报给所述控制模块；
7.所述在线净化处理模块在所述装置吸气过程中对从所述电气设备内吸取的绝缘气体进行净化处理，并储存到所述气体储存模块；
8.所述气体储存模块用于在所述装置呼气过程中将存储的绝缘气体回充至所述电气设备内；
9.所述控制模块用于循环执行所述吸气过程和所述呼气过程，直到对所述电气设备的气体品质检测合格；
10.所述吸气过程包括：按照第一预设速率从所述电气设备内吸取绝缘气体，以使所述电气设备的压力降至最低限值；
11.所述呼气过程包括：按照第二预设速率向所述电气设备内回充绝缘气体，以使所述电气设备的压力升至最高限值；
12.所述监测模块还用于监测所述气体储存模块的压力并上报给所述控制模块；
13.所述控制模块还用于根据所述气体储存模块的压力，计算每次循环结束后的气体损耗，并根据每次循环的气体损耗和预先存储的损耗-速率控制曲线修正下一次循环的第一预设速率和第二预设速率；
14.所述损耗-速率控制曲线表示每个气体损耗下第一预设速率和第二预设速率的最优值。
15.在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：温度传感器；所述温度传感器与所述控制模块连接；所述控制模块中存储有不同温度下的损耗-速率控制曲线；所述温度传感器
用于测量环境温度；所述控制模块还用于根据所述温度传感器测量得到的环境温度选取损耗-速率控制曲线。
16.在一种可能的实现方式中，所述控制模块包括可调质量流量计；所述控制设备用于通过所述可调质量流量计调节所述吸气过程的气体质量流量以实现对所述第一预设速率的控制，以及通过所述可调质量流量计调节所述呼气过程的气体质量流量以实现对所述第二预设速率的控制。
17.在一种可能的实现方式中，所述装置还包括第一三通阀和第二三通阀；
18.所述第一三通阀分别与所述电气设备、所述气体储存模块的输出端、所述可调质量流量计的第一端连接；
19.所述第二三通阀分别与所述电气设备、所述在线净化处理模块的输入端、所述可调质量流量计的第二端连接；
20.所述在线净化处理模块的输出端与所述气体储存模块的输入端连接；所述第一三通阀和所述第二三通阀受控于所述控制模块。
21.在一种可能的实现方式中，所述装置还包括采样检测模块；
22.所述采样检测模块设置在所述第一三通阀和所述第二三通阀之间；所述采样检测模块与所述控制模块连接；所述采样检测模块用于分别对所述吸气过程吸取的绝缘气体进行采样检测以确定电气设备的内绝缘气体的杂质组成情况并上报给所述控制模块；
23.所述在线净化处理模块内设置有多种类型的吸附剂；
24.所述控制模块用于通过所述杂质组成情况指示所述在线净化处理模块选取相应的吸附剂。
25.在一种可能的实现方式中，所述采样检测模块还用于分别对所述呼气过程回充的绝缘气体进行采样检测以确定杂质净化情况并上报给所述控制模块；
26.所述控制模块用于根据所述杂质净化情况确定所述绝缘气体在线净化装置的运行状态。
27.在一种可能的实现方式中，所述监测模块包括与所述电气设备连接的第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器，以及与所述气体储存模块连接的第四压力传感器；
28.所述第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器均用于测量所述电气设备内绝缘气体的压力；所述第四压力传感器用于测量所述气体储存模块内绝缘气体的压力。
29.在一种可能的实现方式中，所述装置还包括调压阀、第五压力传感器、第一电磁阀、第二电磁阀；
30.所述调压阀设置在所述气体储存模块的输出端；所述第五压力传感器用于检测经所述调压阀调整后的管路中气体的压力；
31.所述第一电磁阀和所述第二电磁阀受控于所述控制设备；所述第一电磁阀设置在所述电气设备和所述第一三通阀之间；所述第二电磁阀设置在所述调压阀和所述第一三通阀之间。
32.本发明实施例的第一方面提供了一种绝缘气体在线净化系统，包括：至少一个如上第一方面所述的绝缘气体在线净化装置和控制中心；每个绝缘气体在线净化装置与一台
电气设备连接；所述控制中心分别与各绝缘气体在线净化装置连接。
33.在一种可能的实现方式中，所述控制中心用于向其连接任一绝缘气体在线净化装置发送净化指令；
34.所述绝缘气体在线净化装置用于在接收到所述净化指令后对其连接的电气设备中的绝缘气体进行净化处理；
35.所述控制中心还用于接收各绝缘气体在线净化装置发送的运行状态。
36.本发明实施例提供的绝缘气体在线净化装置和系统，包括监测模块、在线净化处理模块、气体储存模块、控制模块；控制模块用于循环执行吸气过程和呼气过程，直到对所述电气设备的气体品质检测合格；控制模块还用于根据气体储存模块的压力，计算每次循环结束后的气体损耗，并根据每次循环的气体损耗和预先存储的损耗-速率控制曲线修正下一次循环的第一预设速率和第二预设速率；损耗-速率控制曲线表示每个气体损耗下第一预设速率和第二预设速率的最优值。通过不断修正的第一预设速率和第二预设速率，能够实现对电气设备内绝缘气体压力的精确控制，有效防止净化过程中压力超过报警限值。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1是本发明实施例提供的绝缘气体在线净化装置的结构示意图；
39.图2是本发明另一实施例提供的绝缘气体在线净化装置的结构示意图；
40.图3是本发明实施例提供的绝缘气体在线净化系统的结构示意图。
具体实施方式
41.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
42.图1是本发明实施例提供的绝缘气体在线净化装置的结构示意图。如图1所示，在该实施例中，绝缘气体在线净化装置1，用于对运行中的电气设备的绝缘气体进行净化。该装置包括：监测模块11、在线净化处理模块12、气体储存模块13、控制模块14；
43.监测模块11用于监测电气设备内的绝缘气体的压力并上报给控制模块14；
44.在线净化处理模块12在装置吸气过程中对从电气设备内吸取的绝缘气体进行净化处理，并储存到气体储存模块13；
45.气体储存模块13用于在装置呼气过程中将存储的绝缘气体回充至电气设备内；
46.控制模块14用于循环执行吸气过程和呼气过程，直到对电气设备的气体品质检测合格；
47.吸气过程包括：按照第一预设速率从电气设备内吸取绝缘气体，以使电气设备的压力降至最低限值；
48.呼气过程包括：按照第二预设速率向电气设备内回充绝缘气体，以使电气设备的压力升至最高限值；
49.监测模块11还用于监测气体储存模块13的压力并上报给控制模块14；
50.控制模块14还用于根据气体储存模块13的压力，计算每次循环结束后的气体损耗，并根据每次循环的气体损耗和预先存储的损耗-速率控制曲线修正下一次循环的第一预设速率和第二预设速率；
51.损耗-速率控制曲线表示每个气体损耗下第一预设速率和第二预设速率的最优值。
52.本实施例中，绝缘气体可以为六氟化硫。在线净化处理模块12、气体储存模块13、电气设备之间通过真空管路两两连接。在管路或其中某个模块上，可以设置若干相应的传感器、阀门、控制器等器件，以实现绝缘气体净化过程的监测和控制。
53.本实施例中，初始的第一预设速率和初始的第二预设速率可以是给定的较小值，应当优先保证压力不超过报警限值，而在完成第一次循环之后，根据第一次循环气体储存模块13的气体损耗和预先存储的损耗-速率控制曲线，可以确定第二次循环过程第一预设速率和第二预设速率的最优值，随后按照最优值控制绝缘气体在线净化装置1完成本次循环过程，并进入下一次循环过程。
54.本实施例中，损耗-速率控制曲线可以通过预先进行的大量实验统计得到，每次实验设定固定的气体损耗量，在该气体损耗量下，且不超过报警限制的基础上，按照不同的循环速率分别完成一次循环过程，将吸气过程和呼气过程的最大速率作为第一预设速率和第二预设速率的最优值。在大量实验之后，即可得到损耗-速率控制曲线，以保证在不超过报警限制的基础上，始终保持最大的净化速率，从而实现对绝缘气体净化的精确控制。
55.本实施例中，绝缘气体在线净化装置1包括监测模块11、在线净化处理模块12、气体储存模块13、控制模块14；其中，控制模块14用于循环执行吸气过程和呼气过程，直到对所述电气设备的气体品质检测合格；控制模块14还用于根据气体储存模块13的压力，计算每次循环结束后的气体损耗，并根据每次循环的气体损耗和预先存储的损耗-速率控制曲线修正下一次循环的第一预设速率和第二预设速率；损耗-速率控制曲线表示每个气体损耗下第一预设速率和第二预设速率的最优值。通过不断修正的第一预设速率和第二预设速率，能够实现对电气设备内绝缘气体压力的精确控制，有效防止净化过程中压力超过报警限值。
56.在一些实施例中，绝缘气体在线净化装置1还包括：温度传感器；温度传感器与控制模块14连接；控制模块14中存储有不同温度下的损耗-速率控制曲线；温度传感器用于测量环境温度；控制模块14还用于根据温度传感器测量得到的环境温度选取损耗-速率控制曲线。
57.由于温度对气体的压力存在显著影响，因此本实施例中，通过设置温度传感器测量环境温度，能够避免因环境温度变化造成的控制误差，实现对绝缘气体压力的精确控制。
58.图2是本发明另一实施例提供的绝缘气体在线净化装置的结构示意图。如图2所示，在一些实施例中，控制模块14包括可调质量流量计；控制设备14用于通过可调质量流量计调节吸气过程的气体质量流量以实现对第一预设速率的控制，以及通过可调质量流量计调节呼气过程的气体质量流量以实现对第二预设速率的控制。
59.本实施例中，可调质量流量计上带有显示仪表用于显示流经可调质量流量计的绝缘气体的质量流量。控制模块14中存储有流量与压力变化的对应关系或曲线，以实现通过控制流量变化来精准控制压力变化。
60.本实施例中，监测模块11可以是压力传感器，气体储存模块13可以是储存罐。
61.在一些实施例中，绝缘气体在线净化装置1还包括第一三通阀和第二三通阀；
62.第一三通阀分别与电气设备、气体储存模块的输出端、可调质量流量计的第一端连接；
63.第二三通阀分别与电气设备、在线净化处理模块的输入端、可调质量流量计的第二端连接；
64.在线净化处理模块的输出端与气体储存模块的输入端连接；第一三通阀和第二三通阀受控于控制模块。
65.本实施例中，电气设备与第一三通阀的a端连接；第一三通阀的c端与可调质量流量计的第一端连接；可调质量流量计的第二端与第二三通阀的e端连接；第二三通阀的d端与在线净化模块连接；在线净化模块与储存罐连接；储存罐与第一三通阀的b端连接；第二三通阀的f端与电气设备连接；控制器分别与第一三通阀、第二三通阀、可调质量流量计连接；
66.在绝缘气体由电气设备流向储存罐时，第一三通阀、第二三通阀的导通方向为ac-ed；在绝缘气体由储存罐流向电气设备时，第一三通阀、第二三通阀的导通方向为bc-ef。
67.本实施例中，通过两个三通阀和相应的管路设置，能够实现仅使用一个可调质量流量计实现吸气过程和呼气过程的流量控制，节省装置成本和体积。
68.在一些实施例中，绝缘气体在线净化装置1装置还包括采样检测模块；
69.采样检测模块设置在第一三通阀和第二三通阀之间；采样检测模块与控制模块连接；采样检测模块用于分别对吸气过程吸取的绝缘气体进行采样检测以确定电气设备的内绝缘气体的杂质组成情况并上报给控制模块；
70.在线净化处理模块12内设置有多种类型的吸附剂；
71.控制模块14用于通过杂质组成情况指示在线净化处理模块12选取相应的吸附剂。
72.本实施例中，采样检测模块的检测原理可以包括但不限于下述至少一项：气体检测管法、气相色谱法、电化学传感器法、声速密度计法、点解法、冷凝露点法、电阻电容法，在此不作限定。吸附剂可以包括但不限于下述至少一项：分子筛、活性氧化铝、碱石灰、活性炭，在此不作限定。每种吸附剂对杂质的吸附效果不同，根据采样检测模块的检测结果选择相应的吸附剂进行净化处理，能够有效提高净化效率。
73.在一些实施例中，采样检测模块还用于分别对呼气过程回充的绝缘气体进行采样检测以确定杂质净化情况并上报给控制模块；
74.控制模块14用于根据杂质净化情况确定绝缘气体在线净化装置1的运行状态。
75.本实施例中，在绝缘气体在线净化装置1出现故障时(例如吸附剂需要更换的情况)，无法对绝缘气体进行有效净化，导致呼气过程回充的绝缘气体存在杂质。在采样检测模块检测到呼气过程的杂质时，控制模块将装置的运行状态更改为故障，上报故障并等待维修。
76.在一些实施例中，监测模块包括与电气设备连接的第一压力传感器、第二压力传
感器、第三压力传感器，以及与气体储存模块连接的第四压力传感器；
77.第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器均用于测量电气设备内绝缘气体的压力；第四压力传感器用于测量气体储存模块内绝缘气体的压力。
78.本实施例中，第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器如图2所示的p1、p2、pg1，其可以是三种不同类型的压力传感器，三种传感器共同测量电气设备内绝缘气体的压力。通过这种冗余测量，能够有效避免压力超过限值，从而实现精准控制。第四压力传感器(图未示)可以设置在储存罐的进气端或出气端。
79.在一些实施例中，绝缘气体在线净化装置1还包括调压阀、第五压力传感器、第一电磁阀、第二电磁阀；
80.调压阀设置在气体储存模块的输出端；第五压力传感器用于检测经调压阀调整后的管路中气体的压力；
81.第一电磁阀和第二电磁阀受控于控制设备；第一电磁阀设置在电气设备和第一三通阀之间；第二电磁阀设置在调压阀和第一三通阀之间。
82.本实施例中，控制设备通过调压阀、第一电磁阀、第二电磁阀(如图2所示的v1、v2)，实现对吸气过程和呼气过程的控制。第五压力传感器(如图2所示的pg2)用于检测经调压阀调整后的管路中气体的压力，并上报给控制模块。
83.下面通过一个实施示例对净化过程中的气体流动进行描述，并不作为限定。
84.在该实施示例中，当在进行不停电呼吸式六氟化硫气体净化处理时，电磁阀v1打开，在线净化模块执行吸气流程(电动三通阀ac-ed通)，经过可调质量流量计来调节气体的流量速率，来控制吸气时电气设备中压力防止瞬间降低到报警限值，当以合适速率降到设置的最低限值时，则电磁阀v1自动关闭，然后执行呼气流程(电动三通阀bc-ef通)，电磁阀v2、v1自动打开，六氟化硫气体从储气罐呼出，经过调质量流量计来调节气体的流量速率，来控制呼气时电气设备中压力防止瞬间升高超过设置最高限值，当以合适速率升高到设置的最高限值时，则电磁阀v1、v2自动关闭，在线净化模块再执行吸气流程，如此循环往复，直到气体品质检测合格后停止，从而实现六氟化硫(sf6)设备带电绝缘压力，在净化处理时精准控制在合适范围内。
85.图3是本发明实施例提供的绝缘气体在线净化系统的结构示意图。在该实施例中，绝缘气体在线净化系统3，包括：至少一个如上任一实施例所示的绝缘气体在线净化装置31和控制中心32；每个绝缘气体在线净化装置31与一台电气设备30连接；控制中心32分别与各绝缘气体在线净化装置31连接。
86.本实施例中，电气设备30可以是变压器、断路器、气体绝缘金属封闭开关设备、互感器等，在此不做限定。控制中心32可以是计算机、笔记本、单片机等计算设备，也可以是物理服务器、服务器集群、云服务器等，在此不作限定。电气设备30与绝缘气体在线净化装置31之间通过管路连接，绝缘气体在线净化装置31与控制中心之间可以通过电路有线连接，也可以通过网络连接，在此不作限定。绝缘气体在线净化装置31可以是定期对电气设备30内的绝缘气体进行净化，也可以在接收到控制中心的指令后对电气设备30内的绝缘气体进行净化，在此不作限定。
87.在一些实施例中，控制中心32用于向其连接任一绝缘气体在线净化装置31发送净化指令；
88.绝缘气体在线净化装置31用于在接收到净化指令后对其连接的电气设备30中的绝缘气体进行净化处理；
89.控制中心32还用于接收各绝缘气体在线净化装置31发送的运行状态。
90.本实施例中，控制中心可以通过其他设备对电气设备进行监测，在监测到电气设备内的绝缘气体杂质超过预设含量时，向相应的绝缘气体在线净化装置31下发净化指令。控制中心32实时接收各绝缘气体在线净化装置31发送的运行状态，以实现对绝缘气体在线净化装置31的监测，在某个绝缘气体在线净化装置31故障时报警，提醒相关人员进行检修。
91.应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
92.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
93.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
94.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
95.在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
96.作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
97.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
98.集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方
法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
99.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。