专利名称：绝缘气体含水量和密度监测装置的制作方法
所属领域本发明涉及一种监测装置，尤其是一种对断路器中绝缘气体含水量和密度进行检测的装置，属于电力输送技术领域。
背景技术：
电力在传输过程中，需要经过高压断路器的分合操作。为了保证操作安全，断路器和GIS等电气设备常采用SF6气体作为绝缘介质。在长期使用中，由于设备的微漏，SF6气体中难免会渗入水气。当这些渗入绝缘气体中的水气含量超过一定值时，将使断路器操作面临危险，严重时有可能烧坏断路器，甚至引起断路器爆炸，使供电系统瘫痪。为了监测SF6气体的含水量，目前主要采用由光路系统、致冷系统、气路系统等组成的露点仪进行定期巡检。检测时，气路系统将待检气体引入致冷系统，当该系统中的冷镜表面凝结水露时，此时的温度即为露点温度，根据露点温度可以折算出待测气体的含水量。这种监测装置存在的问题是每次检测耗时长，并且消耗一定的SF6气体；监测只能单一逐点进行，无法在线监测，不能实现计算机联网。
设备的微漏同时还会使断路器中SF6气体的密度降低。断路器中SF6气体密度过低，断路器动作时产生的高压电弧就可能烧毁设备，造成大范围的停电事故。密闭容器中气体的密度在20℃时可以用压力来表示(单位为Mpa)，但是气体的压力是随温度的变化而变化的，因此必须对压力值进行温度修正。
为此，申请人曾提出过一种主要由湿度变送器、A/D转换器、单片机组成的高压电器设备绝缘气体含水量监测装置，该装置中的湿度变送器含有由分别裸露在被测气体中和密封在腔体中的一对串联热敏电阻构成的湿度传感器，两热敏电阻的中接点作为湿度传感器的输出端，经放大电路由湿度变送器的输出端接A/D转换器的输入端，A/D转换器的输出端接单片机的数据输入端，单片机的数据输出端外接数据总线。此外，还提出过一种主要由压力变送器、A/D转换器、单片机组成的绝缘气体压力监测装置。显然，这两种监测装置可以及时完成有关含水量和密度数据的采集、传输、记录，但是分别采用含水量监测装置和压力监测装置对绝缘气体进行监测，既不方便，也不经济，因此有必要同时监测，并同时考虑到环境温度的因素。
发明内容
本发明的目的在于针对上述多参数监测的需求，提出一种可以同时实时检测绝缘气体含水量和密度的高压电气设备绝缘气体含水量和密度监测装置，该装置既可以进行在线监测，也可以作为巡检仪器使用，为计算机网络管理奠定基础。
为了达到上述目的，本发明的高压电气设备绝缘气体含水量和密度监测装置的技术方案是该装置包括湿度变送器、A/D转换器、单片机，此外还含有压力变送器和模拟开关，所述压力变送器与湿度变送器通过连接件固定在一起，组成组合变送器，所述湿度变送器和压力变送器的输出端分别经模拟开关接A/D转换器的输入端，A/D转换器的输出端接单片机的数据输入端，单片机的数据输出端外接数据总线。
本发明进一步的改进是，所述组合变送器中还通过固定连接含有温度变送器，所述温度变送器的输出端也接到模拟开关的输入端。
使用时，组合变送器直接与被监测绝缘气体的气室相连，单片机的数据输出端通过数据总线接显示、打印设备或连接到总控中心。当本发明的监测装置工作时，湿度变送器、压力变送器和温度变送器分别输出相应的电信号。这些信号经放大处理后通过模拟开关的协调选择送到A/D转换器，由A/D转换器将模拟电信号转换成数据信号后传输给单片机，再经单片机数字过滤、温度补偿、门限比较等运算，最终通过数据总线，将被测气体含水量、压力、温度以及密度等数据显示、打印出来，或传输到总控中心实时记录。这样，便实现了高压电气设备绝缘气体含水量和密度的综合监测。不难看出，本发明可以及时完成有关含水量和密度数据的采集、传输、记录、打印，具有精确度高、显示直观、便于集中控制等突出优点，并且由于将多种监测传感器件结合在一个组合变送器中，采用一套监测电路处理、输出，因此本发明结构紧凑，安装、使用方便，成本经济，推广之后，将取代现有各种监测设备，更受拥护欢迎。
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
图1是本发明一个实施例的原理框图。
图2是图1实施例的组合变送器结构示意图。
图3至图5是图1实施例的主要电路原理图。
具体实施例方式
本实施例为一种专门用于绝缘气体SF6的含水量和密度监测装置。由图1可以看出，该装置主要由湿度变送器1、压力变送器2、温度变送器3、CD4051模拟开关4、TLC1549型A/D转换器5、89C4051型单片机6构成。湿度变送器1、压力变送器2和温度变送器3的检测端均通SF6绝缘气体，其输出端分别经CD4051模拟开关4接TLC1549型A/D转换器5的输入端，该A/D转换器5的输出端接89C4051型单片机6的数据输入端，该单片机6的数据输出端通过485数据接口外接数据总线，同时其显示输出端通过显示接口接测量显示装置，其打印输出端经打印接口接打印机。
湿度变送器1、压力变送器2、温度变送器3分别插装固定在图2所示密封的呈二级阶梯状的三合一接头中，三合一接头2-1通过连接件2-2与三合一套筒2-3连接，构成组合变送器，整体安装在绝缘气体含水量和密度监测装置中。
除此组合插装方式外，湿度变送器1、压力变送器2、温度变送器3也可同时插装固定在密封的容器中，构成组合变送器，整体安装在绝缘气体含水量和密度监测装置中，或者通过电缆与绝缘气体含水量和密度监测装置本体相连。
图3至图5是本实施例的电原理图。其中图3是信号采集、A/D转换和CPU处理以及电源电路的一部分。图4是220VAC转换成+12VDC、+5VDC电路、电源及电池指示电路及日历产生电路。图5是数据通讯及显示电路。
由图3、图4和图5可以看出，本实施例绝缘气体含水量和密度监测装置的电路由信号放大电路A、模\数转换电路B、CPU控制电路C、输出电路D、显示电路E、电源电路F(F1将+12V提升产生+24V、由+5V产生-5V，F2将220VAC转换成+12V和+5V)、电源指示电路G及打印机接口电路H几个主要部分组成。信号放大电路A主要由4个运算放大器U6、U14、U15和U16以及其外围的电阻、电容等构成，其输入接口J1外接三合一组合变送器的传感信号输出端。信号放大电路中放大器U6、U14和U16的输出分别接到模拟开关电路的输入脚，模拟开关电路的输出脚接到A/D转换芯片的输入脚，A/D转换芯片的输出脚接CPU控制电路C中89C51的输入脚。该CPU芯片的输出脚经输出电路D的串行接口分别接485通讯接口J3和数码管及其驱动芯片构成的显示电路E。485通讯接口可经标准RS-485总线接口接监控中心。
本实施例工作时，组合变送器中的湿度变送器、压力变送器、温度变送器可以同时对SF6绝缘气体的含水量、压力以及环境温度进行检测，检测信号分别经放大、模\数转换后送到CPU控制电路中分析处理，再由其输出到显示装置，并经过485总线上传到监控中心。
实验证明，本实施例的监测装置设计合理，结构紧凑，可以同时实时监测高压电气设备中绝缘气体的含水量、压力、温度三项重要参数，确保高压电气设备始终能够正常而又安全的工作，并且实现了系统化远程监测，大大减轻了劳动强度。推出之后，必将受到电力供应和管理部门以及有关用户的欢迎。
权利要求
1.一种绝缘气体含水量和密度监测装置，包括湿度变送器、A/D转换器、单片机，其特征在于还含有压力变送器和模拟开关，所述压力变送器与湿度变送器通过连接件固定在一起，组成组合变送器，所述湿度变送器和压力变送器的输出端分别经模拟开关接A/D转换器的输入端，A/D转换器的输出端接单片机的数据输入端，单片机的数据输出端外接数据总线。
2.根据权利要求1所述的绝缘气体含水量和密度监测装置，其特征在于所述组合变送器中还通过固定连接含有温度变送器，所述温度变送器的输出端也接到模拟开关的输入端。
3.根据权利要求2所述的绝缘气体含水量和密度监测装置，其特征在于所述湿度变送器、压力变送器、温度变送器分别插装固定在密封的呈二级阶梯状的三合一接头中，所述三合一接头通过连接件连接，构成组合变送器。
4.根据权利要求2所述的绝缘气体含水量和密度监测装置，其特征在于所述湿度变送器、压力变送器、温度变送器同时插装固定在密封的容器中，构成组合变送器。
5.根据权利要求3或4所述的绝缘气体含水量和密度监测装置，其特征在于所述组合变送器整体安装在绝缘气体含水量和密度监测装置中。
6.根据权利要求3或4所述的绝缘气体含水量和密度监测装置，其特征在于所述组合变送器通过电缆与绝缘气体含水量和密度监测装置本体相连。
7.根据权利要求2所述的绝缘气体含水量和密度监测装置，其特征在于电路部分由信号放大电路、模\数转换电路、CPU控制电路、输出电路、显示电路以及电源电路组成，所述信号放大电路的输入接口外接三合一组合变送器的传感信号输出端，输出接模\数转换电路中模\数转换芯片的输入脚，所述模\数转换芯片的输出脚作为模\数转换电路输出端，接CPU控制电路中CPU芯片的输入脚，所述CPU芯片的输出脚经输出电路的串行接口分别接485通讯接口和数码管及其驱动芯片构成的显示电路。
8.根据权利要求3或4所述的绝缘气体含水量和密度监测装置，其特征在于所述组合变送器直接与被监测的绝缘气体的气室相连。
9.根据权利要求5所述的绝缘气体含水量和密度监测装置，其特征在于所述电源电路包括交流电源和备用电池的充电电路。
10.根据权利要求5所述的绝缘气体含水量和密度监测装置，其特征在于所述CPU控制电路的单片机数据输出端通过485数据接口外接数据总线，同时其显示输出端通过显示接口接测量显示装置，其打印输出端经打印接口接打印机。
全文摘要
本发明公开了一种绝缘气体含水量和密度监测装置,包括湿度变送器、A/D转换器、单片机、压力变送器、温度变送器和模拟开关。压力变送器与湿度变送器通过连接件固定在一起,组成组合变送器。湿度变送器、压力变送器、温度变送器的输出端分别经模拟开关接A/D转换器的输入端,A/D转换器的输出端接单片机的数据输入端,单片机的数据输出端外界数据总线。本发明可以及时完成有关绝缘气体含水量和密度数据的采集、传输、记录、打印,既可在线使用,亦可离线检测,具有精确度高、显示直观、便于集中控制等突出优点,并且结构紧凑,安装、使用方便,高效环保,推广之后,将取代现有各种监测设备,更受用户欢迎。
文档编号G01N27/04GK1376924SQ0211263
公开日2002年10月30日 申请日期2002年2月4日 优先权日2002年2月4日
发明者王家政, 刘建红, 周大平, 雷建闽, 陈立清, 王春宁, 刘红波 申请人:南京供电局, 南京帕瓦电力技术有限公司