高压开关综合气体在线分析设备的制作方法

本发明涉及电力在线监测设备技术领域，具体涉及一种高压开关综合气体在线分析设备。

背景技术：

sf6气体具有优良的绝缘与灭弧性能，广泛地应用在电子、电气设备中，其典型的应用是在供电部门的输变电所、电厂等的高压开关设备内用作气体绝缘。sf6气体在高温电弧的作用下容易与高压开关设备内的绝缘材料发生反应而分解生成co和h2s等故障气体；微水值(ppmv)是指每一百万份的气体单位体积中所含水分所占体积数，因其所含水分少之又少所以称之为微水，微水在工业中对环境干燥程度要求严格的地方应用较多。在高压开关设备内，微水值过高，会降低sf6气体的绝缘性能，从而对高压开关的安全工作产生影响。

因此，需要一种高压开关综合气体在线分析设备，可以通过对高压开关设备内的co和h2s气体的含量以及微水值进行实时在线监测，结合温度、压力和气体密度等参数，来综合判断高压开关是否处于安全可靠的工作状态。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高压开关综合气体在线分析设备，以解决现有技术中存在的上述问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种高压开关综合气体在线分析设备，包括陶瓷基板、机械安装接头、金属套筒外壳以及电气接头，所述陶瓷基板上设置有压力传感器、温度传感器、湿度传感器、硫化氢传感器以及一氧化碳传感器，所述金属套筒外壳的内部设置有电路板，所述电路板上设置有mcu芯片，所述压力传感器、温度传感器、湿度传感器、硫化氢传感器以及一氧化碳传感器均通过引针与所述电路板电性连接。

进一步地，所述陶瓷基板设置在所述机械安装接头的上方，所述机械安装接头设置在所述金属套筒外壳的顶端，所述引针穿过所述机械安装接头。

进一步地，所述硫化氢传感器包括由层片状的二氧化锡纳米材料制成的气敏片a。

进一步地，所述一氧化碳传感器包括由层片状的五氧化二钒纳米材料制成的气敏片b。

进一步地，所述机械安装接头的圆周面上设置有外螺纹。

进一步地，所述电气接头设置在所述金属套筒外壳的底端。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种高压开关综合气体在线分析设备，包括陶瓷基板、机械安装接头、金属套筒外壳以及电气接头，所述陶瓷基板上设置有压力传感器、温度传感器、湿度传感器、硫化氢传感器以及一氧化碳传感器，所述金属套筒外壳的内部设置有电路板，所述电路板上设置有mcu芯片，所述压力传感器、温度传感器、湿度传感器、硫化氢传感器以及一氧化碳传感器均通过引针与所述电路板电性连接。通过硫化氢传感器和一氧化碳传感器与高压开关设备内的h2s和co气体的接触测量，测量的数据经过mcu芯片处理后，得出实时的h2s和co气体的含量；通过压力传感器、温度传感器和湿度传感器与高压开关设备内的气体接触测量，测量的数据经过mcu芯片计算出微水值和密度值。综合高压开关设备内部h2s和co气体的含量，以及微水值、密度值、温度和压力等参数，来判断高压开关是否处于安全可靠的工作状态。

具体地，通过带有外螺纹的机械安装接头使得整个设备便于安装在高压开关设备上；通过电气接头为设备提供电源供应和信号输出；通过气敏片a和气敏片b的电阻值分别随着h2s和co气体浓度的变化而变化，从而测得h2s和co气体的含量；温度传感器、压力传感器和湿度传感器测得高压开关设备内的温度值、压力值和湿度值，mcu芯片通过温度值、压力值和湿度值计算出微水值，mcu芯片通过压力值和温度值计算出密度值，整个设备具有体积小、密封性好、安装使用方便、测量准确度高以及测量参数全面等优点。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为本发明的俯视结构示意图；

图3为本发明中的气敏片a的电阻值随硫化氢浓度变化的曲线标定图；

图4为本发明中的气敏片b的电阻值随一氧化碳浓度变化的曲线标定图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-陶瓷基板，2-机械安装接头，3-金属套筒外壳，4-电气接头，5-压力传感器，6-温度传感器，7-硫化氢传感器，8-一氧化碳传感器，9-引针，10-湿度传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2所示，本实施例为一种高压开关综合气体在线分析设备，包括陶瓷基板1、机械安装接头2、金属套筒外壳3以及电气接头4，陶瓷基板1上设置有压力传感器5、温度传感器6、湿度传感器10、硫化氢传感器7以及一氧化碳传感器8，金属套筒外壳3的内部设置有电路板，电路板上设置有mcu芯片，压力传感器5、温度传感器6、湿度传感器10、硫化氢传感器7以及一氧化碳传感器8均通过引针9与电路板电性连接。

陶瓷基板1设置在机械安装接头2的上方，机械安装接头2设置在金属套筒外壳3的顶端，引针9穿过机械安装接头2。具体地，压力传感器5、温度传感器6、湿度传感器10、硫化氢传感器7以及一氧化碳传感器8均设置在陶瓷基板1的上表面，便于和高压开关设备内部的气体相接触。其中，温度传感器6搭接在湿度传感器10的上表面，引针9从陶瓷基板1的下表面引出，穿过机械安装接头2并与电路板电性连接。

硫化氢传感器7包括由层片状的二氧化锡纳米材料制成的气敏片a，其工作原理是，当sno2纳米材料吸附硫化氢气体后，材料本身的电阻值会发生变化，不同的硫化氢气体浓度会产生不同的电阻值，通过测量材料的电阻值可以得出相对应的硫化氢含量。

一氧化碳传感器8包括由层片状的五氧化二钒纳米材料制成的气敏片b，其工作原理是，当v2o5纳米材料吸附一氧化碳气体后，材料本身的电阻值会发生变化，不同的一氧化碳气体浓度会产生不同的电阻值，通过测量材料的电阻值可以得出相对应的一氧化碳含量。

具体地，如图3和图4所示，mcu芯片把输入的气敏片a和气敏片b的电阻值转化为相应的硫化氢和一氧化碳的含量值，再通过电气接头4输出，从而完成对高压开关设备内部的硫化氢和一氧化碳含量的测量。

温度传感器6、压力传感器5和湿度传感器10测得高压开关设备内的温度值t、压力值p和湿度值rh，mcu芯片通过温度值t、压力值p和湿度值rh计算出微水值ppmv，计算公式如下：

饱和水汽压pws通过两个公式(1和2)计算：

这里，

t＝温度k

ci＝系数

c0＝0.4931358

c1＝-0.46094296*10^-2

c2＝0.13746454*10^-4

c3＝-0.12743214*10^-7

这里：

bi＝系数

b-1＝-0.58002206*10⁴

b0＝0.13914993*10¹

b1＝-0.48640239*10^-1

b2＝0.41764768*10^-4

b3＝-0.14452093*10^-7

b4＝6.5459673

水气分压计算公式：

体积比公式：

压力传感器5测得高压开关设备内的压力值p，mcu芯片通过压力值p和温度值t计算出密度值γ，计算公式如下：

p＝56.2×10^-6γt(1+b)-γ²a

a＝74.9×10^-6(1-0.727×10^-3γ)

b＝2.51×10^-3γ(1-0.846×10^-3γ)

机械安装接头2的圆周面上设置有外螺纹，将陶瓷基板1伸入高压开关设备的内部，转动机械安装接头2，完成设备的固定安装。

电气接头4设置在金属套筒外壳3的底端，通过与外部线路的插接，对整个设备提供电源供应和信号输出。

综上，本发明提供了一种高压开关综合气体在线分析设备，包括陶瓷基板1、机械安装接头2、金属套筒外壳3以及电气接头4，所述陶瓷基板1上设置有压力传感器5、温度传感器6、湿度传感器10、硫化氢传感器7以及一氧化碳传感器8，所述金属套筒外壳3的内部设置有电路板，所述电路板上设置有mcu芯片，所述压力传感器5、温度传感器6、湿度传感器10、硫化氢传感器7以及一氧化碳传感器8均通过引针9与所述电路板电性连接。通过硫化氢传感器7和一氧化碳传感器8与高压开关设备内的h2s和co气体的接触测量，测量的数据经过mcu芯片处理后，得出实时的h2s和co气体的含量；通过mcu芯片计算出微水值和密度值。综合高压开关设备内部h2s和co气体的含量，以及微水值、密度值、温度和压力等参数，来判断高压开关是否处于安全可靠的工作状态。

具体地，通过带有外螺纹的机械安装接头2使得整个设备便于安装在高压开关设备上；通过电气接头4为设备提供电源供应和信号输出；通过气敏片a和气敏片b的电阻值分别随着h2s和co气体浓度的变化而变化，从而测得h2s和co气体的含量；温度传感器6、压力传感器5和湿度传感器10测得高压开关设备内的温度值、压力值和湿度值，mcu芯片通过温度值、压力值和湿度值计算出微水值，mcu芯片通过压力值和温度值计算出密度值，整个设备具有体积小、密封性好、安装使用方便、测量准确度高以及测量参数全面等优点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。