气体绝缘封闭组合电器在线监测装置及水电站监测系统的制作方法

1.本公开涉及在线监测技术领域，具体地，涉及一种气体绝缘封闭组合电器在线监测装置及水电站监测系统。


背景技术：

2.气体绝缘封闭组合电器(gas insulated switchgear，gis)由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件及出线终端等组成，这些设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一定压力的sf6绝缘气体，故也成sf6全封闭组合电器。
3.当gis的封闭结构被外界环境所侵蚀破坏时，会进一步带来进水、漏气等一系列问题，且由于sf6气体绝缘能力受电场均匀程度的影响较大，当gis内部存在尖端或异物时易发生绝缘异常，因此需对气体绝缘封闭组合电器局内状态进行监测。


技术实现要素：

4.本公开的目的是提供一种气体绝缘封闭组合电器在线监测装置及水电站监测系统，可通过对气体绝缘封闭组合电器的局部放电状态在线监测，减小安全事故的发生。
5.为了实现上述目的，第一方面，本公开提供一种气体绝缘封闭组合电器在线监测装置，包括气体绝缘封闭组合电器，在所述气体绝缘封闭组合电器加装监测主机，所述装置还包括传感模块以及数据采集模块，所述传感模块，所述数据采集模块以及所述监测主机依次通信连接；
6.所述传感模块包括多个特高频传感器，各所述特高频传感器分别安装在所述气体绝缘封闭组合电器的断路器，主变间隔和线路侧间隔上；
7.所述数据采集模块包括多个数据采集单元，各所述数据采集单元安装在所述气体绝缘封闭组合电器的内壁上。
8.可选地，所述高频传感器包括观察窗式传感器，各所述观察窗式传感器分别与所述断路器、所述主变间隔以及所述线路侧间隔的观察窗螺纹连接。
9.可选地，所述数据采集单元通过膨胀螺丝固定在所述气体绝缘封闭组合电器内电缆层的内壁上，各所述数据采集单元采用手拉手方式连接，且所述气体绝缘封闭组合电器与所述数据采集单元间部署有槽盒。
10.可选地，预设数量的所述特高频传感器与同一所述数据采集单元间敷设同轴电缆通信，所述同轴电缆采用不锈钢金属包塑软管包裹。
11.可选地，所述装置还包括气体监测模块，所述气体监测模块包括sf6主机以及多个sf6气体微水传感器，所述sf6主机集成在所述监测主机内，所述sf6气体微水传感器固定安装在所述气体绝缘封闭组合电器的气室阀座上，所述sf6主机与各所述sf6气体微水传感器间敷设传感器电缆。
12.可选地，各所述sf6气体微水传感器与所述监测主机间敷设485电缆。
13.可选地，所述sf6气体微水传感器固定连接在三通阀上，所述三通阀的母螺旋端与
所述气室阀座螺纹密封连接。
14.可选地，所述装置还包括光纤熔接盒以及光电转换单元，所述光纤熔接盒以及所述光电转换单元安装在所述绝缘封闭组合电器的二次盘室服务柜中。
15.可选地，所述监测主机与所述二次盘室服务柜间敷设光缆，所述光缆为多模铠装光缆。
16.第二方面，本公开还提供一种水电站监测系统，包括第一方面所述的气体绝缘封闭组合电器在线监测装置。
17.通过上述技术方案，本公开在气体绝缘封闭组合电器上加装特高频传感器，在气体绝缘封闭组合电器内配置数据采集单元及sf6气体微水传感器，形成一体化监测平台，以实现对气体绝缘封闭组合电器的在线监测，减小安全事故的发生概率。
18.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
19.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
20.图1是根据一示例性实施例示出的一种气体绝缘封闭组合电器在线监测装置的框图；
21.图2是根据一示例性实施例示出的一种气体绝缘封闭组合电器在线监测装置的特高频传感器安装示意图；
22.图3是根据一示例性实施例示出的一种气体绝缘封闭组合电器在线监测装置的槽盒部署示意图；
23.图4是根据一示例性实施例示出的一种气体绝缘封闭组合电器在线监测装置的气体监测模块安装示意图。
24.附图标记说明
25.1监测主机
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2传感模块
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3数据采集模块
26.4特高频传感器
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5断路器
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6主变间隔
27.7线路侧间隔
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8数据采集单元
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9观察窗
28.10槽盒
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11气路阀门a
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12阀座b
29.13三通阀
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14sf6气体微水传感器
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15sf6主机
具体实施方式
30.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。
31.以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
32.需要说明的是，在本公开中，说明书和权利要求书以及附图中的术语“s101”、“s102”等用于区别步骤，而不必理解为按照特定的顺序或先后次序执行方法步骤。
33.以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描
述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
34.需要说明的是，本公开中所有获取信号、信息或数据的动作都是在遵照所在地国家相应的数据保护法规政策的前提下，并获得由相应装置所有者给予授权的情况下进行的。
35.本公开提供一种气体绝缘封闭组合电器在线监测装置及水电站监测系统，以实现对气体绝缘封闭组合电器内气体微水、气体泄漏及局部放电状态的一体式在线监测。
36.图1是根据一示例性实施例示出的一种气体绝缘封闭组合电器在线监测装置的框图，以本公开应用于大渡河500kv气体绝缘封闭组合电器(gas insulated switchgear，gis，以下简称gis设备)区域，如图1所述，该装置包括气体绝缘封闭组合电器，在该气体绝缘封闭组合电器加装监测主机1，该装置还包括传感模块2以及数据采集模块3，传感模块2，数据采集模块3以及监测主机1依次通信连接；
37.传感模块2包括多个特高频传感器4，各特高频传感器4分别安装在气体绝缘封闭组合电器的断路器5，主变间隔6和线路侧间隔7上；
38.数据采集模块3包括多个数据采集单元8，各数据采集单元8安装在气体绝缘封闭组合电器的内壁上。
39.具体的，监测主机的加装包括：在500kv gis区域靠墙部署一面包括800(宽)*800(深)*2260(高)mm的机柜，该机柜下连下层桥架，内部设有传感器智能信号终端、工控机、看门狗报警指示灯面板、光交换机及显示器等。
40.本公开的气体绝缘封闭组合电器在线监测装置通过在gis设备内加装监测主机、数据采集模块以及数据采集单元，从而获取gis设备局部放电时的状态信息，实现对gis设备局部放电状态的在线监测，减小了安全事故的发生。
41.进一步的，高频传感器4包括观察窗式传感器，各观察窗式传感器分别与断路器5、主变间隔6以及线路侧间隔7的观察窗9螺纹连接。
42.高频传感器4安装位置参照图1，本公开分别在gis设备的断路器5，主变间隔6和线路侧间隔7的观察窗9上安装观察窗式传感器，其中在断路器5上安装有12只观察窗式传感器，在主变间隔6和线路侧间隔7上各安装6只观察窗式传感器，共安装18只观察窗式传感器。
43.具体安装方式参照图2，拆除待安装位置观察窗9上的盖板，替换为观察窗式传感器，完成观察窗式传感器的安装。
44.高频传感器的安装方式简单快捷，可对gis设备局部放电的状态信息进行实时采集。
45.进一步的，数据采集单元8通过膨胀螺丝固定在气体绝缘封闭组合电器内电缆层的内壁上，各数据采集单元8采用手拉手方式连接，且气体绝缘封闭组合电器与数据采集单元8间部署有槽盒10。
46.数据采集单元8安装方式参照图3，在500kv gis区域内电缆层处配置3台数据采集单元8，各数据采集单元8均采用挂墙设计，采用膨胀螺丝的方式固定在墙上，gis设备的桥架至各数据采集单元8底部部署有槽盒10。
47.在gis设备侧，第一台数据采集单元至检测主机敷设一根4*2.5mm2的轻铠电源电缆，后续两台数据采集单元和第一台数据采集单元采用手拉手方式连接，每台数据采集单
元至监测主机敷设一根8芯铠装光纤。
48.通过数据采集单元将高频传感器采集的状态信息传输给监测主机，以实现对gis设备局部放电的状态信息的在线监测。
49.本公开中监测主机至各元件间的电流为ac220v，电源线是按交流ac220v(50hz)进行布线的。
50.进一步的，预设数量的所述特高频传感器4与同一数据采集单元8间敷设同轴电缆通信，该同轴电缆采用不锈钢金属包塑软管包裹。
51.其中，预设数量可根据gis设备运行过程中局部放电的频率进行预设，本公开不做具体限定。
52.gis设备区域，每6个特高频数据传感器通过同轴电缆将采集的信号送至一个数据采集单元，各特高频数据传感器与数据采集单元下槽盒间采用不锈钢金属包塑软管进行连接，并包裹同轴电缆。
53.将多个特高频数据传感器采集的信号送至一个数据采集单元，可减少布线工作，降低成本，不锈钢金属包塑软管具有良好的柔软性、耐蚀性、耐高温、耐磨损、抗拉性等优点，可对同轴电缆进行保护，提高同轴电缆的使用时间。
54.进一步的，该装置还包括气体监测模块，该气体监测模块包括sf6主机15以及多个sf6气体微水传感器14，sf6主机15集成在监测主机1内，sf6气体微水传感器14固定安装在气体绝缘封闭组合电器的气室阀座上，sf6主机15与各sf6气体微水传感器14间敷设传感器电缆。
55.sf6气体微水传感器的安装方式简单快捷，可对gis设备内部sf6气体的压力、密度、温度、露点及ppm值等信息进行实时采集，通过sf6主机将sf6气体微水传感器信息传输给监测主机，以实现对gis设备气体微水及气体泄漏进行在线监测。
56.进一步的，各sf6气体微水传感器14与监测主机1间敷设485电缆。
57.采用485电缆进行通信，有利于降低sf6气体微水传感器与监测主机间信号的回波反射，提高了信道的抗干扰性能，实现信号长线传输距离最大化。
58.进一步的，sf6气体微水传感器14固定连接在三通阀13上，三通阀的母螺旋端与气室阀座螺纹密封连接。
59.参照图4，气体检测模块的安装包括：
60.步骤s101：确定阀座b12所在气室已获得改造工作许可，改造过程中被改造气室的密度继电器会发出低气压(闭锁)信号。
61.步骤s102：对阀座b12及密度继电器的表面进行清洁，以及防水防尘处理。打开保护盖，按照保护盖上的指示方向关闭阀座b12上的气路阀门a11，确保气室和阀体隔开，避免改造过程中发生漏气。
62.步骤s103：打开阀座b12的保护盖，在阀座b12上自封阀完好，密封面无损伤且无污染物粘连以及安装有sf6气体微水传感器14的三通阀13密封面无损伤且无污染物粘连的情况下，将三通阀的母螺旋端(female端)与阀座b螺纹连接，连接过程中对密封圈m11进行润滑。
63.步骤s104：顶开三通阀13的凹形端(male端)，排出三通阀13内原有的空气，缓慢打开气路阀门a，使用气室内气体冲洗阀体，直到三通阀13内无空气残留。
64.步骤s105：将传感器电缆按照线缆敷设要求通过线槽连接至sf6主机15，对sf6气体微水传感器进行接线及调试。
65.步骤s106：包扎各接头部分，在通过检漏仪进行检漏，各接头均未漏气的情况下，结束安装。
66.具体的，线缆敷设要求包括：
67.1、穿放线缆时，对每根线缆按序编号并进行标记，以便于施工安装、调试及故障查找。
68.2、在前端设备处的线缆留有余量(至少2m)，以便于在连接设备时可灵活安装。
69.3、在线缆需拐弯穿线位置的外皮进行保护处理，以避免因电缆外皮磨损造成的屏蔽层接地，进而导致系统多点接地。
70.4、在桥架外的线缆需采用不锈钢金属包塑软管进行保护。
71.5、线缆布防要严格遵守与强电线缆的间距。
72.进一步的，该装置还包括光纤熔接盒以及光电转换单元，该光纤熔接盒以及光电转换单元安装在绝缘封闭组合电器的二次盘室服务柜中。
73.通过光电转换单元将高频传感器获取的光信号转换为电信号，以便于后续的信息处理，实现对gis设备局部放电状态的在线监测，减小了安全事故的发生。
74.进一步的，监测主机1与二次盘室服务柜间敷设光缆，该光缆为多模铠装光缆。
75.通过多模铠装光缆进行传输，可降低电力变电站复杂环境内强电磁的干扰。
76.在加装完所有设备后需进行系统调试，具体步骤包括：
77.1、电源检查
78.接通控制总电源开关，检测交流电源电压；用万用表检查电源电压；合上分电源开关，检查各输出端电压，直流输出极性等；确认无误后，给每一回路通电。
79.2、线路检查
80.检查各种接线是否正确，光纤熔纤后对每根光纤进行打光校验，保证数据信号传输正常。
81.3、局部放电信号调试
82.确保各电源回路正常，光纤通信及对时准确；添加各数据采集单元的传感器信息、间隔信息、采集间隔时间等；在各传感器旁边通过信号发生器注入模拟局部放电信号时，确认通道、同轴电缆等状态正常；若信息上传稳定且各传感器连接均无断开，则系统正常。
83.4、数据接入
84.传感模块，数据采集模块构成局部放电在线监测模块，将局部放电在线监测模块以及气体监测模块的接入gis设备控制系统，绘制成统一界面，配置一体化监测平台软件，进行状态输出，实现一体化监测。
85.具体的，本公开中相关设备可参见下表：
86.[0087][0088]
表1
[0089]
本公开通过在gis设备内加装局部放电在线监测模块(包括特高频传感器、数据采集单元和监测主机)及气体监测模块(包括sf6气体微水传感器和sf6主机)得到一种气体绝缘封闭组合电器在线监测装置，可实现集局部放电在线监测、气体密度在线监测及气体泄漏一体式在线监测。
[0090]
基于同一发明构思，本公开还提供一种水电站监测系统，该系统包括上述实施例所述的气体绝缘封闭组合电器在线监测装置。
[0091]
本公开的水电站监测系统可对发电站中的gis设备进行集局部放电在线监测、气体密度在线监测及气体泄漏一体式在线监测。
[0092]
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简
单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
[0093]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0094]
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。