一、前言
1.1 LYWM-02 SF6微水密度在線監(jiān)測系統(tǒng)概述
六氟化硫（SF6）是一種無毒、無味、無色、無嗅、非可燃的合成氣體，具有一般電介質不可比擬的絕緣特性和滅弧能力。充裝SF6的電氣設備占地面積小，運行噪聲小，無火災危險，這極大地提高了電氣設備運行的**可靠性。而氣體絕緣金屬封閉電器（GIS）的應用，打破了傳統(tǒng)變電站的概念，使緊湊型、高電壓、大容量新式變電站的發(fā)展得以實現(xiàn)，成為城網變電站改造的重要途徑。
隨著我國電力設備無油化、小型化的發(fā)展，在35-500kV高壓斷路器中采用SF6氣體作為絕緣滅弧介質的斷路器等逐年增加。對SF6氣體的狀態(tài)監(jiān)測已成為保證SF6斷路器等電器設備正常**運行的主要技術措施之一。
SF6高壓開關電器在制造和運行中因為：
SF6新氣中含有一定水分。
在設備安裝、解體檢修和充氣補氣時，因工藝過程中的疏漏，在氣室和管閥內留有水分。
因密封不嚴，在SF6向外泄漏時，會反向滲入水分。
變電站SF6斷路器SF6氣體的密度、濕度和溫度三項物理指標是否處于額定范圍之內，決定著該斷路器的**運行狀態(tài)。電網運行規(guī)程強制規(guī)定，在設備投運前和運行中都必須定期對SF6氣體的密度和含水量進行檢測。SF6氣體含水量的現(xiàn)場檢測方法有電解法、冷凝法和阻容法。目前大多采用便攜式露點儀進行現(xiàn)場檢測。
1.2 SF6氣體在運行中的檢測及污染后果
SF6氣體的濕度、密度兩項物理指標是否處于額定范圍之內，決定著SF6氣體的絕緣和滅弧性能的有效與否。但SF6高壓開關電器在制造和運行中因為：SF6新氣中含有一定水分；在設備安裝、解體檢修和充氣、補氣時，因工藝過程中的疏漏，在氣室和管閥內會留有水分；在開關工件加工和上述操作中的失誤等造成密封失嚴，SF6氣體向外泄漏，因外部水分壓遠高于氣室中氣體的水分壓，外部水分會向氣室內反向滲入，造成SF6氣體在密度下降的同時含水量上升。超標的水分會造成下列危害：
SF6氣體含有超標的水分后，在一些金屬物的參與下，在200℃以上溫度時可使SF6發(fā)生水解反應，生成活潑的氫氟酸（HF）和有毒的SOF2、SO2F2、SF4和SOF4等低價硫氟化物，在高溫拉弧的作用下，還將分解產生溫室氣體之一的二氧化硫（SO2）和氫氟酸（HF）。它們將腐蝕絕緣件和金屬部件，并產生熱量從而導致氣室內氣體壓力的危險升高，斷路器耐壓強度和開斷容量下降，嚴重情況下將導致斷路器爆炸，不僅引起電網事故，還將造成有害和溫室氣體灌放大氣，形成電氣和環(huán)保災害。
電力相關規(guī)程規(guī)定：每日巡回監(jiān)視氣體密度，每1-2年對SF6氣體的含水量進行檢測。含水量檢測通常采用露點儀進行現(xiàn)場停電檢測，檢測時按標準取樣氣體流量，即30-40升/小時計算，一次測試需排放SF6氣體約35升。電力工業(yè)分成兩大電網公司和五大發(fā)電集團。至2006年底，僅一個電網公司，即國家電網公司所轄電網中的12-750 kV中高壓斷路器就有333,294臺，上述數(shù)量還不包括每年增長的10%左右。平均每臺斷路器每年排放35升SF6氣體，其總排放量及高能量長壽命的大氣污染效果不言而喻。
1.3 在線監(jiān)測是確保電力與環(huán)保**的有力措施
我公司根據(jù)目前電力行業(yè)的發(fā)展趨勢研制了SF6在線式微水密度檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要應用于電力行業(yè)的主設備之一SF6高壓斷路器SF6氣體的在線監(jiān)測與控制，可以在不排放SF6氣體的條件下對SF6氣體的含水量、密度和溫度進行實時數(shù)據(jù)采集顯示、信息遠傳、故障報警、閉鎖機構啟動、后臺數(shù)據(jù)顯示與分析等，為電力系統(tǒng)生產管理與設備狀態(tài)檢修提供信息與依據(jù)。
1.4 LYWM-02 SF6微水密度在線監(jiān)測系統(tǒng)在線監(jiān)測裝置運用的社會和經濟意義
(1)、有助于地球環(huán)保
SF6氣體微水綜合在線監(jiān)測技術的應用基本防止了大量SF6氣體的排放，具有地球環(huán)保意義。
(2)、保障電力工作者的身體健康
SF6氣體在電氣設備中經電暈、火花及電弧放電作用，還會產生多種有毒和腐蝕性氣體。排放后，其中的二氧化硫會刺激上、下呼吸道，使人流淚。氫氟酸是強脫水劑，大量吸入會嚴重危害身體健康。SF6氣體微水綜合在線監(jiān)測技術的應用將大大減少SF6氣體的排放，有利于保障電力工作者的身體健康。
(3)、減少停電時間和事故損失，提高供電時率，提高電力設備管理水平
SF6微水與密度綜合在線監(jiān)測裝置可長期掛網運行，監(jiān)測SF6氣體的含水量和密度。其配備的無線lora通訊，可將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時上傳至監(jiān)控中心。當被測氣體指標超標時，監(jiān)測器將自動按事先設定的門限上傳報警信號至遠方監(jiān)控中心，或直接啟動報警裝置。上位機軟件可按設定的時間和頻率，采樣存儲顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)，并自動繪制成變化趨勢圖供觀察分析之用。它的運用將從技術上有力地支撐狀態(tài)檢修模式，并免去供電公司為完成檢測工作需配備巡檢人員、巡檢車輛、檢測設備、高價值的SF6氣體和人工巡檢對發(fā)現(xiàn)故障隱患系統(tǒng)的不及時性，保障設備的**穩(wěn)定運行，減少停電時間和事故損失，增加設備運行效率，提高設備運行的管理水平。
(4)、減員增效
以南京供電公司為例，南京市現(xiàn)有200余個變電站，按平均每個變電站分攤的設備巡檢人員一人計算，現(xiàn)有約200余人的巡檢隊伍，采用在線監(jiān)測系統(tǒng)后，可減少巡檢人員90%以上，即180人，按人均7萬元/年計算，每年可減少支出1260萬元，該系統(tǒng)的運行有利于供電主業(yè)人員的精減，為供電系統(tǒng)發(fā)展第三產業(yè)提供了大量的人力資源。
從設備、管理、檢修和環(huán)保四個方面對SF6氣體在線檢測設備使用前后對比分析的結論為：使用數(shù)字式SF6氣體微水綜合在線檢測設備后，當年就可收回成本的89.3%。
二、LYWM-02 SF6微水密度在線監(jiān)測系統(tǒng)產品概述
2.1 產品簡介
為適應我國電力行業(yè)體制改革的需要和加快電氣設備在線監(jiān)測技術及狀態(tài)檢修發(fā)展的步伐，研究和探索以在線監(jiān)測技術為基礎，故障檢修與預防性相結合，以實現(xiàn)*大可靠性和*低成本消耗為目標的狀態(tài)檢修模式，我公司研制出具有自主知識產權的SF6氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)。該設備能夠以高于國家標準的測量精度，長期在線監(jiān)測斷路器SF6氣體的密度、微水、溫度及其變化趨勢，其功能是在SF6氣體有關指標出現(xiàn)變化時，給出變化曲線；有關指標達到報警狀態(tài)時，報警或自動啟動報警裝置；當有關指標超標達到危險狀況時，報警或自動啟動閉鎖裝置，禁止斷路器動作，以保障設備和變電站整套系統(tǒng)的**。上述監(jiān)測設備配有無線lora通訊接口，可將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時上傳至變電站、城市中心乃至更上級監(jiān)控中心，真正實現(xiàn)變電站，尤其是無人值班站的設備在線監(jiān)測。同時，監(jiān)測到的各項指標的變化趨勢為斷路器的狀態(tài)檢修提供了有效依據(jù)。
2.2 LYWM-02 SF6微水密度在線監(jiān)測系統(tǒng)產品功能
（1）在線監(jiān)測SF6氣體濕度、密度與溫度；
（2）在線監(jiān)測氣體泄漏與泄漏報警；
（3）可按預設值或用戶給定值自動啟動低壓報警和閉鎖裝置
（4）通過lora無線通訊至監(jiān)控后臺；
（5）通過后臺軟件自動繪制狀態(tài)變化趨勢圖；
（6）可選大屏幕液晶顯示器現(xiàn)場顯示實時數(shù)據(jù)，具備屏幕保護和聲控顯示功能；
（7）手持遙控器設置報警與閉鎖門限值和顯示方式；
（8）全密封，抗干擾，適用于室外和低溫環(huán)境。
2.3 LYWM-02 SF6微水密度在線監(jiān)測系統(tǒng)產品特點
（1）高精度與高可靠性
變送器采用了進口高穩(wěn)定性傳感器，傳感器經變送器內部電路的修正、補償，其輸出線性度好，精度高；變送器外部結構也更適于高頻電場環(huán)境下的測量，它與電路處理部分融為一體，以減少干擾耦合，提高電路長期工作的穩(wěn)定性和可靠性。
（2）實現(xiàn)在線監(jiān)測監(jiān)控和狀態(tài)檢修
該變送器可長期掛線運行。其配備的通過無線lora通訊，可將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時上傳至監(jiān)控中心。當被測氣體指標超標時，監(jiān)測器將自動按事先設定的門限上傳報警或閉鎖信號至遠方監(jiān)控中心，或直接啟動報警、閉鎖裝置。上位機軟件可按設定的時間和頻率，采樣存儲監(jiān)測數(shù)據(jù)，并按需要將上述數(shù)據(jù)自動繪制成變化趨勢圖，供觀察分析之用。
SF6氣體綜合在線監(jiān)測技術的應用，可以實現(xiàn)斷路器的狀態(tài)監(jiān)測，有利于及時掌握設備的運行狀態(tài)，保障電力系統(tǒng)的**穩(wěn)定運行，使狀態(tài)檢修得以實現(xiàn)，減少檢修費用和停電時間，從而提高管理水平。
（3）結構獨特，安裝使用方便
傳感器采用全封閉設計，外形獨特美觀，傳感器、電源、數(shù)據(jù)輸出電路和安裝在同一機殼內。它防水抗塵防爆，抗強電磁干擾，安裝使用方便，可用于高頻電場環(huán)境和室外環(huán)境。
2.4 變送器技術指標
測量參數(shù)
露點范圍： -50…+20℃ Td/f
壓力范圍： 0…+10bar
溫度范圍： -40…+80℃
計算參數(shù)
轉化為20 °C標準條件下的參數(shù)
微水值： 10…20000ppm
壓力值(密度)：1 ...12 bar
SF6混合密度: 0 ...100 kg/m3
輸出參數(shù)有: PPM20（20℃下微水）、P20（20℃下壓力，密度）、T（℃）、Td（露點）、P（壓力）、Tdatm（常壓露點）、密度（㎏/m3）
精度
露點精度： ±3℃ Td
壓力值(密度)精度：±0.1% FS
溫度精度：±1℃
傳感器響應時間:
露點傳感器: 2S(20℃)
壓力傳感器: <0.5S(20℃)
工作環(huán)境
變送器工作溫度：-40...+80℃
過載**壓力： 20 bar
相對濕度： 0~100RH%
被測氣體： SF6,SF6/N2混合氣
輸出
通訊方式： 無線lora
傳輸速度： 9600bps
一般參數(shù)
工作電壓: 18…36VDC
功 率: <3W
重 量：361g
防護等級： IP65
外殼材質：不銹鋼
接頭材質：不銹鋼
電氣接頭：M12連接器
機械接口: M30*1.5
密封方式： O型圈（33*2.5mm）
漏氣率： ≤10-9Pa·m3/s（氦氣檢測）
額定充氣壓力： 0.6MPa abs
抗電磁干擾
浪涌: 4級（GB/T 17626.5-2008）
靜電放電 : 4級（GB/T 14598.14-2010）
快速瞬變干擾: 4級（GB/T 14598.10-2007）
阻尼振蕩磁場: 5級（GB/T 17626.10-1998）
射頻傳導干擾: 3級（GB/T 17626.6-2008）
脈沖群干擾: 3級（GB/T 17626-12-1998）
**實驗 GB 4943.1-2001
抗電強度測試 700 VDC
絕緣阻抗測試 3200MΩ
振動測試 GB/T 11287一2000
沖擊與碰撞試驗 GB/T 14537一1993
尺寸圖：
2.5 專用三通
專用三通需要根據(jù)具體設備情況而設計加工，我公司已經針對國內外絕大多數(shù)斷路器，GIS等設備開發(fā)了專用三通。三通的一端為進氣口，另一端為預留補氣口，兩段均有內置逆止閥。傳感器通過三通安裝在充氣設備的補氣口上。
三、系統(tǒng)結構圖
四、SF6微水密度在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件
監(jiān)測后臺是系統(tǒng)設置分析、處理、控制、存儲和顯示等功能的核心部分。通過現(xiàn)場總線接收安裝在現(xiàn)場的各個變送器采集的數(shù)據(jù)，根據(jù)實際需要可以設置多個監(jiān)測點，每點包含微水含量、密度、溫度等各種參數(shù)，并進行實時顯示，分析處理，判斷現(xiàn)場環(huán)境是否處于正常情況。
4.1 系統(tǒng)軟件介紹
采集單元分析采集數(shù)據(jù)后，遠程傳輸至后臺監(jiān)控中心的監(jiān)控軟件，繪制狀態(tài)變化趨勢圖；也可將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時上傳至變電站、城市中心乃至更上級監(jiān)控中心，真正實現(xiàn)智能電網基礎設施的建設。
采集單元分析采集數(shù)據(jù)后，遠程傳輸至后臺監(jiān)控中心的監(jiān)控軟件，繪制狀態(tài)變化趨勢圖；也可將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時上傳至變電站、城市中心乃至更上級監(jiān)控中心，真正實現(xiàn)智能電網基礎設施的建設。
本軟件采用B/S框架，使用瀏覽器登錄即可查看在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。
本系統(tǒng)采用了基于角色權限、功能權限管理機制，只有經過管理員授權的用戶才能夠使用本系統(tǒng)，只有對用戶開放對應功能模塊才能查看對應在線設備情況。
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