專利名稱：高壓開關(guān)電器設(shè)備sf的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓開關(guān)電器設(shè)備在線狀態(tài)監(jiān)測裝置，尤其是對高壓斷路器、GIS等設(shè)備容器內(nèi)的SF6氣體含水量的在線監(jiān)測，屬于電力設(shè)備測量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
SF6氣體是一種惰性氣體，具有良好的絕緣和滅弧性能，它的優(yōu)點越來越被人們所認可，近二十年來被廣泛運用到高壓斷路器、GIS等設(shè)備中。由于SF6氣體在高壓輸變電傳輸過程中，SF6氣體的水份含量達到一定程度時，斷路器在分合動作及平常帶電運行過程中，SF6氣體在電荷的作用下，其分解物通過水解反應(yīng)產(chǎn)生了一些有毒氣體；同時SF6氣體是產(chǎn)生溫室效應(yīng)的主要氣體；大量的高壓斷路器與GIS等設(shè)備大都是在戶外工作，由于電器設(shè)備氣體容器的氣壓存在，SF6氣體的微漏在所難免，所以就也有水份進入SF6氣體中，使SF6氣體的絕緣和滅弧性能大大降低。而且在電弧作用下的SF6氣體會分解反應(yīng)產(chǎn)生毒性物，從而引起設(shè)備腐蝕，對電網(wǎng)的安全運行和人身健康構(gòu)成了嚴重的威脅，因此國內(nèi)外電力部門就專門嚴格地制訂了SF6氣體水氣含量的規(guī)定。為了測量SF6氣體的微水含量，目前主要是以冷鏡凝結(jié)的露點方法，專門生產(chǎn)了露點儀，定期或不定期地對各SF6氣室的微水含量進行離線預(yù)防性檢測，有超標就進行更換等方法。露點儀是采用了光學(xué)系統(tǒng)來測量冷鏡表面返光率的變化，結(jié)合露點溫度折算出被測量氣體的微水含量，以PPm為單位，現(xiàn)場測量十分麻煩，必須帶上專業(yè)的露點儀到高壓電器設(shè)備現(xiàn)場去逐一測量，每次測量到的數(shù)據(jù)都不太穩(wěn)定，同時測量要排放SF6氣體，操作復(fù)雜、響應(yīng)時間長、不能用于連續(xù)測量。目前監(jiān)測裝置存在的問題大致上有以下幾個問題1)要經(jīng)常性地帶露點儀到現(xiàn)場測量，每次測量必須逐一進行，現(xiàn)場測量人員要做好人工記錄、統(tǒng)計、對比，無法在線進行，也就無法實現(xiàn)遠程監(jiān)控。
2)每次的測量都必須從高壓開關(guān)電器設(shè)備氣體容器內(nèi)排放一定數(shù)量的SF6氣體，對環(huán)境污染及人員的健康構(gòu)成了嚴重的威脅。
3)現(xiàn)場測量人員需帶露點儀等設(shè)備到高壓電器現(xiàn)場去逐一測量的每次測量數(shù)據(jù)都不穩(wěn)定，也許一天就有幾個變化值。因此測量不準確，精度差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提供一種可以實施在線測量和遠程監(jiān)控的高壓開關(guān)電氣設(shè)備SF6氣體含水量在線監(jiān)測裝置。
本發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的一種高壓開關(guān)電器設(shè)備SF6氣體含水量在線監(jiān)測裝置，其特征在于它主要包括模塊電源、三種信號處理放大電路、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機、通訊轉(zhuǎn)換電路以及可以對A、B、C三相分動高壓開關(guān)內(nèi)的三個SF6氣室同時進行測量的三只溫度傳感器、三只壓力變送器、三只濕度傳感器等；其中，它們之間的連接A相壓力變送器1和A相壓力信號處理放大電路10相接，A相溫度傳感器2和A相溫度信號處理放大電路11相接，A相濕度傳感器3和濕度信號放大處理電路12相接，B相壓力變送器4和B相壓力信號處理放大電路13相接，B相溫度傳感器5和B相溫度信號放大處理電路14相接，B相濕度傳感器6和B相濕度信號放大處理電路15相接，C相壓力變送器7和C相壓力信號放大處理電路16相接，C相溫度傳感器8和C相溫度信號處理放大電路17相接，C相濕度傳感器9和C相濕度信號處理放大電路18相接；A相壓力信號處理放大電路10、A相溫度信號處理放大電路11、A相濕度信號處理放大電路12、B相壓力信號處理放大電路13、B相溫度信號處理放大電路14、B相濕度信號處理放大電路15、C相壓力信號處理放大電路16、C相溫度信號處理放大電路17、C相濕度信號處理放大電路18分別和多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路19輸入端相并接；多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路19輸出端和A/D轉(zhuǎn)換電路20輸入端相接；A/D轉(zhuǎn)換電路20輸出端和單片機CPU電路21輸入端2相接；單片機21輸出端1和Rs485通訊轉(zhuǎn)換電路22相接；模塊電源電路25輸入端接DC/AC 220V或DC/AC 110V電源，輸出端電壓分別為+5V、-5V、+12V、-12V四路分別和各相關(guān)電路電源輸入端相接。
所述的一種高壓開關(guān)電器設(shè)備SF6氣體含水量在線監(jiān)測裝置，其特征在于還包括上述實時過程中的單片機21輸出端2和顯示與報警電路23相接，單片機CPU電路21輸入端2、3和地址編碼電路24相接。
本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)中的SF6氣體微水在線監(jiān)測相比，具有以下幾個優(yōu)點(1)實現(xiàn)實時在線監(jiān)測和遠程監(jiān)控整個測量系統(tǒng)主要是由現(xiàn)場采集測量單元及主計算機系統(tǒng)組成，可以長期掛線運行。采集測量單元將所監(jiān)測到實時數(shù)據(jù)通過其Rs485接口電路發(fā)送到主計算機(上位機)，上位機軟件可按預(yù)先設(shè)定的報警門限進行比較，給出報警信息和信號。改變過去電解、凝露等方法要經(jīng)常性地帶儀器到現(xiàn)場測量不方便、不準確和操作危險的監(jiān)測方式，從而實現(xiàn)在線監(jiān)測和遠程監(jiān)控。
(2)高精度、高可靠性SF6氣體微水在線測量裝置全部采用進口的各種傳感器和大規(guī)模集成電路組成，主要包括壓力傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、信號放大電路、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、12位的A/D轉(zhuǎn)換電路、Inter80C196C、CPU、Rs485接口電路等組成。各測量傳感器經(jīng)變送器內(nèi)部各電路修正補償，輸出線性度好，其整機測量精度為濕度精度高于國家標準一倍以上；密度精度更大大高于密度繼電器。監(jiān)測器的三合一變送器在結(jié)構(gòu)上與電路處理部分融為一體，減少了高頻電場環(huán)境下的干擾，提高了電路工作的可靠性。
(3)結(jié)構(gòu)獨特，設(shè)計新穎，而且適用于高頻電場環(huán)境和室外環(huán)境傳感器、采集單元、電源、數(shù)據(jù)處理和分析電路、Rs485電路和CPU等安裝在同一機殼內(nèi)；而采樣測量單元采用鑄鋁合金結(jié)構(gòu)，具有防水、抗振、抗銹蝕、抗強磁干擾等特點；且該監(jiān)測裝置采用全封閉設(shè)計；因此不僅外形美觀、安裝方便，而且適用于高頻電場環(huán)境和室外環(huán)境。
(4)數(shù)據(jù)準確，讀取方便實用上位機的數(shù)據(jù)可以通過Modell、寬帶或其它形式實現(xiàn)遠傳和電力用戶的MIS系統(tǒng)相連接，在電力系統(tǒng)內(nèi)的任一計算機均可隨時讀取有關(guān)數(shù)據(jù)，分析SF6氣體密度、溫度、壓力的有關(guān)信息(如實時數(shù)據(jù)、變化曲線等)，并可計算出20℃時的相對應(yīng)的氣體濕度。因此該監(jiān)測裝置具有讀取數(shù)據(jù)方便和測量數(shù)據(jù)準確的優(yōu)點，解決了過去露點儀離線式SF6測試數(shù)據(jù)不穩(wěn)，響應(yīng)時間長，測量操作復(fù)雜等缺點。
(5)具有環(huán)保意義SF6氣體作為一種氟化物，不僅能破壞地球臭氧層，而且是產(chǎn)生溫室效應(yīng)的有害氣體之一，在電弧作用下，它和水的反應(yīng)后是一種極毒的化學(xué)物(極少量就可以致人死命)；SF6氣體經(jīng)斷路器的帶電分合拉閘后會分解出多種有害物質(zhì)，直接影響現(xiàn)場檢測人員的身心健康；另外傳統(tǒng)的SF6的檢測方法還要求有一定的SF6氣體排放；利用這種在線的檢測裝置就可改變傳統(tǒng)的SF6檢測方法，大大減少了SF6氣體的排放量，這對保障工作人員的身體健康和減輕環(huán)境污染，有著非常重要的意義。
綜上所述，采用實時化在線式測量SF6氣體微水的裝置在現(xiàn)實運用上具有極高的實用價值和現(xiàn)實意義。


以下結(jié)合有關(guān)附圖和實施例對本發(fā)明具體情況進一步詳細加以描述。
圖1為本發(fā)明高壓開關(guān)電器設(shè)備SF6氣體含水量在線監(jiān)測裝置的電原理框圖。
圖2和圖3為本發(fā)明高壓開關(guān)電器設(shè)備SF6氣體含水量在線監(jiān)測裝置的電路圖。
框圖中1、A相壓力變送器；2、A相溫度傳感器；3、A相濕度傳感器；4、B相壓力變送器；5、B相溫度傳感器；6、B相濕度傳感器；7、C相壓力變送器；8、C相溫度傳感器；9、C相濕度傳感器；10、A相壓力信號處理放大電路；11、A相溫度信號處理放大電路；12、A相濕度信號處理放大電路；13、B相壓力信號處理放大電路；14、B相溫度信號處理放大電路；15、B相濕度信號處理放大電路；16、C相壓力信號處理放大電路；17、C相溫度信號處理放大電路；18、C相濕度信號處理放大電路；19、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路；20、A/D轉(zhuǎn)換電路；21、單片機CPU電路；22、Rs485通訊轉(zhuǎn)換電路；23、顯示與報警電路；24、地址編碼電路；25、模塊電源電路。
具體實施例方式
如圖1所示，其電路連接為A相壓力變送器1和A相壓力信號處理放大電路10相接；A相溫度傳感器2和A相溫度信號處理放大電路11相接；A相濕度傳感器3和濕度信號放大處理電路12相接；B相壓力變送器4和B相壓力信號處理放大電路13相接；B相溫度傳感器5和B相溫度信號放大處理電路14相接；B相濕度傳感器6和B相濕度信號放大處理電路15相接；C相壓力變送器7和C相壓力信號放大處理電路16相接；C相溫度傳感器8和C相溫度傳感器17相接；C相濕度傳感器9和C相濕度信號處理放大電路18相接；A相壓力信號處理放大電路10、A相溫度信號處理放大電路11、A相濕度信號處理放大電路12、B相壓力信號處理放大電路13、B相溫度信號處理放大電路14、B相濕度信號處理放大電路15、C相壓力信號處理放大電路16、C相溫度信號處理放大電路17和C相濕度信號處理放大電路18分別和多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路19輸入端相并接；多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路19輸出端和A/D轉(zhuǎn)換電路20輸出端相接；A/D轉(zhuǎn)換電路20輸出端和單片機CPU電路21輸入端2相接；單片機CPU電路21輸出端1和Rs485通訊轉(zhuǎn)換電路22相接；單片機CPU電路21輸出端2和顯示與報警電路23相接，單片機CPU電路21輸入端2、3和地址編碼電路24相接；模塊電源電路25輸入端接AC/DC220V或AC/DC110V電源；輸出端電壓分別為+5V、-5V、+12V、-12V四路和各相關(guān)電路(1-24)電源輸入端相接。
A、B、C三相容器內(nèi)的壓力、溫度、濕度分別由三相9個傳感器或變送器所得到有關(guān)的測量輸出值分別由各自的信號處理放大電路進行放大、處理后得到相關(guān)的幅值，后經(jīng)多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路19選通后，送到A/D轉(zhuǎn)換電路20進行A/D轉(zhuǎn)換，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號，送到單片機CPU電路21輸入端，CPU電路21(即單片機)將各有關(guān)數(shù)值進行計算，CPU將各數(shù)值和原所有的設(shè)定值相比較，將有關(guān)數(shù)據(jù)內(nèi)容和報警狀態(tài)通過液晶顯示出來，并通過Rs485通訊電路22將所有的地址和數(shù)據(jù)送到上位機，同時單片機CPU把所有的狀態(tài)和數(shù)據(jù)時進行實時比較，并通過顯示與報警電路23給予顯示報警，現(xiàn)場告知用戶。
圖2和圖3為本發(fā)明高壓開關(guān)電器設(shè)備SF6氣體含水量在線監(jiān)測裝置的電路圖。
將分別置于高壓電器設(shè)備A、B、C三相SF6氣體容器內(nèi)A、B、C三相的三只壓力變送器1、4、7信號輸出端分別和對應(yīng)的壓力信號處理放大電路10、13、16輸入端相接；A、B、C三相壓力信號輸入分別為YLA、YLB、YLC表示(YL為中文壓力的第一字母，A、B、C表示三相的相內(nèi)容)，即YLA為A相壓力變送信號1，YLB為B相壓力變送信號4，YLC為C相壓力變送信號7，壓力信號處理放大電路10、13、16分別將壓力變送器1、4、7所測量的壓力輸出的電流信號轉(zhuǎn)換成0--2V的電壓信號(其三只壓力變送器1、4、7輸出信號標準電流變送信號4--20mA，精度為0.25級、量程為0-1Mpa，壓力變送器采用要求只有和螺紋接口有關(guān)，采用M15為最好)；將分別置于A、B、C三相SF6氣體容器內(nèi)的三只溫度傳感器2、5、8的輸出端分別和溫度信號處理電路11、14、17輸入端相接；A、B、C三相溫度輸入分別為WDA、WDB、WDC表示(WD表示中文溫度的第一字母)；溫度信號處理電路11、14、17分別將三個容器內(nèi)的溫度傳感器2、5、8所測量到的溫度信號轉(zhuǎn)換成0--2V的電壓信號(其溫度傳感器型號為KD590、KD591、SP08等最好是采用KD590、SOP封裝，測量范圍為-40℃～+120℃，精度±0.5℃)；將分別置于A、B、C三相SF6氣體容器內(nèi)的低濕度傳感器3、6、9的輸出端分別和濕度信號處理電路12、15、18輸入端相接，A、B、C三相濕度輸入分別為SDA、SDB、SDC表示(SD表示中文濕度的第一字母)；濕度信號處理放大電路12、15、18分別將A、B、C三相濕度傳感器3、6、9所測量的三相濕度信號轉(zhuǎn)換成0--2V的電壓信號(其濕度傳感器采用美國Humirel公司生產(chǎn)的型號為HM1520低濕度傳感器，濕度測量范圍為10PPm～5000PPm)；為了準確測量A、B、C三相內(nèi)的溫度、壓力、濕度的信號，將A、B、C三相的壓力信號處理放大電路10、13、16的輸出端、A、B、C三相的溫度信號處理放大電路11、14、17的輸出端、A、B、C濕度信號處理放大電路12、15、18的輸出端分別送到多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路19的輸入端(多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路為美國AD公司生產(chǎn)的型號為AD7506，是只快速16選1開關(guān)，輸入端為第11腳、第19腳至第26腳)，多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路19的輸出端第28腳經(jīng)U12D第12腳輸入，第14腳輸出端和A/D轉(zhuǎn)換電路20輸入端為13腳相接(A/D轉(zhuǎn)換電路20采用MC公司生產(chǎn)的12位AD轉(zhuǎn)換器，型號為MC1674)。A/D轉(zhuǎn)換電路輸出端第16腳至27腳和單片機CPU中輸入端P3口(第53至60腳)相并接，單片機CPU電路21輸入端P0口為第4腳至11腳接八位拔碼開關(guān)SW、上拉排阻RPI相并接，SW另一端接地，RPI另一端接5V電源；單片機CPU電路21輸出端P2.0和P2.1口和Rs485通迅轉(zhuǎn)換電路輸入端22相接，CPU電路21的第18腳和接口電路22的第4腳相接、第17腳和接口電路22的第1腳相接；CPU電路21第28腳和接口電路22的第2、3腳相接(Rs485通迅轉(zhuǎn)換電路為MAX公司生產(chǎn)的MAX485或65BC184)；接口電路22以Rs485總線輸出端(5、6腳)通過通迅轉(zhuǎn)換器和上位機相接、其第8腳接5V、第5腳接地；單片機CPU電路21的輸出端2和顯示與報警電路23相接；CPU電路21的輸出端2為CPU的P3口，P3口為串口方式和顯示與報警電路23相接(顯示與報警電路采用240128的點陣液晶屏，選用香港精電公司或臺灣臺威公司生產(chǎn)的寬溫型)；單片機CPU電路21輸入端2和地址編碼電路24相接(編碼采用BCD碼，為八位拔動開關(guān)以確定本測量裝置的編號)，使單片機(計算機)能有效識別本裝置所測量的內(nèi)容和上位機所設(shè)定的地址碼一致；模塊電源電路25是本裝置提供的工作電源，工作電源的輸入端通過接線端子和變電所內(nèi)的DC/AC220V或DC/AC110V相接，輸出端分別和各電路及傳感器相接，輸出端電壓分別為+5V、-5V、+12V、-12V四回路輸出，共計功率為15W左右(選用北京星原嘉泰公司生產(chǎn)的模塊型號為XR15-4)?？傊麄€系統(tǒng)能夠?qū)崟r的測量一只SF6高壓電器設(shè)備A、B、C三相的三只容器內(nèi)SF6氣體的實時壓力、濕度、溫度，并可以通過實時的測量值計算出相對的密度，20℃時的壓力、濕度等，系統(tǒng)還可以設(shè)定門限，如有測量的數(shù)值超出了門限設(shè)定值即可以發(fā)出報警，裝置也通過RS485通迅發(fā)送到上位機，在變電站和電力局域網(wǎng)內(nèi)的任一計算機均可以查閱。
本發(fā)明采用了美國Humirel公司生產(chǎn)的型號為HM1520低濕度傳感器，濕度測量范圍為10PPm～5000PPm)特別滿足了高壓電器容器內(nèi)的SF6氣體的低濕特性測試。過去HM1520低濕傳感器一直運用于高精度濕度測量，線性度難控制等，一直沒有在高壓電器SF6氣體測量中運用。所以本發(fā)明高壓開關(guān)電器設(shè)備SF6氣體含水量在線監(jiān)測裝置使用MH1520低濕傳感器對SF6氣體的濕度測量具有實質(zhì)性意義。同時采用壓力變送器、溫度傳感器和濕度傳感器的有機結(jié)合，使溫度、壓力、濕度之間的內(nèi)在關(guān)系得到實時的測量和統(tǒng)計，為SF6氣體狀態(tài)在線測量提供了技術(shù)保證。
權(quán)利要求
1.一種高壓開關(guān)電器設(shè)備SF6氣體含水量在線監(jiān)測裝置，其特征在于它主要包括模塊電源、三種信號處理放大電路、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機、通訊轉(zhuǎn)換電路以及可以對A、B、C三相分動高壓開關(guān)內(nèi)的三個SF6氣室同時進行測量的三只溫度傳感器、三只壓力變送器、三只濕度傳感器等；其中，它們之間的連接；A相壓力變送器(1)和A相壓力信號處理放大電路(10)相接，A相溫度傳感器(2)和A相溫度信號處理放大電路(11)相接，A相濕度傳感器(3)和濕度信號放大處理電路(12)相接，B相壓力變送器(4)和B相壓力信號處理放大電路(13)相接，B相溫度傳感器(5)和B相溫度信號放大處理電路(14)相接，B相濕度傳感器(6)和B相濕度信號放大處理電路(15)相接，C相壓力變送器(7)和C相壓力信號放大處理電路(16)相接，C相溫度傳感器(8)和C相溫度信號處理放大電路(17)相接，C相濕度傳感器(9)和C相濕度信號處理放大電路(18)相接；A相壓力信號處理放大電路(10)、A相溫度信號處理放大電路(11)、A相濕度信號處理放大電路(12)、B相壓力信號處理放大電路(13)、B相溫度信號處理放大電路(14)、B相濕度信號處理放大電路(15)、C相壓力信號處理放大電路(16)、C相溫度信號處理放大電路(17)、C相濕度信號處理放大電路(18)分別和多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路(19)輸入端相并接；多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路(19)輸出端和A/D轉(zhuǎn)換電路(20)輸入端相接；A/D轉(zhuǎn)換電路(20)輸出端和單片機CPU電路(21)輸入端2相接；單片機CPU電路(21)輸出端(1)和Rs485通訊轉(zhuǎn)換電路(22)相接；模塊電源電路(25)輸入端接DC/AC 220V或DC/AC 110V電源，輸出端電壓分別為+5V、-5V、+12V、-12V四路和各相關(guān)電路電源輸入端相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓開關(guān)電器設(shè)備SF6氣體含水量在線監(jiān)測裝置，其特征在于還包括單片機CPU電路(21)輸出端2和顯示與報警電路(23)相接，單片機CPU電路(21)輸入端2、3和地址編碼電路(24)相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高壓開關(guān)電器設(shè)備SF6氣體含水量在線監(jiān)測裝置，其特征在于A、B、C相濕度傳感器(3)、(6)、(9)是采用美國Humirel公司生產(chǎn)的型號為HM1520低濕度傳感器。
全文摘要
一種高壓開關(guān)電器設(shè)備SF
文檔編號G01N35/00GK1725015SQ20051008567
公開日2006年1月25日 申請日期2005年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月10日
發(fā)明者陳書欣 申請人:陳書欣