SF6微水密度在线监测系统在变电站的应用.docx

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1、SF6是一种惰性气体，其主要特征包括：无色，无味，无毒，不可燃，同时表现出良好的电弧冷却性能，介质的强度比传统绝缘气体的强度要高。通过SF6填充的电气设备通常不具有较大的占用空间、运行噪音偏低、不存在火灾隐患等。六氟化硫断路器的主要特点有：断口电压高，断路能力强，可连续断路，噪音低，无火花危险，同时也具有体积小、重量轻、容量大、维护便捷等诸多优势。由于上述优点，在超高压领域，常规油断路器和压缩空气断路器已基本取代了其它类型的断路器；在中压配电系统中还显示了开断兼容电流不重新燃烧的优点；本论文主要研究设计了SF6微水密度在线监测系统；首先基于提出的问题，介绍说明了SF6微水密度在线监测系统的基本

2、设计思路以及所具有的具体功能、特点与技术指标等内容。然后进行了SF6微水密度在线监测系统硬件与电路的设计工作，最后测试了系统的主菜单以及设置等内容,最后针对系统安全过程提出了有关的建议和方案，本文设计的SF6微水密度在线监测系统在变电站的应用当中具有重要的理论和实践价值。1绪论11研究背景及意义1.1.1 研究背景因为我国电力设备的发展趋势主要有：无油化、小型化等。25、50OkV高压断路器主要使用的绝缘灭弧介质。县级扼断，SF6气体状态阶段对于SF6断路器等的运行具有重要的意义。作为一种重要的合成气体，SFR的主要特点包括：无毒、无味、无色、不易燃等，它具有比普通介质更的绝缘特性和灭弧能力。

3、SF6电气设备一般空间占用相对较少，同时也不会出现较大的运行噪音和火灾危险，因此极大地提升了电气设备运行稳定性。另外，气体绝缘金属密封电器也使得传统变电站的定义被充分打破,达到了紧凑型、高电压以及大容量变电站的重要发展改造。六氟化硫断路器：断口电压高、开断能力相对较强与允许连续开端次数偏多，同时其噪音也相对较低，不存在火花危险，另外其尺寸通常较小，重量也相对较轻，维修相对较为容易。该断路器凭借上述优势在超高压领域当中极大程度地替代了包括传统油断路器以及压缩空气断路器在内的众多断路器。另外，对于中压配电，这一类型的断路器在进行开断容性电流的时候表现出不重燃的特点，因此在很大程度上替代了其他类型的

4、断路器。六氟化硫型断路器的性能和SF6气体灭弧特性存在紧密的联系。作为重要惰性气体，SF6的主要特性包括：无色、无味、无毒、不能燃烧等，相较于传统绝缘气体，SF6具有更高的介电强度。SF6同一电场和一个的大气压条件下，介电强度为空气的2.5到3倍。当处于4个大气压下时，SF6介质电强度和变压器大致是相似的。SF6在介质强度方面的要求相对偏高，因此这一断路器通常具有更少的串联断口。本文所研究的是SF6微水密度在线监测系统具体应用在变电站的作用和效果。1.1.2 研究意义本文研究所具有的意义主要反映在下列几个方面：(1)对于地球环保是有益的有SF6气体微水综合在线监测技术能够有效地减少SF6气体的

5、排放，因此其具有十分巨大的环境保护意义。(2)为电力工作者的身体健康提供保障电子设备SF6经历了电晕、火花与电弧放电等，可能会导致大量有毒、腐蚀性气体的出现，包括：氢氟酸。如果人体吸入大量的氢氟酸，将会导致自身的健康受到极大的威胁。具体应用SF6气体微水在线综合监测技术能够实现SF6气体排放量的极大减少，保证供电人员身体健康。(3)实现停电时间以及故障损失的有效减少，推动供电时率的提升以及管理水平的加强。SF6微水与密度综合在线监测系统在挂网当中能够维持长时间的运行状态，进而实现对SF6气体含水量与密度等重要指标的监测，同时也具有实时传输监测数据的重要功能。如果监测的气体超过设定的标准时，监测

6、器将会自动按照预先设置好的程序进行报警。上位机软件可以显示具体的时间与频率，自动地进行趋势图的绘制，方便观测分析。这一技术的具体应用对于状态检修模式具有重要的支撑作用，同时也能够保障设备处于稳定的运行状态，使时间以及事故损失等得到有效地减少，实现设备运行效率的提升，达到增强设备运行水平的目的。(4)减员增效比如南京供电公司，南京市设有变电站200多个，所有变电站对应的巡检员通常为1名，现在设立的巡检员约200名左右。当使用在线监测系统时，能够精简大约90%的巡检员人数，平均每年能够减少1260万元。这一系统运行对于供电主业人员的精减具有积极作用，使供电资源第三产业的发展获得重要的人力资源。1.

7、2 国内外研究现状社会生产力逐步提升，人们需求呈现出了多样化，伴随着工业技术的进步，传统的检测手段已经无法满足实际应用。为此西方国家在1960年率先开始了监测的在线功能研究，并取得了一定成果，推动了在线诊断技术的提升。作为早期工业文明发展的产物电力系统在目前得到了广泛应用，并经历了几次大的变革，逐步向更加多元化的趋势迈进，以适应人们的不同需求。如何在复杂的条件下完成个性化的输出，传统电网无法通过正常的途径实现，而电子以及计算机技术的发展为电力系统插上了腾飞的翅膀，自动化的终端模式成为当下的主流趋势。变电站在整个输配电系统中起到了重要作用，能够实现各种信息的汇集以及传输，性能越先进效率提升越明显

8、。结合当前的情况分析，智能化必然是未来趋势，变电站的智能化也会得到普及，这是将来发展的需求，也是提升资源配置能力，促进信息化的一个关键应用。1980年德国借助强大的技术优势，在变电站的自动化研究上投入了大量精力，并实现了多项成果的转化，有力提升了电力设施的自动化水平。尤其是专业生产电器的SIMENS公司，更是加大了研发力度，制造出了全球首套的电力自动设施装置,1SA-678的投入运行拉开了在世界范围内应用自动化变电站的序幕。受此影响，我国也在20世纪90年代中期开始引进此项系统。从应用的方式上分析，该系统既可按照分体式运行;也可以使用不同的模式，在分布的基础上再进一步集中。在结构部件上除了有开

9、关锁之外，还包括了保护以及测控装置。结合统计的数据显示，应用最多的为分布式自动化变电站。在大型的断路装置中，通常采用惰性气体SF6作为绝缘介质，以防止电弧的冲击,造成电器短路。一般情况下此气体比较稳定，不会出现异常，只要保持干燥就能持续产生作用。受到安装位置以及外部环境的影响，在低温条件下断路器容易产生水化现象，温差过大会对SF6气体造成水侵蚀，一旦有电弧会形成严重的安全隐患。根据绝缘气体的机理可知，当电弧作用于SF6表面，会产生类似氧化还原反应的现象，如果气体中的水分子不超标，就不会有影响。反之，容易促进酸性物质的形成，在强酸物质的作用下，装置的绝缘层发生裂变，严重的会腐蚀导体，长时间的侵袭

10、，会造成短路引发更大的事故。所以，对于SF6气体的诊断和监视应尤为关键。早期检测水分子在SF6中的比例时，多数使用专用的检测工具，获取一定的气体样本之后进行分析。此种测量仪属于后期的取样模式，无法做到随时的监控和检测，因此产生的结果只能代表当时的水分含量，一旦环境发生了变化或者出现异常，还得重新检测，比较麻烦,也不利于过程的研究，具有定期性。另外，在检测流程上也比较繁琐，由于气体在气室中存放，如果测量必须释放，按照每分钟5升的流量最短保持10分钟才能获得数值。一方面会造成大量气体浪费；另一方面过程不好把握，特别是对于储量较小的装置，根本达不到检测的条件要求。此外，还要考虑到检测完后气室中的密度

11、数值，如果低于了绝缘标准还要补足一定量的差额，无疑会增加风险，可能会带入水分子，影响到原本已经检测完的气体，使得检测失去效用。结合高压开关安全性的要求，也应当按照一定的方法对SF6的密度数值进行检测，从而达到监控的效果，防止出现重大隐患。和上述检测水分子的情况相同，在密度数值的跟踪上也采取了测量仪器现场读数的方式，使用的仪表为指针式，非数显。测量时需要操作工放置到固定区域，摇表测试，由于个体差异最终的结果会有多个，精度不足。如果不细心还有可能形成很大偏差，造成误读。而且对于以上形成的数据也无法存储，不利于后续的分析。此外，一旦在检测过程中出现了漏点，没达到检测的标准，仅靠数值就无法得到正确的判

12、断，产生的风险指数迅速提升。1.3 主要研究内容与方法1.3.1 主要研究内容考虑到实际，在分析中基于六个方面进行了阐述：第一章是总述，简要说明了课题形成的原因以及当前的总体情况；同时还论述了相关的表现形式；第二章研究了测量水分子含量的方式，提出了设想以及对应策略，并在整体上做了客观性的分析，指出了实际效用和参数指标的意义；第三章从资源配置的角度对测量SF6水分含量的架构进行了确认，选择了和系统匹配的硬件，同时规划了电路以及模块的分布；第四章基于测试的系统化效果，提出了检测水密度在SF6中含量的方案，构建了软件层次体系框架，在主程序的基础上配置了相关子程序；第五章从后续的安装和测试的角度，对需

13、要注意的地方以及细化的环节提出了详细的策略；第六章是总结，发现不足进行完善以及改进。132主要研究方法在样本分析上确定了水密度在SF6中的分布为项目内容，总结了在线测量的方式:（1）查阅资料的形式：考虑此项工程的复杂性，不仅查阅了报刊杂志上的论文，还利用计算机在网络上进行了搜索，系统性掌握了在线监测SF6微水密度的详细资料,研究了不同方式之间的差异，理顺了研究思路，从而树立了信心；并作为参考为后续的持续提升做有力支撑。另外还进行了信息归档，便于他人借鉴。（2）多方论证和实际测试融合：实践是检验真理的标准，结合上述的系统知识，对水密度的影响有了客观认知后，设计了具体的流程以及装配的细节化内容。2

14、SF6微水密度在线监测系统总体设计2.1SF6微水密度在线监测系统设计思路为了确保我国电力工业体制改革的要求得到有效的满足，实现电力设备在线监测技术以及状态的完善发展。本文基于在线监测研究的前提，以故障检修和预防建立的方式，构建了状态检修模式，不仅可靠性更强，同时也具有更高的测量精度，能够达到对密度、微量水分以及温度等诸多方面的有效监测。如果SF6气体的指标出现变化的时候，该装置能给出相应的变化曲线，当该指标达到报警状态时，系统就会进行报警。如相关指标超过某一标准，达到危险程度时，将报警或自动启动闭锁装置，实现断路器关闭，使设备及系统安全得到充分保障。这一设备进行了RS-486/CAN通讯接口

15、的配置，能够实现数据向变电站、城市重点与上级监控中心的实施传输。另外，通过分析指标的变化趋势能够使断路器的状态检修获得重要的依据。以下是本系统的具体设计要求：对I1OkVSF6高压断路器的构成与故障特点有较为深入的了解；对SF6高压断路器微水含量监测系统进行设计；并进行正确传感器的构造。另外，还应当进行硬件电路、软件框图与部分程序的设计工作，从而建立起完善的在线监测系统。通过挑选合适传感器的方式，分析研究了传感器的基本原理，并进行了硬件电路和软件系统流程图的设计，完成了上位机通信系统的设计。2.2 系统功能（1）在线进行SF6气体湿度、密度与温度等重要指标的监测；（2）在线进行气体泄漏的监测，

16、并能够在监测到发生泄露之后报警；（3）可以依据预设值或用户给定值，达到自动报警以及低压报警重要目的；（4）预留RS-485CAN总线通讯接口；（5）以后台软件等方式实现对状态变化趋势图的自动绘制；（6）大屏幕液晶显示器能够达到实时显示数据的目的，同时也具有屏幕保护与声控显示灯重要功能；（7）支持在线设置报警与闭锁门限值；（8）具有全密封，抗干扰等特性，在室外以及低温的环境下具有较强的适用性。2.3 系统特点（1）高精度与高可靠性通过挑选具有高稳定性的进口传感器，实现变送器内部电路的有效修正以及补偿,另外还表现出输出线性度高、精度高诸多优势，所以变送器结构也能够较好地应用在高频电场环境测量。并与电路处理部分相结合，有效地降低了干扰耦合，有利于提高电路的稳定性。（2）实现在线监测监控和状态检修这一检测器能够长时间地保持挂线运行状态。配备了相应的RS485CAN,具有实时传输监测数据的重