CN105004843A - Sf6在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了SF6在线监测系统，包括监控主机，监控主机连接1个以上的控制单元，所述的监控主机内设有可接收所述控制单元传输的信号用的中央处理器，中央处理器连接有GSM通信模块，GSM通信模块将信号通过无线网络传输至移动终端或者监控中心，所述的移动终端或者监控中心内也设有GSM通信模块，移动终端或者监控中心通过其内置的GSM通信模块发送指令给监控主机内的GSM通信模块以完成远程控制,监测系统监控到的数据信号能及时反馈到监控人员，监控人员能及时做出相应的措施，减少小区变等用电场所的安全事故。
Description
技术领域
本发明涉及一种SF6气体的在线监测系统，主要应用在变电所内。
背景技术
随着电力事业的迅速发展和人民生活水平日益提高，城市中的小区变电所的数量越来越多，运行管理的难度也日益加重，特别是确保人身和设备安全的压力也越来越大，但由于一般小区变没有不停电电源，致使其部分防误联锁功能不能实现，给安全运行埋下重大隐患。例如小区变电源进线检修，需要合进线接地刀闸或挂接地线时就没有任何防止带电合地刀或挂接地线的防误装置。部分小区变使用了SF6开关,但没有监控SF6气体含量是否超标的装置,而《电力安全工作规程》和《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》中明确要求“室内安装SF6开关设备应设置一定数量的氧量仪和SF6浓度报警仪”。另外小区变均是无人值守，也多次发生小偷破门(窗)而入的现象，这也给安全运行构成重大威胁。小区变里有很多电力设备，没有对火灾的监测，存在安全隐患。小区变里的变压器一般都有超温报警接点，由于小区变没有远程通信通道，即使安装了监测设备，由于是无人值班，也很难起到预期的效果。本项目就是针对上述问题而提出的。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是，提供SF6在线监测系统，监测系统监控到的数据信号能及时反馈到监控人员，监控人员能及时做出相应的措施，减少小区变等用电场所的安全事故。
本发明的技术方案是：SF6在线监测系统，包括监控主机，监控主机连接1个以上的控制单元，所述的监控主机内设有可接收所述控制单元传输的信号用的中央处理器，中央处理器连接有GSM通信模块，GSM通信模块将信号通过无线网络传输至移动终端或者监控中心，所述的移动终端或者监控中心内也设有GSM通信模块，移动终端或者监控中心通过其内置的GSM通信模块发送指令给监控主机内的GSM通信模块以完成远程控制。
优选的，所述的控制单元包括气体变送器，气体变送器内设有SF6气体探头和氧气浓度探头。
优选的，所述的气体变送器内集成了温度传感器和湿度传感器，温度传感器、湿度传感器与所述的SF6气体探头、氧气浓度探头之间设有气液分离器。
优选的，所述的气体变送器包括球形进气筛网，温度传感器和湿度传感器位于球形进气筛网与气液分离器之间，SF6气体探头与氧气浓度探头设于两个单独的腔室内，气液分离器出气端分别与两个单独的腔室连通，每个腔室内设有微压阀。
优选的，所述的控制单元包括烟雾变送器，烟雾变送器进气口处设有防止该进气口堵塞用的旋转清理头。
优选的，所述的控制单元包括风机控制器，风机控制器连接有风机，日常工作时风机控制器控制风机定时开启，当所述的气体变送器和烟雾变送器传输报警信号给中央处理器，中央处理器传输信号给风机控制器实现强制开启风机。
优选的，所述的风机控制器内设有风速控制模块，风速控制模块根据接收到的报警信号数目来控制风机的风速档位；或者一个风机控制器连接有多个风机，风机控制器根据接收到的报警数目来控制风机开启的数量。
优选的，所述的控制单元包括防盗传感器，监控主机连接有光字牌及语音报警器，中央处理器将防盗传感器采集的信号经分析后显示在光字牌上并通过语音报警器报警。
优选的，所述的控制单元包括用于控制小区变闸门用的门禁控制器。
优选的，所述的监控主机包括外壳，监控主机内置LINUX操作系统，监控主机连接有可存储历史数据的电子硬盘，外壳内部设有高压带电显示屏，外壳上设有供所述控制单元插接用的端口。
采用本技术方案后，利用GSM通信模块，通过GSM公网的中文短信去实现实时监控并反向遥控、遥信功能。监测系统中各种控制单元的信号通过GSM通信模块发送短信给运行维护人员的移动终端和监控中心，同时维护人员移动终端和监控中心可发送短信远程无线遥控监控主机，使其完成对各个控制单元的单独控制，包括消除警报或者重新布置警报的功能，本发明提供了一个简洁、便捷、廉价的通信平台，很多监测数据和控制指令可通过这个平台去传输，能让小区变内的一些险情及时汇报到维护人员或者监控中心的监控人员，及时作出相关指令，减少了这类用电场所的安全事故爆发率。
附图说明
附图1为本监测系统的系统原理示意图；
附图2为本发明中监控主机的原理示意图；
附图3为本发明中监控主机的外壳示意图；
附图4为本发明实施例1气体变送器的内部结构示意图；
附图5为本发明实施例1中烟雾传感器进气口的结构示意图；
附图6为本发明中的供电系统的接线示意图；
附图7为本发明实施例2中微压阀的结构示意图；
附图8为本发明实施例3中微压阀的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
本发明可广泛应用于各种电压等级的SF6小区变、SF6开关室、组合电器室、SF6变压器室、地下室、电缆层等，如图1至图2所示，本发明的主要核心为监控主机，监控主机连接1个以上的控制单元，控制单元可以为各种传感器或者报警器，具体种类在下文阐述，所述的监控主机内设有可接收所述控制单元传输的信号用的中央处理器，中央处理器与控制单元之间有信号转换模块，信号转换模块将控制单元采集的信号转换成中央处理器可编译的编码，中央处理器连接有GSM通信模块，中央处理器与GSM通信模块之间通过电平转换的方式传输信息，GSM通信模块将信号通过无线网络定时或实时传输至移动终端或者监控中心，实时主要是当控制单元发出报警时进行及时发送，所述的移动终端一般为维护人员的手机，监控中心为所有监控主机的母站，监控中心可以同时对多个监测点进行监测，所述的移动终端或者监控中心内也设有GSM通信模块，移动终端或者监控中心通过其内置的GSM通信模块发送指令给监控主机内的GSM通信模块以完成远程控制，本发明中的中央处理器可采用手机行业常用的高端处理器：ARM9处理器，其优点在于速度快、扩展性强，另外，所述的监控主机包括外壳，监控主机内置LINUX操作系统，监控主机连接有可存储历史数据的电子硬盘，外壳内部设有高压带电显示屏11，外壳上设有供所述控制单元插接用的端口，整个监控主机类似一个放大版的手机端，只是本监控主机上设置了多个可扩展的插接端口，可以插接各种控制单元，监控主机上还设有操作键盘，操作键盘通过矩阵电路和译码电路传输至中央处理器。另外监控主机中还带有时钟电路，即在显示屏中可实时显示时间。监控主机一般安装在变电所的墙壁上，最好是预埋在墙壁里。
本发明中的监控系统最主要监测的是SF6气体浓度及氧气的浓度，所以控制单元主要包括气体变送器，气体变送器内设有SF6气体探头21和氧气浓度探头22，SF6气体探头21能检测到100ppm浓度的SF6气体，不仅可以达到保障人身安全的目的，而且还能确保设备正常运行；并且采用高稳定的氧气浓度探头22，可以为现场工作人员提供更多一层可靠保护，SF6气体探头21和氧气浓度探头22均能将各自采集到的数据信息传输到中央处理器，数据信息经过中央处理器分析后能在监控主机的显示屏11上进行显示，一旦采集的信息超过原先在中央处理器上设定的预定值时，监控主机发出报警信号，亮起警灯，并同时将报警信息通过GSM通信模块以短信的方式传输到维护人员或者监控中心，维护人员或监控中心会收到“***六氟化硫含量超标+地址位”为***几号变送器六氟化硫含量报警、“***氧含量偏低+地址位”为***几号变送器氧含量报警的信息，以实现信息的及时反馈，一般SF6气体正常的预设值在100～2000ppm之间，氧气的正常预设值在10％～21％ppm之间，当维护人员或监控中心收到信息后，根据信息的严重程度可选择派出维修人员现场维修或者反发送短信给相应的监控主机以暂时消除警报，留作观察，消除警报可通过手机发“解警”到相应的监控主机，解警成功后，此后将收到“***小区变撤防成功”的短信。
另外作为优选，所述的气体变送器内集成了温度传感器23和湿度传感器24，温度传感器23主要采集变电所内的温度信息，防止变电所内温度过高，烧坏一些设备，湿度传感器温24则是采集变电所内的湿度信息，温度传感器23和湿度传感器24同样将采集到的信息传递给中央处理器，而且温度传感器23、湿度传感器24与所述的SF6气体探头21、氧气浓度探头22之间设有气液分离器25，气液分离器的功能就是将空气的气体与其余的水分、粉尘等杂质分离出来，保证SF6气体探头21、氧气浓度探头22接触到的空气不含其它杂志，从而能让SF6气体探头21和氧气浓度探头22采集到的数据更为精确。
如图4所示，为气体变送器的具体实施方式，所述的气体变送器包括壳体20，壳体20的下方为球形进气筛网26，进气筛网26可以初步过滤一些大颗粒的粉尘，防止这类粉尘进入气液分离器25，而且设置成球形，增加了进气表面积，增大进气量，温度传感器23和湿度传感器24位于球形进气筛网与气液分离器之间，经过进气筛网26后的气体温度和湿度并没有发生变化，温度传感器23湿度传感器24设置在靠近进气筛网26处是比较合适的，如果设置在气液分离器25后方则会影响湿度和温度的准确度，壳体20在气液分离器25的出气端251设置了两个单独的腔室27，SF6气体探头21与氧气浓度探头22分别单独设于这两个腔室27内，设置单独腔室27的好处在于两个探头接触到的空气不相互干扰，单独检测，气液分离器出气端251分别与两个单独的腔室27连通，如图4中所示，气液分离器的出气端251设有Y型的分流道进行分流，气液分离器的出水端253则连接有软管，将液体排到指定位置。作为优选，每个分流道内设有单向流通阀252，可以避免空气回流到气液分离器25中，另外气液分离器25在壳体20内壁之间设有密封垫圈28，可以避免空气未经过气液分离器25直接进入到腔室27中，作为优选，每个腔室内设有微压阀29，微压阀29的作用就是利用微压作用让腔室27短暂密封，使空气能在腔室中短暂停留，避免腔室27中的空气受气体流向的作用快速从腔室27中流出，如果空气快速流出这样对数据采集会产生一定的误差，而空气在腔室27中短暂停留能为SF6气体探头21或者氧气浓度探头22提供充足的采集时间。当腔室27中的空气随着气压越来越大时，腔室27中的气压与外界大气压的差值大于微压阀29所设定的气压值时，腔室27中的空气会自动顶开微压阀29，从而让多余空气排出，当腔室27中的气压回落时，微压阀29再次关闭，如此循环。本实施例中微压阀29包括一根竖直的阀杆，阀杆自由升降在腔室27的出气口中，阀杆的顶部为密封垫，密封垫受阀杆的自重影响覆盖在腔室27的出气口上，阀杆的底部为限位块，防止阀杆被过度顶出。
另外，本监控主机上的控制单元还包括烟雾变送器，烟雾变送器主要为监测变电所内的烟雾浓度，根据采集的数据来分析判断变电所内是否有电子元件烧坏等事故，信息反馈的原理和上文中的气体变送器一样，烟雾变送器将采集到数据传输到中央处理器，再由中央处理器分析、显示，如果超过预设值，则发送短信至移动终端或监控中心，移动终端或监控中心会收到“***火灾报警+地址位”为***主变烟雾变送器报警。本实施例中烟雾变送器进气口处设有防止该进气口堵塞用的旋转清理头，具体结构实施方式参见图5，烟雾变送器包括外罩30，外罩底部为锥形，锥形面上设有多根条形的进气槽301，进气槽间隔而设，设置锥形的好处在于烟雾的流向无论是水平向或者垂直向都能穿过进气槽301进入烟雾变送器内部，外罩30的内部设有一个贴合外罩30内壁的旋转清理头，旋转清理头侧壁为多根辊子302组成的锥面，辊子302铰接在旋转清理头的辊子底部固定台303和辊子顶部固定环304之间，辊子302和进气槽301一样间隔而设，且每根辊子302的位置刚好位于两个相邻进气槽301的中间，即刚好周向错开而设，辊子302优选为毛刷辊子，辊子底部固定台303的中心连接有转动轴33，转动轴33连接有驱动电机，驱动电机一定周期内定期转动，转动时辊子302自动清理进气槽301，实现定期清理，防止进气槽301堵塞，影响烟雾变送器的监测精度。
另外，本实施例中的控制单元包括风机控制器，风机控制器与中央处理器之间设有总线扩展单元，风机控制器连接有风机，所述的风机设有角度控制装置，角度控制装置主要为控制风机的风向流动，一般可以选择转页的结构，日常工作时风机控制器控制风机定时开启，例如可设置成每15分钟开启一次，每次开启5分钟，这些参数都可自行设置，而且本实施例中风机控制器可与其他控制单元实现联动，比如上文所述的气体变送器和烟雾变送器，当气体变送器和烟雾变送器采集到的数据超过自身设定的预设值开始报警时，中央处理器会同时把这些报警信号传输到风机控制器上，此时的风机控制器会根据报警信号自动开启风机进行强制通风，另外本实施例中还增加了一种远程遥控强制通风的功能，风机控制器也可以通过维护人员的手机或者监控中心发送指令给监控主机来完成开启或者关闭风机，或者直接在监控主机的操作键盘上开启强制通风，这是考虑到有时候采集到的数据虽然没超过或没低于预设值，但是为了保险起见，维护人员也可以提前强制开启风机，以降低事故率。
作为风机控制器的进一步优选，所述的风机控制器内设有风速控制模块，风速控制模块根据接收到的报警信号数目来控制风机的风速档位，例如当只有SF6气体探头发出报警信号时，则开启低速风速档，当SF6气体探头和氧气浓度探头同时发出报警信号时，开启中速风速档，当SF6气体探头、氧气浓度探头、温孔传感器三个控制单元发出报警信号时，则开启高速风速档，当SF6气体探头、氧气浓度探头、温度传感器、湿度传感器四个控制单元发出报警信号时，则开启超高速风速档，这样设置的优点在于能根据变电所内的实际情况来控制风机转速，能更好的节省能耗，当然本领域技术人员可以相到另外的实施方式，即可以用风机开启数量来代替转速变化，一个风机控制器控制多个风机，当报警信号为一个时，风机开启一个，报警信号多时，风机开启数量也相应增加，这种实施方式适合在面积较大的变电所内。
优选的，本实施例中的控制单元包括防盗传感器，监控主机连接有光字牌及语音报警器，中央处理器将防盗传感器采集的信号经分析后显示在光字牌上并通过语音报警器报警。防盗传感器通过信号整形放大及A/D转换将信号传输到中央处理器，中央处理器将信号分析后，直接用文字的形式显示在光字牌上，光字牌连接在监控主机的总线扩展单元上，并且还会启动语音报警器进行报警，本实施例中的防盗传感器可采用红外或者微波的形式，可安装在变电所的门口处，当有人非法进入小区变电所内，将延时发出警报语音：“高压危险、请赶快离开”，光字牌上设有红灯和蓝灯并交替闪亮，并用文字显示“高压危险、请赶快离开”，同时通过监控主机中的GSM通信模块利用短信功能向监控中心或定向的维护人员的手机发出“***有人非法闯入+地址位”的短信，及时通知巡检人员进行检查。当工作人员进入时，在延时警报期间，利用已知的密码解除警报系统，以区分工作人员进入还是外人进入。监控主机和定向维护人员可以手动布防和解警，也可以用手机远程布防和解警。
为了进一步防止无关人员随意进入变电所，本实施例中控制单元还包括用于控制小区变闸门用的门禁控制器，使用有权限的员工证或IC卡刷卡即可进入闸门进入小区变，同时同过监控中心的GSM通信模块通过短信向监控中心或定向维修人员的手机发送“***小区变***卡号在***时间刷卡开门”。
需要说明的是，以上阐述的所有控制单元的报警信息均会存储在监控主机的电子硬盘上，包括气体变送器的实时数据采集和报警信息、烟雾变送器的实时数据采集和报警信息、风机控制器的开启记录、防盗传感器的报警记录、门禁控制器的开启记录等，这些资料都能通过监控主机上的操作键盘进行查询。
最后，对于监控主机本身而言，本实施例中所述的监测系统设有不间断供电的供电系统,具体可参见图6，该供电系统包括充电回路、蓄电池组、逆变回路，充电回路设备为充电器，蓄电池组为48V蓄电池组，逆变回路主要设备为逆变器，供电系统与监控主机相接，利用变电站所用电或PT二次电源对其浮充，用逆变器将直流电压转换为AC220V交流电，与监控主机连接处设有主机电源模块，将输出的电压转换成各个控制单元所需要的电压，该供电系统能提供24小时不间断供电，利用该供电系统为上文提到的门禁控制器、高压带电显示屏、气体变送器、监控主机、烟雾传感器、光字牌等提供工作电源，优选的，供电系统还可以增加太阳能供电。
如图7所示，为本发明中微压阀29的另一种实施例结构示意图，与实施例1中的微压阀的区别在于，本实施例中没有密封垫，取而代之的是一个球状的活动阀芯292，腔室27的出气口为锥形口，正常情况下，球体状的活动阀芯292在自身重力的作用下，其侧壁与锥形出气口相切形成密封接触，当腔室27内的气压与外界气压的差值大于球体自重时，球体被顶开，腔室27内的空气随即从缝隙中排出，锥形出气口的外部设有出气通道272，防止球体被顶开脱离出气口，设置出气通道272后球体就算脱离出气口也会自动落入锥形出气口。本实施例的优点结构简单，而且去除了密封垫，成本更低。
如图8所述，为本发明中微压阀29的第三种实施例结构，本实施例中腔室27的出气口设置了一块盖板293，盖板293上方压缩有弹簧294，盖板293利用弹簧294弹力将腔室27的进气口覆盖密封，当腔室27内的气压与外界气压的差值大于弹簧294的弹力时，盖板293会被顶开，空气从盖板293与出气通道272之间的空隙排出，在弹簧294顶部的位置被分流排出。
以上仅就本发明较佳的实例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限与以上实例，其具体结构允许有变化，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。
Claims (10)
1.SF6在线监测系统，包括监控主机，监控主机连接1个以上的控制单元，其特征在于：所述的监控主机内设有可接收所述控制单元传输的信号用的中央处理器，中央处理器连接有GSM通信模块，GSM通信模块将信号通过无线网络传输至移动终端或者监控中心，所述的移动终端或者监控中心内也设有GSM通信模块，移动终端或者监控中心通过其内置的GSM通信模块发送指令给监控主机内的GSM通信模块以完成远程控制。
2.根据权利要求1所述的SF6在线监测系统，其特征在于：所述的控制单元包括气体变送器，气体变送器内设有SF6气体探头和氧气浓度探头。
3.根据权利要求2所述的SF6在线监测系统，其特征在于：所述的气体变送器内集成了温度传感器和湿度传感器，温度传感器、湿度传感器与所述的SF6气体探头、氧气浓度探头之间设有气液分离器。
4.根据权利要求3所述的SF6在线监测系统，其特征在于：所述的气体变送器包括球形进气筛网，温度传感器和湿度传感器位于球形进气筛网与气液分离器之间，SF6气体探头与氧气浓度探头设于两个单独的腔室内，气液分离器出气端分别与两个单独的腔室连通，每个腔室内设有微压阀。
5.根据权利要求3所述的SF6在线监测系统，其特征在于：所述的控制单元包括烟雾变送器，烟雾变送器进气口处设有防止该进气口堵塞用的旋转清理头。
6.根据权利要求5所述的SF6在线监测系统，其特征在于：所述的控制单元包括风机控制器，风机控制器连接有风机，日常工作时风机控制器控制风机定时开启，当所述的气体变送器和烟雾变送器传输报警信号给中央处理器，中央处理器传输信号给风机控制器实现强制开启风机。
7.根据权利要求6所述的SF6在线监测系统，其特征在于：所述的风机控制器内设有风速控制模块，风速控制模块根据接收到的报警信号数目来控制风机的风速档位；或者一个风机控制器连接有多个风机，风机控制器根据接收到的报警数目来控制风机开启的数量。
8.根据权利要求1所述的SF6在线监测系统，其特征在于：所述的控制单元包括防盗传感器，监控主机连接有光字牌及语音报警器，中央处理器将防盗传感器采集的信号经分析后显示在光字牌上并通过语音报警器报警。
9.根据权利要求1所述的SF6在线监测系统，其特征在于：所述的控制单元包括用于控制小区变闸门用的门禁控制器。
10.根据权利要求1至9任意一项所述的SF6在线监测系统，其特征在于：所述的监控主机包括外壳，监控主机内置LINUX操作系统，监控主机连接有可存储历史数据的电子硬盘，外壳内部设有高压带电显示屏，外壳上设有供所述控制单元插接用的端口。
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