CN108490868A - Sf6电气设备室sf6泄露及氧气浓度含量监测系统 - Google Patents

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郭首春
杨旭
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Abstract

本发明涉及一种SF6电气设备室SF6泄露及氧气浓度含量监测系统，它包括：PLC、上位机、气体分析主机、气体多路选择器、声光报警器、语音报警器、风机组和多个气体采集器；所述气体采集器用于采集对应区域的气体，并且将该气体输送到气体多路选择器；所述PLC用于控制气体多路选择器；气体多路选择器用于选择气体进入到气体分析主机；气体分析主机用于对气体进行SF6和氧气含量的分析；所述PLC还用于接收气体分析主机发送过来的分析数据，并根据该分析数据控制声光报警器、语音报警器和风机组；所述上位机用于获取PLC上的数据。该系统可以有效的监测安装有SF6电气设备的室内的SF6气体的泄露和氧气的含量，从而为工作人员提供人身健康安全保障。

Description

SF6电气设备室SF6泄露及氧气浓度含量监测系统
技术领域
本发明涉及一种SF6电气设备室SF6泄露及氧气浓度含量监测系统，该系统用于监测安装有SF6电气设备的室内SF6气体和氧气含量。
背景技术
六氟化硫气体已有百年历史，六氟化硫(以下简称SF6)是一种无色、无臭、无毒、不燃的惰性气体，以其特性被广泛用作高压电气设备的绝缘介质。近年来,随着我国的电力工业迅速发展和技术装备水平的提高，SF6电气设备已大量投运(SF6电气设备主要包括各电压等级的SF6配电室、SF6开关室、GIS室、SF6主变室等)。
然而，SF6气体也是一种窒息剂，在高浓度下会引起人的呼吸困难、喘息、皮肤和黏膜变蓝、全身痉挛。吸入80％六氟化硫+20％的氧气的混合气体几分钟后，人体会出现四肢麻木，甚至窒息死亡。在我国职业安全与卫生管理条例(OSHA)中规定，操作间空气中SF6气体的允许浓度不大于6g/m3，空气中氧气含量应大于18％。因此长时间暴露在高浓度的SF6气体中很可能会因SF6气体太重无法从肺内呼出而造成窒息。而且在生活或使用过程中会分解一些痕量的有毒硫的低氟化合物和氟氧化合物。
如若SF6电气设备室中的SF6气体发生泄露，由于SF6气体分子量比空气大，SF6气体会沉于空气的下方，气体浓度会随时间增加，从而对人体造成伤害。因此在设有SF6电气设备的室内应该对SF6气体及氧气进行实时的监控。以保证进入安装有SF6电气设备的室的工作人员的人身健康安全。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种SF6电气设备室SF6泄露及氧气浓度含量监测系统，该系统可以有效的监测安装有SF6电气设备的室内的SF6气体的泄露和氧气的含量，从而为工作人员提供人身健康安全保障。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
一种SF6电气设备室SF6泄露及氧气浓度含量监测系统，其特征在于，它包括：PLC、上位机、气体分析主机、气体多路选择器、声光报警器、语音报警器、风机组和多个气体采集器；
所述多个气体采集器根据用户需要分别设置在SF6电气设备室内的多个区域，用于采集所述多个区域的气体，并且将所述多个区域的气体输送到气体多路选择器；
所述PLC位于SF6电气设备室内，用于控制气体多路选择器；所述气体多路选择器位于SF6电气设备室内，并且与所述多个气体气体采集器并联，所述气体多路选择器用于在PLC的控制下，选择其中一个气体采集器所采集的气体通过气体多路选择器进入到气体分析主机；所述气体分析主机位于SF6电气设备室内，用于对进入气体分析主机内的气体进行SF6和氧气含量的分析，并将分析数据发送至PLC；
所述PLC还用于接收气体分析主机发送过来的分析数据，并根据该分析数据控制声光报警器、语音报警器和风机组；所述声光报警器位于SF6电气设备室内，用于在PLC的控制下开启或关闭；所述语音报警器位于SF6电气设备室内，用于在PLC的控制下进行语音播报；所述风机组位于SF6电气设备室内，用于在PLC的控制下进行开启、关闭或调整风量大小动作；
所述上位机位于SF6电气设备室内，用于获取PLC上的数据，并显示和存储该数据。
作为优选，该系统还包括：人体红外探测器，所述人体红外探测器位于SF6电气设备室门口，用于监测SF6电气设备室外是否有人员进入室内，并且生成数据发送至PLC。
作为优选，所述人体红外探测器具体用于在检测到人体后，常闭点动作，向PLC发送数据信号；所述PLC用于根据该数据信号控制语音报警器发出警报语音，所述警报语音包括：室内正常时语音和室内异常时语音。
作为优选，所述室内正常时语音为“室内SF6泄漏量及氧气含量正常，进入室内时建议开启风机”，所述室内异常时语音为“室内SF6泄漏量及氧气含量异常，请勿入内，请开启风机，待正常后进入”。
作为优选，该系统还包括：温湿度传感器，所述温湿度传感器位于SF6电气设备室内，用于监测SF6电气设备室内的气体温度和湿度，并且生成温度和湿度数据发送至PLC。
作为优选，所述上位机包括HMI和PC，其中HMI位于SF6电气设备室内，PC位于中控室内；所述HMI和PC均与PLC相连。
作为优选，所述上位机还用于向PLC发送用户输入的测量指定区域的测量指令，并实时显示测量结果。
作为优选，所述气体多路选择器包括多根支管和一根总管，所述多根支管并联在总管上；每根支管上都设有电磁阀。
本发明的有益效果为：
1、本系统可以有效的监测安装有SF6电气设备的室内的SF6气体的泄露和氧气的含量，从而为工作人员提供人身健康安全保障。
2、本系统可广泛应用于各电压等级的SF6配电室、SF6开关室、组合电气设备室(GIS 室)、SF6主变室等。
3、本系统主要检测环境空气中SF6气体含量和氧气含量，当环境中SF6气体含量超标或缺氧时，能实时报警，同时自动开启风机组进行通风；并具有温湿度检测、工作状态语音提示、远传报警、历史数据查询等诸多丰富功能。
附图说明
图1为SF6电气设备室SF6泄露及氧气浓度含量监测系统的示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例和附图对本发明的技术方案做进一步的说明(如图1所示)。
一种SF6电气设备室SF6泄露及氧气浓度含量监测系统，它包括：PLC、上位机、气体分析主机、气体多路选择器、声光报警器、语音报警器、风机组和多个气体采集器；
所述多个气体采集器根据用户需要分别设置在SF6电气设备室内的多个区域，用于采集所述多个区域的气体，并且将所述多个区域的气体输送到气体多路选择器；
所述PLC位于SF6电气设备室内，用于控制气体多路选择器；所述气体多路选择器位于SF6电气设备室内，并且与所述多个气体气体采集器并联，所述气体多路选择器用于在PLC的控制下，选择其中一个气体采集器所采集的气体通过气体多路选择器进入到气体分析主机；所述气体分析主机位于SF6电气设备室内，用于对进入气体分析主机内的气体进行SF6和氧气含量的分析，并将分析数据发送至PLC；
所述PLC还用于接收气体分析主机发送过来的分析数据，并根据该分析数据控制声光报警器、语音报警器和风机组；所述声光报警器位于SF6电气设备室内，用于在PLC的控制下开启或关闭；所述语音报警器位于SF6电气设备室内，用于在PLC的控制下进行语音播报；所述风机组位于SF6电气设备室内，用于在PLC的控制下进行开启、关闭或调整风量大小动作(当气体分析主机检查到SF6含量过高或/和氧气含量过低时，PLC接收到该数据后控制声光报警器开启、语音报警器播报危险提示语音、风机组开启并调节风量大小；其中风机组有两组风机组Ⅰ和风机组Ⅱ，相互独立安装在SF6电气设备室内的底部)；
所述上位机位于SF6电气设备室内，用于获取PLC上的数据，并显示和存储该数据。
该系统还包括人体红外探测器，所述人体红外探测器位于SF6电气设备室门口，用于监测SF6电气设备室外是否有人员进入室内，并且生成数据发送至PLC。
所述人体红外探测器具体用于在检测到人体(经过SF6电气设备室门口)后，常闭点动作，向PLC发送数据信号；所述PLC用于根据该数据信号控制语音报警器发出警报语音，所述警报语音包括：室内正常时语音和室内异常时语音；
所述室内正常时语音为“室内SF6泄漏量及氧气含量正常，进入室内时建议开启风机”，所述室内异常时语音为“室内SF6泄漏量及氧气含量异常，请勿入内，请开启风机，待正常后进入”。
该系统还包括温湿度传感器，所述温湿度传感器位于SF6电气设备室内，用于监测SF6电气设备室内的气体温度和湿度，并且生成温度和湿度数据发送至PLC(最后该温度和湿度数据由上位机显示)。
所述上位机包括HMI(即人机界面)和PC(个人计算机)，其中HMI位于SF6电气设备室内，PC位于中控室内；所述HMI和PC均与PLC(通过网线)相连(均用于获取PLC上的数据，并显示和存储该数据)。
所述上位机还用于向PLC发送用户输入的测量指定区域的测量指令(所述测量指令发送给PLC，PLC再控制气体多路选择器选择气体采集器1、2……n中的一个采集的气体进入气体分析主机进行分析)，并实时显示测量结果。
所述气体多路选择器包括多根支管和一根总管，所述多根支管并联在总管上；每根支管上都设有电磁阀(所述支管用于与对应的气体采集器通过气管连接，所述总管用于与气体分析主机连接，PLC控制每一个电磁阀。整个气体多路选择器分为三种状态：1、任意一根支管打开，其余支管关闭；2、所有支管打开；3、所有支管关闭)。
所述PLC同时与上位机、气体分析主机、气体多路选择器、人体红外探测器、温湿度传感器、声光报警器、语音报警器和风机组。
所述上位机显示内容(即从PLC上获得的数据)：
公共数据显示：主要显示室内的温度、湿度以及PLC的电池电压，该数据为实时刷新数据，刷新周期20ms；
实时数据显示：显示当前测量区域的实时数据时；
所有气体采集器对应区域的SF6和氧含量数据显示：通过定时测量模式获取的各个区域的数据，该数据仅在测量该区域事件发生时，显示的是实时数据；
下次测量等待时间：本次定时测量完成后，下次再次定时测量中间需要等待的时间，单位分钟(min)；
风机组启动等待时间：仅在风机组启动设置为定时启动时，该等待时间记录数据才有效；即当风机组处于定时启动方式时，本次启动完成后，下次启动的间隔时间，单位：分钟(min)；
本系统热机等待时间：当系统重新通电(包括PLC冷热启动时)时，设定热机时间为10min；
风机组状态显示：分别显示两组风机组的状态，当风机组启动时，画面中的模拟风机会开始旋转，当风机组出现故障时，下面的指示灯会1s频率闪烁；
事件记录框：主要记录系统中的故障信息，主要故障信息有：系统故障、风机组故障、PLC电池电压低等；
静音：点击该按键时，声光报警器和语音报警器处于静音状态；
风机自启：点击该按键时，风机组将启动；
故障复归：点击该按键时，系统中被置位变量将被复归。
工作原理及过程：
1、通过气体采集器来采集不同区域的气体；
2、气体测量模式分为两种：定时测量模式和手动单选区域测量模式(两种模式不能同时进行)，
定时测量模式：PLC系统按照预设时间启动测量，气体多路选择器依次允许气体采集器采集的气体通过，由气体分析主机分析该气体并将数据发送到PLC；单次轮换测量时间＝1min*气体采集路数；
手动单选区域测量模式：在HMI或者PC中操作，选中任一区域直接测量，此时气体多路选择器只会允许对应区域的气体采集器采集的气体通过；
3、SF6气体泄漏报警：当测量到的SF6气体值大于HMI中的预设值时(系统默认报警预设值为：800ppm)，系统延时1min持续报警，此时声光报警器和语音报警器接收到PLC 的报警指令并执行；
4、O2含量报警：当测量到的O2含量值小于工作站中的预设值时(系统默认报警预设值为：16％)，系统延时1min持续报警，此时声光报警器和语音报警器接收到PLC的报警指令并执行；
5、风机控制
风机组面板按钮操作模式:风机组面板操作模式属于优先级最高的操作方式，任何条件下，通过操作风机组面板按钮都可以操作风机组的启停；
HMI操作模式：通过HMI面板操作按钮，分别为“启动风机组”和“停止风机组”均可操作风机组启停；该方式下可以对风机组I和风机组II进行选择性操作；
风机组定时启动模式：当在HMI选择风机组定时启动模式时，风机组根据预设的间隔时间来自动启停风机组，每次启动的时间长度也可通过HMI面板预设；
风机组强迫启动模式：当在HMI选择风机组强迫启动模式时，在SF6泄漏量或者O2浓度超标的情况下，强迫风机组启动，直到SF6泄漏量和O2浓度满足要求条件下风机组方可停止；
6、人体红外检测
当人体经过SF6电气设备室门口或者经过人体红外探测器本体时，人体红外探测器检测到人体后，常闭点动作，向PLC发送信号，PLC系统向语音报警器发出报警指令并执行；室内正常时语音：室内SF6泄漏量及氧气含量正常，进入室内时建议开启风机；室内异常时语音：室内SF6泄漏量及氧气含量异常，请勿入内，请开启风机，待正常后进入。
以上说明仅为本发明的应用实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种SF6电气设备室SF6泄露及氧气浓度含量监测系统，其特征在于，它包括：PLC、上位机、气体分析主机、气体多路选择器、声光报警器、语音报警器、风机组和多个气体采集器；
所述多个气体采集器根据用户需要分别设置在SF6电气设备室内的多个区域，用于采集所述多个区域的气体，并且将所述多个区域的气体输送到气体多路选择器；
所述PLC位于SF6电气设备室内，用于控制气体多路选择器；所述气体多路选择器位于SF6电气设备室内，并且与所述多个气体气体采集器并联，所述气体多路选择器用于在PLC的控制下，选择其中一个气体采集器所采集的气体通过气体多路选择器进入到气体分析主机；所述气体分析主机位于SF6电气设备室内，用于对进入气体分析主机内的气体进行SF6和氧气含量的分析，并将分析数据发送至PLC；
所述PLC还用于接收气体分析主机发送过来的分析数据，并根据该分析数据控制声光报警器、语音报警器和风机组；所述声光报警器位于SF6电气设备室内，用于在PLC的控制下开启或关闭；所述语音报警器位于SF6电气设备室内，用于在PLC的控制下进行语音播报；所述风机组位于SF6电气设备室内，用于在PLC的控制下进行开启、关闭或调整风量大小动作；
所述上位机位于SF6电气设备室内，用于获取PLC上的数据，并显示和存储该数据。
2.根据权利要求1所述的SF6电气设备室SF6泄露及氧气浓度含量监测系统，其特征在于，该系统还包括：人体红外探测器，所述人体红外探测器位于SF6电气设备室门口，用于监测SF6电气设备室外是否有人员进入室内，并且生成数据发送至PLC。
3.根据权利要求2所述的SF6电气设备室SF6泄露及氧气浓度含量监测系统，其特征在于，所述人体红外探测器具体用于在检测到人体后，常闭点动作，向PLC发送数据信号；所述PLC用于根据该数据信号控制语音报警器发出警报语音，所述警报语音包括：室内正常时语音和室内异常时语音。
4.根据权利要求3所述的SF6电气设备室SF6泄露及氧气浓度含量监测系统，其特征在于，所述室内正常时语音为“室内SF6泄漏量及氧气含量正常，进入室内时建议开启风机”，所述室内异常时语音为“室内SF6泄漏量及氧气含量异常，请勿入内，请开启风机，待正常后进入”。
5.根据权利要求1所述的SF6电气设备室SF6泄露及氧气浓度含量监测系统，其特征在于，该系统还包括：温湿度传感器，所述温湿度传感器位于SF6电气设备室内，用于监测SF6电气设备室内的气体温度和湿度，并且生成温度和湿度数据发送至PLC。
6.根据权利要求1所述的SF6电气设备室SF6泄露及氧气浓度含量监测系统，其特征在于，所述上位机还用于向PLC发送用户输入的测量指定区域的测量指令，并实时显示测量结果。
7.根据权利要求1或6所述的SF6电气设备室SF6泄露及氧气浓度含量监测系统，其特征在于，所述上位机包括HMI和PC，其中HMI位于SF6电气设备室内，PC位于中控室内；所述HMI和PC均与PLC相连。
8.根据权利要求1所述的SF6电气设备室SF6泄露及氧气浓度含量监测系统，其特征在于，所述气体多路选择器包括多根支管和一根总管，所述多根支管并联在总管上；每根支管上都设有电磁阀。
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