CN111830213A - 六氟化硫气体无线微水密度在线监测方法、系统及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种六氟化硫气体无线微水密度在线监测方法，包括以下步骤：读取六氟化硫气体的露点温度T，计算出高压开关室内部的水分压力P1，读取高压开关室内部压力P0，计算出六氟化硫微水含量值X，将六氟化硫微水含量值X和高压开关室内部压力P0上传至服务器；当六氟化硫微水含量值X符合一定条件时，生成异常泄漏信号并通过服务器发送至终端；当高压开关室内部压力P0符合一定条件时，生成异常压力信号并通过服务器发送至终端。本发明通过计算出六氟化硫微水含量值，从而通过GPRS模块或者ZigBee网关无线上传至服务器，供工作人员随时随地查看各监测点运行情况，当有异常情况发生可以及时通知人员到现场查看，提高了设备的整体运行的安全性。

Description

六氟化硫气体无线微水密度在线监测方法、系统及装置
技术领域
本发明涉及SF6监测，具体是六氟化硫气体无线微水密度在线监测方法、系统及装置。
背景技术
SF6作为重要的绝缘介质，在高压领域得到了越来越广泛的应用，然而在电气设备运行的过程中会出现SF6气体向外泄露而导致的气压下降的现象，在泄漏的过程中会有外部的水气进入罐体内，导致微水含量上升，SF6气体在高压电弧的作用下遇水分解为有毒的气体，因此需要发明一种可以快速反应以及快速预报警的在线监测装置来解决上述问题。
传统的微水密度在线监测系统的缺点是工作人员无法及时的掌握气体泄漏的情况，当出现异常泄漏时无法及时的处理，有很大的安全隐患。
目前市场上的在线监测系统主要由微水密度传感器探头、报警主控装置以及显示主机，显示主机和主控装置放置在开关室的机柜内，现场工作人员无法快速的了解GIS室内的气体的情况，无法及时反映电气设备内部状态；当气体发生泄漏无法第一时间知道，通常是当数值低于系统设置的报警值后才启动报警装置，提示工作人员及时巡检。
发明内容
为解决上述现有技术的缺陷，本发明提供六氟化硫气体无线微水密度在线监测方法、系统及装置，本发明通过计算出六氟化硫微水含量值，从而上传至服务器，供工作人员随时随地查看各监测点运行情况，当有异常情况发生可以及时通知人员到现场查看，提高了设备的整体运行的安全性。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：一种六氟化硫气体无线微水密度在线监测方法，包括以下步骤：
(1)读取六氟化硫气体的露点温度T，根据公式一计算出高压开关室内部的水分压力P1，
其中，所述公式一为：
Ln(P1)＝A×T-1+B+C×T-D×T2-K×Ln(T)，其中，
A＝-6024.5282,B＝29.32707,C＝1.0613868×10-2,D＝1.3198825×10-5,K＝0.49382577，
所述六氟化硫气体露点温度T的单位为K，所述水分压力P1的单位为Pa；
(2)读取高压开关室内部压力P0，根据公式二计算出六氟化硫微水含量值X，
其中，所述公式二为：
P1＝X×P0×10-6，
其中，P1为步骤(1)中所述的水分压力P1，所述高压开关室内部压力P0单位为Pa；
(3)将所述六氟化硫微水含量值X和所述高压开关室内部压力P0上传至服务器，其中，所述服务器连接至终端；
(4)当所述六氟化硫微水含量值X符合一定条件时，生成异常泄漏信号并通过所述服务器发送至所述终端；
当所述高压开关室内部压力P0符合一定条件时，生成异常压力信号并通过所述服务器发送至所述终端。
进一步地，在步骤(1)中，所述六氟化硫气体的露点温度T是指高压开关室内部的温度。
进一步地，在步骤(4)中，当所述六氟化硫微水含量值X大于国标要求时，生成异常泄漏信号；当所述高压开关室内部压力P0偏离预设值A时，生成异常压力信号。
进一步地，所述六氟化硫微水含量值X的国标要求为300ppmv。
进一步地，所述监测方法还包括，将所述异常泄漏信号或者所述异常压力信号以文字信息的形式发送至终端或者以拨打电话的形式发送至终端。
进一步地，所述终端为云平台或者手机APP。
一种六氟化硫气体无线微水密度在线监测系统，包括：
温度读取模块，用于读取六氟化硫气体的露点温度T；
压力读取模块，用于读取高压开关室内部压力P0；
计算模块，用于根据公式一计算出高压开关室内部的水分压力P1、根据公式二计算出六氟化硫微水含量值X，其中，所述公式一为：Ln(P1)＝A×T-1+B+C×T-D×T2-K×Ln(T)；A＝-6024.5282,B＝29.32707,C＝1.0613868×10-2,D＝1.3198825×10-5,K＝0.49382577，六氟化硫气体露点温度T的单位为K，水分压力P1的单位为Pa；其中，所述公式二为：P1＝X×P0×10-6，其中，P1为所述公式一中所述的水分压力P1，高压开关室内部压力P0单位为Pa；
信号上传模块，用于将所述六氟化硫微水含量值X和所述高压开关室内部压力P0上传至服务器，其中，所述服务器连接至终端；
异常判定模块，用于当所述六氟化硫微水含量值X符合一定条件时，生成异常泄漏信号并通过所述服务器发送至所述终端，当所述高压开关室内部压力P0符合一定条件时，生成异常压力信号并通过所述服务器发送至所述终端。
一种六氟化硫气体无线微水密度在线监测装置，包括高压开关室，还包括：
温度传感器，设于所述高压开关室内部，用于读取六氟化硫气体的露点温度T；
湿度传感器，设于所述高压开关室内部，用于读取所述高压开关室内部的湿度；
压力传感器，设于所述高压开关室内部，用于读取所述高压开关室内部的压力P0；
主控芯片，所述主控芯片包括如上述方案所述的在线监测系统；或者，所述主控芯片采用如上述任一方案所述的在线监测方法；
服务器；
GPRS模块或ZigBee模块，用于将所述主控芯片发出的信号无线传递给所述服务器；
终端，用于访问所述服务器并查看所述六氟化硫微水含量值X和所述高压开关室内部的压力P0。
进一步地，所述主控芯片还设有电源接口、通讯接口，所述电源接口电连有电源设备，所述通讯接口电连有通讯设备。
综上所述，本发明取得了以下技术效果：
微水密度传感器包括湿度传感器、温度传感器以及压力传感器，主控芯片将读取到的温湿度数据以及压力数据通过公式一和公式二转化为露点数据以及微水含量等数据，然后通过GPRS模块或者ZigBee网关无线传输到服务器端，工作人员可以通过手机APP或者网页端便可以随时随地的查看每个传感器的当前数据，从而了解到该传感器环境下的运行状态，当传感器的数据出现异常以后，可以及时发送短信或者拨打电话，来提醒工作人员及时过来勘察或者维护，也可以通过云平台及时的显示异常信息。
附图说明
图1是本发明实施例提供的检测装置工作原理示意图；
图2是检测装置主控芯片连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例：
一种六氟化硫气体无线微水密度在线监测方法，如图1和图2所示，首先在各个监测点的高压开关室内设置温度传感器、湿度传感器、压力传感器、主控芯片，其中，温度传感器、湿度传感器、压力传感器组成微水密度传感器，用于检测六氟化硫气体无线微水密度，通过主控芯片的读取、计算以及上传数据便于工作人员实时查看现场情况。
主控芯片与温度传感器、湿度传感器、压力传感器分别电性连接，主控芯片还设有电源接口，电连接有电源设备(未图示)，用于给整个装置供电，主控芯片还设有通讯接口，电连接有通讯设备(未图示)，用于连接通讯装置。
在工作时，主控芯片具体执行以下步骤：
(1)主控芯片通过温度传感器读取六氟化硫气体的露点温度T，其中，六氟化硫气体的露点温度T是指高压开关室内部的温度，然后根据公式一计算出高压开关室内部的水分压力P1，
其中，公式一为：
Ln(P1)＝A×T-1+B+C×T-D×T2-K×Ln(T)；
A＝-6024.5282,B＝29.32707,C＝1.0613868×10-2,D＝1.3198825×10-5,K＝0.49382577，
六氟化硫气体露点温度T的单位为开(K)，水分压力P1的单位为帕(Pa)。
(2)主控芯片通过压力传感器读取高压开关室内部压力P0，结合步骤(1)中的P1，根据公式二计算出六氟化硫微水含量值X，
其中，公式二为：
P1＝X×P0×10-6，
其中，P1为步骤(1)中计算得出的水分压力P1，高压开关室内部压力P0单位为帕(Pa)。
根据计算得出的六氟化硫微水含量值X，即可得知高压开关室内的六氟化硫的状态，随即便能够判断六氟化硫的泄漏情况是否正常。
(3)主控芯片将六氟化硫微水含量值X和高压开关室内部压力P0上传至服务器，其中，服务器连接至终端，便于终端访问服务器实时查看现场数据，及时得知现场情况，掌握六氟化硫的状态。
(4)当六氟化硫微水含量值X符合一定条件时，生成异常泄漏信号并通过服务器发送至终端；当高压开关室内部压力P0符合一定条件时，生成异常压力信号并通过服务器发送至终端。具体的，新运行的GIS国标要求内部的微水含量值X小于300ppmv，因此当六氟化硫微水含量值X在大于300ppmv时，生成异常泄漏信号，说明六氟化硫气体泄漏异常，主控芯片将异常信号发送至服务器再经由终端查看。高压开关室内部的压力根据不同的GIS罐体会设置不同的数值，本实施例中将该压力值设为预设值A，当P0偏离数值A时，说明罐内压力异常，生成异常压力信号，主控芯片将异常信号发送至服务器再经由终端查看。当微水含量值X或者高压开关室内部压力P0异常时，说明罐体密封没有做好，有六氟化硫气体外泄以及外部湿空气进来，导致数值异常，需要及时处理。
进一步地，终端为云平台或者手机APP，云平台或者手机APP能够访问服务器，便于工作人员实时查看内部的压力和微水含量，一旦压力和微水含量发生数据异常，工作人员能够及时的发现。
再进一步地，当高压开关室内部压力P0或者微水含量值X出现异常以后，可以及时发送短信或者拨打电话，来提醒工作人员及时过来勘察或者维护，也可以通过云平台及时的显示异常信息。
本实施例中，由温度传感器、湿度传感器、压力传感器组成微水密度传感器，通过主控芯片读取温度和压力，经过计算得到六氟化硫微水含量值X，根据六氟化硫微水含量值X即可判断高压开关室的六氟化硫气体的泄漏情况，实现六氟化硫气体的实时监测。
在另一个实施例中，提供一种六氟化硫气体无线微水密度在线监测系统，包括：温度读取模块、压力读取模块、计算模块、信号上传模块、异常判定模块。
其中，温度读取模块用于读取六氟化硫气体的露点温度T；压力读取模块用于读取高压开关室内部压力P0；计算模块用于根据公式一计算出高压开关室内部的水分压力P1、根据公式二计算出六氟化硫微水含量值X，其中，公式一为：Ln(P1)＝A×T-1+B+C×T-D×T2-K×Ln(T)；其中，公式一中的各个系数数值如下：A＝-6024.5282,B＝29.32707,C＝1.0613868×10-2,D＝1.3198825×10-5,K＝0.49382577，六氟化硫气体露点温度T的单位为K，水分压力P1的单位为Pa；其中，公式二为：P1＝X×P0×10-6，其中，P1为步骤(1)中的水分压力P1，高压开关室内部压力P0单位为Pa；信号上传模块用于将六氟化硫微水含量值X和高压开关室内部压力P0上传至服务器，其中，服务器连接至终端；异常判定模块用于当六氟化硫微水含量值X符合一定条件时，生成异常泄漏信号并通过服务器发送至终端，当高压开关室内部压力P0符合一定条件时，生成异常压力信号并通过服务器发送至终端。
在另一个实施例中，提供一种六氟化硫气体无线微水密度在线监测装置，包括高压开关室，还包括：温度传感器，设于高压开关室内部，用于读取六氟化硫气体的露点温度T；湿度传感器，设于高压开关室内部，用于读取高压开关室内部的湿度；压力传感器，设于高压开关室内部，用于读取高压开关室内部的压力P0；主控芯片，主控芯片包括如上述方案所述的在线监测系统；服务器；GPRS模块或者ZigBee模块，用于将主控芯片发出的信号无线传递给服务器；终端，用于访问服务器并查看六氟化硫微水含量值X和高压开关室内部的压力P0。图1中，可选路由器+ZigBee网关进行通讯，适应性较好。
工作原理：
微水密度传感器包括湿度传感器、温度传感器以及压力传感器，主控芯片将读取到的温湿度数据以及压力数据通过公式一和公式二转化为露点数据以及微水含量等数据，然后通过GPRS模块或者ZigBee网关无线传输到服务器端，工作人员可以通过手机APP或者网页端便可以随时随地的查看每个传感器的当前数据，从而了解到该传感器环境下的运行状态，当传感器的数据出现异常以后，可以及时发送短信或者拨打电话，来提醒工作人员及时过来勘察或者维护，也可以通过云平台及时的显示异常信息。
以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种六氟化硫气体无线微水密度在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)读取六氟化硫气体的露点温度T，根据公式一计算出高压开关室内部的水分压力P1，
其中，所述公式一为：
Ln(P1)＝A×T-1+B+C×T-D×T2-K×Ln(T)，其中，
A＝-6024.5282,B＝29.32707,C＝1.0613868×10-2,D＝1.3198825×10-5,K＝0.49382577，所述六氟化硫气体露点温度T的单位为K，所述水分压力P1的单位为Pa；
(2)读取高压开关室内部压力P0，根据公式二计算出六氟化硫微水含量值X，
其中，所述公式二为：
P1＝X×P0×10-6，
其中，P1为步骤(1)中所述的水分压力P1，所述高压开关室内部压力P0单位为Pa；
(3)将所述六氟化硫微水含量值X和所述高压开关室内部压力P0上传至服务器，其中，所述服务器连接至终端；
(4)当所述六氟化硫微水含量值X符合一定条件时，生成异常泄漏信号并通过所述服务器发送至所述终端；
当所述高压开关室内部压力P0符合一定条件时，生成异常压力信号并通过所述服务器发送至所述终端。
2.根据权利要求1所述的一种智能六氟化硫气体无线微水密度在线监测方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述六氟化硫气体的露点温度T是指高压开关室内部的温度。
3.根据权利要求2所述的一种智能六氟化硫气体无线微水密度在线监测方法，其特征在于，在步骤(4)中，当所述六氟化硫微水含量值X大于国标要求时，生成异常泄漏信号；当所述高压开关室内部压力P0偏离预设值A时，生成异常压力信号。
4.根据权利要求3所述的一种智能六氟化硫气体无线微水密度在线监测方法，其特征在于，所述六氟化硫微水含量值X的国标要求为300ppmv。
5.根据权利要求3所述的一种智能六氟化硫气体无线微水密度在线监测方法，其特征在于，所述监测方法还包括，将所述异常泄漏信号或者所述异常压力信号以文字信息的形式发送至终端或者以拨打电话的形式发送至终端。
6.根据权利要求4所述的一种智能六氟化硫气体无线微水密度在线监测方法，其特征在于，所述终端为云平台或者手机APP。
7.一种六氟化硫气体无线微水密度在线监测系统，其特征在于，包括：
温度读取模块，用于读取六氟化硫气体的露点温度T；
压力读取模块，用于读取高压开关室内部压力P0；
计算模块，用于根据公式一计算出高压开关室内部的水分压力P1、根据公式二计算出六氟化硫微水含量值X，其中，所述公式一为：Ln(P1)＝A×T-1+B+C×T-D×T2-K×Ln(T)；A＝-6024.5282,B＝29.32707,C＝1.0613868×10-2,D＝1.3198825×10-5,K＝0.49382577，六氟化硫气体露点温度T的单位为K，水分压力P1的单位为Pa；其中，所述公式二为：P1＝X×P0×10-6，其中，P1为所述公式一中所述的水分压力P1，高压开关室内部压力P0单位为Pa；
信号上传模块，用于将所述六氟化硫微水含量值X和所述高压开关室内部压力P0上传至服务器，其中，所述服务器连接至终端；
异常判定模块，用于当所述六氟化硫微水含量值X符合一定条件时，生成异常泄漏信号并通过所述服务器发送至所述终端，当所述高压开关室内部压力P0符合一定条件时，生成异常压力信号并通过所述服务器发送至所述终端。
8.一种六氟化硫气体无线微水密度在线监测装置，包括高压开关室，其特征在于，还包括：
温度传感器，设于所述高压开关室内部，用于读取六氟化硫气体的露点温度T；
湿度传感器，设于所述高压开关室内部，用于读取所述高压开关室内部的湿度；
压力传感器，设于所述高压开关室内部，用于读取所述高压开关室内部的压力P0；
主控芯片，所述主控芯片包括如权利要求6所述的在线监测系统；或者，所述主控芯片采用如权利要求1-5任一项所述的在线监测方法；
服务器；
GPRS模块或ZigBee模块，用于将所述主控芯片发出的信号无线传递给所述服务器；
终端，用于访问所述服务器并查看所述六氟化硫微水含量值X和所述高压开关室内部的压力P0。
9.根据权利要求8所述的一种六氟化硫气体无线微水密度在线监测装置，其特征在于，所述主控芯片还设有电源接口、通讯接口，所述电源接口电连有电源设备，所述通讯接口电连有通讯设备。
10.根据权利要求8所述的一种六氟化硫气体无线微水密度在线监测装置，其特征在于，所述主控芯片采用STM32L011芯片。
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