CN112051006B - 一种基于工业互联网的仪表仪器设备在线监测装置 - Google Patents

一种基于工业互联网的仪表仪器设备在线监测装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于工业互联网的仪表仪器设备在线监测装置，包括气体浓度分析模块、处理器模块、第一报警模块、定位模块和无线通讯模块；气体浓度分析模块用于监测变压器周围环境的六氟化硫浓度，并发出气体浓度信息；处理器模块用于接收并分析气体浓度信息，当气体浓度信息超过预设值时，发送报警信号；第一报警模块用于接收到报警信号并发出预警信号；定位模块用于获取变压器的地理位置；无线通讯模块用于将气体浓度信息、变压器的地理位置和预警信号发送至外界监控平台；无线通讯模块分别与气体浓度分析模块和第一报警模块通信连接。本发明解决对所有的变压器进行同步监测且具有智能化程度高、监测效率高和检测精度高的优点。

Description

一种基于工业互联网的仪表仪器设备在线监测装置
技术领域
本发明涉及变压器辅助电气设备技术领域，具体而言，涉及一种基于工业互联网的仪表仪器设备在线监测装置。
背景技术
六氟化硫(SF6)作为一种非可燃的合成气体，化学性能极其稳定，它在常压下的绝缘能力为空气的2.5倍以上，灭弧能力为空气的100倍，具有一般电介质不可比拟的绝缘和灭弧特性，因此具有优良的电气绝缘能力和灭弧性能的六氟化硫(SF6)气体为绝缘灭弧介质的六氟化硫开关及全密封组合电器(GIS)已在电力系统广泛使用。然而，如经过电弧开断的六氟化硫气体是有剧毒的，外界水分及空气的渗入会导致毒物增多从而严重地影响设备的电气性能、腐蚀设备、危害工作人员的健康，六氟化硫气体的泄漏会导致设备绝缘能力的下降甚至严重事故等，而且六氟化硫也是一种温室气体，其单分子的温室效应是二氧化碳的2.2万倍，在大气中存留时间长达3200年。
众所周知，变压器数量庞大且分布广泛，如果依靠人工进行对变压器进行监控，将需要庞大的人工和花费大量的时间，工作效率低而且误检几率大。
因此，需要开发一种监测装置对较多数量的变压器进行监测，防止六氟化硫(SF6)泄露从而导致严重的事故。
发明内容
基于此，为了解决对较多数量的变压器进行同步监测的问题，本发明提供了一种基于工业互联网的仪表仪器设备在线监测装置，其具体技术方案如下：
一种基于工业互联网的仪表仪器设备在线监测装置，包括
气体浓度分析模块，所述气体浓度分析模块用于监测变压器周围环境的六氟化硫浓度，并发出气体浓度信息；
处理器模块，所述处理器模块用于接收并分析所述气体浓度信息，当所述气体浓度信息超过预设值时，发送报警信号；
第一报警模块，所述第一报警模块用于接收到所述报警信号并发出预警信号；
定位模块，所述定位模块用于获取所述变压器的地理位置；
无线通讯模块，所述无线通讯模块用于将所述气体浓度信息、所述变压器的地理位置和所述预警信号发送至外界监控平台；所述无线通讯模块分别与所述气体浓度分析模块和第一报警模块通信连接。
上述基于工业互联网的仪表仪器设备在线监测装置，通过设置有气体浓度分析模块、定位模块、第一报警模块、处理器模块和无线通讯模块，从而无需人工实地监测即可获取发生六氟化硫泄露的变压器的位置信息，并通知就近维修人员前往现场。
进一步地，所述气体浓度分析模块包括UF高频局放传感器、SF6传感器监测仪、数据采集器和数据处理服务器。
进一步地，所述气体浓度分析模块还包括GIS局放测量模块，所述GIS局放测量模块包括UHF传感器和后台分析系统。
进一步地，SF6传感器监测仪包括气体密度监测传感器和周边环境监测传感器。
进一步地，所述数据采集器包括电源单元、气体密度监测单元、周边环境监测单元和局部放电监测单元。
进一步地，包括第二报警模块，所述第二报警模块分别与所述处理器模块、定位模块和无线通讯模块通讯连接所述第二报警模块包括
检测部件，所述检测部件用于检测气压变化；
滤气部件，所述滤气部件包括
外壳，所述外壳内设有第一空腔，所述外壳上设有与变压器的取样口连通的进气口及与所述检测部件连通的出气口；
过滤组件，所述过滤组件位于所述第一空腔内；
气体依次通过所述进气口、过滤组件、出气口。
进一步地，所述检测部件包括
壳体，所述壳体内设有第二空腔；
集气仓，所述集气仓位于所述第二空腔内，集气仓上设有若干个与所述第二空腔连通的气孔；
导管，所述导管的一端与所述出气口连通，所述导管的另一端穿过所述壳体并与所述集气仓连通；
监测组件，所述监测组件包括
感应件，所述感应件用于检测所述第二空腔内的气压变化；
阀体，所述阀体的一端与所述第二空腔连通，所述阀体的另一端与所述感应件连通。
进一步地，所述感应件包括
保护壳，所述保护壳内设有密封腔，所述阀体与所述密封腔连通；
电路板；
若干个传感器，若干个所述传感器安设于所述电路板上感器，所述传感器穿过所述保护壳延伸至所述密封腔内。
进一步地，还包括引流管；所述阀体和感应件分别与所述引流管连通；所述阀体与所述感应件沿气体输送方向依次设置。
进一步地，所述阀体为单向阀。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
图1是本发明一实施例所述的基于工业互联网的仪表仪器设备在线监测装置的第二报警模块的结构示意图；
图2是本发明一实施例所述的基于工业互联网的仪表仪器设备在线监测装置的滤气部件的剖视结构示意图；
图3是本发明一实施例所述的基于工业互联网的仪表仪器设备在线监测装置的滤气部件的结构示意图；
图4是本发明一实施例所述的基于工业互联网的仪表仪器设备在线监测装置的滤气部件的爆炸结构示意图；
图5是本发明一实施例所述的基于工业互联网的仪表仪器设备在线监测装置的系统结构示意图。
附图标记说明：
1-检测部件；2-滤气部件；3-外壳；4-第一空腔；5-第二空腔；6-进气口；7-出气口；8-过滤组件；9-壳体；10-集气仓；11-导管；12-感应件；13-阀体；14-引流管；15-隔板；16-过气管道；17-壳身；18-安全阀盖；19-端盖；20-第一安全销；21-第二安全销；22-集尘槽；23-锁紧件；24-连接块；25-第一腔室；26-第二腔室。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。
如图5所示，本发明一实施例中的一种基于工业互联网的仪表仪器设备在线监测装置,包括气体浓度分析模块、处理器模块、第一报警模块、定位模块和无线通讯模块；所述气体浓度分析模块用于监测变压器周围环境的六氟化硫浓度，并发出气体浓度信息；所述处理器模块用于接收并分析所述气体浓度信息，当所述气体浓度信息超过预设值时，发送报警信号；所述第一报警模块用于接收到所述报警信号并发出预警信号；所述定位模块用于获取所述变压器的地理位置；所述无线通讯模块用于将所述气体浓度信息、所述变压器的地理位置和所述预警信号发送至外界监控平台；所述无线通讯模块分别与所述气体浓度分析模块和第一报警模块通信连接。
上述基于工业互联网的仪表仪器设备在线监测装置，通过设置有气体浓度分析模块、定位模块、第一报警模块、处理器模块和无线通讯模块，从而无需人工实地监测即可获取发生六氟化硫泄露的变压器的位置信息，并通知就近维修人员前往现场。
进一步地，所述气体浓度分析模块包括UF高频局放传感器、SF6传感器监测仪、数据采集器和数据处理服务器；所述气体浓度分析模块还包括GIS局放测量模块，所述GIS局放测量模块包括UHF传感器和后台分析系统；SF6传感器监测仪包括气体密度监测传感器和周边环境监测传感器；所述数据采集器包括电源单元、气体密度监测单元、周边环境监测单元和局部放电监测单元。
如图1、图2、图3和图5所示，在其中一个实施例，还包括第二报警模块，所述第二报警模块分别与所述处理器模块、定位模块和无线通讯模块通讯连接，所述第二报警模块包括检测部件1和滤气部件2；所述检测部件1用于检测气体是否泄露；所述滤气部件2包括外壳3和过滤组件8；所述外壳3内设有第一空腔4，所述外壳3上设有与变压器的取样口连通的进气口6及与所述检测部件1连通的出气口7；所述过滤组件8位于所述第一空腔4内；气体依次通过所述进气口6、过滤组件8、出气口7。如此，为了检测变压器取样口的泄露问题，通过设置有连通于出气口7的检测部件1，从而通过检测气压变化至从而判断变压器的气体取样口的法兰是否存在漏气问题；通过设置有滤气部件2，从而对气体中存在的粉尘和大颗粒杂质进行过滤，避免粉尘和大颗粒杂质对检测部件1的灵敏度造成干扰，同时也提高了检测部件1的使用寿命。通过设置有第一报警模块和第二报警模块，从而第一报警模块用于检测周围环境的六氟化硫(SF6)气体的泄露情况，第二报警模块用于检测变压器取样口的泄露情况，继而实现多级检测，从变压器周围的环境检测到局部的检测，提高检测效率。
如图1所示，在其中一个实施例中，所述检测部件1包括壳体9、集气仓10、导管11和监测组件；所述壳体9内设有第二空腔5；所述集气仓10位于所述第二空腔5内，集气仓10上设有若干个与所述第二空腔5连通的气孔；所述导管11的一端与所述出气口7连通，所述导管11的另一端穿过所述壳体9并与所述集气仓10连通；所述监测组件包括感应件12和阀体13；所述感应件12用于检测所述第二空腔5内的气压变化；所述阀体13的一端与所述第二空腔5连通，所述阀体13的另一端与所述感应件12连通。如此，通过感应件12检测第二空腔5内的气压变化，从而判断变压器的法兰是否有气体泄露。即，当变压器的取样口法兰发生泄露时，气体通过滤气部件2进入至集气仓10，并通过气孔进入第二空腔5，随后气体进行导管11并被感应件12所检测到。
进一步地，所述感应件12包括保护壳、电路板和若干个传感器；所述保护壳内设有密封腔，所述阀体13与所述密封腔连通；若干个所述传感器安设于所述电路板上感器，所述传感器穿过所述保护壳延伸至所述密封腔内。
进一步地，还包括引流管14；所述阀体13和感应件12分别与所述引流管14连通；所述阀体13与所述感应件12沿气体输送方向依次设置。
进一步地，所述阀体13为单向阀，从而实现气体的单向通过，保证检测精度。
进一步地，所述检测部件1还包括用于发出警报信号的警报装置，所述传感器与所述警报装置通信连接，当所述传感器接收到第二空腔5内的气压变化，即发出信号至警报装置，所述警报装置发出警报信号
如图1～2所示，在其中一个实施例中，所述第一空腔4内设有隔板15，所述隔板15将所述第一空腔4划分为第一腔室25和第二腔室26，所述第一腔室25位于所述第二腔室26的上方；所述进气口6与所述第一腔室25连通；所述隔板15上于所述第一腔室25内设有多个过气管道16，所述过气管道16内设有用于过滤气体中粉尘的滤网，所述过气管道16的一端与所述第一腔室25连通，所述过气管道16的另一端穿过所述隔板15并与所述第二腔室26连通；所述过滤组件8安设于所述第二腔室26内，所述过滤组件8包括多个滤芯；所述出气口7与所述第二腔室26连通。如此，可以有效的过滤掉气体中的粉尘和大颗粒杂质，避免粉尘对检测部件1的灵敏度造成干扰，同时也提高了检测部件1的使用寿命。
如图3-4所示，在其中一个实施例中，所述外壳3包括壳身17、安全阀盖18和端盖19；所述安全阀盖18上设有分别与所述第一腔室25连通的第一通孔和第二通孔；所述第一通孔内活动插接有设有可相对所述安全阀盖18升降运动的第一安全销20，所述第一安全销20用于切换所述第一腔室25与外界空气的连通状态；所述安全阀盖18远离所述壳身17的一端面上铰接有可相对所述安全阀盖18升降运动的第二安全销21，所述第二安全销21用于控制所述第二通孔与外界空气的连通状态。如此，防止由于变压器法兰出现大量气体泄漏时，不会因为短时大量气体的涌入形成引流管14出气不畅，从而导致安全事故的发生。
进一步地，所述隔板15位于所述过滤组件8的上方，所述隔板15朝向所述过滤组件8延伸有用于收集粉尘的集尘槽22；所述集尘槽22与所述第一腔室25的内壁之间形成有集尘空间。如此，便于收集气体中存在的粉尘，同时也便于堆积的粉尘。
进一步地，还包括锁紧件23，所述隔板15朝向所述过滤组件8的一端面上设有连接块24，所述锁紧件23穿过所述连接块24并将所述过气管道16固定于所述连接块24上。如此，为了便于拆装和更换过气管道16，保证过滤效果。
工作原理：
上述基于工业互联网的仪表仪器设备在线监测装置，设置有一级警报和二级警报；一级警报为第一报警模块实现检测和预警，二级报警模块为第二报警模块实现检测和预警；当变压器的气体取样口的法兰发生漏气时，气体从进气口6进入第一腔室25；然后，气体通过过气管道16并被过气管道16内的滤网过滤掉气体中存在的粉尘；下一步，气体进入第二腔室26、通过过滤组件8并从出气口7通过导管11进入集气仓10，集气仓10内的气体通过气孔输入并充满第二空腔5；进一步，气体依次通过阀体13和感应件12后进入引流管14，感应件12接收到第二空腔5内的气压变化，发出信号至报警装置。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (1)

1.一种基于工业互联网的仪表仪器设备在线监测装置，其特征在于，包括
气体浓度分析模块，所述气体浓度分析模块用于监测变压器周围环境的六氟化硫浓度，并发出气体浓度信息；
处理器模块，所述处理器模块用于接收并分析所述气体浓度信息，当所述气体浓度信息超过预设值时，发送报警信号；
第一报警模块，所述第一报警模块用于接收到所述报警信号并发出预警信号；
定位模块，所述定位模块用于获取所述变压器的地理位置；
无线通讯模块，所述无线通讯模块用于将所述气体浓度信息、所述变压器的地理位置和所述预警信号发送至外界监控平台；所述无线通讯模块分别与所述气体浓度分析模块和第一报警模块通信连接；
还包括第二报警模块，所述第二报警模块分别与所述处理器模块、定位模块和无线通讯模块通讯连接，所述第二报警模块包括检测部件和滤气部件，所述检测部件用于检测气压变化并发出预警信号；所述滤气部件包括外壳和过滤组件，所述外壳内设有第一空腔，所述外壳上设有与变压器的取样口连通的进气口及与所述检测部件连通的出气口；所述过滤组件位于所述第一空腔内；气体依次通过所述进气口、过滤组件、出气口；所述检测部件包括壳体、集气仓、导管和监测组件；所述壳体内设有第二空腔；所述集气仓位于所述第二空腔内，集气仓上设有若干个与所述第二空腔连通的气孔；所述导管的一端与所述出气口连通，所述导管的另一端穿过所述壳体并与所述集气仓连通；所述监测组件包括感应件和阀体；所述感应件用于检测所述第二空腔内的气压变化；所述阀体的一端与所述第二空腔连通，所述阀体的另一端与所述感应件连通；
所述第一空腔内设有隔板，所述隔板将所述第一空腔划分为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室位于所述第二腔室的上方；所述进气口与所述第一腔室连通；所述隔板上于所述第一腔室内设有多个过气管道，所述过气管道内设有用于过滤气体中粉尘的滤网，所述过气管道的一端与所述第一腔室连通，所述过气管道的另一端穿过所述隔板并与所述第二腔室连通；所述过滤组件安设于所述第二腔室内，所述过滤组件包括多个滤芯；所述出气口与所述第二腔室连通；
所述外壳包括壳身、安全阀盖和端盖；所述安全阀盖上设有分别与所述第一腔室连通的第一通孔和第二通孔；所述第一通孔内活动插接有能相对所述安全阀盖升降运动的第一安全销，所述第一安全销用于切换所述第一腔室与外界空气的连通状态；所述安全阀盖远离所述壳身的一端面上铰接有可相对所述安全阀盖升降运动的第二安全销，所述第二安全销用于控制所述第二通孔与外界空气的连通状态；
所述隔板位于所述过滤组件的上方，所述隔板朝向所述过滤组件延伸有用于收集粉尘的集尘槽；所述集尘槽与所述第一腔室的内壁之间形成有集尘空间；所述气体浓度分析模块包括UF高频局放传感器、SF6传感器监测仪、数据采集器和数据处理服务器；所述气体浓度分析模块还包括GIS局放测量模块，所述GIS局放测量模块包括UHF传感器和后台分析系统；SF6传感器监测仪包括气体密度监测传感器和周边环境监测传感器；所述数据采集器包括电源单元、气体密度监测单元、周边环境监测单元和局部放电监测单元；
所述感应件包括保护壳、电路板以及若干个传感器；所述保护壳内设有密封腔，所述阀体与所述密封腔连通；若干个传感器安设于所述电路板上，传感器穿过所述保护壳延伸至所述密封腔内；所述阀体和感应件分别与引流管连通；所述阀体与所述感应件沿气体输送方向依次设置；所述阀体为单向阀。
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Pledgor: Guangdong Guandian Technology Co.,Ltd.

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