CN112833954A - Gis气体绝缘组合电器监测装置及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能制造技术领域，尤其涉及一种GIS气体绝缘组合电器监测装置及其组装方法，通过将金属固定极板固定设置于金属法兰的下方，且于两者之间设置绝缘板，并将SF6气体压力及微水传感组件贯穿设置于金属法兰的中部，且将特高频环形天线套设在SF6气体压力及微水传感组件上，从而可以将特高频环形天线和SF6气体压力及微水传感组件合二为一；并将振动传感组件、超声波检测传感组件、红外测温传感组件、SF6气体组分传感组件于金属法兰上环绕SF6气体压力及微水传感组件设置，从而能够实现利用一个装置同时获取所检测区域的SF6气体压力、SF6气体微水含量、SF6放电产物成分、GIS外壳本体振动、超声波局部放电状态和电磁波特高频放电状态。

Description

GIS气体绝缘组合电器监测装置及其组装方法

技术领域

本发明涉及智能制造技术领域，尤其涉及一种GIS气体绝缘组合电器监测装置及其组装方法。

背景技术

GIS气体绝缘组合电器作为电力系统重要的组成部分，其安全性不言而喻，一旦出现故障，将会导致大面积的停电，严重影响工业生产和居民生活。因此基于微机处理技术、多状态量的测量技术，利用 AI大数据技术，综合多状态量进行分析和诊断，实现GIS气体绝缘组合电器的运行状态分析、诊断和评估，形成对GIS气体绝缘组合电器的风险性评估和前瞻性运维，杜绝故障的产生，提升用电可靠性已经成为一种趋势。

GIS气体绝缘组合电器内部的主要故障包括局部放电、SF6气体泄漏或微水含量超标、内部元器件松动导致的异常振动、绝缘电阻过大而引起的温度上升等故障。目前GIS气体绝缘组合电器监测系统所使用的局部放电传感器、气体组分传感器、SF6气体压力及微水传感器、振动传感器、测温传感器都是单独封装，受制于GIS结构，很大区域内仅能安装三种以下的监测传感器，无法同时反映同一区域内的局部放电、气体压力及微水含量、振动、温度等状态量的变化，使得整体评估效果较差；这是本领域技术人员所不希望见到的。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明公开了一种GIS气体绝缘组合电器监测装置及其组装方法，将振动传感组件、超声波检测传感组件、红外测温传感组件、SF6气体组分传感组件、特高频环形天线和SF6气体压力及微水传感组件集成在一起，以克服目前的GIS气体绝缘组合电器监测装置都是单独封装，无法同时反映同一区域内的局部放电、气体压力及微水含量、振动、温度等状态量的变化，使得整体评估效果较差的问题。

一种GIS气体绝缘组合电器监测装置，其中，包括：金属法兰、金属固定极板、PCB采集电路板、防水终端盒、振动传感组件、超声波检测传感组件、红外测温传感组件、SF6气体组分传感组件、特高频环形天线和SF6气体压力及微水传感组件；

所述PCB采集电路板固定在所述金属法兰之上，所述防水终端盒罩设在所述金属法兰上以将所述PCB采集电路板予以密封；

所述SF6气体压力及微水传感组件贯穿设置于所述金属法兰的中部并与所述PCB采集电路板相连接，且所述金属法兰围绕所述SF6 气体压力及微水传感组件开设有四个安装孔，所述振动传感组件、所述超声波检测传感组件、所述红外测温传感组件和所述SF6气体组分传感组件分别设置于四个所述安装孔中并均与所述PCB采集电路板相连接；

所述金属固定极板固定设置于所述金属法兰的下方，且所述金属固定极板和所述金属法兰之间设置有绝缘板，所述特高频环形天线的上表面贯穿所述金属固定极板设置在所述绝缘板的下表面，且所述特高频环形天线同轴套设在所述SF6气体压力及微水传感组件的外壳上并与所述SF6气体压力及微水传感组件的外壳相接触。

优选的，所述振动传感组件、所述红外测温传感组件和所述SF6 气体组分传感组件的底部均固定有螺丝，且所述螺丝穿过所述绝缘板设置于所述金属固定极板中并与所述金属固定极板螺纹连接。

优选的，所述螺丝和所述金属固定极板之间的缝隙中设置有螺纹胶。

优选的，所述超声波检测传感组件的底部穿过所述绝缘板并通过耦合剂固定在所述金属固定极板的上表面。

优选的，所述超声波检测传感组件的底部为压电陶瓷片。

优选的，所述绝缘板的材质为环氧树脂。

优选的，四个所述安装孔围绕所述SF6气体压力及微水传感组件均匀设置在所述金属法兰上。

优选的，所述SF6气体压力及微水传感组件包括杆状外壳和设置于所述杆状外壳内的压力膜片、电容式湿度传感器和单片机芯片；

所述压力膜片和所述电容式湿度传感器均与所述单片机芯片连接；

所述特高频环形天线与所述杆状外壳螺纹连接，所述特高频环形天线与所述杆状外壳螺接处设置有螺纹胶。

优选的，所述振动传感组件、所述超声波检测传感组件、所述红外测温传感组件和所述SF6气体组分传感组件在所述金属法兰和所述绝缘板的接缝处均套设有第一密封圈，且所述第一密封圈嵌入设置于所述金属法兰中，所述特高频圆环形天线在所述金属固定极板和所述绝缘板的接缝处套设有第二密封圈，且所述第二密封圈嵌入设置于所述金属固定极板上。

本发明还公开了一种GIS气体绝缘组合电器监测装置的组装方法，其中，基于上述的GIS气体绝缘组合电器监测装置；所述组装方法包括如下步骤：

将所述金属固定极板、所述绝缘板和所述金属法兰固定在一起形成一安装结构；

将所述振动传感组件、所述超声波检测传感组件、所述红外测温传感组件、所述SF6气体组分传感组件和所述SF6气体压力及微水传感组件安装在所述安装结构上，并将所述特高频环形天线套设在所述SF6气体压力及微水传感组件的外壳上；

于所述金属法兰的上表面固定安装所述PCB采集电路板，并分别将所述振动传感组件、超声波检测传感组件、红外测温传感组件、SF6气体组分传感组件和SF6气体压力及微水传感组件与所述 PCB采集电路板相连接；

将所述防水终端盒罩设在所述金属法兰上以将所述PCB采集电路板予以密封。

上述发明具有如下优点或者有益效果：

本发明公开了一种GIS气体绝缘组合电器监测装置及其组装方法，通过将金属固定极板固定设置于金属法兰的下方，且于金属固定极板和金属法兰之间设置有绝缘板，并将SF6气体压力及微水传感组件贯穿设置于金属法兰的中部，且设置特高频环形天线同轴套设在SF6气体压力及微水传感组件的外壳上，从而将特高频环形天线和 SF6气体压力及微水传感组件合二为一；并将振动传感组件、超声波检测传感组件、红外测温传感组件、SF6气体组分传感组件环绕SF6 气体压力及微水传感组件设置，从而能够实现同时获取所检测区域的SF6气体压力、SF6气体微水含量、SF6放电产物成分、GIS外壳本体振动、超声波局部放电状态、电磁波特高频放电状态，便于提高 GIS气体绝缘组合电器监测的完整性、有效性。且多种传感组件集成可以减少GIS法兰数量，避免了因开孔数量过多而导致的气体泄漏、以及不同区域检测分析数据不同时导致的测量误差。该装置在提供检测效率的同时缩小了监测装置的体积，特别适合GIS气体绝缘组合电器的检测。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明实施例的中GIS气体绝缘组合电器监测装置的一个角度的剖视图；

图2为本发明实施例的中GIS气体绝缘组合电器监测装置的另一个角度的剖视图；

图3为本发明实施例的中GIS气体绝缘组合电器监测装置中金属法兰的俯视图；

图4为本发明实施例的中GIS气体绝缘组合电器监测装置的仰视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明进行进一步的说明，但是不作为本发明的限定。

如图1～4所示，本实施例公开了一种GIS气体绝缘组合电器监测装置，该检测装置具备气体组分分析、气体压力及微水、振动、红外测温、超声波局部放电及特高频局部放电监测功能，可实现高度集成化；具体的，该GIS气体绝缘组合电器监测装置包括：金属法兰9、金属固定极板7、PCB采集电路板14、防水终端盒10、振动传感组件3、超声波检测传感组件4、红外测温传感组件19、SF6气体组分传感组件18、特高频环形天线1和SF6气体压力及微水传感组件2；该PCB采集电路板14固定在金属法兰9之上，防水终端盒10罩设在金属法兰9上以将PCB采集电路板14予以密封(该金属法兰9包括沿厚度方向相对设置的上表面和下表面，该防水终端盒10固定在金属法兰9的上表面)；该SF6气体压力及微水传感组件2贯穿设置于金属法兰9的中部并与PCB采集电路板14相连接，且金属法兰9 围绕SF6气体压力及微水传感组件2开设有四个安装孔，振动传感组件3、超声波检测传感组件4、红外测温传感组件19和SF6气体组分传感组件18分别设置于四个安装孔中并均与PCB采集电路板14相连接(具体的，上述特高频环形天线1和SF6气体压力及微水传感组件2居中布置；上述振动传感组件3、超声波检测传感组件4、红外测温传感组件19和SF6气体组分传感组件18采用对称工艺均匀布置在金属法兰9上，即四个安装孔围绕SF6气体压力及微水传感组件2 均匀设置在金属法兰9上)；该金属固定极板7固定设置于金属法兰 9的下方，且金属固定极板7和金属法兰9之间设置有绝缘板8(即该绝缘板8设置在金属法兰9的下表面，该金属固定极板7设置在绝缘板8的下表面，具体的，该绝缘板8的材质为环氧树脂)，上述特高频环形天线1的上表面贯穿金属固定极板7设置在绝缘板8的下表面，且特高频环形天线1同轴套设在SF6气体压力及微水传感组件2 的外壳上并与SF6气体压力及微水传感组件2的外壳相接触。

上述防水终端盒10内设置有与传感组件连接的各类型电缆和连接件、连接各电缆和连接件的PCB采集电路板14、电缆终端16和输出电缆17，该防水终端盒10内设置电缆终端16与PCB采集电路板 14的输出电缆17进线进行可靠固定；且该防水终端盒10采用螺柱与金属法兰9进行连接；在本发明的实施例中上述PCB采集电路板 14与电缆终端16连接的电缆是连接排线15，该连接排线15为8芯电线，且上述PCB采集电路板14通过连接柱22固定在金属法兰9 的上表面之上。

在本发明的一个优选的实施例中，上述振动传感组件3、红外测温传感组件19和SF6气体组分传感组件18的底部均固定有螺丝，且螺丝穿过绝缘板8设置于金属固定极板7中并与金属固定极板7螺纹连接(其中振动传感组件3底部的螺丝未穿透金属固定极板7，红外测温传感组件19和SF6气体组分传感组件18刚好穿透金属固定极板 7)，且该螺丝和金属固定极板7之间的缝隙中设置有螺纹胶以能够实现螺丝与金属固定极板7的稳定可靠固定。

在本发明的一个优选的实施例中，上述的振动传感组件3包括内置的压电材料组成的加速度传感器、将机械信号转换为电信号的测量电路、以及输出信号的第一引线11，该振动传感组件3通过该第一引线11与PCB采集电路板14电连接。

在本发明的一个优选的实施例中，上述的超声波检测传感组件4 包括压电陶瓷片、将机械信号转换为电信号的测量电路、以及输出信号的第二引线13，该超声波检测传感组件4通过该第二引线13与PCB 采集电路板14电连接，且该超声波检测传感组件4的底部为压电陶瓷片；该超声波检测传感组件4的底部穿过绝缘板8并通过耦合剂固定在金属固定极板7的上表面，具体的，该耦合剂为润滑硅脂。

在本发明的一个优选的实施例中，上述的SF6气体组分传感组件 18包括内置的电化学传感器、单片机芯片以及输出的第三引线20，，该SF6气体组分传感组件18通过该第三引线20与PCB采集电路板 14电连接。

在本发明的一个优选的实施例中，上述的红外测温传感组件19，包括红外透光强化玻璃、红外测温传感芯片以及输出的第四引线21，该红外测温传感组件19通过该第四引线21与PCB采集电路板14电连接。

在本发明的一个优选的实施例中，上述的SF6气体压力及微水传感组件2包括杆状外壳和设置于杆状外壳内的压力膜片、薄膜电容式湿度传感器和单片机芯片，且该杆状外壳的底部留有进气孔；该压力膜片和电容式湿度传感器均与单片机芯片连接，且该SF6气体压力及微水传感组件2还包括铂电阻和第五引线12，以实现GIS腔室内SF6 气室压力的监测、SF6气体微水含量及气体温度的测量；该杆状外壳还兼具作为特高频环形天线1的连接杆的功能，且该SF6气体压力及微水传感组件2通过第五引线12与PCB采集电路板14电连接；该特高频环形天线1、SF6气室压力及微水传感组件2、金属法兰9和用于隔离特高频环形天线1和金属法兰9的绝缘板8一起形成电容型特高频传感组件，以实现GIS腔室内的电磁波局部放电信号的接收；且上述特高频环形天线1与杆状外壳螺纹连接，并在特高频环形天线 1与杆状螺接处设置有螺纹胶，从而使得特高频环形天线1与杆状外壳的连接稳定可靠。具体的，上述SF6气室压力及微水传感组件2 和第五引线12缝隙采用非导电环氧树脂进行填充。

在本发明的一个优选的实施例中，上述振动传感组件3、超声波检测传感组件4、红外测温传感组件19和SF6气体组分传感组件18 在金属法兰9和绝缘板8的接缝处均套设有第一密封圈23，且第一密封圈23嵌入设置于金属法兰9中以用于密封防水；上述特高频圆环形天线11在金属固定极板7和绝缘板8的接缝处套设有第二密封圈24，且第二密封圈24嵌入设置于金属固定极板7上以用于密封防水，从而能够实现较佳的密封防水效果。

在本发明的一个优选的实施例中，上述金属固定极板7、绝缘板 8通过依次穿过所述金属固定极板7、绝缘板8的不锈钢螺丝5固定在金属法兰9上，且该不锈钢螺丝5的螺杆上穿设有不锈钢放松垫片 6，该不锈钢放松垫片6设置于不锈钢螺丝5的头部和金属固定极板7之间以使得该不锈钢螺丝5的固定更加稳固。

此外，本发明还公开了一种GIS气体绝缘组合电器监测装置的组装方法，该方法基于上述的GIS气体绝缘组合电器监测装置；具体的，该组装方法包括如下步骤：

步骤S1，将金属固定极板、绝缘板和金属法兰固定在一起形成一安装结构；

步骤S2，将振动传感组件、超声波检测传感组件、红外测温传感组件、SF6气体组分传感组件和SF6气体压力及微水传感组件安装在安装结构上，并将特高频环形天线套设在SF6气体压力及微水传感组件的外壳上；具体的，在安装的过程中，对该振动传感组件、超声波检测传感组件、红外测温传感组件、SF6气体组分传感组件、特高频环形天线和SF6气体压力及微水传感组件与安装机构的连接进行密封处理。

步骤S3，于金属法兰的上表面固定安装PCB采集电路板，并分别将振动传感组件、超声波检测传感组件、红外测温传感组件、SF6 气体组分传感组件和SF6气体压力及微水传感组件与PCB采集电路板相连接；

步骤S4，将防水终端盒罩设在金属法兰上以将PCB采集电路板予以密封。

不难发现，本实施例为与上述中GIS气体绝缘组合电器监测装置的实施例相对应的方法实施例，本实施例可与上述GIS气体绝缘组合电器监测装置的实施例互相配合实施。上述中GIS气体绝缘组合电器监测装置的实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在上述中GIS气体绝缘组合电器监测装置的实施例中。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，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、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种GIS气体绝缘组合电器监测装置，其特征在于，包括：金属法兰、金属固定极板、PCB采集电路板、防水终端盒、振动传感组件、超声波检测传感组件、红外测温传感组件、SF6气体组分传感组件、特高频环形天线和SF6气体压力及微水传感组件；

所述PCB采集电路板固定在所述金属法兰之上，所述防水终端盒罩设在所述金属法兰上以将所述PCB采集电路板予以密封；

所述SF6气体压力及微水传感组件贯穿设置于所述金属法兰的中部并与所述PCB采集电路板相连接，且所述金属法兰围绕所述SF6气体压力及微水传感组件开设有四个安装孔，所述振动传感组件、所述超声波检测传感组件、所述红外测温传感组件和所述SF6气体组分传感组件分别设置于四个所述安装孔中并均与所述PCB采集电路板相连接；

所述金属固定极板固定设置于所述金属法兰的下方，且所述金属固定极板和所述金属法兰之间设置有绝缘板，所述特高频环形天线的上表面贯穿所述金属固定极板设置在所述绝缘板的下表面，且所述特高频环形天线同轴套设在所述SF6气体压力及微水传感组件的外壳上并与所述SF6气体压力及微水传感组件的外壳相接触。

2.如权利要求1所述的GIS气体绝缘组合电器监测装置，其特征在于，所述振动传感组件、所述红外测温传感组件和所述SF6气体组分传感组件的底部均固定有螺丝，且所述螺丝穿过所述绝缘板设置于所述金属固定极板中并与所述金属固定极板螺纹连接。

3.如权利要求2所述的GIS气体绝缘组合电器监测装置，其特征在于，所述螺丝和所述金属固定极板之间的缝隙中设置有螺纹胶。

4.如权利要求1所述的GIS气体绝缘组合电器监测装置，其特征在于，所述超声波检测传感组件的底部穿过所述绝缘板并通过耦合剂固定在所述金属固定极板的上表面。

5.如权利要求4所述的GIS气体绝缘组合电器监测装置，其特征在于，所述超声波检测传感组件的底部为压电陶瓷片。

6.如权利要求1所述的GIS气体绝缘组合电器监测装置，其特征在于，所述绝缘板的材质为环氧树脂。

7.如权利要求1所述的GIS气体绝缘组合电器监测装置，其特征在于，四个所述安装孔围绕所述SF6气体压力及微水传感组件均匀设置在所述金属法兰上。

8.如权利要求1所述的GIS气体绝缘组合电器监测装置，其特征在于，所述SF6气体压力及微水传感组件包括杆状外壳和设置于所述杆状外壳内的压力膜片、电容式湿度传感器、电阻和单片机芯片；

所述压力膜片和所述电容式湿度传感器均与所述单片机芯片连接；

所述特高频环形天线与所述杆状外壳螺纹连接，所述特高频环形天线与所述杆状外壳螺接处设置有螺纹胶。

9.如权利要求1所述的GIS气体绝缘组合电器监测装置，其特征在于，所述振动传感组件、所述超声波检测传感组件、所述红外测温传感组件和所述SF6气体组分传感组件在所述金属法兰和所述绝缘板的接缝处均套设有第一密封圈，且所述第密封圈嵌入设置于所述金属法兰中，所述特高频圆环形天线在所述金属固定极板和所述绝缘板的接缝处套设有第二密封圈，且所述第二密封圈嵌入设置于所述金属固定极板上。

10.一种GIS气体绝缘组合电器监测装置的组装方法，其特征在于，基于如权利要求1～9任一项所述的GIS气体绝缘组合电器监测装置；所述组装方法包括如下步骤：

将所述金属固定极板、所述绝缘板和所述金属法兰固定在一起形成一安装结构；

将所述振动传感组件、所述超声波检测传感组件、所述红外测温传感组件、所述SF6气体组分传感组件和所述SF6气体压力及微水传感组件安装在所述安装结构上，并将所述特高频环形天线套设在所述SF6气体压力及微水传感组件的外壳上；

于所述金属法兰的上表面固定安装所述PCB采集电路板，并分别将所述振动传感组件、超声波检测传感组件、红外测温传感组件、SF6气体组分传感组件和SF6气体压力及微水传感组件与所述PCB采集电路板相连接；

将所述防水终端盒罩设在所述金属法兰上以将所述PCB采集电路板予以密封。

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