CN113252117A - 基于无线传感技术的绝缘环网柜的气体监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力配电设备技术领域，尤其涉及一种基于无线传感技术的绝缘环网柜的气体监测系统,包括柜体、单片机、局部放电监测模块、气体泄漏监测模块、温度监测模块、水分监测模块、电流电压监测模块、气体流量计、压力监测模块、无线传感射频模块、远程显示终端和现场显示终端；局部放电监测模块、气体泄漏监测模块、温度监测模块、水分监测模块、电流电压监测模块、气体流量计、压力监测模块、无线传感射频模块分别与单片机电性连接。从绝缘气体温度、压力、泄漏情况、气箱内水分含量、局部放电情况和线路电流电压多维度监测绝缘环网柜内环境，实现对绝缘气体状态的多维度评估，提高了安全性。

Description

基于无线传感技术的绝缘环网柜的气体监测系统
技术领域
本发明涉及电力配电设备技术领域，尤其涉及一种基于无线传感技术的绝缘环网柜的气体监测系统。
背景技术
环网柜是一组高压开关设备装在钢板金属柜体内或做成拼装间隔式环网供电单元的电气设备，具有结构简单、体积小、价格低、可提高供电参数和性能以及供电安全等优点；主要包括气体绝缘环网柜和固体绝缘环网柜两大类。其中，气体绝缘环网柜大多采用SF6气体作为绝缘介质，SF6具有温室效应，而且在电弧放电后，SF6气体会分解为具有毒性的低氟化物气体。
环网柜在运行过程中，存在气箱内部燃弧故障风险，一旦发生燃弧故障，就需要向外部泄压，就会造成SF6气体的泄露，不但会危害变电站人员身体健康，还会造成空气污染。
目前，对于绝缘环网柜的气体监控大多仅限于SF6气体的泄露，个别监测气箱的温度和气压，如中国发明一种充气环网柜气体在线监测系统（公开号：CN111609978A）所公开的气体在线监测系统，对于绝缘环网柜中绝缘气体的状态缺少多维度的评估，安全性不佳。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于无线传感技术的绝缘环网柜的气体监测系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
基于无线传感技术的绝缘环网柜的气体监测系统，包括柜体、单片机、局部放电监测模块、气体泄漏监测模块、温度监测模块、水分监测模块、电流电压监测模块、气体流量计、压力监测模块、无线传感射频模块、远程显示终端和现场显示终端；所述局部放电监测模块、气体泄漏监测模块、温度监测模块、水分监测模块、电流电压监测模块、气体流量计、压力监测模块、无线传感射频模块分别与所述单片机电性连接，所述单片机电性连接现场显示终端，所述无线传感射频模块与所述远程显示终端通过无线射频连接；所述柜体包括操作机构室、气箱、电缆室、检修室、仪表室，所述检修室内部设置有与所述气箱连通的泄压接头，所述泄压接头的下端法兰连接有爆破片，所述爆破片下部法兰连接有泄压管，所述气体流量计安装在泄压管上。
优选的，所述气箱内部设置有主板，所述单片机、局部放电监测模块、电流电压监测模块集成安装在主板上。
优选的，所述气体泄漏监测模块包括气体泄漏变送器和与其电性连接的气体泄漏监测探头，所述气体泄漏变送器集成安装在主板上，所述气体泄漏监测探头安装于检修室内部。
优选的，所述气体泄漏监测探头设置于检修室的底部。
优选的，所述温度监测模块包括温度变送器和与其电性连接的温度监测探头；所述温度变送器集成安装在主板上，所述温度监测探头安装于气箱内部。
优选的，所述温度监测探头包括温度监测探头a 和温度监测探头b，所述温度监测探头a 紧靠柜体内壁安装，所述温度监测探头b 通过热绝缘材质的安装架安装在气箱内部。
优选的，所述水分监测模块包括水分变送器和与其电性连接的水分监测探头；所述水分变送器集成安装在主板上，所述水分监测探头安装于气箱内部。
优选的，所述压力监测模块包括压力变送器和与其电性连接的压力监测探头，所述压力变送器集成安装在主板上，所述压力监测探头安装于气箱内部。
优选的，所述压力监测探头包括压力监测探头a 和压力监测探头b，所述压力监测探头a 安装于所述气箱顶部位置，所述压力监测探头b 安装在靠近泄压接头的位置。
优选的，所述现场显示终端包括显示屏和报警器，所述远程显示终端为计算机或移动设备。
本发明的有益效果是：
1、从绝缘气体温度、压力、泄漏情况、气箱内水分含量、局部放电情况和线路电流电压多维度监测绝缘环网柜内环境，实现对绝缘气体状态的多维度评估，提高了安全性。
2、多点实时监测气体压力，并在泄压接头出口处安装气体流量计，泄压时反映泄漏气体量和流速，可通过多参数反应故障的形态和严重程度，帮助判断故障成因。
3、两个温度监测探头分别监测柜体的固体温度和气箱内部绝缘气体SF6的温度，分别反映外部环境影响和内部影响，从两个维度监测气箱内温度，以便及早发现异常。
4、水分监测模块监测SF6气体中的水分的含量，防止因水分含量过高造成的在电弧作用下SF6气体的分解反应，有利于减少绝缘环网柜的故障，提高安全性。
附图说明
图1 为本发明提出的基于无线传感技术的绝缘环网柜的气体监测系统的模块系统图；
图2 为本发明提出的基于无线传感技术的绝缘环网柜的气体监测系统的结构示意图。
图中：1-柜体、2-操作机构室、3-气箱、4-电缆室、5-检修室、6-仪表室、7-泄压接头、8-爆破片、9-气体流量计、101-压力监测探头a、102-压力监测探头b、111-温度监测探头a、112-温度监测探头b、12-现场显示终端、13-气体泄漏监测探头、14-水分监测探头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-2，基于无线传感技术的绝缘环网柜的气体监测系统，包括柜体1、单片机、局部放电监测模块、气体泄漏监测模块、温度监测模块、水分监测模块、电流电压监测模块、气体流量计9、压力监测模块、无线传感射频模块、远程显示终端和现场显示终端12；局部放电监测模块、气体泄漏监测模块、温度监测模块、水分监测模块、电流电压监测模块、气体流量计9、压力监测模块、无线传感射频模块分别与单片机电性连接，单片机电性连接现场显示终端12，无线传感射频模块与远程显示终端通过无线射频连接。
绝缘环网柜的柜体1 包括操作机构室2、气箱3、电缆室4、检修室5、仪表室6，检修室5内部设置有与气箱3连通的泄压接头7，泄压接头7 的下端法兰连接有爆破片8，爆破片8下部法兰连接有泄压管，气体流量计9 安装在泄压管上，泄压时反映泄漏气体量和流速，气箱3 内部设置有主板，单片机、局部放电监测模块、电流电压监测模块集成安装在主板上，单片机的型号为STM32F405。现场显示终端12安装在仪表室6外部。
气体泄漏监测模块包括气体泄漏变送器和与其电性连接的气体泄漏监测探头13；气体泄漏变送器集成安装在主板上，由于SF6气体的密度较大，气体泄漏监测探头13 设置于检修室5 的底部，更容易探测到泄漏的SF6气体。
温度监测模块包括温度变送器和与其电性连接的温度监测探头；温度变送器集成安装在主板上，温度监测探头安装于气箱3内部。进一步的，温度监测探头包括温度监测探头a111 和温度监测探头b112，温度监测探头a111 紧靠柜体1 内壁安装，温度监测探头b112 通过热绝缘材质的安装架安装在气箱3 内部，温度监测探头a111 主要监测柜体1 的固体温度，率先反映外部环境影响，温度监测探头b112 主要监测气箱3 内部绝缘气体SF6的温度，率先反映内部影响，从两个维度监测气箱3 内温度，以便及早发现异常。
水分监测模块包括水分变送器和与其电性连接的水分监测探头14；水分变送器集成安装在主板上，水分监测探头14 安装于气箱3内部。由于SF6 气体中的水分会参与电弧作用下SF6 气体的分解反应，生成腐蚀强的氟化氢等分解物，对断路器等部件有腐蚀作用，会降低绝缘件的绝缘电阻，严重时造成闪络击穿，监测SF6气体中的水分含量有利于减少绝缘环网柜的故障。
压力监测模块包括压力变送器和与其电性连接的压力监测探头，压力变送器集成安装在主板上，压力监测探头安装于气箱3 内部。进一步的，压力监测探头包括压力监测探头a101 和压力监测探头b102，压力监测探头a101 安装于气箱3 顶部位置，压力监测探头b102 安装在靠近泄压接头7 的位置，可监测不同位置气体压力变化，减小单点测量带来的误差，并能够鉴别是否存在局部气压骤升现象。
局部放电监测模块包括高频传感器和高速数据采集单元；高频传感器收集由局部放电脉冲激发并能透过绝缘介质向外传播的高频电磁波信号，并将该信号转换成电信号，高速数据采集单元将高频传感器收集并转换后的电信号传送至单片机中，单片机对其进行分析和处理。
电流电压监测模块包括电流传感器、电压传感器和电流电压变送器，电流传感器、电压传感器对线路中的电流和电压进行采集，电流电压变送器对电流传感器、电压传感器采集到的信号进行转换并传送至单片机，由单片机进行分析和处理。
现场显示终端12 包括显示屏和报警器，用于显示异常信息和报警。远程显示终端为计算机或包括但不仅限于手机的移动设备。
当局部放电监测模块、气体泄漏监测模块、温度监测模块、水分监测模块、电流电压监测模块、气体流量计9、压力监测模块中的一个或多个单元采集到异常信号时，单片机处理异常信号后，向现场显示终端12 发送指令，现场显示终端12 显示异常信息并发出报警。同时，无线传感射频模块向远程显示终端发送信息，可在远程显示终端查看异常信息。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于无线传感技术的绝缘环网柜的气体监测系统，其特征在于，包括柜体（1）、单片机、局部放电监测模块、气体泄漏监测模块、温度监测模块、水分监测模块、电流电压监测模块、气体流量计（9）、压力监测模块、无线传感射频模块、远程显示终端和现场显示终端（12）；
所述局部放电监测模块、气体泄漏监测模块、温度监测模块、水分监测模块、电流电压监测模块、气体流量计（9）、压力监测模块、无线传感射频模块分别与所述单片机电性连接，所述单片机电性连接现场显示终端（12），所述无线传感射频模块与所述远程显示终端通过无线射频连接；
所述柜体（1）包括操作机构室（2）、气箱（3）、电缆室（4）、检修室（5）、仪表室（6），所述检修室（5）内部设置有与所述气箱（3）连通的泄压接头（7），所述泄压接头（7）的下端法兰连接有爆破片（8），所述爆破片（8）下部法兰连接有泄压管，所述气体流量计（9）安装在泄压管上。
2.根据权利要求1所述的基于无线传感技术的绝缘环网柜的气体监测系统，其特征在于，所述气箱（3）内部设置有主板，所述单片机、局部放电监测模块和电流电压监测模块集成安装在主板上。
3.根据权利要求2所述的基于无线传感技术的绝缘环网柜的气体监测系统，其特征在于，所述气体泄漏监测模块包括气体泄漏变送器和与其电性连接的气体泄漏监测探头（13），所述气体泄漏变送器集成安装在主板上，所述气体泄漏监测探头（13）安装于检修室（5）内部。
4.根据权利要求3所述的基于无线传感技术的绝缘环网柜的气体监测系统，其特征在于，所述气体泄漏监测探头（13）设置于检修室（5）的底部。
5.根据权利要求2所述的基于无线传感技术的绝缘环网柜的气体监测系统，其特征在于，所述温度监测模块包括温度变送器和与其电性连接的温度监测探头；所述温度变送器集成安装在主板上，所述温度监测探头安装于气箱（3）内部。
6.根据权利要求5所述的基于无线传感技术的绝缘环网柜的气体监测系统，其特征在于，所述温度监测探头包括温度监测探头a（111）和温度监测探头b（112），所述温度监测探头a（111）紧靠柜体（1）内壁安装，所述温度监测探头b（112）通过热绝缘材质的安装架安装在气箱（3）内部。
7.根据权利要求2所述的基于无线传感技术的绝缘环网柜的气体监测系统，其特征在于，所述水分监测模块包括水分变送器和与其电性连接的水分监测探头（14）；所述水分变送器集成安装在主板上，所述水分监测探头（14）安装于气箱（3）内部。
8.根据权利要求2所述的基于无线传感技术的绝缘环网柜的气体监测系统，其特征在于，所述压力监测模块包括压力变送器和与其电性连接的压力监测探头，所述压力变送器集成安装在主板上，所述压力监测探头安装于气箱（3）内部。
9.根据权利要求8所述的基于无线传感技术的绝缘环网柜的气体监测系统，其特征在于，所述压力监测探头包括压力监测探头a（101）和压力监测探头b（102），所述压力监测探头a（101）安装于所述气箱（3）顶部位置，所述压力监测探头b（102）安装在靠近泄压接头（7）的位置。
10.根据权利要求1至9任一项所述的基于无线传感技术的绝缘环网柜的气体监测系统，其特征在于，所述现场显示终端（12）包括显示屏和报警器，所述远程显示终端为计算机或移动设备。
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