CN114777022A - 压力调节装置、电气设备气体密度诊断及控制系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及一种压力调节装置、包含该压力调节装置的电气设备在线气体密度诊断及控制系统和控制方法，该系统包括气体密度监测装置、真空装置、补气装置和压力调节装置；补气装置通过主气路与被测电气设备气路连接；气体密度监测装置连接被测电气设备，对被测电气设备的气体密度进行监测；真空装置通过第一控制阀与主气路气路连接；压力调节装置与主气路气路连接，通过主气路对气体密度监测装置的气压进行调节以进行检验。该技术方案能够对轻微漏气的SF6电气设备进行在线补气，并对SF6气体密度监测装置的接点进行在线校验，不需要停电和任何拆卸；确保SF6气体密度继电器精度在合格范围内，使其气体密度保持在安全可靠水平。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电力设备监测技术领域，尤其涉及一种压力调节装置、以及包含该压力调节装置的电气设备在线气体密度诊断及控制系统和控制方法。
背景技术
SF6气体由于卓越的绝缘和灭弧性能，在电气设备中作为绝缘和灭弧介质得到广泛应用。SF6气体在电气设备中的作用是灭弧和绝缘，当监测或者观察到高压电气设备内密度降低可能是SF6气体泄露或者密度继电器显示及接点信号不在合格范围内，将严重影响SF6高压设备的电气性能，对安全运行造成严重隐患。为了保证SF6电气设备的可靠运行，提高电力系统连续可靠运行能力，就要及时对SF6电气设备进行补气和对该设备上SF6密度继电器接点进行校验。当监测或检测时发现SF6电气设备有轻微泄漏时，而此时又没有停电检修计划，或不能立即停电进行检修的情况下，可能导致该电气设备无法继续运行。对于无人值守的变电站，当SF6电气设备发出低密度告警时，需要运维人员赶到现场实施补气和排除告警原因等操作，浪费人力物力，并且不具有实时性，可能导致更大的安全事故。
发明内容
基于现有技术的上述情况，本发明实施例的目的在于提供一种压力调节装置、以及包含该压力调节装置的电气设备在线气体密度诊断及控制系统和控制方法，可以实现对轻微漏气的SF6电气设备进行在线补气，并同时对该设备上SF6气体密度监测装置的接点进行在线校验或诊断以及远程监控，整个过程中不需要停电和任何拆卸，确保SF6气体密度继电器精度在合格范围内，使其气体密度保持在安全可靠水平。
为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种压力调节装置，包括驱动单元、开关单元和压力调节单元；其中，
所述驱动单元连接开关单元，驱动所述开关单元沿第一方向或第二方向移动，所述第一方向和第二方向为相反的方向；
所述压力调节单元连接被调节设备和开关单元，所述开关单元沿第一方向或第二方向移动，以使得所述压力调节单元内的气压升高或者降低，进而调节所述被调节设备内的气体压力。
进一步的，所述驱动单元包括电机和连接于所述电机的推力杆。
进一步的，所述开关单元包括活塞和行程开关；
所述活塞连接所述推力杆，并随所述推力杆的运动沿第一方向或第二方向移动；
所述行程开关包括第一开关触点、第二开关触点和第三开关触；
所述第一开关触点和第二开关触点固定连接于所述驱动单元，所述第三开关触点连接于所述活塞并跟随所述活塞移动。
进一步的，所述压力调节单元包括调节气缸和密封元件；
所述调节气缸与被调节设备气路连接，以调节所述被调节设备内的气体压力；
所述密封元件设置于活塞上，以使得所述调节气缸内处于密封状态。
进一步的，所述第三开关触点沿第一方向移动至与第一开关触点闭合时，所述调节气缸内的气压最大；
所述第三开关触点沿第二方向移动至与第二开关触点闭合时，所述调节气缸内的气压最小。
根据本发明的第二个方面，提供了一种电气设备在线气体密度诊断及控制系统，包括气体密度监测装置、真空装置、补气装置和压力调节装置；其中，
所述补气装置通过主气路与被测电气设备气路连接；
所述气体密度监测装置连接被测电气设备，对被测电气设备的气体密度进行监测；
所述真空装置通过第一控制阀与主气路气路连接；
所述压力调节装置与主气路气路连接，通过主气路对气体密度监测装置的气压进行调节以进行检验；
所述压力调节装置包括如本发明第一个方面所述的压力调节装置。
进一步的，所述主气路上设置有第二控制阀和第三控制阀；
所述第二控制阀接通或隔断被测电气设备与主气路的连接；
所述第三控制阀11接通或隔断补气装置与主气路的连接。
进一步的，所述主气路上还设置有第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和温度传感器。
根据本发明的第三个方面，提供了一种本发明第二个方面所述的电气设备在线气体密度诊断及控制系统的控制方法，包括：
控制所述第一控制阀接通，对主气路进行抽真空操作；
控制所述压力调节装置中的第三开关触点沿第一方向移动至与第一开关触点闭合，所述调节气缸与主气路封闭；控制所述第三控制阀接通，通过所述补气装置对被测电气设备进行补气操作；
控制所述第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀关闭，所述气体密度监测装置与压力调节装置气路连通，通过所述压力调节装置对气体密度监测装置进行检验操作。
进一步的，所述校验操作包括：
控制所述压力调节装置中的电机反转，使所述电机推动推力杆带动活塞向第一方向移动，以升高气压；
控制所述压力调节装置中的电机正转，使所述电机推动推力杆带动活塞向第二方向移动，以降低气压；
根据所述升压和降压过程中气体密度监测装置的动作值、以及动作时的温度值和压力值对所述气体密度监测装置进行校验。
综上所述，本发明实施例提供了一种压力调节装置、以及包含该压力调节装置的电气设备在线气体密度诊断及控制系统和控制方法，该系统包括气体密度监测装置、真空装置、补气装置和压力调节装置；所述补气装置通过主气路与被测电气设备气路连接；所述气体密度监测装置连接被测电气设备，对被测电气设备的气体密度进行监测；所述真空装置通过第一控制阀与主气路气路连接；所述压力调节装置与主气路气路连接，通过主气路对气体密度监测装置的气压进行调节以进行检验。本发明实施例提供的技术方案，能够对轻微漏气的SF6电气设备进行在线补气，并对该设备上SF6气体密度监测装置的接点进行在线校验或诊断，校验完成后还可以对该SF6电气设备的气体密度进行远程在线监测，整过过程中不需要停电和任何拆卸；确保SF6气体密度继电器精度在合格范围内，使其气体密度保持在安全可靠水平。
附图说明
图1是本发明实施例压力调节装置中第三开关触点和第一开关触点闭合时的结构示意图；
图2是本发明实施例压力调节装置中第三开关触点和第二开关触点闭合时的结构示意图；
图3是本发明实施例电气设备在线气体密度诊断及控制系统的构成框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
需要说明的是，除非另外定义，本发明一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
下面对结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。本发明的实施例，提供了一种压力调节装置，图1和图2分别示出了两种不同状态下该压力调节装置的结构示意图。该压力调节装置包括驱动单元、开关单元和压力调节单元。驱动单元连接开关单元，驱动所述开关单元沿第一方向或第二方向移动，所述第一方向和第二方向为相反的方向。压力调节单元连接被调节设备和开关单元，所述开关单元沿第一方向或第二方向移动，以使得所述压力调节单元内的气压升高或者降低，进而调节所述被调节设备内的气体压力。
驱动单元包括电机1701和连接于所述电机1701的推力杆1702。
开关单元包括活塞1703和行程开关1704，活塞1703连接于所述推力杆1702，并随所述推力杆1702的运动沿第一方向或第二方向移动；行程开关1704包括第一开关触点1704A、第二开关触点1704B和第三开关触点1704C；第一开关触点1704A和第二开关触点1704B固定连接于所述驱动单元，所述第三开关触点1704C连接于所述活塞1703并跟随所述活塞1703移动。其中，第一方向例如为活塞1703向上移动的方向，第二方向例如为活塞1703向下移动的方向。
压力调节单元包括调节气缸和密封元件1703A；调节气缸与被调节设备气路连接，以调节所述被调节设备内的气体压力；密封元件1703A设置于所述活塞1703上，以使得所述调节气缸内处于密封状态。当第三开关触点1704C沿第一方向移动至与第一开关触点1704A闭合时，所述调节气缸内的气压最大；当第三开关触点1704C沿第二方向移动至与第二开关触点1704B闭合时，所述调节气缸内的气压最小。
本发明的实施例还提供了一种电气设备在线气体密度诊断及控制系统，该系统的构成框图如图3所示，该系统包括气体密度监测装置、真空装置、补气装置和压力调节装置。
补气装置例如为气瓶3，通过主气路与被测电气设备30气路连接。主气路上还设置有专用连接气管23、第二控制阀28、第三控制阀11、缓冲罐7、气体流量控制器10、以及压力控制阀8等设备。专用连接气管23一端密封连接在被测电气设备30的电气设备补气口29上，电气设备30端设有温度传感器24、第三压力传感器25，温度传感器24、第三压力传感器25与上位机系统20相连接，上位机系统20根据第三压力传感器25和第二温度传感器24的压力值和温度值，以及气体的压力-温度特性关系进行数据处理，得到相应的20℃压力值(密度值)，实时监测电气设备30的气体密度值及信号传输后或远程到用户端。当电气设备30出现漏气时，其气体密度下降到预定阈值P1时，上位机系统20开启第三控制阀11，气瓶3中的SF6气体就会通过设备接口22连接专用连接气管23将气体补充到电气设备30的内部气室里面，使其密度上升；当电气设备30的气体密度到达设定密度值P2时，上位机系统20关闭第三控制阀11，气瓶3的SF6气体停止向电气设备30补气。依照上述过程反复循环补气，即可以对电气设备30自动实现自动在线补气，确保电气设备30的气体密度处于安全水平之上。
压力控制阀8可以控制气体的压力、流量，上位机系统20根据补气P1值和P2值自动调节压力控制阀8出口压力，确保补充到电气设备30内的气压为安全气压，以免损坏电气设备30的其他部件。压力控制阀8一端连接缓冲罐7，缓冲罐7可以减少气瓶3里气压高对压力控制阀8及其他部件造成损坏，缓冲罐7内部设有气化装置701，气化装置701是将从气瓶3出来的液体SF6通过净化过滤后变成气态，从而防止液态SF6对装置部件及电气设备部件造成损坏，缓冲罐7一端连接第一压力传感器6，所述第一压力传感器6的P值结合测量环境温度的第二温度传感器18T值及SF6气体的压力-温度特性关系进行数据处理，得到相应的密度值(P20℃压力值)可以监测气瓶3内气瓶压力及密度值；当低温或气瓶3气体剩余少量气压低时上位机系统20开启钢瓶加热器5，使气瓶3压力升高，以便气体更加容易补充到电气设备30中，同时也不浪费气体。气瓶3底部设重量传感器4，实时监测气瓶3内SF6气体含量，数据实时与上位机系统20相连，以使得运行人员对气瓶3内信息了解。压力控制阀8另一端连接气体流量控制器10，气体流量控制器10为了更加准确的进行气体流量控制，流量控制器10与上位机系统20相连接，可以精确地控制补气的流量，在需要补充气体多时，可以增加流量，而在需要补充气体少量时，可以减少气体流量。流量控制器10一端连接第三控制阀11，第三控制阀11在需要补气或停止补气时上位机系统20开启或关闭该阀，即开启第三控制阀11则向电气设备30补气；关闭第三控制阀11则停止向电气设备30补气，第三控制阀11一端连接阀门12，阀门12用于在参数调试和系统设置时使用该阀与电气设备30端切断，以免电气设备30端气压回流，影响电气设备30正常运行，也可以在紧急时切断整个补气气路。若上位机系统20检测到气路系统内有压力，则抽真空作业无法或不能进行该作业。上位机系统20可以通过信号线27对第二控制阀28和气体密度监测装置26之间进行信号传输。
气体密度监测装置可以为气体密度继电器26，连接被测电气设备30，对被测电气设备30的气体密度进行监测。
真空装置例如为真空泵16，通过第一控制阀13与主气路气路连接。该真空装置与主气路连通的气路上还设置有真空泵16、安全阀15、以及真空阀14，真空装置用于实现对该系统的气管等主气路内部的空气进行排放，确保没有杂质、湿气进入电气设备30内部。真空泵16的排气孔与外界空气相通，另一端与安全阀15连接，安全阀15用于防止真空泵在抽真空时气路压力过大对真空泵排气系统造成损坏，安全阀15的另一端与真空阀14连接，真空阀14与真空泵16气路相通、电气路串联连接以使得真空泵16与真空阀14能够同时开启和同时关闭，上位机系统20开启或关闭真空泵16时真空阀14同时开启或关闭，真空阀14可以防止真空泵16完成抽真空作业时关闭瞬间时大气空气回流到装置气路中造成污染，安全阀15与真空阀14位置可以互换。真空阀14一端与第一控制阀13连接，第一控制阀13与主气路相通。需要抽真空时上位机系统20开启真空泵16、真空阀14、第一控制阀13进行抽真空作业，真空达到要求后，上位机系统20关闭第一控制阀13、真空阀14、真空泵16，从而完成抽真空作业。
压力调节装置17与主气路气路连接，通过主气路对气体密度监测装置26的气压进行调节以进行检验。该压力调节装置可以为上述实施例中所述的压力调节装置。
本发明的实施例还提供了一种电气设备在线气体密度诊断及控制系统的控制方法，该系统为上述实施例中所述的系统，该控制方法包括：
控制所述第一控制阀13接通，对主气路进行抽真空操作；
控制所述压力调节装置中的第三开关触点1704C沿第一方向移动至与第一开关触点1704A闭合，所述调节气缸与主气路封闭；控制所述第三控制阀11接通，通过所述补气装置对被测电气设备进行补气操作；
控制所述第一控制阀13、第二控制阀28和第三控制阀11关闭，所述气体密度监测装置与压力调节装置气路连通，通过所述压力调节装置对气体密度监测装置进行校验操作。
其中，所述校验操作包括：
控制所述压力调节装置17中的电机1701反转，使所述电机1701推动推力杆1702带动活塞1703向第一方向移动，以升高气压；
控制所述压力调节装置17中的电机1701正转，使所述电机1701推动推力杆1702带动活塞1703向第二方向移动，以降低气压；
根据所述升压和降压过程中气体密度监测装置的动作值、以及动作时的温度值和压力值对所述气体密度监测装置进行校验。
系统进入补气操作时，压力调节装置17中的第三开关触点1704C移动与第一开关触点1704A闭合时压力调节机构内调节气缸的气压达到最大，压力调节装置17内腔体与主气路封闭密封状态，系统处于补气操作状态，密度诊断系统关闭；系统进入诊断或校验操作时，首先，需要避免校验过程中被触发的接点向后台发出误报警信号，因此上位机系统20在正式校验气体密度继电器26前，需要切断气体密度继电器26与上位机系统20的信号连接，并把上位机系统20的信号状态保持与校验前的信号状态一致；然后上位机系统20关闭第二控制阀28、第三控制阀11、第一控制阀13(不进行抽真空作业时第一控制阀13一直处于关闭状态)。第二控制阀28隔断主气路与电气设备30气路相连，气体密度继电器26与主气路相连；第三控制阀11隔断与气瓶3端气路相连；第一控制阀13隔断与真空装置相连；从而密度继电器26与压力调节装置17气路相连，形成了一个密封腔体。上位机系统20驱动压力调节装置17中的电机1701正转，使电机1701推动推力杆1702带动活塞1703往回调，使得密封腔体内压力下降(假设气体密度继电器26为3接点)，降压过程将触发三个接点动作，在整个降压过程中(正行程)，上位机系统20会记录、保存接点触发时的压力和温度值(包括接点接通或断开)，上位机系统20将上述接点触发时的温度、压力值通过预置算法处理并记录下来。上位机系统20采集到所需接点后或满足系统设置参数值后，上位机系统20驱动压力调节机构中的电机1701反转，使其电机1701推动推力杆1702带动活塞1703往前主气路移动，使其密封圈腔体压力上升，升压过程中将触发三个接点动作，在整个升压过程中(反行程)，所述压力调节机构中第一开关触点1704A与第三触点1704C闭合，上位机系统20会记录、保存接点触发时的压力和温度值(包括接点接通或断开)，上位机系统20将上述接点触发时的温度、压力值通过预置算法处理并记录下来。并把正行程和反行程校验值进行分析、处理和判断被校验的气体密度继电器26是否合格，并将校验结论发送给上位机系统20，以便运维人员查看及对该密度继电器维护处理。校验完成后上位机系统20自动把二次回路信号切回气体密度继电器26与后台信号连接，校验完成后上位机系统20再开启第二控制阀28和第三控制阀11，则气体密度继电器26恢复正常监控电气设备30气室的气体密度，主气路与电气设备30气路相连，上位机系统20自动从密度诊断状态切换到补气处理状态，上位机系统20实时监测电气设备30内SF6气体，使电气设备30安全可靠地工作。
综上所述，本发明涉及一种压力调节装置、以及包含该压力调节装置的电气设备在线气体密度诊断及控制系统和控制方法，该系统包括气体密度监测装置、真空装置、补气装置和压力调节装置；所述补气装置通过主气路与被测电气设备气路连接；所述气体密度监测装置连接被测电气设备，对被测电气设备的气体密度进行监测；所述真空装置通过第一控制阀与主气路气路连接；所述压力调节装置与主气路气路连接，通过主气路对气体密度监测装置的气压进行调节以进行检验。本发明实施例提供的技术方案，能够对轻微漏气的SF6电气设备进行在线补气，并对该设备上SF6气体密度监测装置的接点进行在线校验或诊断，校验完成后还可以对该SF6电气设备的气体密度进行远程在线监测，整过过程中不需要停电和任何拆卸；确保SF6气体密度继电器精度在合格范围内，使其气体密度保持在安全可靠水平。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种压力调节装置，其特征在于，包括驱动单元、开关单元和压力调节单元；其中，
所述驱动单元连接开关单元，驱动所述开关单元沿第一方向或第二方向移动，所述第一方向和第二方向为相反的方向；
所述压力调节单元连接被调节设备和开关单元，所述开关单元沿第一方向或第二方向移动，以使得所述压力调节单元内的气压升高或者降低，进而调节所述被调节设备内的气体压力。
2.根据权利要求1所述的压力调节装置，其特征在于，所述驱动单元包括电机(1701)和连接于所述电机(1701)的推力杆(1702)。
3.根据权利要求2所述的压力调节装置，其特征在于，所述开关单元包括活塞(1703)和行程开关(1704)；
所述活塞(1703)连接于所述推力杆(1702)，并随所述推力杆(1702)的运动沿第一方向或第二方向移动；
所述行程开关(1704)包括第一开关触点(1704A)、第二开关触点(1704B)和第三开关触点(1704C)；
所述第一开关触点(1704A)和第二开关触点(1704B)固定连接于所述驱动单元，所述第三开关触点(1704C)连接于所述活塞(1703)并跟随所述活塞(1703)移动。
4.根据权利要求3所述的压力调节装置，其特征在于，所述压力调节单元包括调节气缸和密封元件(1703A)；
所述调节气缸与被调节设备气路连接，以调节所述被调节设备内的气体压力；
所述密封元件(1703A)设置于所述活塞(1703)上，以使得所述调节气缸内处于密封状态。
5.根据权利要求4所述的压力调节装置，其特征在于，所述第三开关触点(1704C)沿第一方向移动至与第一开关触点(1704A)闭合时，所述调节气缸内的气压最大；
所述第三开关触点(1704C)沿第二方向移动至与第二开关触点(1704B)闭合时，所述调节气缸内的气压最小。
6.一种电气设备在线气体密度诊断及控制系统，其特征在于，包括气体密度监测装置、真空装置、补气装置和压力调节装置；其中，
所述补气装置通过主气路与被测电气设备气路连接；
所述气体密度监测装置连接被测电气设备，对被测电气设备的气体密度进行监测；
所述真空装置通过第一控制阀(13)与主气路气路连接；
所述压力调节装置与主气路气路连接，通过主气路对气体密度监测装置的气压进行调节以进行检验；
所述压力调节装置包括如权利要求1-5中任意一项所述的压力调节装置。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述主气路上设置有第二控制阀(28)和第三控制阀(11)；
所述第二控制阀(28)接通或隔断被测电气设备与主气路的连接；
所述第三控制阀(11)接通或隔断补气装置与主气路的连接。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述主气路上还设置有第一压力传感器(6)、第二压力传感器(9)、第三压力传感器(25)和温度传感器(24)。
9.一种如权利要求6-8中任意一项所述的电气设备在线气体密度诊断及控制系统的控制方法，其特征在于，包括：
控制所述第一控制阀(13)接通，对主气路进行抽真空操作；
控制所述压力调节装置中的第三开关触点(1704C)沿第一方向移动至与第一开关触点(1704A)闭合，所述调节气缸与主气路封闭；控制所述第三控制阀(11)接通，通过所述补气装置对被测电气设备进行补气操作；
控制所述第一控制阀(13)、第二控制阀(28)和第三控制阀(11)关闭，所述气体密度监测装置与压力调节装置气路连通，通过所述压力调节装置对气体密度监测装置进行检验操作。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述校验操作包括：
控制所述压力调节装置中的电机(1701)反转，使所述电机(1701)推动推力杆(1702)带动活塞(1703)向第一方向移动，以升高气压；
控制所述压力调节装置中的电机(1701)正转，使所述电机(1701)推动推力杆(1702)带动活塞(1703)向第二方向移动，以降低气压；
根据所述升压和降压过程中气体密度监测装置的动作值、以及动作时的温度值和压力值对所述气体密度监测装置进行校验。
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