CN1296179A - 绝缘气体含水量监测方法及监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绝缘气体含水量监测方法和实现该方法的装置。该方法将一对串联热敏电阻分别裸露在被测气体中和密封在腔体中,从两热敏电阻的中接点引出电信号,传输到A/D转换器中,再传输到单片机中,经其内部运算后输出到外接数据总线。该装置包括微水变送器、A/D转换器、单片机,其中两热敏电阻的中接点作为微水变送器的输出端,经放大后接A/D转换器的输入端,A/D转换器接单片机,单片机的数据输出端外接数据总线。本发明可以实时监测高压断路器灭弧室内SF6气体的含水量,确保高压电气设备正常而又安全地工作。

Description

绝缘气体含水量监测方法及监测装置

本发明涉及一种气体中含水量的监测方法，尤其是一种断路器中保护气体含水量的在线监测方法，同时本发明还涉及采用实现该方法的监测装置，属于电力输送技术领域。

电力在传输过程中，需要经过高压断路器的分合操作。近年来，随着设备的小型化，变电站高压电气设备大量采用惰性、绝缘气体作为绝缘介质，特别是断路器和GIS等电气设备常采用SF6气体作为绝缘介质。在长期使用中，由于设备的微漏，SF6气体中难免会渗入水气。当这些渗入绝缘气体中的水气含量超过一定值时，将使开关操作面临危险，严重时有可能烧坏开关，甚至引起开关爆炸，使供电系统瘫痪。为了监测SF6气体的含水量，目前大多采用冷镜原理定期巡检。其方法为：a.将返光镜面安置在致冷系统中；b.把待测绝缘气体引入致冷系统；c．使待测绝缘气体逐渐降温冷却；d.借助光学仪器检测返光镜面返光率的变化，确定待测绝缘气体的露点温度；e.根据绝缘气体的露点温度换算出其含水量。实现现有方法的装置是露点仪，该装置主要由光路系统、致冷系统、气路系统等组成。检测时，气路系统将待检气体引入致冷系统，当该系统中的冷镜表面凝结水露时，通过光学系统检测到冷镜表面返光率的变化，从而根据露点温度折算出待测气体的含水量。这种现有监测方法存在的主要弊端是：(1)每次检测少则数分钟，多则数十分钟，不仅时间长，并且要消耗一定的SF6之类的绝缘气体；(2)监测只能单一逐点进行，无法在线监测，并且检测结果需要换算，不仅不直观，而且影响精确度，无法实现计算机联网监控。

随着电力输送技术领域不断引入高新技术，尤其是计算机技术的普及应用，上述现有绝缘气体含水量的检测方法已无法适应发展的需要，为此本发明以提出一种可以实现实时监测的高压电气设备绝缘气体含水量监测方法为目的，进而提出一种实现该方法的监测装置，为计算机网络监控管理奠定基础。

为了达到上述目的，本发明的高压电气设备绝缘气体含水量监测方法的技术方案是：A.将组成湿度传感器的一对串联热敏电阻分别裸露在被测气体中和密封在腔体

中；B.从两热敏电阻的中接点引出因含水量不同导致温度差异产生的电信号，并放

大后传输到A/D转换器中；C.A/D转换器将传输来的电信号转换成相应数字信号后传输到单片机的数据输

入端；D.单片机经数字过滤、温度补偿、门限比较等内部运算后，输出到外接数据总

线。

实现本发明方法的装置包括微水变送器、A/D转换器、单片机，其中微水变送器含有湿度传感器，所述湿度传感器由分别裸露在被测气体中和密封在腔体中的一对串联热敏电阻构成，两热敏电阻的中接点作为湿度传感器的输出端，经放大电路由微水变送器的输出端接A/D转换器的输入端，A/D转换器的输出端接单片机的数据输入端，单片机的数据输出端外接数据总线。此外，该装置还可以包括显示器，显示器接单片机的相应输出端。

使用时，微水变送器的进气口接被监测气源，单片机的数据输出端通过数据总线连接到总控中心。当本发明的监测装置工作时，微水变送器中的两热敏电阻将由于被测气体中含有水分而产生温差，从而输出与被测气体含水量成正比的电压信号，此信号经放大处理后由A/D转换器转换，变成数据信号传输给单片机，再经单片机数字过滤、温度补偿、门限比较等运算，最终通过数据总线，将被测气体含水量数据传输到总控中心实时记录，同时可通过显示器显示出来。这样，便实现了高压电气设备绝缘气体含水量的在线监测。不难看出，采用本发明的方法，可以及时完成有关含水量数据的采集、传输、记录，应用本发明的装置可以实现本发明的方法，并且精确度高、显示直观、便于集中控制。

下面结合附图对本发明方法的技术方案及装置作进一步说明。

图1是本发明的工作原理框图。

图2是本发明实施例的电路原理图。

图3是图2实施例中湿度传感器的示意图。

本实施例为一种专门用于SF6的绝缘气体含水量监测方法及装置。该方法包括以下步骤：(参见图1、图2和图3)A.将组成湿度传感器的一对串联热敏电阻Rt1、Rt2分别裸露在被测气体中和密封在腔体中；B.从两热敏电阻的中接点A引出因含水量不同导致温度差异产生的电信号，并放大后经多路模拟开关<4>传输到TLC1549型A/D转换器<2>中；C.TLC1549型A/D转换器<2>将传输来的电信号转换成相应数字信号后传输到89C51型单片机<3>的数据输入端13脚；D.89C51型单片机<3>经数字过滤、温度补偿、门限比较等内部运算后，数据结果输出到外接RS-485数据总线，控制信号经放大后传输到报警继电器JK1或闭锁继电器JK2。

实现该方法的装置主要由微水变送器、TLC1549型A/D转换器<2>、89C51型单片机<3>构成(参见图2)，其中微水变送器含有一对串联热敏电阻Rt1、Rt2构成的湿度传感器(参见图3)，热敏电阻Rt1裸露在被测气体中，Rt2则密封在腔体内。两热敏电阻Rt1、Rt2的中接点A作为湿度传感器输出端，其输出信号经放大处理后送到微水变送器的输出端，微水变送器接口<1>经并联的滤波电容C8、C9，电位器W1，以及阻抗变换器，接多路模拟开关<4>的13脚，再由该多路模拟开关<4>的输出端3脚接A/D转换器<2>的输入端2脚。A/D转换器<2>的输出端6脚接单片机<3>的数据输入端13脚，单片机<3>的2、3两脚为专用通讯口，经MAX488芯片组成的标准RS-485总线接口接监测中心，单片机<3>的14-17脚作为显示输出，接液晶显示屏(图中未示出)。单片机<3>的7、8脚作为控制输出端，分别经开关三极管接报警和闭锁电路中的继电器，具体来说，单片机<3>的7、8脚分别接首级三极管T1、T2的基极，首级三极管T1、T2的集电极分别接终级三极管T3、T4的基极，终级三极管T3、T4的集电极分别接报警继电器JK1或闭锁继电器JK2，两级三极管的发射极均接地，其基极均经电阻接电源。

图2中左上角为电源电路部分，经整流、稳压、滤波提供所需电源；图2右下角附近的继电器JK0用于电源监测，当两路电源中有一路出故障时，JK0将释放，从而输出故障信号。

图中的按钮AN1、AN2仅用于调试，不作为功能按钮使用。

当本实施例的装置工作时，裸露在被测气体中的热敏电阻由于SF6中含有水份而产生温度变化，从而导致阻值变化，最终引起两热敏电阻中接点的输出电压变化，本实施例中当含水量在10-1000ppm范围变化时，相应的输出电压在0-5V范围变化。来自微水变送器的含水量电压信号通过电容C8、C9滤波，以及电位器W1阻抗变换输出，再经放大，由多路模拟开关<4>传至A/D转换器<2>的输入端2脚，通过A/D转换器<2>转换成数字信号后，由其输出端6脚传至单片机<3>。当含水量信号运算结果表明大于报警门限时，单片机<3>的7脚输出低电平，使两终级开关三极管T3、T4导通，两继电器JK1、JK2吸合，从而发出报警和闭锁信号。在此过程中，单片机<3>可以随时将监测结果通过显示屏显示出来；当接收到监测中心发来的上传命令后，单片机<3>通过RS-485总线及时将采集到的气体微水含量数值、报警信息、门限信息以及闭锁信息远传至变电站的监测中心。

显然，本实施例的绝缘气体含水量监测装置可以精确实现实时监测高压电气设备中绝缘气体的含水量，确保高压电气设备始终能够正常而又安全的工作。并且，实现了系统化远程监控，大大减轻了劳动强度。

Claims (6)

1．一种绝缘气体含水量监测方法，其特征在于：

A.将组成湿度传感器的一对串联热敏电阻分别裸露在被测气体中和密封在腔体中；

B.从两热敏电阻的中接点引出因含水量不同导致温度差异产生的电信号，并放大后传输到A/D转换器中；

C.A/D转换器将传输来的电信号转换成相应数字信号后传输到单片机的数据输入端；

D.单片机经数字过滤、温度补偿、门限比较等内部运算后，输出到外接数据总线。

2．一种实现权利要求1所述方法的绝缘气体含水量监测装置，包括微水变送器、A/D转换器、单片机，其特征在于：所述微水变送器含有湿度传感器，所述湿度传感器由分别裸露在被测气体中和密封在腔体中的一对串联热敏电阻构成，两热敏电阻的中接点作为微水变送器的输出端，经放大电路由微水变送器的输出端接A/D转换器的输入端，A/D转换器的输出端接单片机的数据输入端，单片机的数据输出端外接数据总线。

3．根据权利要求2所述的绝缘气体含水量监测装置，其特征在于：还包括显示器，所述显示器接单片机的相应输出端。

4．根据权利要求2所述的绝缘气体含水量监测装置，其特征在于：所述微水变送器的输出端经并联的滤波电容、电位器，以及放大器，并通过多路模拟开关接A/D转换器的输入端。

5．根据权利要求2所述的绝缘气体含水量监测装置，其特征在于：所述单片机的专用通讯口经标准RS-485总线接口接监测中心。

6．根据权利要求2所述的绝缘气体含水量监测装置，其特征在于：所述单片机的控制输出端分别接报警和闭锁电路中首级三极管的基极，首级三极管的集电极分别接终级三极管的基极，终级三极管的集电极分别接报警或闭锁继电器，两级三极管的发射极均接地，其基极均经电阻接电源。

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