CN202304897U

CN202304897U - Sf6电气设备在线监测系统

Info

Publication number: CN202304897U
Application number: CN2011204360968U
Authority: CN
Inventors: 倪时龙; 庄贤盛; 刘良武
Original assignee: GUANGZHOU ZHONGLI ELECTRIC POWER TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd; Fujian Yirong Information Technology Co Ltd
Current assignee: GUANGZHOU ZHONGLI ELECTRIC POWER TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd; Fujian Yirong Information Technology Co Ltd
Priority date: 2011-11-07
Filing date: 2011-11-07
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2021-11-07

Abstract

本实用新型提供了一种SF₆电气设备在线监测系统，包括依次连接的SF₆电气设备的取充气接口、设备选择器、测量模块、气体回收模块，以及一具有数据处理功能和检测控制功能的后台服务器和一远程控制中心，所述后台服务器与所述设备选择器、测量模块、气体回收模块相连；所述远程控制中心通过网络控制所述后台服务器；所述测量模块包括：色谱柱分离检测模块、密度监测模块、温度监测模块及湿度监测模块。本实用新型不仅可以在线监测SF₆气体温度、湿度、密度，同时还可以准确检测SF₆电气设备故障分解物的组分并将检测气体收集回充至SF₆电气设备中。

Description

SF6电气设备在线监测系统

【技术领域】

本实用新型涉及一种SF₆电气设备在线监测系统。

【背景技术】

使用SF₆(SF₆为一种气体)作为绝缘介质的电气设备，在设备内部存在局部放电、破坏性放电及过热故障时，设备内部的SF₆气体、固体绝缘及金属导体将不同程度的分解而产生各种分解物，这些分解物相互之间或与设备内部气体、固体材料之间经过进一步反应、吸附，最后分解物浓度达到动态平衡状态。现有的SF₆电气设备的在线监测装置一般都只是通过监测SF₆气体的压力、温度、湿度、密度信号判断电气故障，并没有具备检测故障分解物的在线监测系统。通过检测存在于SF₆气体中的这些分解物，才能更准确地判断SF₆电气设备是否存在潜伏性故障。

【发明内容】

近年来SF₆电气设备的故障率不断上升，急需开发检测灵敏度高、检测组分多的SF₆电气设备的在线监测系统。本实用新型提供一种SF₆电气设备在线监测系统，其不仅可以在线监测SF₆气体温度、湿度、密度，同时还可以准确检测SF₆电气设备故障分解物的组分并将检测气体收集回充至SF₆电气设备中。

本实用新型是这样实现的：

一种SF₆电气设备在线监测系统，包括依次连接的SF₆电气设备的取充气接口、设备选择器、测量模块、气体回收模块，以及一具有数据处理功能和检测控制功能的后台服务器和一远程控制中心，所述后台服务器与所述设备选择器、测量模块、气体回收模块相连；所述远程控制中心通过网络控制所述后台服务器；所述测量模块包括：基于脉冲氦离子化检测器的色谱柱分离检测模块、密度监测模块、温度监测模块及湿度监测模块。

进一步地，所述色谱柱分离检测模块包括：用连接管相互连接的进样系统、分离系统、检测系统，所述检测系统包括脉冲氦离子化检测器和热导检测器；

所述进样系统包括用连接管相互连接的钢瓶、载气控制器、十通阀、定量管、进样管以及出样管；所述钢瓶经所述载气控制器后再分别连接至所述十通阀、所述检测系统的热导检测器和脉冲氦离子化检测器；所述定量管连接在所述十通阀上；所述进样管、出样管分别与所述十通阀相连；

所述分离系统包括采用连接管相互连接的分流阀、第一色谱柱、第二色谱柱、第三色谱柱、第一六通阀、第二六通阀、Purge阀以及流量控制阀；所述分流阀设于所述十通阀和第一色谱柱之间；所述第一色谱柱的一端与所述十通阀相连，其另一端连接一三通管，所述三通管包括第一分支管、第二分支管、第三分支管，所述第一分支管与所述十通阀相连，所述第二分支管连接至所述第一六通阀，所述第三分支管连接至所述进样系统的载气控制器，所述流量控制阀设于所述第三分支管上；所述第一六通阀与第二六通阀相连，所述第一六通阀还连接到第三分支管的管道上，所述第一六通阀还连接到第二色谱柱，所述Purge阀设置于所述第一六通阀和第二色谱柱之间；所述第二六通阀连接所述第三色谱柱后连接至所述检测系统中脉冲氦离子化检测器，所述第二六通阀还连接至所述检测系统中热导检测器。

进一步地，所述脉冲氦离子化检测器和热导检测器联合检测，其气路通道包括第一气路通道和第二气路通道，所述第一气路通道为：样品气体经过所述第一色谱柱、第一六通阀、第二六通阀，然后进入热导检测器；所述第二气路通道为：样品气体经过所述第一色谱柱、第一六通阀、第二色谱柱，然后进入脉冲氦离子化检测器。

进一步地，所述脉冲氦离子化检测器单独检测，其气路通道包括第三气路通道和第四气路通道，所述第三气路通道为：样品气体经过所述第一色谱柱、第一六通阀、第二六通阀、第三色谱柱，然后进入脉冲氦离子化检测器；所述第四气路通道为：样品气体经过所述第一色谱柱、第一六通阀、第二色谱柱，然后进入脉冲氦离子化检测器。

本实用新型的优点在于：

1、在线监测SF₆气体的温度、湿度、密度，判断SF₆电气设备是否存在泄露并能针对存在泄露的设备进行在线、自动补气，判断SF₆气体湿度是否超标；

2、准确检测SF₆电气设备故障分解物的组分及含量，正确判断SF₆电气设备是否存在潜伏性故障，为电力系统设备安全运行保驾护航；

3、检测时间短、操作方便，后台服务器控制在线监测，各项功能完全自动化，并能根据需要对特定设备进行更高频率的专门监测；

4、监测数据可以有线、无线传送到远程中心，并可在远程中心对后台服务器进行控制。

5、由于采用基于脉冲氦离子化检测器的色谱柱分离检测模块，本实用新型还具有以下优点：(1)灵敏度高：氦离子检测器的灵敏度为PPb级别，检测灵敏度达0.01μL/L～0.1μL/L；(2)线性响应：氦离子检测器和热导检测器一样，是通用检测器，都是线性响应，且氦离子检测器比热导检测器灵敏度要高3个数量级(10³)以上；(3)检测组分多：采用多根色谱柱、反吹等方法，实现将SF₆电气设备故障判断需要的组分全部分离，可以检测的组分如下：O₂、N₂、CO、CO₂、NO₂、CF₄、C₂F₆、C₃F₈、H₂S、SO₂、SOF₂、SO₂F₂、S₂F₁₀O、SF₆，达14种以上。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型色谱柱分离检测模块的结构示意图。

图3是本实用新型色谱柱分离检测模块取样时的局部结构示意图。

图4是本实用新型色谱柱分离检测模块进样时的局部结构示意图。

图5是本实用新型色谱柱分离检测模块处于检测状态1时的结构示意图。

图6是本实用新型色谱柱分离检测模块处于检测状态2时的结构示意图。

图7是本实用新型色谱柱分离检测模块反吹时的结构示意图。

【具体实施方式】

如图1所示，一种SF₆电气设备在线监测系统，包括依次连接的SF₆电气设备的取充气接口100、设备选择器200、测量模块300、气体回收模块400，以及一具有数据处理功能和检测控制功能的后台服务器500和一远程控制中心600，所述后台服务器500与所述设备选择器200、测量模块300、气体回收模块400相连；所述远程控制中心600通过网络控制所述后台服务器500；所述测量模块300包括：所述色谱柱分离检测模块10、密度监测模块20、温度监测模块30及湿度监测模块40。

所述设备选择器200根据所述后台服务器500的指令，接通或断开与SF₆电气设备取充气接口100和测量模块300的气路连接。所述色谱柱分离检测模块10负责检测SF₆电气设备故障分解物的组分及含量，所述密度监测模块20、温度监测模块30及湿度监测模块40分别监测SF₆的密度、温度、湿度。所述监测模块300的输出均为初步处理后的数字信号，所述初步处理后的数字信号传送到所述后台服务器500，所述后台服务器500对初步处理后的数字信号进一步加工处理，包括状态预测分析、曲线统计等。所述后台服务器500还具备调用、远程访问等管理控制功能。

所述监测数据通过网络传送到远程控制中心600。所述后台服务器500根据用户设置控制所述测量模块300中各个阀的切换、流量、压力等；

所述气体回收模块400将测试后的样品气体回收并充会SF₆电气设备中，保证了电气设备中SF₆气体的含量不会因为反复多次的取样检测而减少。

如图2所示，所述色谱柱分离检测模块10包括：用连接管相互连接的进样系统1、分离系统2、检测系统3，所述检测系统3包括脉冲氦离子化检测器(以下使用简称：PDHID)和热导检测器(以下使用简称：TCD)。所述检测系统3有两种检测状态，检测状态1为TCD和PDHID联合检测，能检测分析出如下气体：O₂、N₂、CO₂、CF₄、H₂S、SO₂、SF₆；检测状态2为PDHID单独检测，能检测分析出如下气体：O₂、N₂、CO、CO₂、NO₂、CF₄、C₂F₆、C₃F₈、H₂S、SO₂、SOF₂、SO₂F₂、S₂F₁₀O、SF₆。

所述进样系统1包括用连接管相互连接的钢瓶11、载气控制器12、十通阀13、定量管14，进样管15及出样管16。所述钢瓶11经所述载气控制器12后再分别连接至所述十通阀13、所述检测系统2的TCD和PDHID；所述定量管14连接在所述十通阀13上；所述进样管15、出样管16分别与所述十通阀13相连。

所述分离系统2包括采用连接管相互连接的分流阀21、第一色谱柱22、第二色谱柱23、第三色谱柱24、第一六通阀25、第二六通阀26、Purge阀27、流量控制阀28；所述分流阀21设于所述十通阀13和第一色谱柱22之间；所述第一色谱柱22的一端与所述十通阀13相连，其另一端连接一三通管29，所述三通管29包括第一分支管291、第二分支管292、第三分支管293，所述第一分支管291与所述十通阀13相连，所述第二分支管292连接至所述第一六通阀25，所述第三分支管293连接至所述进样系统1的载气控制器12，所述流量控制阀28设于所述第三分支管293上；所述第一六通阀25与第二六通阀26相连，所述第一六通阀25还连接到第三分支管293的管道上，所述第一六通阀25还连接到第二色谱柱23，所述Purge阀27设置于所述第一六通阀25和第二色谱柱23之间；所述第二六通阀26连接所述第三色谱柱24后连接至所述检测系统3中PDHID，所述第二六通阀26还连接至所述检测系统3中TCD。

本实用新型中所述十通阀13为进样控制阀，包括第一进样阀口131至第十进样阀口1310。所述第一六通阀25和第二六通阀26对气体起到分路的作用，所述第一六通阀25包括第一分路阀口251至第六分路阀口256，所述第二六通阀26包括第七分路阀口261至第十二分路阀口266。则本实用新型的具体连接关系为：

所述钢瓶11经所述载气控制器12后再分别连接至所述十通阀13的第八进样阀口138以及所述检测系统3的PDHID和TCD；所述定量管14的两端分别连接在所述十通阀13的第二进样阀口132和第五进样阀口135上。所述进样管15与所述十通阀13的第三进样阀口133；所述出样管16与所述十通阀13的第四进样阀口134相连；所述十通阀13的第一进样阀口131与所述第九进样阀口139相连，所述第七进样阀口137与第十进样阀口1310相连。

所述第一色谱柱22的一端与所述十通阀13的第六进样阀口136相连，所述第一色谱柱22的另一端连接所述三通管29的第一分支管291；

所述分流阀21设于所述十通阀13和第一色谱柱22之间；所述第二分支管292连接至所述第一六通阀25的第一分路阀口251，所述第三分支管293连接至所述进样系统1的载气控制器12；

所述流量控制阀28设于所述第三分支管293上；

所述第一六通阀25的第二分路阀口252与所述第二六通阀26的第七分路阀口261相连；所述第一六通阀25的第四分路阀口254连接到所述第三分支管293的管道上；所述第一六通阀25的第六分路阀口256连接到第二色谱柱23，所述Purge阀27设置于所述第一六通阀25的第六分路阀口256和第二色谱柱23之间的管道上，所述Purge阀27为进样吹扫阀，其作用是消除进样时可能带入的杂质，所述第一六通阀26的第三分路阀口253与所述第五分路阀口255相连；

所述第二六通阀26的第八分路阀口262连接至所述TCD；所述第二六通阀26的第十分路阀口264连接到第三分支管293的管道上；所述第二六通阀26的第十二分路阀口266连接所述第三色谱柱24后再连接至所述PDHID；所述第二六通阀26的第九分路阀口263与所述第十一分路阀口265相连。

上述为色谱柱分离检测模块10的结构关系，其具体操作过程请参阅图3至图7所示，图中所示箭头为气体的流动方向，具体步骤如下：

步骤a，取样：如图3所示所述十通阀13不动作，其内部连接关系为：第二进样阀口132与第三进样阀口133相通，第四进样阀口134与第五进样阀口135相通，第六进样阀口136与第七进样阀口137相通，第八进样阀口138与第九进样阀口139相通，第十进样阀口1310与第一进样阀口131相通。样品气体从所述进样管15进入，经过第三进样阀口133、第二进样阀口132后充满所述定量管14，多出的气体经过第五进样阀口135与第四进样阀口134从所述出样管16流出；载气经过第八进样阀口138、第九进样阀口139、第一进样阀口131、第十进样阀口1310、第七进样阀口137、第六进样阀口136后流入分离系统；

步骤b，进样：如图4所示，所述十通阀13动作，其内部连接关系与所述步骤a中十通阀13不动作时的连接关系完全相反，即原来不相通的阀口转变为相通，原来相通的阀口转变为不相通。载气经过第八进样阀口138、第七进样阀口137、第十进样阀口1310、第九进样阀口139、第一进样阀口131、第二进样阀口132、定量管14、第五进样阀口135、第六进样阀口136后，载气将充满定量管14的样品气推入分离系统2中；所述进样管15中多余的样气经过第三进样阀口133、第四进样阀口134后，经出样管16流出；

步骤c，分离、检测：当使用检测状态1检测样品气体时，如图5所示，所述第一六通阀25和第二六通阀26的内部连接关系为：所述第一分路阀口251与第二分路阀口252相通，所述第三分路阀口253与第四分路阀口254相通，所述第五分路阀口255与第六分路阀口256相通，所述第七分路阀口261与第八分路阀口262相通，所述第九分路阀口263与第十分路阀口264相通，所述第十一分路阀口265与第十二分路阀口266相通。样品气体经过所述第一色谱柱22分离后，分两气路通道，包括第一气路通道和第二气路通道，第一气路通道是经过所述第一色谱柱22分离后的样品气体经过第一六通阀25后，再经过第二六通阀26，然后进入TCD；所述第二气路通道是经过所述第一色谱柱22分离后的样品气体经过第一六通阀25后，经过所述第二色谱柱23再次分离，然后进入PDHID；

当使用检测状态2检测样品气体时，如图6所示，所述第一六通阀25的内部连接关系与检测状态1中第一六通阀25的内部连接关系相同。所述第二六通阀26的内部连接关系与检测状态1中第二六通阀26的内部连接关系完全相反，即原来不相通的阀口转变为相通，原来相通的阀口转变为不相通。样品气体经过所述第一色谱柱22分离后，分两气路通道，包括第三气路通道和第四气路通道，第三气路通道是经过所述第一色谱柱22分离后的样品气体经过所述第一六通阀25后，再经过第二六通阀26，然后经过所述第三色谱柱24再次分离，最后进入PDHID；所述第四气路通道是经过所述第一色谱柱22分离后的样品气体经过第一六通阀25后，经过所述第二色谱柱23再次分离，然后进入PDHID；

步骤d，反吹：当样品气体处于取样、进样、分离、检测状态时，所述流量控制阀28处于关闭状态。当上述四个状态完成后，打开所述流量控制阀28，，启动反吹，如图7所示，载气从第三分支管293加压吹入，载气反向通过第一色谱柱22，将第一色谱柱22中的重质样品从所述分流阀21吹出，避免污染大部分色谱中，保护色谱柱并缩短了检测时间。反吹结束后，关闭所述流量控制阀28。

采用检测状态2时，PDHID检测流经第一色谱柱22和第二色谱柱22的样品气体，同时还要检测流经第一色谱柱22和第三色谱23柱的样品气体，而这两次的样品气体由于色谱柱的作用，时间上是分开进入PDHID的，这就导致所需时间比较长，因此在不需要检测出所有组分的情况下，可以使用检测状态1对样品气体进行检测，以缩短检测时间。

本实用新型色谱柱分离检测模块中第一色谱柱14和第二色谱柱15均采用G-Pro色谱柱，第三色谱柱16采用C13X色谱柱。

本实用新型增加了色谱柱分离检测模块，使得本实用新型不仅可以在线监测SF₆气体温度、湿度、密度，同时还可以准确检测SF₆电气设备故障分解物的组分并将检测气体收集回充至SF₆电气设备中，且可检测出多达14种的组分，为判断SF₆电气设备是否存在潜伏性故障提供更有力的依据。

以上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已，故不能依此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖的范围内。

Claims

1.一种SF₆电气设备在线监测系统，其特征在于：包括依次连接的SF₆电气设备的取充气接口、设备选择器、测量模块、气体回收模块，以及一具有数据处理功能和检测控制功能的后台服务器和一远程控制中心，所述后台服务器与所述设备选择器、测量模块、气体回收模块相连；所述远程控制中心通过网络控制所述后台服务器；所述测量模块包括：色谱柱分离检测模块、密度监测模块、温度监测模块及湿度监测模块。

2.根据权利要求1所述的SF₆电气设备在线监测系统，其特征在于：所述色谱柱分离检测模块包括：用连接管相互连接的进样系统、分离系统、检测系统，所述检测系统包括脉冲氦离子化检测器和热导检测器；

3.根据权利要求2所述的SF₆电气设备在线监测系统，其特征在于：所述脉冲氦离子化检测器和热导检测器联合检测，其气路通道包括第一气路通道和第二气路通道，所述第一气路通道为：样品气体经过所述第一色谱柱、第一六通阀、第二六通阀，然后进入热导检测器；所述第二气路通道为：样品气体经过所述第一色谱柱、第一六通阀、第二色谱柱，然后进入脉冲氦离子化检测器。

4.根据权利要求2所述的SF₆电气设备在线监测系统，其特征在于：所述脉冲氦离子化检测器单独检测，其气路通道包括第三气路通道和第四气路通道，所述第三气路通道为：样品气体经过所述第一色谱柱、第一六通阀、第二六通阀、第三色谱柱，然后进入脉冲氦离子化检测器；所述第四气路通道为：样品气体经过所述第一色谱柱、第一六通阀、第二色谱柱，然后进入脉冲氦离子化检测器。