CN203275293U - 一种集中式红外变电站环境气体监测装置 - Google Patents

一种集中式红外变电站环境气体监测装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种集中式红外变电站环境气体监测装置，包括：分别与各监测点的采气管相连的若干进气口，各进气口内分别设有进气电磁阀，设有SF6红外传感检测模块的SF6检测气室，该SF6检测气室的进气管分别与各进气口的内管路相连，所述进气管内设有抽气泵，该SF6检测气室的排气管内设有排气泵，该排气管口设有排气电磁阀。本实用新型克服了现有技术中的缺陷，仅需一个气室就可以完成多监测点的环境数据检测，有效的降低了安装、调试、维护成本。

Description

一种集中式红外变电站环境气体监测装置
技术领域
本实用新型涉及一种环境气体监测装置,尤其涉及一种红外线检测SF6的气体监测装置。
背景技术
从上个世纪80年代后，SF6因其优越的绝缘、灭弧性能，SF6电气设备逐渐替代传统的充油设备，越来越被广泛应用于高压电气设备中，为电力系统的安全、稳定、经济运行取得了良好的效果。但SF6气体比重比空气大，一旦泄漏，便会沉积在低层空间，造成局部缺氧，使人窒息。并且SF6气体经过高温拉弧放电后的分解物氟化亚硫酰（SOF2）、氟化硫酰（SO2F2）、四氟化硫（SF4）、二氟化硫（SF2）等对人体有极大的损害。《电业安全工作规程》特别规定，在相关场所必须安装氧气和SF6气体在线监测装置，并安装必要的通风换气装置。
目前正在被使用的变电站环境在线综合监测装置大多数采用分布式结构，每一个监测点都需要一套气体监测变送装置，设备安装、运行、维护成本较高。且对SF6泄漏气体的检测精度不高，存在误报、漏报等情况。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种集中式红外变电站环境气体监测装置，该监测装置解决了各监测点均需一套气体监测变送装置，且设备安装、运行、维护成本较高的技术问题，在不降低检测精度的前提下，仅需一SF6红外传感检测模块，即可完成各监测点的环境气体检测。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种集中式红外变电站环境气体监测装置，包括：
分别与各监测点的采气管相连的若干进气口，各进气口内分别设有进气电磁阀，设有SF6红外传感检测模块的SF6检测气室，该SF6检测气室的进气管分别与各进气口的内管路相连，所述进气管内设有抽气泵，该SF6检测气室的排气管内设有排气泵，该排气管口设有排气电磁阀；
其中，由一MCU模块控制一进气电磁阀打开，且其余进气电磁阀、排气电磁阀关闭，同时控制抽气泵抽取相应监测点的气体进入SF6检测气室进行检测，检测完毕后，所述MCU模块关闭所述打开的进气电磁阀，以及控制所述排气电磁阀打开，同时启动所述排气泵抽出所述SF6检测气室内气体至真空。
进一步，为了在检测SF6的同时，进行各监测点的氧气含量的检测，所述的集中式红外变电站环境气体监测装置，还包括一氧气检测气室，该氧气检测气室的进气管、排气管分别与所述SF6检测气室的进气管、排气管相连，适于通过所述抽气泵、排气泵同时进行充气或排气。
进一步，为了降低所述SF6检测气室中的SF6红外传感检测模块在测量SF6气体时产生的误差，所述SF6红外传感检测模块包括：CO2激光器，该CO2激光器发射的红外线经一分光器分成两路光，该两路光分别经过调制盘调制，其中，一路光射入所述SF6检测气室，由一红外探测器探测红外线数据，该红外线数据经一锁相环放大电路放大后，输入至差分放大电路一输入端；另一路光射入一预留空气的参考气室，由另一红外探测器探测红外线数据，该红外线数据经另一锁相环放大电路放大后，输入至差分放大电路另一输入端；所述差分放大电路的输出端与所述MCU相连，以获得所述SF6检测气室内SF6的含量，即该电路通过差分放大电路消除CO2激光器因功率波动产生的误差。
进一步，所述氧气检测气室内还设有温湿度检测模块，所述MCU模块分别与所述氧气检测气室中的氧气检测模块、温湿度检测模块相连，适于检测氧气、温湿度数据。
进一步，所述MCU模块还分别与一报警装置和LCD显示装置相连。
本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：（1）通过MCU控制进气、排气电磁阀，抽气泵，排气泵配合工作，克服了现有技术中每一监测点都需要一套气体监测变送装置的缺陷，仅需一个气室就可以完成多监测点的环境数据检测，有效的降低了安装、调试、维护成本；（2）在检测SF6的同时，再进一步检测氧气的含量，避免现场人员因缺氧造成窒息；（3）通过两路光分别经过SF6检测气室和参考气室，红外数据进入差分放大电路能有效的消除CO2激光器因功率波动产生的误差。
附图说明
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
图1为本实用新型的集中式红外变电站环境气体监测装置的一种实施方式；
图2为本实用新型的电路结构框图；
图3为本实用新型的集中式红外变电站环境气体监测装置的另一种实施方式；
图4为本实用新型的SF6红外传感检测模块的结构示意图。
其中，进气口1、进气电磁阀2、抽气泵3、排气电磁阀4、排气泵5、数字式压力传感器6。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：
实施例1
见图1和图2，一种集中式红外变电站环境气体监测装置，包括：分别与各监测点的采气管相连的若干进气口1，即，该采气管的采气口设于相应监测点，各进气口1内分别设有进气电磁阀2，设有SF6红外传感检测模块的SF6检测气室，该SF6检测气室的进气管分别与各进气口1的内管路相连，所述进气管内设有抽气泵3，该SF6检测气室的排气管内设有排气泵5，该排气管口设有排气电磁阀4；
其中，由一MCU模块控制一进气电磁阀2打开，且其余进气电磁阀2、排气电磁阀4关闭，同时启动抽气泵3抽取相应监测点的气体进入SF6检测气室进行检测，检测完毕后，所述MCU模块关闭所述打开的进气电磁阀2，以及控制所述排气电磁阀4打开，同时启动所述排气泵5抽出所述SF6检测气室内气体至真空。
实施例2
见图3，在实施例1基础上的集中式红外变电站环境气体监测装置，还包括一氧气检测气室，该氧气检测气室的进气管、排气管分别与所述SF6检测气室的进气管、排气管相连，适于通过所述抽气泵3、排气泵5同时进行充气或排气。
见图4，所述SF6红外传感检测模块包括：CO2激光器，该CO2激光器发射的红外线（也可称为红外光、激光）经一分光器分成两路光，该两路光分别经过调制盘调制，其中，
一路光射入所述SF6检测气室，由一红外探测器探测红外线数据，该红外线数据经一锁相环放大电路放大后，输入至差分放大电路一输入端；
另一路光射入一预留空气的参考气室，由另一红外探测器探测红外线数据，该红外线数据经另一锁相环放大电路放大后，输入至差分放大电路另一输入端；
所述差分放大电路的输出端与所述MCU相连，以获得所述SF6检测气室内SF6的含量。
所述氧气检测气室内还设有温湿度检测模块，所述MCU模块分别与所述氧气检测气室中的氧气检测模块、温湿度检测模块相连，适于检测氧气、温湿度数据。
所述MCU模块还分别与一报警装置和LCD显示装置相连，该报警装置，适于当SF6含量超标、氧气低于一定含量时，发出相应警报；LCD显示装置适于显示相应SF6含量、氧气含量、温度、湿度等数据。
具体实施过程
见图1-4，本实用新型可以提供至少16路进气口1；另外还可以增配一路扩充进气口1（所述进气口1也可以根据实际场合需要，进行相应扩充或者精简）；在进行环境监测时，各进气口1均有MCU模块采用定时循环的方式通过控制一进气电磁阀2选通其中一路气体的开通，其它气路均处于关闭状态，与开通气路的进气口1相接的变电站现场监测点的气体由抽气泵3抽取进入氧气检测气室和SF6检测气室（也可以单独设置一SF6检测气室），两气室的传感信号由MCU模块进行数据处理后，在LCD显示模块14上实时循环显示相应检测数据。在氧气检测气室内还设有温湿度检测模块。
各监测点的氧气、SF6的浓度和温湿度数据由MCU模块通过运算分析，判断是否超标；若超标，则通过报警装置进行报警，并通过RS485通信接口将实时监测数据上传到上位机进行通风处理。在完成某路气体的采样与监测后，所有进气口1均被关闭，排气电磁阀4打开，由排气泵5将已测气体从两气室排出。在进、排气过程中采用数字式压力传感器6监测进、排气工作气压，实现采样进气时气室压力在1个标准大气压值，在排气时气室压力接近真空压力，该数字式压力传感器6与所述MCU模块相连。
其中，所述MCU模块可以采用单片机、嵌入式、DSP来实现，根据现有芯片模块的资源，完全能够实现上述功能，即同时实现进、排气电磁阀和抽气泵、排气泵的控制，以及SF6、氧气、温度湿度等数据的处理。
光辐射在气体中传播时由于气体分子对辐射的吸收、散射而衰减，因此可以利用气体在某一特定波段的吸收来实现对该气体的检测。由于SF6在红外波段(中心波长10.55μm)具有非常强的吸收，本实用新型中的SF6红外传感检测模块将在该波段内，通过检测SF6对红外激光的吸收，实现SF6的浓度检测。SF6检测气室吸收光程设计为20Cm;激光调制频率采用25Hz。CO2激光器发射中心波长10.55μm的单波长红外光，考虑到CO2激光器自身功率的波动，增加参考光路以消除激光器功率波动带来的影响；CO2激光器发射的红外光经分光器分成两路，一路红外光经调制盘调制后进入SF6检测气室，红外光经SF6吸收衰减后由一红外探测器探测，另一路红外光经调制盘调制后透过参考气室后由另一红外探测器探测，所述红外探测器为红外热释电探测器，通过对两路红外入射光的调制可消除杂散光的影响，两路红外探测器产生的探测信号分别经锁相放大器进行锁相放大后输入差分放大器进行差分放大，差分放大后的信号最终输入MCU模块进行分析处理、输出与显示。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种集中式红外变电站环境气体监测装置，其特征在于包括：
分别与各监测点的采气管相连的若干进气口，各进气口内分别设有进气电磁阀，设有SF6红外传感检测模块的SF6检测气室，该SF6检测气室的进气管分别与各进气口的内管路相连，所述进气管内设有抽气泵，该SF6检测气室的排气管内设有排气泵，该排气管口设有排气电磁阀；
其中，由一MCU模块控制一进气电磁阀打开，且其余进气电磁阀、排气电磁阀关闭，同时控制抽气泵抽取相应监测点的气体进入SF6检测气室进行检测，检测完毕后，所述MCU模块关闭所述打开的进气电磁阀，以及控制所述排气电磁阀打开，同时启动所述排气泵抽出所述SF6检测气室内气体至真空。
2.根据权利要求1所述的集中式红外变电站环境气体监测装置，其特征在于还包括一氧气检测气室，该氧气检测气室的进气管、排气管分与所述SF6检测气室的进气管、排气管相连，适于通过所述抽气泵、排气泵同时进行充气或排气。
3.根据权利要求2所述的集中式红外变电站环境气体监测装置，其特征在于：所述SF6红外传感检测模块包括：CO2激光器，该CO2激光器发射的红外线经一分光器分成两路光，该两路光分别经过调制盘调制，其中，
一路光射入所述SF6检测气室，由一红外探测器探测红外线数据，该红外线数据经一锁相环放大电路放大后，输入至差分放大电路一输入端；
另一路光射入一预留空气的参考气室，由另一红外探测器探测红外线数据，该红外线数据经另一锁相环放大电路放大后，输入至差分放大电路另一输入端；
所述差分放大电路的输出端与所述MCU相连，以获得所述SF6检测气室内SF6的含量。
4.根据权利要求3所述的集中式红外变电站环境气体监测装置，其特征在于：所述氧气检测气室内还设有温湿度检测模块，所述MCU模块分别与所述氧气检测气室中的氧气检测模块、温湿度检测模块相连，适于检测氧气、温湿度数据。
5.根据权利要求4所述的集中式红外变电站环境气体监测装置，其特征在于：所述MCU模块还分别与一报警装置和LCD显示装置相连。
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