CN204575523U - 一种sf6气体远程监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种SF6气体远程监测装置，包括至少一个检测装置、至少一个监控终端，检测装置包括依次连接的光源驱动模块、采样气室、信号调理模块、A/D转换模块、信号处理模块以及第一无线数传模块，信号处理模块还连接光源驱动模块；监控终端包括依次连接的第二无线数传模块、数据处理模块和显示报警模块；监控终端与检测装置之间无线通信。本实用新型采用多点检测多终端监控的方式，将多个检测装置安置在多个可疑泄漏点处同时检测，使检测区域更广泛、全面；采用多个无线终端监控，每位检测人员可手持一个无线终端，能够同时远程查看各检测点的SF6气体浓度，实时监控更方便，且无需在场，避免了SF6气体泄漏造成的危害。

Description

一种SF6气体远程监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种气体远程监测装置，特别是涉及一种基于非分光红外原理的无线式SF6气体泄漏远程监测装置，属于SF6气体泄漏检测领域。

背景技术

近年来，SF6气体因其具有良好的绝缘性能和灭弧性能，在电力系统中得到广泛的应用，如：高压开关、断路器、高压变压器、气体封闭组合电容器、互感器等。但是由于SF6气体的密度是空气的5倍，一旦发生泄漏，极易沉积在电力设备室的底部空间，检测人员进入易造成人体缺氧。同时当SF6设备发生故障时，放电产生的高温电弧使SF6气体发生分解反应，产生多种低氟硫化物，这些低氟硫化物与空气中的微量水分和氧气进一步反应，生成HF和SO₂等化合物。产生的化合物对设备内其它绝缘及金属材料有强腐蚀作用，进而加速绝缘劣化, 最终导致设备发生突发性故障。低氟硫化物、HF和SO₂也具有毒性，大量吸入会引起头晕和肺水肿，甚至致人死亡，对检测人员带来严重危害。同时SF6本身也是一种温室气体。因此对电力设备SF6气体的监测至关重要。

目前高压放电电离法和化学法是SF6气体浓度监测常用的两种方法。其中高压放电电离法是使用高压击穿技术，高压放电的电流随着空气中SF6气体浓度含量的不同而不同，通过测量放电电流来确定空气中泄漏的SF6气体浓度的大小，但是高压放电传感器寿命较短，不能长期稳定工作，漂移大，易产生误报。电化学法是通过检测SF6电化学反应产物的含量确定SF6气体浓度，但其传感器参与反应，可能产生二次污染，传感器寿命较短，要定期更换传感器，从而增加了后期成本。

随着红外探测技术的发展，与其它监测技术相比，基于非分光红外原理的SF6泄漏监测技术在价格、功耗、寿命、精度等方面有着明显的优势。尤其是在多种气体混合的复杂情况中，红外检测技术以其极高的气体选择性而具有难以替代的作用。我国在该领域起步较晚，近年来得到了广泛的发展，应用于SF6气体泄漏监测的技术和装置尚存在诸多不足。例如，为了减小因温度影响而造成的误差，SF6气体监测装置的气室中会设置有温度探测器，温度探测器将探测到被测泄漏SF6气体的温度输入到数据处理模块，数据处理模块对被测SF6气体浓度进行温度修正，通过温度补偿得到被测SF6气体的真实浓度。但是这种方法使数据处理模块运算量大、效率低、时间复杂度高。其次，目前的检测设备大多需要检测人员在测量SF6气体浓度时，需要到现场近距离观察测量装置显示的浓度读数，然而当SF6气体泄漏过多时，SF6气体及其分解产物都会对检测人员带来危害。再者，无论是手持式SF6气体监测装置还是台式SF6气体监测装置，在同一时刻只能对某一个检测点进行SF6气体浓度检测，所得到的数据只是一小区域SF6气体的浓度，不能代表整个设备室的泄漏SF6气体浓度，也不能实时掌握泄漏SF6气体的分布情况。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种SF6气体远程监测装置，能够同时对多个检测点进行检测，并通过无线方式传输数据，在多个终端上显示浓度，任意一个终端都能实时查看各检测点SF6气体浓度，使检测结果更加全面、可靠，装置使用更加灵活。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种SF6气体远程监测装置，包括至少一个检测装置、至少一个监控终端，所述检测装置包括依次连接的光源驱动模块、采样气室、信号调理模块、A/D转换模块、信号处理模块以及第一无线数传模块，信号处理模块还连接光源驱动模块；所述监控终端包括依次连接的第二无线数传模块、数据处理模块和显示报警模块；所述监控终端与检测装置通过第一无线数传模块、第二无线数传模块无线通信；

所述采样气室为带有进气口和出气口的镀膜气室，镀膜气室内设有带反射杯的红外光源、双元红外探测器，且带反射杯的红外光源、双元红外探测器以及镀膜气室共轴，红外光源与光源驱动模块连接，双元红外探测器与信号调理模块连接。

作为本实用新型的优选实施例，所述信号处理模块、数据处理模块均为单片机。

作为本实用新型的优选实施例，所述红外光源为EMIRS200型号的电调制红外光源。

作为本实用新型的优选实施例，所述双元红外探测器为PYS3228TCG7.4G20型号的热释电双元红外探测器。

作为本实用新型的优选实施例，所述第一无线数传模块、第二无线数传模块的型号均为WLK01L39。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本实用新型SF6气体远程监测装置，采用多点检测多终端监控的方式，使用多个由采样气室和电路板组成的检测装置，安置在多个可疑泄漏点处同时检测，使检测区域更加广泛、全面，能更加准确、可靠地实时掌握SF6气体的分布情况。采用多个无线终端监控，每位检测人员可手持一个无线终端，能够同时远程查看各检测点的SF6气体浓度，无线终端移动性好、灵活性高，检测人员实时监控更加方便，而且无需在场，避免了泄漏的SF6气体造成的危害。

2、本实用新型SF6气体远程监测装置，采用自带温度补偿的热释电红外探测器，无需附加使用温度传感器及算法对SF6气体浓度进行温度修正，简化了装置，提高了数据处理效率，进一步减小了测量误差。

3、本实用新型SF6气体远程监测装置，采用的第一、第二无线数传模块发射功率100mW，工作频率470-510MHz，功耗低、距离远、隔墙性能优越，广泛适合于电力系统等公司室内使用。

附图说明

图1是本实用新型SF6气体远程监测装置其中一个实施例的结构框图。

图2是本实用新型SF6气体远程监测装置中采样气室的结构剖面示意图。

其中：1为红外光源；2为镀膜气室；3为进气口；4为出气口；5为测量滤光片；6为参比滤光片；7为双元红外探测器。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

本实用新型采用多点检测多终端监控的工作方式，在此以多点检测一个终端监控为其中一个实施例作详细说明，如图1所示。检测装置由采样气室、电路板和无线终端组成，其中采样气室包括红外光源1、镀膜气室2、进气口3、出气口4、测量滤光片5、参比滤光片6、双元红外探测器7；电路板包括信号调理模块、A/D转换模块、信号处理模块、光源驱动模块和第一无线数传模块；无线终端包括第二无线数传模块、数据处理模块和显示报警模块。

光源驱动模块驱动红外光源向双元红外探测器发射红外光，双元红外探测器接收红外光并向信号调理模块输出电信号，信号调理模块将电信号放大和滤波后传输至A/D转换模块，A/D转换模块将接收到的电信号转化为数字信号并传输至信号处理模块，信号处理模块将数字信号处理后经第一无线数传模块传输至第二无线数传模块，第二无线数传模块将处理结果传输至数据处理模块，数据处理模块对处理结果进行再处理和判断是否超过阈值后在显示报警模块上显示，超过阈值时报警。

采样气室如图2所示，采样气室内部中空，内壁为镀金反射膜的镀膜气室2，气室上部左端设有进气口3，上部右端设有出气口4，气室左侧为红外光源1，红外光源带有反射杯，红外光经反射杯聚集进入气室，气室右侧为双元红外探测器7，双元红外探测器的两个通道前端有测量滤波片5和参比滤波片6，红外光分别经测量滤光片和参比滤光片，进入探测器的两个通道，探测器输出测量电信号和参比电信号，两个电信号输出到电路板。红外光源为电调制红外光源，发出波长范围为2μm-16μm的红外光，并带有反射杯，无需使用镀膜反射镜。

本实用新型采用单光束双波长的红外检测原理，含有SF6的气体从进气口3进入，从出气口4排出。气室左端的红外光源1发出红外光，穿过气室内的SF6气体，根据红外光谱理论，不同类型的气体分子偶极矩不同，使得一种气体分子对特定波长的红外光有吸收作用，SF6气体分子对波长为10.6μm的红外光有吸收作用，吸收量满足朗伯-比尔吸收定律，红外光穿过气室内SF6气体后，到达双元红外探测器7的接收端，分别经中心波长为10.6μm±60nm、半带宽为240nm±50nm的测量滤波片5和中心波长为3.95μm±40nm、半带宽为90nm±20nm的参比滤波片6进入双元红外探测器7对应的两个通道，双元红外探测器7输出测量电信号和参比电信号，两个电信号输出到电路板。

如图1所示，电路板上包括信号调理模块、A/D转换模块、信号处理模块、光源驱动模块和第一无线数传模块。信号调理模块连接前端双元红外探测器的输出端，将双元红外探测器输出的测量电信号和参比电信号放大和滤波；A/D转换模块连接信号调理模块的输出端，将模拟信号转换为数字信号；信号处理模块连接A/D转换模块的输出端，将接收到的数字信号计算出待测SF6气体浓度；光源驱动模块前端连接数据处理模块，后端连接红外光源，驱动红外光源发出稳定的红外光；第一无线数传模块连接信号处理模块的输出，将计算出的SF6气体浓度值通过无线方式向终端发送。

如图1所示，终端上包括第二无线数传模块、数据处理模块和显示报警模块。终端上的第二无线数传模块接收所有检测装置发送的数据；终端上的数据处理模块连接第二无线数传模块的输出端，将SF6气体浓度的数值进一步处理成能显示的数据并判断是否超过阈值；显示报警模块连接数据处理模块的输出端，显示出所有检测点的SF6气体浓度，如果有气体浓度超过阈值就报警。

如图1所示，以多点检测一个终端监控为例，每个检测点的检测装置将该检测点的SF6气体浓度值通过无线传输到终端上显示，无线终端接收来自所有检测点的SF6气体浓度值并显示，只要有一处检测点的SF6气体浓度超过阈值就发生报警。在实际应用时，在多个检测点处安置检测装置，使用多个这种无线终端，每个无线终端都接收所有检测装置传输的数据并显示。使用时，每位检测人员手持一个无线终端监控，在公司内不同工作地点的检测人员通过无线终端都能查看到相同的数据。本实用新型实现了对泄漏SF6气体长期、可靠、连续、远程、多人员的实时监测。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。

Claims (5)

1.一种SF6气体远程监测装置，其特征在于：包括至少一个检测装置、至少一个监控终端，所述检测装置包括依次连接的光源驱动模块、采样气室、信号调理模块、A/D转换模块、信号处理模块以及第一无线数传模块，信号处理模块还连接光源驱动模块；所述监控终端包括依次连接的第二无线数传模块、数据处理模块和显示报警模块；所述监控终端与检测装置通过第一无线数传模块、第二无线数传模块无线通信；

所述采样气室为带有进气口和出气口的镀膜气室，镀膜气室内设有带反射杯的红外光源、双元红外探测器，且带反射杯的红外光源、双元红外探测器以及镀膜气室共轴，红外光源与光源驱动模块连接，双元红外探测器与信号调理模块连接。

2.如权利要求1所述SF6气体远程监测装置，其特征在于：所述信号处理模块、数据处理模块均为单片机。

3.如权利要求1所述SF6气体远程监测装置，其特征在于：所述红外光源为EMIRS200型号的电调制红外光源。

4.如权利要求1所述SF6气体远程监测装置，其特征在于：所述双元红外探测器为PYS3228TCG7.4G20型号的热释电双元红外探测器。

5.如权利要求1所述SF6气体远程监测装置，其特征在于：所述第一无线数传模块、第二无线数传模块的型号均为WLK01L39。