SF6氣體密度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在GIS設(shè)備中的應(yīng)用

在gis設(shè)備中，一般采用sf6氣體作為絕緣、滅弧介質(zhì)。sf6氣體是一種無毒、無味、無色、無嗅、非可燃的合成氣體，具有高的耐電強(qiáng)度、優(yōu)良的滅弧性能，對(duì)gis設(shè)備性能起著決定性的作用?，F(xiàn)有的gis設(shè)備普遍采用密度繼電器在設(shè)備就地監(jiān)視sf6壓力，依靠密度繼電器上的壓力接點(diǎn)向遠(yuǎn)方發(fā)出sf6壓力低報(bào)警、壓力低閉鎖信號(hào)。由于沒有在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)sf6氣體漏泄及其發(fā)展趨勢(shì)，容易出現(xiàn)由于sf6嚴(yán)重漏泄，危及主設(shè)備安全，造成主設(shè)備損壞及影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的事故。近年來，隨著傳感技術(shù)、微電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速進(jìn)步，各種gis設(shè)備的線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。尤其是sf6氣體密度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)逐漸應(yīng)用于國內(nèi)外電網(wǎng)的眾多大型電力工程之中。

下面以越南sonla水電站工程中zf15-550型gis的sf6在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為例，對(duì)該種系統(tǒng)在gis設(shè)備中的應(yīng)用加以介紹。一、系統(tǒng)功能在越南sonla水電站工程中，sf6氣體密度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)gis各氣室中的sf6氣體狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行采集。從而實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)過程中對(duì)sf6氣體密度進(jìn)行實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)以及歷史數(shù)據(jù)分析，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)手段，更好地保證設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行。二、系統(tǒng)組成整套gis氣體密度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由sf6氣體密度繼電器、中繼器及轉(zhuǎn)換模塊、現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)計(jì)算機(jī)構(gòu)成。圖1sf6氣體密度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖該系統(tǒng)首先通過sf6氣體密度繼電器中的壓力及溫度傳感器采集高壓電氣設(shè)備中的壓力及溫度，將它們分別轉(zhuǎn)化為4~20ma dc的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，輸出給下位機(jī)。然后經(jīng)由下位機(jī)（中繼器及轉(zhuǎn)換模塊）使用其內(nèi)部的c51單片機(jī)對(duì)采集到的4~20ma dc的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)運(yùn)算處理得到密度值，最后通過rs485總線上傳至變電站機(jī)房監(jiān)控室的上位機(jī)（現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)計(jì)算機(jī)）。上位機(jī)采用工控組態(tài)軟件控制中心系統(tǒng)，接收并顯示下位機(jī)傳來的溫度、壓力和密度值。最后上位機(jī)控制中心系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、顯示，可設(shè)定報(bào)警值及閉鎖值，出現(xiàn)漏氣時(shí)發(fā)出報(bào)警提示，并實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)及趨勢(shì)曲線的存儲(chǔ)及查詢。

（一）sf6氣體密度繼電器sf6氣體密度繼電器作為直接安裝于gis設(shè)備上的測(cè)量元件，直接關(guān)系到gis設(shè)備運(yùn)行安全、整套系統(tǒng)的可靠性和測(cè)量精度。密度繼電器包括一個(gè)測(cè)量氣體壓力的壓力變送器和一個(gè)測(cè)氣體溫度的溫度變送器，分別輸出兩路4～20madc標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，送到控制柜中的可編程控制器。壓力變送器由壓力傳感器、變送電路和機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)成，溫度變送器由溫度傳感器、變送電路和機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)成，兩部分構(gòu)成密度計(jì)變送器。sf6氣體密度變送器與現(xiàn)有德國指針密度計(jì)串聯(lián)連接，中間連接采用sf6專用閥門。安裝后，氣體密度變送器連同sf6專用閥門一起進(jìn)行壓力試驗(yàn)，保證無泄漏。變送器輸出為雙路4～20ma標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，經(jīng)雙層屏蔽電纜傳輸至可編程控制器的a/d采集模塊。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)經(jīng)計(jì)算得到密度和p20值，送顯示器顯示。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)抗干擾問題，除在電路上增加濾波、屏蔽等部分外。在信號(hào)（兩路4～20ma）的傳輸過程中，采用雙層屏蔽電纜。其中一層接地，另一層接罐外殼?？杀ＷC信號(hào)不受干擾。

（二）中繼器及轉(zhuǎn)換模塊連接sf6氣體傳感器，接入相應(yīng)的模擬量和數(shù)字量形式的測(cè)量數(shù)據(jù)信號(hào)。測(cè)量數(shù)據(jù)以4-20ma模擬量或modbus rtu數(shù)字量形式輸出，采用rs232/485接口?？赏ㄟ^人機(jī)界面或遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)設(shè)置報(bào)警閾值，當(dāng)sf6氣體狀態(tài)越限時(shí)提供干接點(diǎn)報(bào)警輸出，信號(hào)可接入dcs或其它廠用監(jiān)控系統(tǒng)。模塊提供可擴(kuò)展的gis運(yùn)行參考電流、電壓輸入通道，為sf6在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供參考監(jiān)視數(shù)據(jù)。

（三）現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主控室管理計(jì)算機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控計(jì)算機(jī)采用目前國內(nèi)使用較為廣泛，本工程中采用的臺(tái)灣研華（advantech）公司的一體化工作站作為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)，主控室管理計(jì)算機(jī)采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)氣體密度數(shù)據(jù)的計(jì)算與管理，從而生成實(shí)時(shí)圖表與動(dòng)畫顯示，并可形成歷史數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。并將該數(shù)據(jù)通過mpi網(wǎng)或局域網(wǎng)，準(zhǔn)確快速地傳送給主控室管理計(jì)算機(jī)，這些信號(hào)用來實(shí)時(shí)顯示、打印制表、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、經(jīng)濟(jì)量累積核算等。

三、系統(tǒng)應(yīng)用情況及前景2010年8月，越南sonla水電站gis氣體密度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案完成，并在500kv、220kvgis設(shè)備上進(jìn)行安裝。整個(gè)系統(tǒng)對(duì)500kvgis系統(tǒng)177個(gè)氣室、220kvgis系統(tǒng)31個(gè)氣室、氣體密度進(jìn)行在線連續(xù)監(jiān)測(cè)2010年9月，整套系統(tǒng)安裝、調(diào)試工作結(jié)束，正式投入運(yùn)行。投入運(yùn)行以來，該系統(tǒng)工作穩(wěn)定。2011年6月，某500kv氣室壓力下降到報(bào)警值，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)記錄了整個(gè)壓力下降過程，并正確動(dòng)作，及時(shí)報(bào)警。2011年12月，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)3次監(jiān)測(cè)到了200kvgis設(shè)備的sf6壓力下降，并及時(shí)報(bào)警。通過工程實(shí)踐證明，sf6壓力監(jiān)測(cè)是gis設(shè)備不可或卻的運(yùn)行監(jiān)視手段，隨著gis設(shè)備在電力系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，gissf6氣體密度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也將不斷得到推廣應(yīng)用。用gissf6氣體密度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)取代機(jī)械式指針密度傳感器將成為必然的發(fā)展趨勢(shì)，gis的sf6氣體密度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必將成為gis設(shè)備的附屬標(biāo)準(zhǔn)配置之一。