SF6氣體密度在線監(jiān)測系統(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，具有高的耐電強度、優(yōu)良的滅弧性能，對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向遠(yuǎn)方發(fā)出sf6壓力低報警、壓力低閉鎖信號。由于沒有在線監(jiān)測系統(tǒng)，不能及時發(fā)現(xiàn)sf6氣體漏泄及其發(fā)展趨勢，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)定運行的事故。近年來，隨著傳感技術(shù)、微電子技術(shù)及計算機技術(shù)的飛速進步，各種gis設(shè)備的線監(jiān)測系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。尤其是sf6氣體密度在線監(jiān)測系統(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)測系統(tǒng)為例，對該種系統(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)測系統(tǒng)對gis各氣室中的sf6氣體狀態(tài)參數(shù)進行采集。從而實現(xiàn)在生產(chǎn)過程中對sf6氣體密度進行實時、遠(yuǎn)程監(jiān)測以及歷史數(shù)據(jù)分析，加強監(jiān)測手段，更好地保證設(shè)備安全、穩(wěn)定運行。二、系統(tǒng)組成整套gis氣體密度在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由sf6氣體密度繼電器、中繼器及轉(zhuǎn)換模塊、現(xiàn)場服務(wù)計算機構(gòu)成。圖1sf6氣體密度在線監(jiān)測系統(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，輸出給下位機。然后經(jīng)由下位機（中繼器及轉(zhuǎn)換模塊）使用其內(nèi)部的c51單片機對采集到的4~20ma dc的標(biāo)準(zhǔn)信號運算處理得到密度值，最后通過rs485總線上傳至變電站機房監(jiān)控室的上位機（現(xiàn)場服務(wù)計算機）。上位機采用工控組態(tài)軟件控制中心系統(tǒng)，接收并顯示下位機傳來的溫度、壓力和密度值。最后上位機控制中心系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理、顯示，可設(shè)定報警值及閉鎖值，出現(xiàn)漏氣時發(fā)出報警提示，并實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)及趨勢曲線的存儲及查詢。

（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)備上的測量元件，直接關(guān)系到gis設(shè)備運行安全、整套系統(tǒng)的可靠性和測量精度。密度繼電器包括一個測量氣體壓力的壓力變送器和一個測氣體溫度的溫度變送器，分別輸出兩路4～20madc標(biāo)準(zhǔn)信號，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、變送電路和機械結(jié)構(gòu)構(gòu)成，兩部分構(gòu)成密度計變送器。sf6氣體密度變送器與現(xiàn)有德國指針密度計串聯(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專用閥門一起進行壓力試驗，保證無泄漏。變送器輸出為雙路4～20ma標(biāo)準(zhǔn)信號，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)字信號經(jīng)計算得到密度和p20值，送顯示器顯示。針對現(xiàn)場抗干擾問題，除在電路上增加濾波、屏蔽等部分外。在信號（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)字量形式的測量數(shù)據(jù)信號。測量數(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^人機界面或遠(yuǎn)程計算機設(shè)置報警閾值，當(dāng)sf6氣體狀態(tài)越限時提供干接點報警輸出，信號可接入dcs或其它廠用監(jiān)控系統(tǒng)。模塊提供可擴展的gis運行參考電流、電壓輸入通道，為sf6在線監(jiān)測系統(tǒng)提供參考監(jiān)視數(shù)據(jù)。

（三）現(xiàn)場服務(wù)計算機系統(tǒng)主控室管理計算機和現(xiàn)場測控計算機采用目前國內(nèi)使用較為廣泛，本工程中采用的臺灣研華（advantech）公司的一體化工作站作為現(xiàn)場監(jiān)控計算機，主控室管理計算機采用工業(yè)控制計算機?，F(xiàn)場監(jiān)控計算機負(fù)責(zé)氣體密度數(shù)據(jù)的計算與管理，從而生成實時圖表與動畫顯示，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算機，這些信號用來實時顯示、打印制表、數(shù)據(jù)儲存、經(jīng)濟量累積核算等。

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)測系統(tǒng)設(shè)計方案完成，并在500kv、220kvgis設(shè)備上進行安裝。整個系統(tǒng)對500kvgis系統(tǒng)177個氣室、220kvgis系統(tǒng)31個氣室、氣體密度進行在線連續(xù)監(jiān)測2010年9月，整套系統(tǒng)安裝、調(diào)試工作結(jié)束，正式投入運行。投入運行以來，該系統(tǒng)工作穩(wěn)定。2011年6月，某500kv氣室壓力下降到報警值，在線監(jiān)測系統(tǒng)記錄了整個壓力下降過程，并正確動作，及時報警。2011年12月，在線監(jiān)測系統(tǒng)3次監(jiān)測到了200kvgis設(shè)備的sf6壓力下降，并及時報警。通過工程實踐證明，sf6壓力監(jiān)測是gis設(shè)備不可或卻的運行監(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)測系統(tǒng)取代機械式指針密度傳感器將成為必然的發(fā)展趨勢，gis的sf6氣體密度在線監(jiān)測系統(tǒng)必將成為gis設(shè)備的附屬標(biāo)準(zhǔn)配置之一。