JC-MD/3型

SF₆气体气体密度/微水在线监测系统

1.前言：

近年来，由于SF₆气体绝缘强度高、灭弧特性好，已成为当今高压电气设备的绝缘灭弧介质。不但减小了组合电器（GIS）设备的体积，而且还增加了开断能力。维护工作量少等优点，因此在电力系统中获得了广泛的运用。当气体的压力达到约0.3MPa时，SF₆气体的性能相当于绝缘油的绝缘性能和灭弧性能。尽管SF₆气体具有良好的灭弧性能和绝缘性能，但是这两种性能均与密度及微水有着密切关系，当组合电器（GIS）设备中的SF₆气体密度下降、湿度上升，则将会产生极其严重的后果，组合电器GIS）设备耐压强度降低，开断容量下降。为保障组合电器（GIS）设备安全运行，必须对SF₆气体的密度及微水进行严格监测。目前监测SF₆气体采用机械式SF₆气体密度继电器实现在线监测，装有SF₆气体密度继电器后，导则规定每天须抄表，除记录气体压力外，还应记录气体温度、时间及查表计算密度等参数。这些方法都必须依靠大量人力来完成，而且有一定的局限性，难免疏忽大意，在人工巡查还有一个时效性差的弊端，往往不能及时发现隐患。如不及时发现，就成为事故的苗头和隐患，要及时掌握组合电器GIS）设备中的SF₆密度及微水运行状态，必须采用一种“在线、实时、远传、集中、智能、可靠”的监测方式。但目前常用的SF₆气体密度继电器不能实现分级报警及数据的传输和集中管理。随着高压设备状态检修工作的全面展开，建立一套实时监测变电设备运行状态的系统，为变电设备状态评价、风险分析、故障诊断、检修策略决策提供技术支撑是十分必要的。国家电网公司和南方电网公司根据自身的网络系统结构，制定了相应的部署策略，对监测系统采用的监测装置也提出了明确的技术要求。为适应国家电网公司和南方电网公司的部署要求，我公司联合多座高校的、教授，在多年从事高压设备状态在线监测的实践经验上，开发了具有国内水平的JC-MD/3型SF₆气体密度/微水在线监测系统。

2.系统概述：

JC-MD/3型SF₆气体密度/微水在线监测系统（以下简称本系统），是一套针对110kV以上电压等级的组合电气（GIS）设备，适应于监测运行中的组合电气（GIS）设备气室内SF₆气体密度及微水实时检测需要而研发的高科技产品。本监测系统可独立自成系统也可和智能变电站系统一体化设计，通过以太网把监测数据传送一体化信息平台。用户利用局域网可随时获取监测数据结果。可把若干个变电站监控系统的监测数据汇集到上层的数据管理诊断系统，实现对多座变电站内SF₆气体密度及微水在线监测系统进行集中监测监控管理。监测中心的后台管理系统、通过B／S模式网络共享，相关人员可通过局域网进行数据的查看分析。若某组超出设定报警阀值，则自动声光报警，自动弹出该组的信息，进入预警，使运行人员及时掌握并提前处理事故隐患，保障电力电网安全供电。

2.1系统总体结构：

监测系统采用分布式结构、就地测量、数字传输、集中管理、只需在被监测点安装本监测系统的就地测量单元（密度变送器、微水变送器）和安装在控制室内的集控采集单元（集控IED）等组成，采用现场总线控制技术。其结构框图如下图所示。

2.1.1就地测量单元：（过程层）

密度、微水变送器

密度、微水变送器由压力传感器、温度传感器、湿度传感器以及单片机控制电路等组成，采用先进的微处理器技术以及独有的气体温度补偿测试技术进行线性化处理。将气体压力和气体温度及湿度间的关系数学模型进行运算读取气体密度压力及微水、露点，使压力指示值的读数无论自然环境中的温度如何变化，指示结果始终是20℃时的标准压力值，克服温度发生变化时压力也随之变化，能正确地反映出漏气还是由温度变化所引起压力值的变化。同时检测气腔内微水量的体积比及露点，并将测量结果采用总线方式进行数字传输、做到准确及时掌握运行设备的状况。

密度、微水变送器安装在被监测设备的运行现场，种类及数量可根据监测要求确定。目前可提供的就地测量单元可对110kV以上电压等级的组合电气（GIS）设备实时监测SF₆气体密度压力及微水、露点、气体温度等状态参数进行监测。并以总线通讯方式，通过一根特制的双绞电缆把监测数据以数字形式传送到集控采集单元（集控IED）。每测点安装一只；

2.1.2集控采集单元：（间隔层）

集控IED

采用先进的电子技术，包括通信单元、CPU主控单元、液晶显示单元、键盘操作单元等，能准确无误地接收来自各变送器的数据进行整理，并对各变送器进行管理、调配，判断现场数据是否超出设定报警阀值，超出则进行报警输出，液晶显示现场参数、报警历史数据、上次报警时间，并可通过键盘、液晶联合作业进行时间设置、报警阀值设置等，操作界面简单、友好，方便工作人员操作。每一座变电站可选用其中一种机型安装在控制室内电柜内。每台集控IED提供的通讯总线上多可挂载128密度、微水变送器。集控IED能够通过总线控制各个密度、微水变送器的工作状态，读取测量数据及异常信息，获得反映设备气室内状态的特征参量按照下列方式保存各个设备的监测数据，随时接受一体化信息平台的访问。

①近1小时内的12组数据（每5分钟形成一组新的监测数据）；

②近1周内的168组数据（每小时形成一组新的统计数据）；

③近1年内的360组数据（每天形成一组新的统计数据）。

3.系统特点：

SF₆气体密度/微水在线监测系统研发和制造依据《电气设备预防性试验规程》、《输变电设备状态检修试验规程》的电气指标进行设计，具有以下特点：

3.1.本系统具有极高的可靠性和安全性，可以安装到每个SF₆密度、微水检测点进行实时检测。

3.2.本系统无须运行人员每日到现场进行烦琐的抄录组合电气（GIS）设备中SF₆气体密度及微水的状况，实现了集中管理。

3.3.本系统的微水检测应用带压式测量，实现全封密的取样方式，提高性。

3.4.本系统的压力、温度、湿度传感器组合在同一检测腔内同一个环境中进行检测，减少测量误差，提高测量；。

3.5.本系统的密度、微水变送器巧妙地连接在补气口，无需增加管路，减少泄气率。

3.6.本系统采用先进的微处理器技术以及独有的瞬态参数测试技术进行线性化处理与计算。

3.7.本系统为多级阀值设置及闭锁功能，可由用户在报警范围内任选值设置。

3.8.本系统在突然失电时能保存失电前的各项参数，失电不失数据。

3.9.本系统应用信息化集成和全数字通信新技术手段，实现在线实时远传功能，而且还具有向监控中心的PC机提供远程通信接口，实现网络化管理。

3.10.本系统对干扰问题作了充分的考虑，在硬件电路和软件设计上分别采用了多种有效的抗干扰处理方法，保证了系统的稳定工作，以及测量数据的稳定性，能满足在变电站中强电磁场干扰环境下正常使用的要求

4.主要技术指标：

◇ 密度测量范围：0～1.0Mpa、测量：优于±2.0﹪F.S.

◇ 微水测量范围：10～2000 ppmv（μL/L）、测量：±2％F.S.

◇ 温度测量范围：-50～120℃、测量：±0.5℃

◇ 湿度测量范围：-80～＋20℃测量：±3℃

◇ 密度报警门限：根据用户要求设置

◇ 微水报警门限： 300 ppmv（μL/L）

◇ 回   差：0.003Mpa

◇采样频率：每秒检测，

◇ 通信接口：RS－485

◇ 通信协议：Modbus

◇ 工作电源： 集控IED为AC220V，密度、微水变送器为DC/24V供电。

◇ 适用系统：10kV以上～700kV以下；

◇ 适用环境： 户内、温度－40℃～85℃，海拔高度：≤2000m：（户外需特殊处理）

◇ 绝缘强度：2kV／1min

◇ 抗振动性能：200m／s²

◇ 抗冲击性能：500m／s²

◇ 防护等级： 户内机IP31，户外机IP55

◇ 密封性能： ≤1.0×10^-9Pa.m³/s

◇ 电磁兼容特性：满足Q/GDW 535-2010变电设备在线监测装置通用技术规范要求

5.后台管理平台：

主要由硬件平台和软件平台两个部分组成，硬件平台包括服务器、显示器及网络交换机等。后台中心管理软件基于Windows平台，又分为监测分析和数据管理两个部分，其中系统监测和分析部分采用面向对象编程技术进行设计，软件结构简单、界面友好。

5.1.硬件平台简介：

服务器是整个系统的，基本任务是数据的维护和数据的处理；客户机负责提供用户界面，如图形、表格、曲线、声音、动图等。

5.2.软件平台简介：

系统配置对整个监测管理系统进行选配，选定需监测的项目，即子系统的组合；采集系统主要功能在于实时采集集控采集单元的数据、包括模拟量、开关量、状态量、控制量等。列表系统负责将所有子系统数据整理成表格的形式，包括实时数据、历史数据，可与打印机联机进行汇编打印；组态系统包括当地地图、主接线、设备工况、实时检测数据曲线与历史数据曲线等界面，直观的描述现场环境状态及高压设备运行状态。

5.3.数据库管理及诊断软件

监测系统的数据库管理及诊断软件主要包括如下几个功能模块，可以在任何一台安装了Windows NT系统的计算机上运行。

5.3.1.中央数据库模块：

中央数据库是一个建立在Microsoft SQL Server上的大型数据库，应用程序可通过SQL专用命令来访问数据库内容。管理软件的所有数据都是以统一的数据结构存放在中央数据库之中。

5.3.2.数据远程收集模块：

数据远程收集模块通常是一个后台运行程序，其基本功能是通过局域网定时从各个变电站的集控采集单元中读取监测数据，并登录在中央数据库中。此外，该模块还提供IE浏览器访问功能，用户可通过普通的拨号上网方式访问监测系统。

5.3.3.数据查询分析模块：

数据查询分析模块可为操作人员提供友好的图形操作界面，能够在变电站电气接线图中反映出被监测设备的分布情况和监测参数的异常情况，提供各种比例尺度的曲线及表格。利用提供的曲线图谱可有效地反映出状态参数的变化趋势，并可通过表格形式查询出的监测结果。

5.3.4.诊断系统模块：

目前的监测系统仅仅提供了一个相对简单的数据诊断模块，它是通过对同类型设备或同相设备绝缘参数变化趋势的比较，筛选出绝缘异常的电气设备，输出包括状态参数变化趋势图在内的相关信息，供管理人员作出分析和判断，通常不需要人工干扰。此外，监测系统的上层软件为设计系统的人员提供了访问数据库和显示结果（包括特征量、曲线、表格等）的工具，人员可利用这些接口开发出更为完善的诊断方法，如果能够和现有的预防性数据管理软件结合起来，则将形成更为的诊断结果。

6.注意事项：

㈠JC-MD/3型SF₆气体密度/微水在线监测系统进行操作前，请仔细阅读系统操作说明书，并严格按照说明书进行操作。

㈡JC-MD/3型SF₆气体密度/微水在线监测系统统安装后经现场调试才可投入使用，一旦投入使用请勿擅自拆卸任一设备，由此造成系统不能正常工作不属“三包”之列。

㈢ 用户在遵守规定条件下使用，自发货之日起一年内，如因制造质量不良而不能使用，本公司负责“三包”。本公司售出产品终身维护

7.售后服务：

用户提供下列两组数据之一，由公司方案设计工程师为您确定解决方案。

A、检测点数，集控IED近的检测点的距离，各检测点之间的距离。

B、现场的平面布置图（标明各检测点之间的尺寸）

8设备现场安装图：

联系方式：   

   江苏久创电气科技有限公司

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