GIS在線式SF6微水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)用研究

DRYCAP®傳感器由兩部分組成：電容型聚合物薄膜測(cè)濕傳感器及電阻型測(cè)溫傳感器，測(cè)濕傳感器測(cè)量被測(cè)氣體中的水分子，從而測(cè)出相對(duì)濕度;測(cè)溫傳感器測(cè)量測(cè)濕傳感器的表面溫度;儀器內(nèi)置的微處理器從這兩個(gè)參數(shù)計(jì)算出露點(diǎn)。測(cè)濕、測(cè)溫傳感器通過(guò)金屬膜背靠背緊密靠近，這樣一方面使得測(cè)溫傳感器能夠準(zhǔn)確測(cè)得濕度傳感器所處溫度;另一方面通過(guò)金屬膜的作用大大減小了外部電場(chǎng)作用產(chǎn)生的感應(yīng)電容，從而提高了測(cè)量精度。在低濕情況下，DRYCAP®的反應(yīng)時(shí)間為40~40秒，取決于濕度變化方向和大小，測(cè)量高濕時(shí)反應(yīng)時(shí)間較短。DRYCAP®的耐溫范圍-40~+180℃，承壓范圍為0~20bar。其本身耐腐蝕性也極為突出，對(duì)于堿性和弱酸性氣體有較好的適應(yīng)。通常在低濕的情況下，相對(duì)濕度微小的誤差都會(huì)使露點(diǎn)的計(jì)算產(chǎn)生很大的偏差，例如：在室溫情況下，-40℃和-50℃的露點(diǎn)相當(dāng)于此時(shí)0.8%RH和0.3%RH的相對(duì)濕度采用相對(duì)濕度精度為±2%RH的一般薄膜濕敏傳感器要得到±2%℃的露點(diǎn)精度所能測(cè)得的最低露點(diǎn)為-9℃，應(yīng)用Vaisala的DRYCAP®傳感器及自動(dòng)校準(zhǔn)專利技術(shù)，在保證±2%℃露點(diǎn)精度的同時(shí)可測(cè)得的最低露點(diǎn)為-60℃，在精度稍低的情況下可達(dá)到-80℃的露點(diǎn)，這是因?yàn)樽詣?dòng)校準(zhǔn)技術(shù)使得準(zhǔn)確的相對(duì)濕度測(cè)量成為可能。

在確定RH0后，即可進(jìn)行準(zhǔn)確的RH計(jì)算，從而準(zhǔn)確計(jì)算出露點(diǎn)，當(dāng)相對(duì)濕度低于10%時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行自校準(zhǔn)功能，此時(shí)上次的輸出參數(shù)被鎖定，校準(zhǔn)后系統(tǒng)即可輸出測(cè)量值。自校準(zhǔn)功能也可以以時(shí)間間隔方式啟動(dòng)(通常為6小時(shí))。如果在校準(zhǔn)過(guò)程中溫度或露點(diǎn)測(cè)量值不穩(wěn)定，即環(huán)境影響降溫過(guò)程或假設(shè)的PW為一常數(shù)條件不滿足，自校準(zhǔn)功能將會(huì)在設(shè)定的時(shí)間間隔后，再次執(zhí)行。依此類推，直至溫度和露點(diǎn)溫度穩(wěn)定后才輸出真實(shí)露點(diǎn)。通過(guò)優(yōu)秀的DRYCAP®硬件設(shè)計(jì)及自動(dòng)校準(zhǔn)軟件使得準(zhǔn)確測(cè)量低濕露點(diǎn)得以實(shí)現(xiàn)。

由于某些化學(xué)物質(zhì)氣體分子長(zhǎng)期聚集在濕敏元件內(nèi)部影響測(cè)量精度，為保證準(zhǔn)確測(cè)量，Vaisala公司開(kāi)發(fā)出增益回歸軟件，其工作過(guò)程為在零點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn)軟件執(zhí)行前執(zhí)行增益回歸功能，將DRYCAP®傳感器升溫到160℃，使其內(nèi)部聚集的化學(xué)物質(zhì)分子蒸發(fā)，從而保證了準(zhǔn)確測(cè)量，同時(shí)這一方法排除了油污聚集影響反應(yīng)時(shí)間的困擾。

DRYCAP®濕敏元件不怕冷凝水，發(fā)生冷凝時(shí)，自然風(fēng)干后可繼續(xù)正常使用。但風(fēng)干時(shí)需將儀器取出，這會(huì)影響其他工作的正常進(jìn)行。為了防止此類情況的頻繁發(fā)生，在DMT-242露點(diǎn)儀中還附有一保護(hù)功能：即當(dāng)相對(duì)濕度意外升高到80%RH以上時(shí)，測(cè)溫傳感器馬上對(duì)濕敏元件加熱，以減小局部相對(duì)濕度，從而避免飽和水汽形成。通過(guò)使用這一客戶友好功能，使得停工率大幅降低，從而提高了生產(chǎn)效率。

2.在線監(jiān)測(cè)的軟件設(shè)計(jì)

編程的重點(diǎn)在于解決氣體計(jì)算及濕度修 正的算法問(wèn)題。計(jì)算可以適用牛頓迭代法 ,計(jì)算出ρ后, 再把ρ和T=293. 2 ( 20 ℃)代入方程 (式 5 ) ,得20 ℃時(shí)的壓力p1,這在計(jì)算體積濃度的修正值時(shí)用到。對(duì)于微水含量監(jiān)測(cè)，需計(jì)算，體積濃度、露點(diǎn)溫度以及修正值 ,并與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)比較來(lái)判斷監(jiān)測(cè)結(jié)果是否越限 ,是否要做報(bào)警處理。其結(jié)構(gòu)程序框圖見(jiàn)圖

圖2　程序框圖

四、綿陽(yáng)鐵牛110kV變電站SF6氣體微水在線監(jiān)測(cè)裝置運(yùn)用情況

在2011年11月15日通過(guò)圖一運(yùn)用新傳感器在線微水第一次檢測(cè)得出結(jié)論得出的數(shù)據(jù)比便攜表：高南二鐵支線比便攜表多出85ppm，母線氣室少于55ppm，2個(gè)點(diǎn)誤差均在符合范圍以內(nèi)。

在2011年12月2日通過(guò)圖二運(yùn)用新傳感器在線微水第二次檢測(cè)得出結(jié)論得出的數(shù)據(jù)：高南二鐵支線比便攜表多出185ppm，母線氣室少于107ppm，2個(gè)點(diǎn)誤差均在符合范圍以內(nèi)。

在2011年12月27日通過(guò)圖三運(yùn)用新傳感器在線微水第二次檢測(cè)得出結(jié)論得出的數(shù)據(jù)：高南二鐵支線比便攜表多出39ppm，母線氣室少于58ppm，2個(gè)點(diǎn)誤差均在符合范圍以內(nèi)。

通過(guò)新設(shè)備數(shù)據(jù)顯示在線微水狀態(tài)顯示結(jié)果成線性變化，與便攜表顯示結(jié)果比對(duì)一致無(wú)誤。并且狀態(tài)顯示穩(wěn)定。安裝工藝良好。項(xiàng)目最終實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)斷路器SF6氣體的微水、溫度及其變化趨勢(shì)。并為斷路器的狀態(tài)檢修提供有效依據(jù)。

五、結(jié)論

項(xiàng)目最終實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)斷路器SF6氣體的微水的變化趨勢(shì)。當(dāng)SF6氣體有關(guān)指標(biāo)出現(xiàn)變化時(shí)，給出變化曲線;有關(guān)指標(biāo)達(dá)到報(bào)警狀態(tài)時(shí)，報(bào)警或自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警裝置;當(dāng)有關(guān)指標(biāo)超標(biāo)達(dá)到危險(xiǎn)狀況時(shí)，報(bào)警或自動(dòng)啟動(dòng)閉鎖裝置，禁止斷路器動(dòng)作，以保障設(shè)備和變電站整套系統(tǒng)的安全。配有RS485/CAN通訊接口，可將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至變電站、城市中心乃至更上級(jí)監(jiān)控中心，真正實(shí)現(xiàn)變電站，尤其是無(wú)人值班站的設(shè)備在線監(jiān)測(cè)。并為斷路器的狀態(tài)檢修提供有效依據(jù)。但是目前仍有氣體流通問(wèn)題未解決將在以后的更新中逐步完善其難點(diǎn)，使以后的SF6氣體微水在線監(jiān)測(cè)裝置更好，更完美。

參考文獻(xiàn)

[ 1 ] 王晉根 ,黃 　弘. SF6 電器中微水過(guò)量的危害及采標(biāo)建議 [ J ]. 高電壓技術(shù) , 2002, 28 ( 5 ) : 49.