SF6監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展
ＳＦ６氣體具有絕緣強(qiáng)度高、滅弧性能好等特點(diǎn)，是高壓設(shè)備首選絕緣介質(zhì)，充SF6設(shè)備逐步取代原來(lái)的充油、抽真空設(shè)備，目前主要應(yīng)用在ＳＦ６高壓斷路器，ＧＩＳ，ＳＦ６互感器，ＳＦ６變壓器上。
在通常情況下，SF6設(shè)備絕緣程度是否滿足相應(yīng)電壓等級(jí)的絕緣要求，主要是衡量?jī)蓚€(gè)參數(shù)，一是SF6氣體密度，第二是SF6氣體微水含量，這兩個(gè)參量直接決定了設(shè)備是否能安全運(yùn)行，這里我們主要介紹SF6氣體密度的監(jiān)控?，F(xiàn)在對(duì)密度的監(jiān)測(cè)是通過(guò)等效壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)的，具體的說(shuō)就是將氣室內(nèi)的壓力，進(jìn)行溫度補(bǔ)償后，換算成20℃的等效壓力，通過(guò)監(jiān)測(cè)等效壓力來(lái)判斷是否發(fā)生泄漏，以及泄漏到什么程度。
SF6的壓力、溫度、密度之間無(wú)固定的補(bǔ)償關(guān)系，補(bǔ)償曲線根據(jù)密度的不同而不同，因此溫度補(bǔ)償技術(shù)的完善程度直接決定了補(bǔ)償結(jié)果是否正確，監(jiān)測(cè)結(jié)果是否真正符合客觀事實(shí)。
現(xiàn)在世界經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人們對(duì)電力的依賴性越來(lái)越高，停電對(duì)于一個(gè)城市、一個(gè)國(guó)家來(lái)講損失不可估量，美國(guó)一次大停電，每天損失超過(guò)300億美元，因此人們對(duì)電力設(shè)施安全穩(wěn)定運(yùn)行要求越來(lái)越高，隨著SF6設(shè)備的大面積推廣應(yīng)用，成為變配電設(shè)備的主體設(shè)備，其安全運(yùn)行問(wèn)題受到關(guān)注。SF6壓力監(jiān)測(cè)技術(shù)也經(jīng)歷了從壓力表、機(jī)械密度繼電器、SF6密度變送器、到智能數(shù)字SF6密度繼電器的發(fā)展階段。
各階段產(chǎn)品的比較
壓力表：
測(cè)量氣室內(nèi)實(shí)際壓力，通過(guò)指針顯示出來(lái)，其優(yōu)點(diǎn)主要是價(jià)格低廉，而其缺點(diǎn)決定了應(yīng)用范圍將越來(lái)越小，壓力表，單純顯示實(shí)際壓力，不具有溫度補(bǔ)償功能，沒(méi)有報(bào)警及閉鎖節(jié)點(diǎn)信號(hào)輸出，更別說(shuō)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能，其不符合現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)建設(shè)智能化、自動(dòng)化變配電設(shè)施的社會(huì)發(fā)展規(guī)律，目前僅在一些技術(shù)含量極地、安全性要求極低的一些SF6斷路器上使用。采用壓力表作為壓力監(jiān)測(cè)的SF6斷路器廠商也往往是一些沒(méi)有技術(shù)更新能力，規(guī)模和實(shí)力都很小的作坊式企業(yè)。另外，采用壓力表作為監(jiān)測(cè)裝置，需要安排專人巡視，前期看投資稍低，但是后續(xù)的人力成本將是非常高昂的。
機(jī)械指針式密度繼電器：
機(jī)械式密度繼電器，相對(duì)于壓力表來(lái)說(shuō)，是技術(shù)上的一次很大地進(jìn)步，他具有溫度補(bǔ)償功能，同時(shí)可以輸出現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)氣報(bào)警和閉鎖節(jié)點(diǎn)信號(hào)，在SF6設(shè)備發(fā)展史上寫下了輝煌的一頁(yè)。
計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、軟件技術(shù)的發(fā)展使無(wú)人值守變配電站的實(shí)現(xiàn)成為了可能，建設(shè)智能化變配電站成為電力系統(tǒng)建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)，機(jī)械式密度繼電器以其不可跨越的技術(shù)鴻溝，正逐漸淡出歷史舞臺(tái)。
機(jī)械式密度繼電器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度大，密封難度大，因?yàn)榍拔奈覀兲岣叩?，SF6溫度補(bǔ)償曲線因密度不同而不同，因此針對(duì)不同的壓力等級(jí)，需要將機(jī)械式密度繼電器分級(jí)分檔，在實(shí)際使用中需要儲(chǔ)備大量的備品，也容易導(dǎo)致取用時(shí)出現(xiàn)差錯(cuò)。
產(chǎn)品精度受材料特性、應(yīng)力、疲勞、磨損等因素影響。
安裝位置受限制，如需要便于觀察而增加管路，又導(dǎo)致補(bǔ)償不準(zhǔn)且增加漏氣幾率。
機(jī)械式密度繼電器輸出補(bǔ)氣報(bào)警和閉鎖繼電器節(jié)點(diǎn)信號(hào)，即使通過(guò)技術(shù)手段可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳，但其傳輸?shù)男盘?hào)限于泄漏程度達(dá)到或超過(guò)危險(xiǎn)限度時(shí)的報(bào)警，無(wú)法實(shí)現(xiàn)泄漏預(yù)測(cè)和事故預(yù)防。
如需要明確知道現(xiàn)場(chǎng)的讀數(shù)，需要專人到現(xiàn)場(chǎng)讀取指針數(shù)據(jù)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)遙測(cè)，且增加人力成本和工作量。
SF6密度變送器：
所謂的SF6密度變送器，其實(shí)并不能真正輸出密度信號(hào)，而是在儀表內(nèi)安裝了壓力傳感器和溫度傳感器，將這兩個(gè)傳感器采集的信號(hào)分別轉(zhuǎn)換成4-20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出，儀表本身不具備溫度補(bǔ)償、數(shù)據(jù)處理、遠(yuǎn)傳通訊等功能，需要接入現(xiàn)場(chǎng)可編程控制器內(nèi)才能工作，它只是SF6設(shè)備密度監(jiān)測(cè)由機(jī)械式向在線智能化方向發(fā)展的初步嘗試，其現(xiàn)場(chǎng)組網(wǎng)困難，實(shí)際可應(yīng)用性不高。
智能數(shù)字在線SF6密度繼電器：
雖然延續(xù)了密度繼電器的叫法，但是發(fā)展到數(shù)字在線階段，它已經(jīng)不是單純的繼電器功能，由于數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，智能化、在線化成為了它主要的亮點(diǎn)。
大連三益電氣有限公司順應(yīng)社會(huì)發(fā)展規(guī)律，獨(dú)家引進(jìn)UAS 3E ELECTRIC 技術(shù)，借助原有的強(qiáng)大的研發(fā)、生產(chǎn)能力，生產(chǎn)出了數(shù)字式SF6密度繼電器。
該產(chǎn)品突破了溫度補(bǔ)償曲線非線性、不統(tǒng)一的技術(shù)瓶頸，建立了完整的數(shù)學(xué)模型，真正實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)性，以及在任意密度下的壓力溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，是一款真正可以商業(yè)化的智能SF6密度繼電器。
數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用使SF6氣體狀態(tài)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳變得非常簡(jiǎn)單，在兼顧遠(yuǎn)傳的同時(shí)，它還具備現(xiàn)場(chǎng)顯示、現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)輸出等功能，其特點(diǎn)可以通過(guò)以下幾點(diǎn)概括：
1、 完整的數(shù)學(xué)模型，保證補(bǔ)償精度及數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。
2、 現(xiàn)場(chǎng)高亮度數(shù)碼管顯示溫度、實(shí)際壓力、20℃補(bǔ)償壓力，便于現(xiàn)場(chǎng)察看數(shù)據(jù)。
3、 現(xiàn)場(chǎng)兩組繼電器信號(hào)輸出，方便接駁為原來(lái)的機(jī)械式SF6密度繼電器準(zhǔn)備的補(bǔ)氣報(bào)警接口和閉鎖信號(hào)接口。
4、 智能儀表，可自成系統(tǒng)，支持離線工作，即使出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障也可繼續(xù)監(jiān)測(cè)，安全可靠。
5、 4-20mA電流信號(hào)輸出，方便接入現(xiàn)場(chǎng)可編程控制器。
6、 RS-485總線接口，與上位機(jī)通訊用，系統(tǒng)擴(kuò)展方便，現(xiàn)場(chǎng)施工布線方便，輕松實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙控功能。上位機(jī)通過(guò)總線對(duì)任一儀表下達(dá)參數(shù)設(shè)置命令、校正命令及數(shù)據(jù)提取命令。
7、 CAN總線接口，按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，預(yù)留現(xiàn)場(chǎng)總線接口，可以和具備條件的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，減少重復(fù)建設(shè)。該接口可以實(shí)現(xiàn)RS-485接口所有的通訊功能。
8、 配置現(xiàn)場(chǎng)控制器或PC中心實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字式SF6密度繼電器的控制及數(shù)據(jù)采集。采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)生成曲線圖形，直觀反映溫度、壓力、密度的變化趨勢(shì)，輕松實(shí)現(xiàn)泄漏預(yù)測(cè)及事故預(yù)防，不必非要等到泄漏到危險(xiǎn)值才采取補(bǔ)氣措施，同時(shí)，對(duì)于突發(fā)漏氣事故也能及時(shí)準(zhǔn)確獲取信息，從而及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急措施，避免事故擴(kuò)大，有效保障站點(diǎn)安全可靠運(yùn)行。實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集也為統(tǒng)計(jì)工作和安排檢修計(jì)劃提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
SF6密度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和建設(shè)要求，一般在線SF6密度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有兩種組網(wǎng)方式：
（一） 現(xiàn)場(chǎng)RTU主控結(jié)構(gòu)
這種網(wǎng)絡(luò)組成結(jié)構(gòu)主要由TEI-200 RTU、TED-100數(shù)字式SF6密度繼電器、現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電力管理中心組成，其組成圖如圖一：
該系統(tǒng)具有多路總線結(jié)構(gòu)，可以方便完成系統(tǒng)擴(kuò)展，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求可以接入微水、變電室SF6氣體、氧氣濃度監(jiān)測(cè)，并提供現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)動(dòng)輸出。
現(xiàn)場(chǎng)的RTU具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)警信息存儲(chǔ)、通訊、參數(shù)設(shè)定、SF6密度繼電器校正、現(xiàn)場(chǎng)打印、聲光報(bào)警、聯(lián)動(dòng)輸出等功能，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)的型式，可以選擇光纖接入、CDMA、GPRS、電話線接入等方式與電力中心實(shí)時(shí)或定時(shí)通訊，電力中心也可以通過(guò)軟件對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。
該系統(tǒng)的各部分互相聯(lián)系又各自獨(dú)立，在接入網(wǎng)路出現(xiàn)故障時(shí)RTU可以完成全部監(jiān)測(cè)控制功能，并能記錄監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，接入網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后，再上傳數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)不丟失?，F(xiàn)場(chǎng)總線出現(xiàn)故障時(shí)TED-100數(shù)字式SF6密度繼電器可以單獨(dú)工作，實(shí)時(shí)顯示溫度、實(shí)際壓力和補(bǔ)償壓力，并在達(dá)到報(bào)警門限后輸出相應(yīng)繼電器節(jié)點(diǎn)信號(hào)。
這種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成方式安全可靠，可以完全實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守，而且擴(kuò)展性好、集成度高，使用起來(lái)也非常方便。
（二） 直接微機(jī)接入型
這種組網(wǎng)方式現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有RTU，直接由TED-100數(shù)字式SF6密度繼電器和中心PC機(jī)組成，如果在變配電房現(xiàn)場(chǎng)有值班室，可以采用圖二接入方式，其主旨是用一臺(tái)PC代理接入方式一中的RTU。
這種接入方式對(duì)PC機(jī)的穩(wěn)定性要求很高，現(xiàn)場(chǎng)PC機(jī)可以部分代替方式一中RTU，但其功能達(dá)不到RTU的效果。因?yàn)門ED-100數(shù)字式SF6密度繼電器高可靠性的獨(dú)立工作能力，即使現(xiàn)場(chǎng)PC出現(xiàn)故障，TED-100數(shù)字式SF6密度繼電器仍能獨(dú)立完成監(jiān)測(cè)工作。
如果現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有值班室，也可以直接通過(guò)光纖將總線延伸到管理中心的PC機(jī)上，實(shí)現(xiàn)集中控制。如圖三所示：
這種組網(wǎng)方式，現(xiàn)場(chǎng)完全沒(méi)有控制設(shè)備，所有的控制和數(shù)據(jù)采集完全靠管理中心來(lái)實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，但這種組網(wǎng)方式現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)展能力比較低，無(wú)法接入微水、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)等設(shè)備。如果接入網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，數(shù)據(jù)會(huì)丟失，但是因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)密度繼電器的獨(dú)立工作能力高，仍可很好完成密度監(jiān)測(cè)工作，保證SF6設(shè)備安全運(yùn)行。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，智能化、自動(dòng)化已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的潮流，它獨(dú)有的泄漏趨勢(shì)監(jiān)測(cè)及事故預(yù)防功能對(duì)電力設(shè)施的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義，同時(shí)也使數(shù)字式SF6密度繼電器成為SF6高壓設(shè)備密度監(jiān)測(cè)的新寵。
（轉(zhuǎn)載）
