基于物联网技术的SF6 气体密度在线监测系统

**章前言

近年来，随着经济高速发展，我国电力系统容量急剧扩大，SF6 电气设备用量越来越多。SF6 电气设备已广泛应用在电力部门、工矿企业，促进了电力行业的快速发展。为了保证SF6 电气设备的可靠运行，提高电力系统连续可靠运行能力，对其性能实现在线状态检测、监测与故障预测，成为SF6 电气设备应用中重要研究方向。

SF6 气体在高压电气开关设备中的作用是灭弧和绝缘，SF6 电气设备内SF6 气体的状态如果超标将严重影响SF6 电气设备的安全运行。目前SF6 普遍采用离线测量含量、电子密度计测量SF6 气体的密度，这些离线操作过程需要断电、放气、补气的过程，操作麻烦且不安全，同时SF6 开关设备内运行中的SF6 气体有毒分解物对操作人员身体健康有很大威胁，排出气体的回收、排放都需要较大的设备投入及人力、物力的投入。随着无人值守变电站向网络化、数字化方向发展以及对遥控、遥测的要求，对SF6 电气设备密度含量状态的在线远程监测具有重要的现实意义。

第二章系统方案

DL/T5149《220kV～500kV 变电站在线监测系统设计技术规程》

Q/GDW 394《330kV～750kV 智能变电站设计规范》

Q/GDW 383《智能变电站技术导则》

Q/GDW 396《IEC61850 工程继电保护应用模型》Q/GDW Z410《高压设备智能化技术导则》GB2423《电工电子产品环境试验规程》

GB/T 2423.1《电工电子产品环境试验 第 2 部分:试验方法 试验A:低温》GB/T 2423.2《电工电子产品环境试验 第 2 部分:试验方法 试验 B:高温》

GB/T 2423.9《电工电子产品环境试验 第 2 部分:试验方法 试验 C:设备用恒定湿热》GB/T2423.22《电工电子产品环境试验第 2 部分:试验方法 试验N:温度变化》

GB/T 4365《电磁兼容术语》

GB/T 17626.1《电磁兼容 试验和测量技术抗扰度试验总论》

GB/T 17626.2《电磁兼容 试验和测量技术静电放电抗扰度试验》

GB/T 17626.3《电磁兼容 试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验》GB/T 17626.4《电磁兼容 试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》GB/T 17626.5《电磁兼容 试验和测量技术冲击(浪涌)抗扰度试验》

GB/T 17626.6《电磁兼容 试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度》

GB/T 17626.8《电磁兼容 试验和测量技术工频磁场抗扰度试验》GB/T 17626.9《电磁兼容 试验和测量技术脉冲磁场抗扰度试验》GB/T 17626.10《电磁兼容 试验和测量技术阻尼振荡磁场抗扰度试验》

GB/T 17626.11《电磁兼容 试验和测量技术电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验》

GB/T 17626.12《电磁兼容 试验和测量技术振荡波抗扰度试验》

GB/T 13384《机电产品包装通用技术要求》

GB 4208《外壳防护等级（IP 代码）》

GB 191《包装储运图示标志》

《输变电设备风险评估导则》

《SF6 高压断路器状态评价导则》

《SF6 高压断路器状态检修导则》

《高压开关设备/GIS 设备智能化技术条件(试行)》

SF6气体密度在线监测系统结构图如下图，整个系统由二部分组成

（1）安装在现场的无线型SF6 远传密度继电器，实现远传SF6 密度继电器的数据采集和无线上传；

（2）部署在控制室的屏柜，包含管理软件、通讯软件以及无线通讯。

SF6 远传密度继电器：安装于GIS 的三通阀上，实时监测SF6 气体密度，并通过无线的传输方式将数据实时上传，一般通过RS485 方式提供信号（其他通讯方式也可定制），通过无线LORA 方式和控制室采集屏柜中的带LORA 的通讯模块进行连接；

SF6 采集屏柜：部署于控制室内，通过LORA 无线通讯实现对站内现场采集单元的数据采集，通过上位机管理软件实现所有SF6 密度表数据的实时显示、报警、历史数据查询、汇总、导出等功能，同时通过Modbus 或者RJ45 和站内的IED 设备实现通讯，集成到需要监控的系统中。

带远传功能的SF6密度继电器直接通过无线LORA 网络，将采集的SF6 密度继电器数据上传到主控单元。主控单元对收到的数据进行存储、显示和处理；当高压电气设备SF6 气体发生泄漏时，数据处理服务器能立即指示出漏气引起的压力或密度变化情况，并给出预警信号，提示维护人员进行系统检修。在主处理器单元上存储的SF6 密度历史测量数据可供工作人员及远程管理系统查询。

正常运行时，系统可随时在线监测、记录GIS 的状态，并利用诊断系统对设备的运行状态进行分析判断。当GIS 出现异常时，该系统快速采集、处理故障数据，同时完成在线计算、存储、统计、报警、分析报表和数据远传等功能。

1) 在线监测SF6高压设备中SF6气体的密度值

2) SF6高压开关中SF6气体泄漏报警、闭锁功能，

3) 现场密度继电器将监测单元实时的SF6气体密度数据汇总采集，同时将监测数据通过LORA无线网络实时上传至监控中心。

4) 系统可配置IED装置，将采集的数字信息转换为IEC61850规约

5) 系统可按设定时间频率采样存储数据（可存储10年以上）

6) 系统自动绘制SF6气体密度的趋势图

1) 实现对各气室的SF6气体密度在线监测功能

2) 省去了常规方案中还需加装现场监测单元，省时省力省空间；

3) 采用无源无线方式，加装非常方便；数据到监控中心通过无线LORA通讯，部署方便、快捷；

4) 系统可配置IED装置，将采集的数字信息转换为IEC61850规约

5) 防水，防尘，抗干扰设计

2.7 使用环境条件

1) 周围空气温度：最高温度：85℃ 最低温度：-40℃

4) 海拔高度：不限制

第三章系统产品介绍

安装在现场的无源无线型SF6 密度继电器，带远传功能，通过RS485 信号提供数据远传。

第三章详情请见下一篇文章