GIS在線式SF6微水監(jiān)測系統(tǒng)的運用研究

DRYCAP®傳感器由兩部分組成：電容型聚合物薄膜測濕傳感器及電阻型測溫傳感器，測濕傳感器測量被測氣體中的水分子，從而測出相對濕度;測溫傳感器測量測濕傳感器的表面溫度;儀器內(nèi)置的微處理器從這兩個參數(shù)計算出露點。測濕、測溫傳感器通過金屬膜背靠背緊密靠近，這樣一方面使得測溫傳感器能夠準確測得濕度傳感器所處溫度;另一方面通過金屬膜的作用大大減小了外部電場作用產(chǎn)生的感應(yīng)電容，從而提高了測量精度。在低濕情況下，DRYCAP®的反應(yīng)時間為40~40秒，取決于濕度變化方向和大小，測量高濕時反應(yīng)時間較短。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，相對濕度微小的誤差都會使露點的計算產(chǎn)生很大的偏差，例如：在室溫情況下，-40℃和-50℃的露點相當于此時0.8%RH和0.3%RH的相對濕度采用相對濕度精度為±2%RH的一般薄膜濕敏傳感器要得到±2%℃的露點精度所能測得的最低露點為-9℃，應(yīng)用Vaisala的DRYCAP®傳感器及自動校準專利技術(shù)，在保證±2%℃露點精度的同時可測得的最低露點為-60℃，在精度稍低的情況下可達到-80℃的露點，這是因為自動校準技術(shù)使得準確的相對濕度測量成為可能。

在確定RH0后，即可進行準確的RH計算，從而準確計算出露點，當相對濕度低于10%時系統(tǒng)自動執(zhí)行自校準功能，此時上次的輸出參數(shù)被鎖定，校準后系統(tǒng)即可輸出測量值。自校準功能也可以以時間間隔方式啟動(通常為6小時)。如果在校準過程中溫度或露點測量值不穩(wěn)定，即環(huán)境影響降溫過程或假設(shè)的PW為一常數(shù)條件不滿足，自校準功能將會在設(shè)定的時間間隔后，再次執(zhí)行。依此類推，直至溫度和露點溫度穩(wěn)定后才輸出真實露點。通過優(yōu)秀的DRYCAP®硬件設(shè)計及自動校準軟件使得準確測量低濕露點得以實現(xiàn)。

由于某些化學(xué)物質(zhì)氣體分子長期聚集在濕敏元件內(nèi)部影響測量精度，為保證準確測量，Vaisala公司開發(fā)出增益回歸軟件，其工作過程為在零點自動校準軟件執(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)，從而保證了準確測量，同時這一方法排除了油污聚集影響反應(yīng)時間的困擾。

DRYCAP®濕敏元件不怕冷凝水，發(fā)生冷凝時，自然風(fēng)干后可繼續(xù)正常使用。但風(fēng)干時需將儀器取出，這會影響其他工作的正常進行。為了防止此類情況的頻繁發(fā)生，在DMT-242露點儀中還附有一保護功能：即當相對濕度意外升高到80%RH以上時，測溫傳感器馬上對濕敏元件加熱，以減小局部相對濕度，從而避免飽和水汽形成。通過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)測的軟件設(shè)計

編程的重點在于解決氣體計算及濕度修 正的算法問題。計算可以適用牛頓迭代法 ,計算出ρ后, 再把ρ和T=293. 2 ( 20 ℃)代入方程 (式 5 ) ,得20 ℃時的壓力p1,這在計算體積濃度的修正值時用到。對于微水含量監(jiān)測，需計算，體積濃度、露點溫度以及修正值 ,并與國家標準比較來判斷監(jiān)測結(jié)果是否越限 ,是否要做報警處理。其結(jié)構(gòu)程序框圖見圖

圖2　程序框圖

四、綿陽鐵牛110kV變電站SF6氣體微水在線監(jiān)測裝置運用情況

在2011年11月15日通過圖一運用新傳感器在線微水第一次檢測得出結(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個點誤差均在符合范圍以內(nèi)。

在2011年12月2日通過圖二運用新傳感器在線微水第二次檢測得出結(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個點誤差均在符合范圍以內(nèi)。

在2011年12月27日通過圖三運用新傳感器在線微水第二次檢測得出結(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個點誤差均在符合范圍以內(nèi)。

通過新設(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)果比對一致無誤。并且狀態(tài)顯示穩(wěn)定。安裝工藝良好。項目最終實現(xiàn)在線監(jiān)測斷路器SF6氣體的微水、溫度及其變化趨勢。并為斷路器的狀態(tài)檢修提供有效依據(jù)。

五、結(jié)論

項目最終實現(xiàn)在線監(jiān)測斷路器SF6氣體的微水的變化趨勢。當SF6氣體有關(guān)指標出現(xiàn)變化時，給出變化曲線;有關(guān)指標達到報警狀態(tài)時，報警或自動啟動報警裝置;當有關(guān)指標超標達到危險狀況時，報警或自動啟動閉鎖裝置，禁止斷路器動作，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)測數(shù)據(jù)實時上傳至變電站、城市中心乃至更上級監(jiān)控中心，真正實現(xiàn)變電站，尤其是無人值班站的設(shè)備在線監(jiān)測。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題未解決將在以后的更新中逐步完善其難點，使以后的SF6氣體微水在線監(jiān)測裝置更好，更完美。

參考文獻

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