一、前言
1.1 LYWM-02 SF6微水密度在線監測系統概述
六氟化硫（SF6）是一種無毒、無味、無色、無嗅、非可燃的合成氣體，具有一般電介質不可比擬的絕緣特性和滅弧能力。充裝SF6的電氣設備占地面積小，運行噪聲小，無火災危險，這極大地提高了電氣設備運行的**可靠性。而氣體絕緣金屬封閉電器（GIS）的應用，打破了傳統變電站的概念，使緊湊型、高電壓、大容量新式變電站的發展得以實現，成為城網變電站改造的重要途徑。
隨著我國電力設備無油化、小型化的發展，在35-500kV高壓斷路器中采用SF6氣體作為絕緣滅弧介質的斷路器等逐年增加。對SF6氣體的狀態監測已成為保證SF6斷路器等電器設備正常**運行的主要技術措施之一。
SF6高壓開關電器在制造和運行中因為：
SF6新氣中含有一定水分。
在設備安裝、解體檢修和充氣補氣時，因工藝過程中的疏漏，在氣室和管閥內留有水分。
因密封不嚴，在SF6向外泄漏時，會反向滲入水分。
變電站SF6斷路器SF6氣體的密度、濕度和溫度三項物理指標是否處于額定范圍之內，決定著該斷路器的**運行狀態。電網運行規程強制規定，在設備投運前和運行中都必須定期對SF6氣體的密度和含水量進行檢測。SF6氣體含水量的現場檢測方法有電解法、冷凝法和阻容法。目前大多采用便攜式露點儀進行現場檢測。
1.2 SF6氣體在運行中的檢測及污染后果
SF6氣體的濕度、密度兩項物理指標是否處于額定范圍之內，決定著SF6氣體的絕緣和滅弧性能的有效與否。但SF6高壓開關電器在制造和運行中因為：SF6新氣中含有一定水分；在設備安裝、解體檢修和充氣、補氣時，因工藝過程中的疏漏，在氣室和管閥內會留有水分；在開關工件加工和上述操作中的失誤等造成密封失嚴，SF6氣體向外泄漏，因外部水分壓遠高于氣室中氣體的水分壓，外部水分會向氣室內反向滲入，造成SF6氣體在密度下降的同時含水量上升。超標的水分會造成下列危害：
SF6氣體含有超標的水分后，在一些金屬物的參與下，在200℃以上溫度時可使SF6發生水解反應，生成活潑的氫氟酸（HF）和有毒的SOF2、SO2F2、SF4和SOF4等低價硫氟化物，在高溫拉弧的作用下，還將分解產生溫室氣體之一的二氧化硫（SO2）和氫氟酸（HF）。它們將腐蝕絕緣件和金屬部件，并產生熱量從而導致氣室內氣體壓力的危險升高，斷路器耐壓強度和開斷容量下降，嚴重情況下將導致斷路器爆炸，不僅引起電網事故，還將造成有害和溫室氣體灌放大氣，形成電氣和環保災害。
電力相關規程規定：每日巡回監視氣體密度，每1-2年對SF6氣體的含水量進行檢測。含水量檢測通常采用露點儀進行現場停電檢測，檢測時按標準取樣氣體流量，即30-40升/小時計算，一次測試需排放SF6氣體約35升。電力工業分成兩大電網公司和五大發電集團。至2006年底，僅一個電網公司，即國家電網公司所轄電網中的12-750 kV中高壓斷路器就有333,294臺，上述數量還不包括每年增長的10%左右。平均每臺斷路器每年排放35升SF6氣體，其總排放量及高能量長壽命的大氣污染效果不言而喻。
1.3 在線監測是確保電力與環保**的有力措施
我公司根據目前電力行業的發展趨勢研制了SF6在線式微水密度檢測系統。該系統主要應用于電力行業的主設備之一SF6高壓斷路器SF6氣體的在線監測與控制，可以在不排放SF6氣體的條件下對SF6氣體的含水量、密度和溫度進行實時數據采集顯示、信息遠傳、故障報警、閉鎖機構啟動、后臺數據顯示與分析等，為電力系統生產管理與設備狀態檢修提供信息與依據。
1.4 LYWM-02 SF6微水密度在線監測系統在線監測裝置運用的社會和經濟意義
(1)、有助于地球環保
SF6氣體微水綜合在線監測技術的應用基本防止了大量SF6氣體的排放，具有地球環保意義。
(2)、保障電力工作者的身體健康
SF6氣體在電氣設備中經電暈、火花及電弧放電作用，還會產生多種有毒和腐蝕性氣體。排放后，其中的二氧化硫會刺激上、下呼吸道，使人流淚。氫氟酸是強脫水劑，大量吸入會嚴重危害身體健康。SF6氣體微水綜合在線監測技術的應用將大大減少SF6氣體的排放，有利于保障電力工作者的身體健康。
(3)、減少停電時間和事故損失，提高供電時率，提高電力設備管理水平
SF6微水與密度綜合在線監測裝置可長期掛網運行，監測SF6氣體的含水量和密度。其配備的無線lora通訊，可將監測數據實時上傳至監控中心。當被測氣體指標超標時，監測器將自動按事先設定的門限上傳報警信號至遠方監控中心，或直接啟動報警裝置。上位機軟件可按設定的時間和頻率，采樣存儲顯示監測數據，并自動繪制成變化趨勢圖供觀察分析之用。它的運用將從技術上有力地支撐狀態檢修模式，并免去供電公司為完成檢測工作需配備巡檢人員、巡檢車輛、檢測設備、高價值的SF6氣體和人工巡檢對發現故障隱患系統的不及時性，保障設備的**穩定運行，減少停電時間和事故損失，增加設備運行效率，提高設備運行的管理水平。
(4)、減員增效
以南京供電公司為例，南京市現有200余個變電站，按平均每個變電站分攤的設備巡檢人員一人計算，現有約200余人的巡檢隊伍，采用在線監測系統后，可減少巡檢人員90%以上，即180人，按人均7萬元/年計算，每年可減少支出1260萬元，該系統的運行有利于供電主業人員的精減，為供電系統發展第三產業提供了大量的人力資源。
從設備、管理、檢修和環保四個方面對SF6氣體在線檢測設備使用前后對比分析的結論為：使用數字式SF6氣體微水綜合在線檢測設備后，當年就可收回成本的89.3%。
二、LYWM-02 SF6微水密度在線監測系統產品概述
2.1 產品簡介
為適應我國電力行業體制改革的需要和加快電氣設備在線監測技術及狀態檢修發展的步伐，研究和探索以在線監測技術為基礎，故障檢修與預防性相結合，以實現*大可靠性和*低成本消耗為目標的狀態檢修模式，我公司研制出具有自主知識產權的SF6氣體在線監測系統。該設備能夠以高于國家標準的測量精度，長期在線監測斷路器SF6氣體的密度、微水、溫度及其變化趨勢，其功能是在SF6氣體有關指標出現變化時，給出變化曲線；有關指標達到報警狀態時，報警或自動啟動報警裝置；當有關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，以保障設備和變電站整套系統的**。上述監測設備配有無線lora通訊接口，可將監測數據實時上傳至變電站、城市中心乃至更上級監控中心，真正實現變電站，尤其是無人值班站的設備在線監測。同時，監測到的各項指標的變化趨勢為斷路器的狀態檢修提供了有效依據。
2.2 LYWM-02 SF6密度微水在線監測設備產品功能
（1）在線監測SF6氣體濕度、密度與溫度；
（2）在線監測氣體泄漏與泄漏報警；
（3）可按預設值或用戶給定值自動啟動低壓報警和閉鎖裝置
（4）通過lora無線通訊至監控后臺；
（5）通過后臺軟件自動繪制狀態變化趨勢圖；
（6）可選大屏幕液晶顯示器現場顯示實時數據，具備屏幕保護和聲控顯示功能；
（7）手持遙控器設置報警與閉鎖門限值和顯示方式；
（8）全密封，抗干擾，適用于室外和低溫環境。
2.3 LYWM-02 SF6微水密度在線監測系統產品特點
（1）高精度與高可靠性
變送器采用了進口高穩定性傳感器，傳感器經變送器內部電路的修正、補償，其輸出線性度好，精度高；變送器外部結構也更適于高頻電場環境下的測量，它與電路處理部分融為一體，以減少干擾耦合，提高電路長期工作的穩定性和可靠性。
（2）實現在線監測監控和狀態檢修
該變送器可長期掛線運行。其配備的通過無線lora通訊，可將監測數據實時上傳至監控中心。當被測氣體指標超標時，監測器將自動按事先設定的門限上傳報警或閉鎖信號至遠方監控中心，或直接啟動報警、閉鎖裝置。上位機軟件可按設定的時間和頻率，采樣存儲監測數據，并按需要將上述數據自動繪制成變化趨勢圖，供觀察分析之用。
SF6氣體綜合在線監測技術的應用，可以實現斷路器的狀態監測，有利于及時掌握設備的運行狀態，保障電力系統的**穩定運行，使狀態檢修得以實現，減少檢修費用和停電時間，從而提高管理水平。
（3）結構獨特，安裝使用方便
傳感器采用全封閉設計，外形獨特美觀，傳感器、電源、數據輸出電路和安裝在同一機殼內。它防水抗塵防爆，抗強電磁干擾，安裝使用方便，可用于高頻電場環境和室外環境。
2.4 變送器技術指標
測量參數
露點范圍： -50…+20℃ Td/f
壓力范圍： 0…+10bar
溫度范圍： -40…+80℃
計算參數
轉化為20 °C標準條件下的參數
微水值： 10…20000ppm
壓力值(密度)：1 ...12 bar
SF6混合密度: 0 ...100 kg/m3
輸出參數有: PPM20（20℃下微水）、P20（20℃下壓力，密度）、T（℃）、Td（露點）、P（壓力）、Tdatm（常壓露點）、密度（㎏/m3）
精度
露點精度： ±3℃ Td
壓力值(密度)精度：±0.1% FS
溫度精度：±1℃
傳感器響應時間:
露點傳感器: 2S(20℃)
壓力傳感器: <0.5S(20℃)
工作環境
變送器工作溫度：-40...+80℃
過載**壓力： 20 bar
相對濕度： 0~100RH%
被測氣體： SF6,SF6/N2混合氣
輸出
通訊方式： 無線lora
傳輸速度： 9600bps
一般參數
工作電壓: 18…36VDC
功 率: <3W
重 量：361g
防護等級： IP65
外殼材質：不銹鋼
接頭材質：不銹鋼
電氣接頭：M12連接器
機械接口: M30*1.5
密封方式： O型圈（33*2.5mm）
漏氣率： ≤10-9Pa·m3/s（氦氣檢測）
額定充氣壓力： 0.6MPa abs
抗電磁干擾
浪涌: 4級（GB/T 17626.5-2008）
靜電放電 : 4級（GB/T 14598.14-2010）
快速瞬變干擾: 4級（GB/T 14598.10-2007）
阻尼振蕩磁場: 5級（GB/T 17626.10-1998）
射頻傳導干擾: 3級（GB/T 17626.6-2008）
脈沖群干擾: 3級（GB/T 17626-12-1998）
**實驗 GB 4943.1-2001
抗電強度測試 700 VDC
絕緣阻抗測試 3200MΩ
振動測試 GB/T 11287一2000
沖擊與碰撞試驗 GB/T 14537一1993
尺寸圖：
2.5 專用三通
專用三通需要根據具體設備情況而設計加工，我公司已經針對國內外絕大多數斷路器，GIS等設備開發了專用三通。三通的一端為進氣口，另一端為預留補氣口，兩段均有內置逆止閥。傳感器通過三通安裝在充氣設備的補氣口上。
三、系統結構圖
四、SF6微水密度在線監測系統軟件
監測后臺是系統設置分析、處理、控制、存儲和顯示等功能的核心部分。通過現場總線接收安裝在現場的各個變送器采集的數據，根據實際需要可以設置多個監測點，每點包含微水含量、密度、溫度等各種參數，并進行實時顯示，分析處理，判斷現場環境是否處于正常情況。
4.1 系統軟件介紹
采集單元分析采集數據后，遠程傳輸至后臺監控中心的監控軟件，繪制狀態變化趨勢圖；也可將監測數據實時上傳至變電站、城市中心乃至更上級監控中心，真正實現智能電網基礎設施的建設。
采集單元分析采集數據后，遠程傳輸至后臺監控中心的監控軟件，繪制狀態變化趨勢圖；也可將監測數據實時上傳至變電站、城市中心乃至更上級監控中心，真正實現智能電網基礎設施的建設。
本軟件采用B/S框架，使用瀏覽器登錄即可查看在線監測數據。
本系統采用了基于角色權限、功能權限管理機制，只有經過管理員授權的用戶才能夠使用本系統，只有對用戶開放對應功能模塊才能查看對應在線設備情況。
默認 用戶名:lisi 密碼：123456
1、系統登錄頁面，*高權限管理員權限，其他用戶可以新注冊，待管理員開放其對應功能模塊即可使用，可以做到多用戶同時實時查看數據：
2.主界面顯示
主界面主要顯示在線監測系統下接的所有監測設備，設備類別及監測點布局和監測狀態，
2.1系統菜單和預留功能：下拉菜單可查看軟件下接所有類別的在線監測設備。
2.2各在線監測列表，點擊后展開查詢實時監測數據及歷史監測數據。
點擊
展開微水密度在線監測功能表可分別顯示微水密度實時數據列表/監測曲線/三維圖普/歷史監測數據/微水密度分析功能，點擊圖標后查詢相應的數據。
2.3辦公管理功能：添加公司管理機構
2.3.1組織機構管理：管理員賬戶信息及管理級別，可手動添加設置及分配管理員權限
2.3.2文件管理，局域網內可隨時下載和上傳文件。
2.3.3圖片管理，局域網內可隨時下載和上傳典型圖譜或歷史檢測曲線。
2.3.4站內信，進行局域網內信息溝通及共享。
2.4通訊錄：局域網內各賬號之間通訊
2.5微信管理：可添加微信公眾號管理，并實現遠程互動；
2.6保存位置：拖動監測點圖標至現場相應一次接線圖的位置，點擊
即可保存，軟件重啟后位置不在變動；
2.7監測點圖標：同一種功能傳感器用同一個圖標表示，便于觀察監測狀態。正常是圖標為綠色或藍色，通訊異常時為紅色，收到報警時為黃色；
2.8配置一次接線圖，可根據現場一次設備的分布配置相應的背景圖紙；
2.9預留待開發功能；
2.10通訊中斷或異常報警；
2.11站內信息提示；
2.12登陸賬號顯示；
2.13站內互動窗口；
實時監測數據界面：查看實時監測數據。
3.1.序號：傳感器監測點排序；
3.2.通訊狀態顯示:顯示通訊中斷和通訊正常；
3.3.告警狀態顯示：顯示正常.預警及報警；
3.4.ID名稱：各傳感器可根據現場實際情況命名；
3.5.溫度：顯示此監測點位置所在氣室SF6的當前溫度；
3.6.壓力：實時顯示此監測點所在氣室內的當前溫度下的壓力；
3.7.P20：實時顯示此監測點所在氣室內的SF6氣體20℃下的壓力；
3.8.露點：當前溫度、當前壓力下的露點值；
3.9.TD0：換算成20℃時，1標準大氣壓下的露點；
3.10.RH%：實時顯示此監測點所在氣室內的SF6氣體的濕度；
3.11.PPMS：微水含量；
3.12.功能：可手動控制各監測點的啟動和停止。
4.實時狀態曲線圖
曲線圖默認顯示*近24小時以內的歷史曲線圖，如需查詢其他時間段數據曲線可手動輸入起始日期和結束日期點擊搜索查詢。
4.1.ID 名稱：傳感器監測點名稱；
4.2.溫度：此監測點所在氣室24小時內的溫度變化曲線圖；
4.3.壓力：此監測點所在氣室24小時內的實時壓力變化曲線圖；
4.4.P20：此監測點所在氣室24小時內的20℃時壓力變化曲線圖；
4.5.露點：此監測點所在氣室24小時內的露點變化曲線圖
4.6.TD0：此監測點所在氣室24小時內的常溫常壓露點變化曲線圖；
4.7.RH%：此監測點所在氣室24小時內的濕度變化曲線圖；
4.8.PPMS：此監測點所在氣室24小時內的水分含量變化曲線圖
點擊各曲線后面的
按鈕，可下載相應的曲線圖，并以圖片的形式自動存儲。
5.歷史監測數據
存儲記錄所有的通訊異常或數據異常時間，便于查詢異常信號。歷史監測數據按時間和事件進行自動存儲，并可手動刪除記錄時間
5.1.點擊
可查看所選監測點的歷史存儲數據，
5.2.點擊
可查看所選監測點的歷史事件存儲數據，
5.3.
可按開始時間和結束時間搜索查詢所選任意時間段內的歷史數據和歷史事件數據。點擊
下載并保存數據。
保存數據可單獨命名，默認存儲為下載日期時間命名，下載存儲路徑可手動修改。
歷史微水密度數據查詢及導出
6.微水密度數據功能分析
6.1歷史曲線對比分析圖
6.1.1選擇起始日期和結束日期，選擇相應的要查詢的3個監測點（一般為同意間隔的三相或相鄰間隔同一位置的三個監測點或同一間隔不同位置的三個監測點）點擊搜索查詢即可出現相應三個監測點的歷史曲線圖，便于橫向和縱向同時對比分析數據。
6.1.2
點擊相應的標識可顯示不同參數的對比曲線。
6.1.3點擊右上角下載圖標可下載并保存曲線圖。
6.2數值比例圖
6.2.1選擇起始日期和結束日期，選擇相應的要查詢的監測點點擊搜索查詢即可出現相應監測點的歷史曲線圖，便于對比分析數據。
6.2.2
點擊相應的標識可顯示不同參數的對比曲線。
6.2.3點擊右上角下載圖標可下載并保存曲線圖。
6.3時間告警次數關系圖
6.3.1選擇起始日期和結束日期，選擇相應的要查詢的監測點點擊搜索查詢即可出現相應監測點的事件告警次數曲線圖，便于對比分析異常數據。
6.3.3
調節左右時間條可查找相應時間段的時間數據。
6.3.3點擊右上角下載圖標可下載并保存曲線圖。
6.3.4事件類型次數關系圖顯示異常事件的歸類和次數關系。
6.4測點事件次數關系圖
6.4.1選擇起始日期和結束日期點擊搜索查詢即可出現所有監測點的事件統計圖，便于對比分析數據。
6.4.2點擊
圖標，展示所有監測點事件次數統計表。
點擊“關閉”及關閉事件表格，點擊“刷新”顯示*新的統計次數。
6.4.3點擊
圖標，展示所有監測點事件次數統計折線圖。
6.4.4點擊
圖標，展示所有監測點事件次數統計柱狀圖。
6.4.5點擊右上角
圖標可下載并保存柱狀圖。
7、報表導出功能
圖3-1 先選擇曲線開始時間、*大點數，再點擊生成報告。
圖3-2 導出報表位置在：D:\報表文檔軟件\outdata\文件里
5 推薦接線圖
6 工程安裝
本項目主要分為三個工程階段進行：系統與SF6設備對接、系統電路連接、系統調試。
6.1 鋪設電纜
當工控機、顯示主機、變送器和接線箱的安裝位置確定后，將電纜線鋪設到位。
⑴ 接線箱：接線箱需要一路220VAC工作電源，布線時應該將220V電源引到接線箱（3×1電纜線）。接線箱與變送器之間需要布置一根4×1屏蔽電纜線（當變送器數量較多時，需要將變送器分為多個組，每組必須有一個變送器與接線箱通過4×1屏蔽電纜線連接）。接線箱應該布置一根4×1屏蔽至室內監控主機的位置。
⑵ 變送器：1號變送器與接線箱通過4×1的電纜線連接，并將1號變送器與所有變送器串聯起來。布線時應該預留備用電纜線。
⑶ 顯示主機與工控機之間預先布一根4×1的屏蔽電纜線。
6.2 變送器安裝
本項目主要分為三個工程階段進行：鋪設電纜、安裝變送器系統調試。三個階段的技術保證措施簡述如下。
鋪設電纜
鋪設電纜階段主要是防止損壞電纜、電纜蓋板、污損地面。
在施工過程中需要掀開電纜蓋板時，先在地面鋪設一層絕緣橡膠，將取下的電纜蓋板放在絕緣橡膠上。取電纜蓋板時要小心輕放，防止電纜蓋板跌落而損傷電纜和地面、蓋板。在施工過程中嚴禁在電纜上踩、擱置重物，以避免電纜受力變形、損傷。布置4*2 的屏蔽電纜線，順著電纜溝將主機與現場的變送器連接。
電纜線是由變送器一個一個的串聯過去，每個變送器都是一進一出兩根電纜線。電纜線長度不夠需要連接時，盡量將連接頭放在便于查看的地方。布電纜線盡量選擇*短方案。
(2) 安裝變送器
① 根據現場狀況將變送器的連接頭與斷路器的補氣口連接好。
② 將現場的變送器用電纜線串聯起來。（根據接線端子上面的標注接線）
(3) 檢查漏氣
① 用檢漏儀進行檢漏。一般檢查三通與補氣口連接處。
②用變送器檢漏。觀察儀表的密度值與安裝時的值是否下降隔24小時觀察一次。
(4) 系統調試
系統全部安裝完畢后，由技術人員對整個系統進行調試。調試主要分以下幾個步驟：
測量通道設置通訊端口設置；
SF6變送器測試；
③ 同步顯示測試。
(5) 系統調試完成后，按照規定進行防火封堵，并清理現場。
(6) 安裝注意事項
① 變送器接線時注意接線端子上面的標注不能接錯。
② 確保各個部位都安裝到位后，再將三通與斷路器連接，連接要迅速避免漏氣。
(7) 緊急情況處理
① 通電時發現變送器有異常狀況的及時斷電檢查。
②通氣時有漏氣情況的及時將三通與本體分離，必須要檢查出漏氣點才能將三通再次安裝。
6.3 系統調試
系統全部安裝完畢后，由技術人員對整個系統進行調試、設置。其中包括：通信測試，現場溫度、濕度、密度等參數的校準
7 工程**措施
進入施工現場，嚴格按照電力作業**規程執行。負責人對現場的**措施、工作內容和**注意事項應對各施工人員詳細說明。各施工人員應服從監護人員和工作負責人的指揮。現場**員對整個工程的**進行督促和檢查，對違反**規定的行為進行制止，不聽勸告的，責令離開工作現場，并進行懲處。具體簡述如下：
⑴ 進場前對全體施工人員進行**教育，樹立**第1的觀念，強調在執行**制度下開展工作，強調如叢指揮觀念。組織進場施工人工進行**工作的培訓，學習《電業**工作規程》、《電力建設**工作規程》及有關**生產文件，明確電力**作業制度在電力運行中的重要作用。
⑵ 施工*好在停電條件下進行。
⑶ 進入現場的各施工人員應穿工作服、工作鞋，戴好**帽。
⑷ 施工負責人應向施工人員交代清楚工作地點、工作范圍、工作內容、工作時間及工作的**措施。全體施工人員必須是自上而下進行**技術交底，掌握工程特點及施工措施。
⑸ 現場檢修電源的取得應聽從監護人員的指揮，對不聽從**監察部門及施工管理人員的，必須停止工作，工作中出現的問題應及時向**監察部門反映。
⑹ 施工的主要注意點如下：
在各種設備上鉆孔時，應避免損傷到內部的電纜，鉆孔時應做好隔離措施。
鋪設電纜時,應對電纜蓋板小心輕放，防止蓋板跌落，地面上鋪設絕緣橡膠，施工人員不得在電纜上行走或擱置重物，以避免使電纜受力變形、損傷。
施工時人員應與運行設備保持**距離。
進入主控室時，應關閉手機，避免干擾電力設備的正常運行，施工過程中不得進入無關區域。
開工前應對施工機械、工器具及**防護措施進行一次檢查。
⑺ 施工結束，應做到工完料盡場地清，保持施工前原貌，恢復現場。
⑻ 其他未盡事宜按電力作業**規程執行。
8 工程驗收
安裝調試完畢后，按照設計方案中具體的規定以及技術協議中的指標，對項目進行驗收，如在驗收中發現有不足之處，將立即進行整改直至達到技術協議的要求。
