专利名称：SF₆电气设备在线监测系统的制作方法
技术领域：
SF6电气设备在线监测系统
技术领域：
本实用新型涉及一种SF6电气设备在线监测系统。背景技术：
使用SF6(SF6为一种气体)作为绝缘介质的电气设备，在设备内部存在局部放电、 破坏性放电及过热故障时，设备内部的SF6气体、固体绝缘及金属导体将不同程度的分解而产生各种分解物，这些分解物相互之间或与设备内部气体、固体材料之间经过进一步反应、 吸附，最后分解物浓度达到动态平衡状态。现有的SF6电气设备的在线监测装置一般都只是通过监测SF6气体的压力、温度、湿度、密度信号判断电气故障，并没有具备检测故障分解物的在线监测系统。通过检测存在于SF6气体中的这些分解物，才能更准确地判断SF6电气设备是否存在潜伏性故障。

发明内容近年来SF6电气设备的故障率不断上升，急需开发检测灵敏度高、检测组分多的 SF6电气设备的在线监测系统。本实用新型提供一种SF6电气设备在线监测系统，其不仅可以在线监测SF6气体温度、湿度、密度，同时还可以准确检测SF6电气设备故障分解物的组分并将检测气体收集回充至SF6电气设备中。本实用新型是这样实现的一种SF6电气设备在线监测系统，包括依次连接的SF6电气设备的取充气接口、设备选择器、测量模块、气体回收模块，以及一具有数据处理功能和检测控制功能的后台服务器和一远程控制中心，所述后台服务器与所述设备选择器、测量模块、气体回收模块相连； 所述远程控制中心通过网络控制所述后台服务器；所述测量模块包括基于脉冲氦离子化检测器的色谱柱分离检测模块、密度监测模块、温度监测模块及湿度监测模块。进一步地，所述色谱柱分离检测模块包括用连接管相互连接的进样系统、分离系统、检测系统，所述检测系统包括脉冲氦离子化检测器和热导检测器；所述进样系统包括用连接管相互连接的钢瓶、载气控制器、十通阀、定量管、进样管以及出样管；所述钢瓶经所述载气控制器后再分别连接至所述十通阀、所述检测系统的热导检测器和脉冲氦离子化检测器；所述定量管连接在所述十通阀上；所述进样管、出样管分别与所述十通阀相连；所述分离系统包括采用连接管相互连接的分流阀、第一色谱柱、第二色谱柱、第三色谱柱、第一六通阀、第二六通阀、Purge阀以及流量控制阀；所述分流阀设于所述十通阀和第一色谱柱之间；所述第一色谱柱的一端与所述十通阀相连，其另一端连接一三通管，所述三通管包括第一分支管、第二分支管、第三分支管，所述第一分支管与所述十通阀相连， 所述第二分支管连接至所述第一六通阀，所述第三分支管连接至所述进样系统的载气控制器，所述流量控制阀设于所述第三分支管上；所述第一六通阀与第二六通阀相连，所述第一六通阀还连接到第三分支管的管道上，所述第一六通阀还连接到第二色谱柱，所述Purge阀设置于所述第一六通阀和第二色谱柱之间；所述第二六通阀连接所述第三色谱柱后连接至所述检测系统中脉冲氦离子化检测器，所述第二六通阀还连接至所述检测系统中热导检测器。进一步地，所述脉冲氦离子化检测器和热导检测器联合检测，其气路通道包括第一气路通道和第二气路通道，所述第一气路通道为样品气体经过所述第一色谱柱、第一六通阀、第二六通阀，然后进入热导检测器；所述第二气路通道为样品气体经过所述第一色谱柱、第一六通阀、第二色谱柱，然后进入脉冲氦离子化检测器。进一步地，所述脉冲氦离子化检测器单独检测，其气路通道包括第三气路通道和第四气路通道，所述第三气路通道为样品气体经过所述第一色谱柱、第一六通阀、第二六通阀、第三色谱柱，然后进入脉冲氦离子化检测器；所述第四气路通道为样品气体经过所述第一色谱柱、第一六通阀、第二色谱柱，然后进入脉冲氦离子化检测器。本实用新型的优点在于1、在线监测SF6气体的温度、湿度、密度，判断SF6电气设备是否存在泄露并能针对存在泄露的设备进行在线、自动补气，判断SF6气体湿度是否超标；2、准确检测SF6电气设备故障分解物的组分及含量，正确判断SF6电气设备是否存在潜伏性故障，为电力系统设备安全运行保驾护航；3、检测时间短、操作方便，后台服务器控制在线监测，各项功能完全自动化，并能根据需要对特定设备进行更高频率的专门监测；4、监测数据可以有线、无线传送到远程中心，并可在远程中心对后台服务器进行控制。5、由于采用基于脉冲氦离子化检测器的色谱柱分离检测模块，本实用新型还具有以下优点(1)灵敏度高氦离子检测器的灵敏度为Pin3级别，检测灵敏度达0.01 μ L/L 0. 1 μ L/L ；⑵线性响应氦离子检测器和热导检测器一样，是通用检测器，都是线性响应， 且氦离子检测器比热导检测器灵敏度要高3个数量级(103)以上；C3)检测组分多采用多根色谱柱、反吹等方法，实现将SF6电气设备故障判断需要的组分全部分离，可以检测的组分如下02、N2, CO、CO2, NO2, CF4, C2F6, C3F8, H2S, SO2, SOF2, SO2F2, S2F10O, SF6,达 14 种以上。

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。图1是本实用新型的结构示意图。图2是本实用新型色谱柱分离检测模块的结构示意图。图3是本实用新型色谱柱分离检测模块取样时的局部结构示意图。图4是本实用新型色谱柱分离检测模块进样时的局部结构示意图。图5是本实用新型色谱柱分离检测模块处于检测状态1时的结构示意图。图6是本实用新型色谱柱分离检测模块处于检测状态2时的结构示意图。图7是本实用新型色谱柱分离检测模块反吹时的结构示意图。
具体实施方式如图1所示，一种SF6电气设备在线监测系统，包括依次连接的SF6电气设备的取充气接口 100、设备选择器200、测量模块300、气体回收模块400，以及一具有数据处理功能和检测控制功能的后台服务器500和一远程控制中心600，所述后台服务器500与所述设备选择器200、测量模块300、气体回收模块400相连；所述远程控制中心600通过网络控制所述后台服务器500 ；所述测量模块300包括所述色谱柱分离检测模块10、密度监测模块 20、温度监测模块30及湿度监测模块40。所述设备选择器200根据所述后台服务器500的指令，接通或断开与SF6电气设备取充气接口 100和测量模块300的气路连接。所述色谱柱分离检测模块10负责检测SF6 电气设备故障分解物的组分及含量，所述密度监测模块20、温度监测模块30及湿度监测模块40分别监测SF6的密度、温度、湿度。所述监测模块300的输出均为初步处理后的数字信号，所述初步处理后的数字信号传送到所述后台服务器500，所述后台服务器500对初步处理后的数字信号进一步加工处理，包括状态预测分析、曲线统计等。所述后台服务器500 还具备调用、远程访问等管理控制功能。所述监测数据通过网络传送到远程控制中心600。所述后台服务器500根据用户设置控制所述测量模块300中各个阀的切换、流量、压力等；所述气体回收模块400将测试后的样品气体回收并充会SF6电气设备中，保证了电气设备中SF6气体的含量不会因为反复多次的取样检测而减少。如图2所示，所述色谱柱分离检测模块10包括用连接管相互连接的进样系统1、 分离系统2、检测系统3，所述检测系统3包括脉冲氦离子化检测器(以下使用简称PDHID) 和热导检测器(以下使用简称TCD)。所述检测系统3有两种检测状态，检测状态1为TCD和 PDHID联合检测，能检测分析出如下气体02、N2、C02、CF4、H2S、S02、SF6 ；检测状态2为PDHID 单独检测，能检测分析出如下气体02、N2, CO、CO2, NO2, CF4, C2F6, C3F8, H2S, SO2, SOF2, SO2F2,
S2F10O、SF6O所述进样系统1包括用连接管相互连接的钢瓶11、载气控制器12、十通阀13、定量管14，进样管15及出样管16。所述钢瓶11经所述载气控制器12后再分别连接至所述十通阀13、所述检测系统2的TCD和PDHID ；所述定量管14连接在所述十通阀13上；所述进样管15、出样管16分别与所述十通阀13相连。所述分离系统2包括采用连接管相互连接的分流阀21、第一色谱柱22、第二色谱柱23、第三色谱柱M、第一六通阀25、第二六通阀沈、Purge阀27、流量控制阀28 ；所述分流阀21设于所述十通阀13和第一色谱柱22之间；所述第一色谱柱22的一端与所述十通阀 13相连，其另一端连接一三通管四，所述三通管四包括第一分支管四1、第二分支管四2、 第三分支管四3，所述第一分支管与所述十通阀13相连，所述第二分支管292连接至所述第一六通阀25，所述第三分支管293连接至所述进样系统1的载气控制器12，所述流量控制阀观设于所述第三分支管293上；所述第一六通阀25与第二六通阀沈相连，所述第一六通阀25还连接到第三分支管四3的管道上，所述第一六通阀25还连接到第二色谱柱23，所述Purge阀27设置于所述第一六通阀25和第二色谱柱23之间；所述第二六通阀 26连接所述第三色谱柱M后连接至所述检测系统3中PDHID，所述第二六通阀沈还连接至所述检测系统3中TCD。本实用新型中所述十通阀13为进样控制阀，包括第一进样阀口 131至第十进样阀口 1310。所述第一六通阀25和第二六通阀沈对气体起到分路的作用，所述第一六通阀25包括第一分路阀口 251至第六分路阀口 256，所述第二六通阀沈包括第七分路阀口 261至第十二分路阀口 266。则本实用新型的具体连接关系为所述钢瓶11经所述载气控制器12后再分别连接至所述十通阀13的第八进样阀口 138以及所述检测系统3的PDHID和TCD ；所述定量管14的两端分别连接在所述十通阀 13的第二进样阀口 132和第五进样阀口 135上。所述进样管15与所述十通阀13的第三进样阀口 133 ；所述出样管16与所述十通阀13的第四进样阀口 134相连；所述十通阀13的第一进样阀口 131与所述第九进样阀口 139相连，所述第七进样阀口 137与第十进样阀口 1310相连。所述第一色谱柱22的一端与所述十通阀13的第六进样阀口 136相连，所述第一色谱柱22的另一端连接所述三通管四的第一分支管；所述分流阀21设于所述十通阀13和第一色谱柱22之间；所述第二分支管292连接至所述第一六通阀25的第一分路阀口 251，所述第三分支管293连接至所述进样系统1 的载气控制器12 ；所述流量控制阀观设于所述第三分支管293上；所述第一六通阀25的第二分路阀口 252与所述第二六通阀沈的第七分路阀口 261相连；所述第一六通阀25的第四分路阀口邪4连接到所述第三分支管293的管道上；所述第一六通阀25的第六分路阀口 256连接到第二色谱柱23，所述Purge阀27设置于所述第一六通阀25的第六分路阀口 256和第二色谱柱23之间的管道上，所述Purge阀27为进样吹扫阀，其作用是消除进样时可能带入的杂质，所述第一六通阀26的第三分路阀口 253 与所述第五分路阀口 255相连；所述第二六通阀沈的第八分路阀口 262连接至所述TCD ；所述第二六通阀沈的第十分路阀口 264连接到第三分支管293的管道上；所述第二六通阀沈的第十二分路阀口 266连接所述第三色谱柱M后再连接至所述PDHID ；所述第二六通阀沈的第九分路阀口 263与所述第i^一分路阀口 265相连。上述为色谱柱分离检测模块10的结构关系，其具体操作过程请参阅图3至图7所示，图中所示箭头为气体的流动方向，具体步骤如下步骤a，取样如图3所示所述十通阀13不动作，其内部连接关系为第二进样阀口 132与第三进样阀口 133相通，第四进样阀口 134与第五进样阀口 135相通，第六进样阀口 136与第七进样阀口 137相通，第八进样阀口 138与第九进样阀口 139相通，第十进样阀口 1310与第一进样阀口 131相通。样品气体从所述进样管15进入，经过第三进样阀口 133、第二进样阀口 132后充满所述定量管14，多出的气体经过第五进样阀口 135与第四进样阀口 134从所述出样管16流出；载气经过第八进样阀口 138、第九进样阀口 139、第一进样阀口 131、第十进样阀口 1310、第七进样阀口 137、第六进样阀口 136后流入分离系统；步骤b，进样如图4所示，所述十通阀13动作，其内部连接关系与所述步骤a中十通阀13不动作时的连接关系完全相反，即原来不相通的阀口转变为相通，原来相通的阀口转变为不相通。载气经过第八进样阀口 138、第七进样阀口 137、第十进样阀口 1310、第九进样阀口 139、第一进样阀口 131、第二进样阀口 132、定量管14、第五进样阀口 135、第六进样阀口 136后，载气将充满定量管14的样品气推入分离系统2中；所述进样管15中多余的样气经过第三进样阀口 133、第四进样阀口 134后，经出样管16流出；[0042]步骤C，分离、检测当使用检测状态1检测样品气体时，如图5所示，所述第一六通阀25和第二六通阀沈的内部连接关系为所述第一分路阀口 251与第二分路阀口 252 相通，所述第三分路阀口 253与第四分路阀口 2M相通，所述第五分路阀口 255与第六分路阀口 256相通，所述第七分路阀口 261与第八分路阀口 262相通，所述第九分路阀口 263与第十分路阀口 264相通，所述第i^一分路阀口 265与第十二分路阀口 266相通。样品气体经过所述第一色谱柱22分离后，分两气路通道，包括第一气路通道和第二气路通道，第一气路通道是经过所述第一色谱柱22分离后的样品气体经过第一六通阀25后，再经过第二六通阀26，然后进入TCD ；所述第二气路通道是经过所述第一色谱柱22分离后的样品气体经过第一六通阀25后，经过所述第二色谱柱23再次分离，然后进入PDHID ；当使用检测状态2检测样品气体时，如图6所示，所述第一六通阀25的内部连接关系与检测状态1中第一六通阀25的内部连接关系相同。所述第二六通阀沈的内部连接关系与检测状态1中第二六通阀沈的内部连接关系完全相反，即原来不相通的阀口转变为相通，原来相通的阀口转变为不相通。样品气体经过所述第一色谱柱22分离后，分两气路通道，包括第三气路通道和第四气路通道，第三气路通道是经过所述第一色谱柱22分离后的样品气体经过所述第一六通阀25后，再经过第二六通阀沈，然后经过所述第三色谱柱M 再次分离，最后进入PDHID ；所述第四气路通道是经过所述第一色谱柱22分离后的样品气体经过第一六通阀25后，经过所述第二色谱柱23再次分离，然后进入PDHID ；步骤d，反吹当样品气体处于取样、进样、分离、检测状态时，所述流量控制阀观处于关闭状态。当上述四个状态完成后，打开所述流量控制阀观，，启动反吹，如图7所示， 载气从第三分支管293加压吹入，载气反向通过第一色谱柱22，将第一色谱柱22中的重质样品从所述分流阀21吹出，避免污染大部分色谱中，保护色谱柱并缩短了检测时间。反吹结束后，关闭所述流量控制阀观。采用检测状态2时，PDHID检测流经第一色谱柱22和第二色谱柱22的样品气体， 同时还要检测流经第一色谱柱22和第三色谱23柱的样品气体，而这两次的样品气体由于色谱柱的作用，时间上是分开进入PDHID的，这就导致所需时间比较长，因此在不需要检测出所有组分的情况下，可以使用检测状态1对样品气体进行检测，以缩短检测时间。本实用新型色谱柱分离检测模块中第一色谱柱14和第二色谱柱15均采用G-Pro 色谱柱，第三色谱柱16采用C13X色谱柱。本实用新型增加了色谱柱分离检测模块，使得本实用新型不仅可以在线监测SF6 气体温度、湿度、密度，同时还可以准确检测SF6电气设备故障分解物的组分并将检测气体收集回充至SF6电气设备中，且可检测出多达14种的组分，为判断SF6电气设备是否存在潜伏性故障提供更有力的依据。以上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已，故不能依此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖的范围内。
权利要求1.一种SF6电气设备在线监测系统，其特征在于包括依次连接的SF6电气设备的取充气接口、设备选择器、测量模块、气体回收模块，以及一具有数据处理功能和检测控制功能的后台服务器和一远程控制中心，所述后台服务器与所述设备选择器、测量模块、气体回收模块相连；所述远程控制中心通过网络控制所述后台服务器；所述测量模块包括色谱柱分离检测模块、密度监测模块、温度监测模块及湿度监测模块。
2.根据权利要求1所述的SF6电气设备在线监测系统，其特征在于所述色谱柱分离检测模块包括用连接管相互连接的进样系统、分离系统、检测系统，所述检测系统包括脉冲氦离子化检测器和热导检测器；所述进样系统包括用连接管相互连接的钢瓶、载气控制器、十通阀、定量管、进样管以及出样管；所述钢瓶经所述载气控制器后再分别连接至所述十通阀、所述检测系统的热导检测器和脉冲氦离子化检测器；所述定量管连接在所述十通阀上；所述进样管、出样管分别与所述十通阀相连；所述分离系统包括采用连接管相互连接的分流阀、第一色谱柱、第二色谱柱、第三色谱柱、第一六通阀、第二六通阀、Purge阀以及流量控制阀；所述分流阀设于所述十通阀和第一色谱柱之间；所述第一色谱柱的一端与所述十通阀相连，其另一端连接一三通管，所述三通管包括第一分支管、第二分支管、第三分支管，所述第一分支管与所述十通阀相连，所述第二分支管连接至所述第一六通阀，所述第三分支管连接至所述进样系统的载气控制器， 所述流量控制阀设于所述第三分支管上；所述第一六通阀与第二六通阀相连，所述第一六通阀还连接到第三分支管的管道上，所述第一六通阀还连接到第二色谱柱，所述Purge阀设置于所述第一六通阀和第二色谱柱之间；所述第二六通阀连接所述第三色谱柱后连接至所述检测系统中脉冲氦离子化检测器，所述第二六通阀还连接至所述检测系统中热导检测ο
3.根据权利要求2所述的SF6电气设备在线监测系统，其特征在于所述脉冲氦离子化检测器和热导检测器联合检测，其气路通道包括第一气路通道和第二气路通道，所述第一气路通道为样品气体经过所述第一色谱柱、第一六通阀、第二六通阀，然后进入热导检测器；所述第二气路通道为样品气体经过所述第一色谱柱、第一六通阀、第二色谱柱，然后进入脉冲氦离子化检测器。
4.根据权利要求2所述的SF6电气设备在线监测系统，其特征在于所述脉冲氦离子化检测器单独检测，其气路通道包括第三气路通道和第四气路通道，所述第三气路通道为 样品气体经过所述第一色谱柱、第一六通阀、第二六通阀、第三色谱柱，然后进入脉冲氦离子化检测器；所述第四气路通道为样品气体经过所述第一色谱柱、第一六通阀、第二色谱柱，然后进入脉冲氦离子化检测器。
专利摘要本实用新型提供了一种SF6电气设备在线监测系统，包括依次连接的SF6电气设备的取充气接口、设备选择器、测量模块、气体回收模块，以及一具有数据处理功能和检测控制功能的后台服务器和一远程控制中心，所述后台服务器与所述设备选择器、测量模块、气体回收模块相连；所述远程控制中心通过网络控制所述后台服务器；所述测量模块包括色谱柱分离检测模块、密度监测模块、温度监测模块及湿度监测模块。本实用新型不仅可以在线监测SF6气体温度、湿度、密度，同时还可以准确检测SF6电气设备故障分解物的组分并将检测气体收集回充至SF6电气设备中。
文档编号G01N30/88GK202304897SQ20112043609
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月7日 优先权日2011年11月7日
发明者倪时龙, 刘良武, 庄贤盛 申请人:广州中荔电力科技发展有限公司, 庄贤盛, 福建亿榕信息技术有限公司