专利名称：一种开关柜内部故障的探测方法及探测装置的制作方法
技术领域：
本发明属于变配电领域，尤其涉及一种用于电能输送/分配设备的故障探测方法 及探测装置。
背景技术：
随着我国经济的快速发展，作为基础的电力工业也得到了长期快速的发展。作为 电力建设中的重要设备之一，封闭型组合电器的应用日益普及，同时也对封闭型组合电器 设备的安全/稳定运行提出了更高的要求。空气绝缘开关柜是封闭型组合电器的一种，在10 40. 5KV的开关设备中应用广 泛。然而，由于其封闭式箱体结构的特点所致，空气绝缘开关柜也有一定的缺点，主要 是在内部电气异常在发生的早期，发现比较困难。若不能及时发现和处理，通常会造成开关 装置及其附属部件的损坏/焚毁，严重时甚至会影响到整个系统的运行和整个变配电站/ 所的人身/设备安全。具体的，空气绝缘开关柜一般采用箱体型结构，它将配电设备的所有元件均放置 在柜体内部，这样的结构形式带来的问题就是无法从柜体外部及时/直观地了解柜体内部 的设备运行状况(正常带电运行时柜体的柜门是处于关闭状态)，对于一次设备最常见的 接头发热、六氟化硫气体泄漏、局部放电异常等故障，无法在柜外通过直观、明显的方式及 时发现或表现出来，当发现时，往往已经酿成严重后果。例如，对于六氟化硫绝缘气体的泄漏故障，只有等到压力低于报警或闭锁值时，才 能通过光字牌、指示灯间接显示出来；而对于局部放电故障，虽然采用高频超声波检测手段 可以检测，但其检测的准确度和灵敏度不能令人满意；又如，对于接头发热故障，除了打开 柜门采用直接瞄准的非接触式红外测量之外，目前还没有很好的其他在线探测手段；虽然 有单位已经研究出在开关柜断路器小车触头等部位加装温度探测器，将温度信号无线向外 发射的探测装置和测量手段，但该装置缺点也很明显，安装时设备必须逐仓停电，安装工作 成本高，且由于变配电站/所均为电磁波强烈干扰区域，装置本身的可靠性和寿命也存在 问题。所以，如何在封闭型组合开关柜带电运行(此时开关柜的柜门处于关闭位置)的 状态下及时、低成本地获得柜内开关设备的运行状况或发现其异常运行信息，成为现场运 行/巡检工作中一个亟待解决的问题。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种开关柜内部故障的探测方法及探测装置， 其在开关柜处于带电运行状态下运行时，采用与一、二次回路带电体非接触式的气体采集 方式，能够灵敏地检测到柜内开关设备的常见运行故障，且工作时不需要对运行中的开关 柜停役，也不需要对现有开关柜电气一、二次回路设备进行改动，实施成本低廉，不影响现有设备的正常运行。本发明的技术方案是提供一种开关柜内部故障的探测方法，包括开关柜的柜体， 其特征是对于柜门处于关闭状态下的带电运行的开关柜，在柜体外部，利用开关柜柜体的 通孔，抽取柜体内部空间的气体；对于被抽出的柜内气体，采用气体浓度测量装置进行某种指定特征气体的浓度测 量；所述的气体浓度测量装置中设置多路气敏传感器模块，每一路气敏传感器模块对 应测量某一种指定特征气体的浓度，每一路气敏传感器模块设置一个平衡电桥；所述的气敏传感器模块将各种指定特征气体的浓度转变成电信号；采用分别或依次测量各平衡电桥的不平衡电压的方法，通过不平衡电压值的数值 或数值的变化，来对应反映柜内某种特征气体的浓度或浓度的变化趋势；分别记录气体浓度测量装置对柜内各种指定特征气体浓度所对应的不平衡电压 测量值以及该时段中环境空气中同种指定特征气体的浓度所对应的不平衡电压测量值；将同一柜体某一时间段所测各种指定特征气体的不平衡电压测量值与环境空气 中同种指定特征气体所对应的不平衡电压测量值和/或其他不同柜体在同一时间段内同 种指定特征气体所对应不平衡电压的测量值进行对比；发现不平衡电压测量值异常变化的开关柜；根据不平衡电压测量值发生异常变化所对应指定特征气体的种类，对应得出所对 应的事故种类和所对应的开关柜仓位；通过对带电运行状态下柜体内部空间气体的抽取、测量/分析和数据对比，将每 个代表某种特征气体浓度项目的不平衡电压数值与周围环境空气和/或其他开关柜仓位 的代表该种特征气体浓度项目的不平衡电压的数值相比较，及早发现开关柜内部处于初发 阶段的事故或早期事故隐患，防止事故的扩大或进一步蔓延。具体的，上述的指定特征气体至少包括臭氧、六氟化硫和烟雾，其所对应的事故分 别为开关柜内部的放电、六氟化硫气体泄漏和接头发热事故。上述的气体浓度测量装置中设置有气体采样模块、气敏传感器模块、显示模块和 电源模块；所述的气体浓度测量装置利用气体采样模块抽取开关柜体内部空间的气体，将 其送入气敏传感器模块的气体采样部分，气敏传感器模块的不平衡电压输出信号送入显示 模块进行实时显示，所述的电源模块为气体采样模块、气敏传感器模块和显示模块提供工 作电源。进一步的，所述开关柜柜体的通孔，包括开关柜的锁孔、操作孔或散热孔。所述的气敏传感器模块包括半导体气敏传感器和/或固体电解质电化学气敏传 感器。本发明还提供了 一种采用上述方法进行工作的开关柜内部故障探测装置，其特征 是设置一便携式且带有进气口的装置壳体；在壳体中设置气体采样模块、气敏传感器模 块、显示模块和电源模块；所述装置壳体的进气口与空气绝缘开关柜体上的通孔气路连接； 所述的气敏传感器模块经过气体采样模块、装置壳体进气口以及空气绝缘开关柜体上的通 孔，与空气绝缘开关柜体的内部空间进行气路连接；所述的气敏传感器模块的检测信号输出端与显示模块的测量信号输入端电连接；所述电源模块的电源输出端与气体采样模块、 气敏传感器模块和显示模块的电源输入端电连接。进一步的，所述装置壳体的进气口经柔性吸盘固定在空气绝缘开关柜体上的通孔 上。具体的，所述的气体采样模块包括真空泵和控制按钮开关，所述真空泵的气体吸 入口经装置壳体的进气口与空气绝缘开关柜体上的通孔气路连接，所述真空泵的气体出口 与气敏传感器模块的气体采样部分气路连接；所述的控制按钮开关串接在电源模块的电源 输出端与真空泵绕组线圈之间。所述的气敏传感器模块包括臭氧传感器、六氟化硫传感器、空气质量传感器、硫化 氢传感器和/或烟雾传感器及其外围电路。所述的显示模块包括电压表和输入选择切换开关，所述电压表的测量电压输入端 经输入选择切换开关与气敏传感器模块的测量信号输出端电连接。所述的电源模块包括至少蓄电池/干电池组和电源开关。与现有技术比较，本发明的优点是1.使用抽取开关柜内空气进行分析的方式，能够灵敏地检测到柜内开关设备的常 见运行故障，且工作时不需要对运行中的开关柜停役，也不需要对现有开关柜电气一、二次 回路设备进行改动，实施成本低廉，不影响现有设备的正常运行；2.在开关柜处于带电运行状态下运行时，采用非电连接的方式，对开关柜的运行 状况进行检测，能够灵敏地探测空气绝缘开关柜内部的接头发热、放电和六氟化硫气体泄 漏等异常，有利于故障的早期发现和及时处理，可有效地避免问题的扩大和故障的蔓延，为 整个变配电系统的安全/稳定运行创造了条件；3.装置采用便携式结构，便于在移动状态下使用，完全可以满足定期巡检要求，操 作方便、探测准确度高。


图1是本发明的方法步骤示意框图；图2是本发明装置的内部结构示意图；图3是本发明实施例的电路图。图中1为装置壳体，2为进气口，3为气体采样模块，4为气敏传感器模块，5为显示 模块，6为电源模块，7为柔性吸盘，
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步说明。图1中，本发明的探测方法，至少包括下列步骤A、对于柜门处于关闭状态下的带电运行的开关柜，在柜体外部，利用开关柜柜体 的通孔，抽取柜体内部空间的气体；B、对于被抽出的柜内气体，采用气体浓度测量装置进行某种指定特征气体的浓度 测量；C、所述的气体浓度测量装置中设置多路气敏传感器模块，每一路气敏传感器模块对应测量某一种指定特征气体的浓度，每一路气敏传感器模块设置一个平衡电桥；D、所述的气敏传感器模块将各种指定特征气体的浓度转变成电信号；E、采用分别或依次测量各平衡电桥的不平衡电压的方法，通过不平衡电压值的数 值或数值的变化，来对应反映柜内某种特征气体的浓度或浓度的变化趋势；F、分别记录气体浓度测量装置对柜内各种指定特征气体浓度所对应的不平衡电 压测量值以及该时段中环境空气中同种指定特征气体的浓度所对应的不平衡电压测量 值；G、将同一柜体某一时间段所测各种指定特征气体的不平衡电压测量值与环境空 气中同种指定特征气体所对应的不平衡电压测量值和/或其他不同柜体在同一时间段内 同种指定特征气体所对应不平衡电压的测量值进行对比；H、发现不平衡电压测量值异常变化的开关柜；I、根据不平衡电压测量值发生异常变化所对应指定特征气体的种类，对应得出所 对应的事故种类和所对应的开关柜仓位；J、通过对带电运行状态下柜体内部空间气体的抽取、测量/分析和数据对比，将 每个代表某种特征气体浓度项目的不平衡电压数值与周围环境空气和/或其他开关柜仓 位的代表该种特征气体浓度项目的不平衡电压的数值相比较，及早发现开关柜内部处于初 发阶段的事故或早期事故隐患，防止事故的扩大或进一步蔓延。气敏传感器是一种检测特定气体的传感器。它主要包括半导体气敏传感器、接触 燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等，其中用的最多的是半导体气敏传感器。它的应 用主要有一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂(R11、R12)的检测、 呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等等。它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可 以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警；还可 以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。进一步的，在本发明的技术方案中，所述的指定特征气体至少包括臭氧、六氟化硫 和烟雾，其所对应的事故分别为开关柜内部的放电、六氟化硫气体泄漏和接头发热事故。所述的气体浓度测量装置中设置有气体采样模块、至少一路气敏传感器模块、显 示模块和电源模块；所述的气体浓度测量装置利用气体采样模块抽取开关柜体内部空间的 气体，将其送入气敏传感器模块的气体采样部分，气敏传感器模块的不平衡电压输出信号 送入显示模块进行实时显示，所述的电源模块为气体采样模块、气敏传感器模块和显示模 块提供工作电源。所述开关柜柜体的通孔，包括开关柜的锁孔、操作孔或散热孔。所述的气敏传感器模块包括半导体气敏传感器和/或固体电解质电化学气敏传 感器。在本技术方案中，采用抽取开关柜内空气进行定性/定量分析的方式，能够灵敏 地检测到柜内开关设备的接头发热、放电和六氟化硫气体泄漏三种常见的运行故障，且工 作时不需要对运行中的开关柜停役，也不需要对现有开关柜电气一、二次回路设备进行改 动，实施成本低廉，不影响现有设备的正常运行，特别适用于那些已经建成的输变电所/站。
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同时，在开关柜处于带电运行状态下运行时，采用非电连接的方式，对开关柜的运 行状况进行检测，能够灵敏地探测空气绝缘开关柜内部的异常现象或事故先期征兆，有利 于故障的早期发现和及时处理，可有效地避免问题的扩大和故障的蔓延，为整个变配电系 统的安全/稳定运行创造了条件。图2中，本发明所述的探测装置包括一带有进气口 2和出气孔(图中未示出)的 装置壳体1 ；在壳体中设置有气体采样模块3、气敏传感器模块4、显示模块5和电源模块6。装置壳体的进气口与空气绝缘开关柜体上的通孔(图中未示出)气路连接；装置 壳体的出气孔与大气相通。气敏传感器模块经过气体采样模块、装置壳体进气口以及空气绝缘开关柜体上的 通孔，与空气绝缘开关柜体的内部空间进行气路连接。进一步地，在装置壳体进气口与空气绝缘开关柜体上通孔气路连接的一端，可以 设置一柔性吸盘7，装置壳体的进气口经柔性吸盘固定在空气绝缘开关柜体上的通孔上。或者，在装置壳体进气口与空气绝缘开关柜体上通孔之间，设置一采样管，装置壳 体进气口经采样管与空气绝缘开关柜体上的通孔气路连接，在采样管与空气绝缘开关柜体 上通孔连接的一端，设置一柔性吸盘，采样管经柔性吸盘固定在空气绝缘开关柜体上的通 孔上。气敏传感器模块的检测信号输出端与显示模块的测量信号输入端电连接。电源模块的电源输出端与气体采样模块、气敏传感器模块和显示模块的电源输入 端电连接。本探测装置中的气体采样模块包括真空泵和控制按钮开关，所述真空泵的气体吸 入口经装置壳体的进气口与采样管气路连接，所述真空泵的气体出口与气敏传感器模块的 气体采样部分气路连接；所述的控制按钮开关串接在电源模块的电源输出端与真空泵绕组 线圈之间。本探测装置中的气敏传感器模块为气敏传感器。具体的，气敏传感器包括臭氧传感器、六氟化硫传感器、空气质量传感器、硫化氢 传感器和/或烟雾传感器。本探测装置中的显示模块包括电压表和输入选择切换开关，电压表的测量电压输 入端经输入选择切换开关与气敏传感器模块的测量信号输出端电连接。本探测装置中的电源模块包括蓄电池/干电池组，具体的，电源模块包括蓄电池/ 干电池组、防反接电路、电源开关、稳压集成电路和充电插口。前述空气绝缘开关柜体上的通孔包括开关柜的锁孔、操作孔或散热孔。图3中，本发明所述装置的电气路部分依次由气体采样模块、气敏传感器模块、显 示模块和电源模块构成。从电路构成上来说，气体采样模块3包括真空泵电机M和控制按钮开关SA3 ；其 中，控制按钮开关与真空泵电机的绕组线圈串接后与电源模块的正、负电源输出端分别对 应连接。气敏传感器模块4包括臭氧传感器检测电路、六氟化硫传感器检测电路、空气质 量传感器检测电路、硫化氢传感器检测电路和烟雾传感器检测电路；其中臭氧传感器检测电路包括臭氧传感器CG1、第一电阻R1、第二恒流二极管D2和第
8七可调电阻R7，臭氧传感器的第1管脚经第一电阻与电源模块电源输出端的正极连接，臭 氧传感器的第2管脚经过第七可调电阻和第二恒流二极管与电源模块电源输出端的正极 连接，臭氧传感器的第3管脚与电源模块电源输出端的负极连接，其第七可调电阻和第二 恒流二极管的连接端，构成臭氧传感器检测电路的检测信号输出端。六氟化硫传感器检测电路包括六氟化硫传感器CG2、第二电阻R2、第三恒流二极 管D3和第八可调电阻R8，六氟化硫传感器的第1管脚经第二电阻与电源模块电源输出端的 正极连接，六氟化硫传感器的第2管脚经过第八可调电阻和第三恒流二极管与电源模块电 源输出端的正极连接，六氟化硫传感器的第3管脚与电源模块电源输出端的负极连接，其 第八可调电阻和第三恒流二极管的连接端，构成六氟化硫传感器检测电路的检测信号输出 端。空气质量传感器检测电路包括空气质量传感器CG3、第五电阻R5和第十电阻R10， 空气质量传感器的两个加热端管脚分别与电源模块电源输出端的正、负极对应连接，空气 质量传感器的第3管脚经第五电阻与电源模块电源输出端的正极连接，空气质量传感器的 第4管脚与电源模块电源输出端的负极连接，其空气质量传感器第3管脚串接第十电阻后， 构成空气质量传感器检测电路的检测信号输出端。硫化氢传感器检测电路包括硫化氢传感器CG4、第三电阻R3、第i^一电阻Rll和 第四恒流二极管D4，硫化氢传感器的第1管脚经第三电阻与电源模块电源输出端的正极连 接，硫化氢传感器的第2管脚经过第四恒流二极管与电源模块电源输出端的正极连接，硫 化氢传感器的第3管脚与电源模块电源输出端的负极连接，其硫化氢传感器第3管脚串接 第十一电阻后，构成硫化氢传感器检测电路的检测信号输出端。烟雾传感器检测电路包括烟雾传感器CG5、第四电阻R4、第六电阻R6和第十二电 阻R12，烟雾传感器的第1管脚经第四电阻与电源模块电源输出端的正极连接，烟雾传感器 的第2管脚经第六电阻与电源模块电源输出端的正极连接，烟雾传感器的第3管脚与电源 模块电源输出端的负极连接，其烟雾传感器的第2管脚串接第十二电阻后，构成烟雾传感 器检测电路的检测信号输出端。臭氧传感器检测电路的检测信号输出端，与显示模块中输入选择切换开关SA2的 第1测量信号输入端连接。六氟化硫传感器检测电路的检测信号输出端，与显示模块中输入选择切换开关 SA2的第2测量信号输入端连接。空气质量传感器检测电路、硫化氢传感器检测电路和烟雾传感器检测电路的检测 信号输出端并接，与显示模块中输入选择切换开关SA2的第3测量信号输入端连接。显示模块5包括输入选择切换开关SA2、电压表V、第十三电阻R13、第十四电阻R14 和第九可调电阻R9，输入选择切换开关的第1测量信号输入端与臭氧传感器检测电路的检测 信号输出端连接，输入选择切换开关的第2测量信号输入端与六氟化硫传感器检测电路的检 测信号输出端连接，输入选择切换开关的第3测量信号输入端与空气质量传感器检测电路、 硫化氢传感器检测电路和烟雾传感器检测电路的检测信号输出端连接，同时经第九可调电阻 与电源模块电源输出端的负极连接，电压表的2个工作电源输入端分别与电源模块电源输出 端的正、负极对应连接，电压表的第一输入信号端与输入选择切换开关的检测信号输出端 连接，电压表的第二输入信号端经第十三电阻与电源模块电源输出端的正极连接，电压表
9的第二输入信号端同时还经第十四电阻与电源模块电源输出端的负极连接。电源模块6包括电池组B、隔离二极管D1、充电插口 K、稳压集成电路IC、电源开关 SAl和滤波电容Cl，充电插口串接隔离二极管后并接在电池组的正、负极端之间，电池组的 正极经电源开关与稳压集成电路的电源输入端连接，稳压集成电路的电源输出端构成电源 模块电源输出端的正极，稳压集成电路的接地端与电池组的负极连接，构成电源模块电源 输出端的负极，滤波电容并接在电源模块电源输出端的正、负极端之间。另一方面，从电路功能上来说，气体采样模块3包括真空泵电机M和控制按钮开关 SA3，真空泵电机M的电源输入端和按钮开关SA3串联后与电源模块的电源输出端相连。气敏传感器模块4包括臭氧传感器检测电路、六氟化硫传感器检测电路、空气质 量传感器检测电路、硫化氢传感器检测电路和烟雾传感器检测电路；其中臭氧传感器CGl的输出端与臭氧传感器输出端恒流二极管D2以及调零电位器R7 串联后并联在电源电路电源输出端，臭氧传感器CGl的辅助电源端与辅助电源电阻Rl串联 后并联在电源电路的电源输出端。六氟化硫传感器CG2的输出端与恒流二极管D3以及调零电位器R8串联后并联在 电源电路电源输出端，六氟化硫传感器CG2的辅助电源端与辅助电源电阻R2串联后并联在 电源电路的电源输出端。空气质量传感器CG3的输出端与输出端电阻R5串联后并联在电源电路电源输出 端，空气质量传感器CG3的辅助电源端并联在电源电路的电源输出端。硫化氢传感器CG4和烟雾传感器CG5的输出端分别与恒流二极管D4以及输出端 电阻R6串联后并联在电源电路电源输出端，硫化氢传感器CG4和烟雾传感器CG5的辅助电 源端分别与电阻R3和电阻R4串联后并联在电源电路的电源输出端；调零电位器R7和R8 与恒流二极管D2和D3的串联连接点分别接切换开关SA2的第一选择点1和第二选择点2 ； 空气质量传感器、硫化氢传感器和烟雾传感器的输出端分别接均压电阻R10、均压电阻Rll 和均压电阻R12，均压电阻R10、均压电阻Rll和均压电阻R12的另一端均与切换开关SA2 的第三选择点3相连，并通过调零电位器R9接电源负极。本电路中的硫化氢传感器、六氟化硫传感器和臭氧传感器建议选用固体电解质电 化学气敏传感器为宜。在显示模块5中，分压电阻R13和分压电阻R14串联后并联在电源电路电源输出 端，分压电阻R13和分压电阻R14的串联连接点接电压表V的信号输入端，电压表V的另一 个信号输入端与切换开关SA2的公共点相连，电压表V的工作电源输入端并联在电源电路 的电源输出端，电压表V选用数字显示式电压表。在电源模块6中，充电插口 K的正极通过隔离二极管Dl与电池B相连，电池B的 正极通过电源开关SAl与稳压集成电路IC的输入端相连，稳压集成电路IC的输出端和调 整端之间并联有滤波电容Cl，稳压集成电路IC的调整端与电池B以及充电插口 K的负极连 接。上述元件中，二极管Dl用于通过充电插口对机内电池充电时充电器极性插反；稳压集 成电路IC采用7805型，用于将电池电压稳定在5V，给各级传感器供电；Cl为滤波电容，用 于稳定直流电源电压。此外，很明显地，本电路中的气敏传感器模块用于将各种气体浓度信号转变成电 信号，在该模块电路中，电阻Rl、R2、R3、R4是传感器的辅助电源电阻，用于为传感器内部
10的电解质或辅助电源提供稳定的直流电流；二极管D2、D3、D4是传感器的输出端恒流二极 管，由于本电路中臭氧、六氟化硫和硫化氢传感器为定电流输出，因此其输出端电流需要通 过恒流二极管固定，同时为取出信号电压提供方便；电阻R5、R6分别是异味传感器和烟雾 传感器的输出端负载电阻，为取出信号电压提供方便；电阻RIO、RlU R12用于将探测发热 的异味、硫化氢、烟雾传感器的输出端连接以简化电路，这是因为各种气敏传感器输出电阻 均与特征气体浓度呈反比，电阻RIO、RlU R12三者阻值相同，其阻值远大于三个传感器的 最大输出电阻，这样图中a、b、c三点的电位可通过一点(图中的选择开关SA2的第三选择 点3)显示出来，图中的3点的电位约等于a、b、c三点电压的平均值，只要有一个传感器感 受到异常而阻值变小，则3点的电位就会下降；电阻R13、R14与二极管D2、D3、D4以及电阻 R5、R6构成平衡电桥，这样就可以高灵敏度地检测出各传感器输出电阻的变化；V为数字式 电压表，用于直观显示平衡电桥的不平衡电压；电阻R7、R8、R9用于调零以获取基准气体浓 度，便于检测。由于空气中也存在一些颗粒物、硫化氢、臭氧等特征气体，且各地有所不同，因此 在检测开关柜设备之前可先通过气体采样模块获取外界空气，将环境空气设定为基准值， 分别调节可调电阻(电位器)R7、R8、R9至电桥平衡，电压表V无读数，再检测开关柜设备， 就能比较设备内部空气各特征气体与外界空气中特征气体在浓度或含量上的差异，从而更 方便地检测设备。检测项目切换开关SA2，用于切换“发热”、“SF6泄漏”、“放电”三种检测项目，其中 切换开关的第一选择点1为检测“放电”故障，第二选择点2为检测“SF6(六氟化硫)泄漏” 故障，第三选择点3为检测“接头发热”故障。本装置中的气体采样装置2的排气端与气敏传感器模块3的气体采样部分相连。 其中的SA3为取气按钮开关，按下SA3真空泵运转，从外界吸入气体，从排气端吹入气敏传 感器模块，供传感器判断。实际使用时，接通电源开关SA1，装置开始工作，此时需要等待1分钟左右，待所有 传感器预热完毕，进入稳态后，即可开始测量，每个传感器的输出电阻变化通过平衡电桥反 映在电压表上，为了使测得的数据直观，可先将选择切换开关切至每个位置分别调零，然后 将探测装置的取气口对准开关柜柜门的锁孔、操作孔或散热孔，按下SA3接通真空泵吸气， 装置就可显示对应各种特征气体浓度的平衡电桥的不平衡电压，将每个项目的不平衡电压 大小与环境空气以及其他开关柜仓位的数值相比较，就能清楚地显示出内部有异常的开关 柜设备仓位。由于本发明采用非电连接的气体分析方式采集被测对象的运行状态参数，能够灵 敏地检测到柜内开关设备最常见的三种运行故障，在进行检测工作时不需要对运行中的开 关柜停役，不影响现有设备的正常运行，有利于故障的早期发现和及时处理，可有效地避免 问题的扩大和故障的蔓延，为整个变配电系统的安全/稳定运行创造了条件。同时，本装置采用便携式结构设计，便于在移动状态下使用，在封闭型组合开关柜 带电运行的状态下，可以“一对多”地及时、低成本地获得多个空气绝缘开关柜仓位的柜内 开关设备的运行状况或发现其异常运行信息，检测实施成本低廉，探测准确度高，解决了现 有设备的不停电进行技术改造和装置监测手段的完善等诸多问题。本发明可广泛用于各种封闭型组合电器/空气绝缘开关柜的运行监控领域。
1权利要求
一种开关柜内部故障的探测方法，包括开关柜的柜体，其特征是对于柜门处于关闭状态下的带电运行的开关柜，在柜体外部，利用开关柜柜体的通孔，抽取柜体内部空间的气体；对于被抽出的柜内气体，采用气体浓度测量装置进行某种指定特征气体的浓度测量；所述的气体浓度测量装置中设置多路气敏传感器模块，每一路气敏传感器模块对应测量某一种指定特征气体的浓度，每一路气敏传感器模块设置一个平衡电桥；所述的气敏传感器模块将各种指定特征气体的浓度转变成电信号；采用分别或依次测量各平衡电桥的不平衡电压的方法，通过不平衡电压值的数值或数值的变化，来对应反映柜内某种特征气体的浓度或浓度的变化趋势；分别记录气体浓度测量装置对柜内各种指定特征气体浓度所对应的不平衡电压测量值以及该时段中环境空气中同种指定特征气体的浓度所对应的不平衡电压测量值；将同一柜体某一时间段所测各种指定特征气体的不平衡电压测量值与环境空气中同种指定特征气体所对应的不平衡电压测量值和/或其他不同柜体在同一时间段内同种指定特征气体所对应不平衡电压的测量值进行对比；发现不平衡电压测量值异常变化的开关柜；根据不平衡电压测量值发生异常变化所对应指定特征气体的种类，对应得出所对应的事故种类和所对应的开关柜仓位；通过对带电运行状态下柜体内部空间气体的抽取、测量/分析和数据对比，将每个代表某种特征气体浓度项目的不平衡电压数值与周围环境空气和/或其他开关柜仓位的代表该种特征气体浓度项目的不平衡电压的数值相比较，及早发现开关柜内部处于初发阶段的事故或早期事故隐患，防止事故的扩大或进一步蔓延。
2.按照权利要求1所述的开关柜内部故障的探测方法，其特征是所述的指定特征气体 至少包括臭氧、六氟化硫和烟雾，其所对应的事故分别为开关柜内部的放电、六氟化硫气体 泄漏和接头发热事故。
3.按照权利要求1所述的开关柜内部故障的探测方法，其特征是所述的气体浓度测量 装置中设置有气体采样模块、气敏传感器模块、显示模块和电源模块；所述的气体浓度测量 装置利用气体采样模块抽取开关柜体内部空间的气体，将其送入气敏传感器模块的气体采 样部分，所述的气敏传感器模块用于将各种气体浓度信号转变成电信号，气敏传感器模块 的不平衡电压输出信号送入显示模块进行实时显示，所述的电源模块为气体采样模块、气 敏传感器模块和显示模块提供工作电源。
4.按照权利要求1或3所述的开关柜内部故障的探测方法，其特征是所述开关柜柜体 的通孔，包括开关柜的锁孔、操作孔或散热孔；所述的气敏传感器模块包括半导体气敏传感 器和/或固体电解质电化学气敏传感器。
5.一种开关柜内部故障探测装置，其特征是 设置一便携式且带有进气口的装置壳体；在壳体中设置气体采样模块、气敏传感器模块、显示模块和电源模块； 所述装置壳体的进气口与空气绝缘开关柜体上的通孔气路连接； 所述的气敏传感器模块经过气体采样模块、装置壳体进气口以及空气绝缘开关柜体上 的通孔，与空气绝缘开关柜体的内部空间进行气路连接；所述的气敏传感器模块的检测信号输出端与显示模块的测量信号输入端电连接；所述电源模块的电源输出端与气体采样模块、气敏传感器模块和显示模块的电源输入 端电连接。
6.按照权利要求5所述的开关柜内部故障探测装置，其特征是所述装置壳体的进气口 经柔性吸盘固定在空气绝缘开关柜体上的通孔上。
7.按照权利要求5所述的开关柜内部故障探测装置，其特征是所述的气体采样模块包 括真空泵和控制按钮开关，所述真空泵的气体吸入口经装置壳体的进气口与空气绝缘开关 柜体上的通孔气路连接，所述真空泵的气体出口与气敏传感器模块的气体采样部分气路连 接；所述的控制按钮开关串接在电源模块的电源输出端与真空泵绕组线圈之间。
8.按照权利要求5所述的开关柜内部故障探测装置，其特征是所述的气敏传感器模块 包括臭氧传感器、六氟化硫传感器、空气质量传感器、硫化氢传感器和/或烟雾传感器及其 外围电路。
9.按照权利要求5所述的开关柜内部故障探测装置，其特征是所述的显示模块包括电 压表和输入选择切换开关，所述电压表的测量电压输入端经输入选择切换开关与气敏传感 器模块的测量信号输出端电连接。
10.按照权利要求5所述的开关柜内部故障探测装置，其特征是所述的电源模块包括 至少一蓄电池/干电池组和电源开关。
全文摘要
一种开关柜内部故障的探测方法及探测装置，属变配电领域。其对于柜门关闭状态下带电运行的开关柜，利用开关柜柜体的通孔，在柜体外部抽取柜体内部空间的气体；通过对带电运行状态下柜体内部空间气体的抽取、测量和数据对比，将每个代表某种特征气体浓度项目的不平衡电压数值与周围环境空气和/或其他开关柜仓位的代表该种特征气体浓度项目的不平衡电压的数值相比较，及早发现开关柜内部处于初发阶段的事故或早期事故隐患，防止事故的扩大或进一步蔓延。其采用与气体采集方式，能够灵敏地检测到柜内开关设备的常见运行故障，工作时无需对运行中的开关柜停役，也不需要对现有开关柜设备作改动，实施成本低廉，不影响现有设备的正常运行。
文档编号G01N27/407GK101968459SQ20101026026
公开日2011年2月9日 申请日期2010年8月23日 优先权日2010年8月23日
发明者周徐达 申请人:上海市电力公司超高压输变电公司