一、前言

1.1 概述（LYGSM-3000微水仪）

六氟化硫（SF6）是一种无毒、无味、无色、无嗅、非可燃的合成气体，具有一般电介质不可比拟的绝缘特性和灭弧能力。充装SF6的电气设备占地面积小，运行噪声小，无火灾危险，这极大地提高了电气设备运行的安全可靠性。而气体绝缘金属封闭电器（GIS）的应用，打破了传统变电站的概念，使紧凑型、高电压、大容量新式变电站的发展得以实现，成为城网变电站改造的重要途径。

随着我国电力设备无油化、小型化的发展，在35-500kV高压断路器中采用SF6气体作为绝缘灭弧介质的断路器等逐年增加。对SF6气体的状态监测已成为保证SF6断路器等电器设备正常安全运行的主要技术措施之一。

    SF6高压开关电器在制造和运行中因为：

SF6新气中含有一定水分。

在设备安装、解体检修和充气补气时，因工艺过程中的疏漏，在气室和管阀内留有水分。

因密封不严，在SF6向外泄漏时，会反向渗入水分。

变电站SF6断路器SF6气体的密度、湿度和温度三项物理指标是否处于额定范围之内，决定着该断路器的安全运行状态。电网运行规程强制规定，在设备投运前和运行中都必须定期对SF6气体的密度和含水量进行检测。SF6气体含水量的现场检测方法有电解法、冷凝法和阻容法。目前大多采用便携式露点仪进行现场检测。

1.2 SF6气体在运行中的检测及污染后果

SF6气体的湿度、密度两项物理指标是否处于额定范围之内，决定着SF6气体的绝缘和灭弧性能的有效与否。但SF6高压开关电器在制造和运行中因为：SF6新气中含有一定水分；在设备安装、解体检修和充气、补气时，因工艺过程中的疏漏，在气室和管阀内会留有水分；在开关工件加工和上述操作中的失误等造成密封失严，SF6气体向外泄漏，因外部水分压远高于气室中气体的水分压，外部水分会向气室内反向渗入，造成SF6气体在密度下降的同时含水量上升。超标的水分会造成下列危害：

SF6气体含有超标的水分后，在一些金属物的参与下，在200℃以上温度时可使SF6发生水解反应，生成活泼的氢氟酸（HF）和有毒的SOF2、SO2F2、SF4和SOF4等低价硫氟化物，在高温拉弧的作用下，还将分解产生温室气体之一的二氧化硫（SO2）和氢氟酸（HF）。它们将腐蚀绝缘件和金属部件，并产生热量从而导致气室内气体压力的危险升高，断路器耐压强度和开断容量下降，严重情况下将导致断路器爆炸，不仅引起电网事故，还将造成有害和温室气体灌放大气，形成电气和环保灾害。

电力相关规程规定：每日巡回监视气体密度，每1-2年对SF6气体的含水量进行检测。含水量检测通常采用露点仪进行现场停电检测，检测时按标准取样气体流量，即30-40升/小时计算，一次测试需排放SF6气体约35升。电力工业分成两大电网公司和五大发电集团。至2006年底，仅一个电网公司，即国家电网公司所辖电网中的12-750 kV中高压断路器就有333,294台，上述数量还不包括每年增长的10%左右。平均每台断路器每年排放35升SF6气体，其总排放量及高能量长寿命的大气污染效果不言而喻。

1.3 在线监测是确保电力与环保安全的有力措施

我公司根据目前电力行业的发展趋势研制了SF6在线式微水密度检测系统。该系统主要应用于电力行业的主设备之一SF6高压断路器SF6气体的在线监测与控制，可以在不排放SF6气体的条件下对SF6气体的含水量、密度和温度进行实时数据采集显示、信息远传、故障报警、闭锁机构启动、后台数据显示与分析等，为电力系统生产管理与设备状态检修提供信息与依据。

1.4 在线监测装置运用的社会和经济意义（LYGSM-3000微水仪）

(1)、有助于地球环保

SF6气体微水综合在线监测技术的应用基本防止了大量SF6气体的排放，具有地球环保意义。

(2)、保障电力工作者的身体健康

SF6气体在电气设备中经电晕、火花及电弧放电作用，还会产生多种有毒和腐蚀性气体。排放后，其中的二氧化硫会刺激上、下呼吸道，使人流泪。氢氟酸是强脱水剂，大量吸入会严重危害身体健康。SF6气体微水综合在线监测技术的应用将大大减少SF6气体的排放，有利于保障电力工作者的身体健康。

(3)、减少停电时间和事故损失，提高供电时率，提高电力设备管理水平

SF6微水与密度综合在线监测装置可长期挂网运行，监测SF6气体的含水量和密度。其配备的无线lora通讯，可将监测数据实时上传至监控中心。当被测气体指标超标时，监测器将自动按事先设定的门限上传报警信号至远方监控中心，或直接启动报警装置。上位机软件可按设定的时间和频率，采样存储显示监测数据，并自动绘制成变化趋势图供观察分析之用。它的运用将从技术上有力地支撑状态检修模式，并免去供电公司为完成检测工作需配备巡检人员、巡检车辆、检测设备、高价值的SF6气体和人工巡检对发现故障隐患系统的不及时性，保障设备的安全稳定运行，减少停电时间和事故损失，增加设备运行效率，提高设备运行的管理水平。

(4)、减员增效

    以南京供电公司为例，南京市现有200余个变电站，按平均每个变电站分摊的设备巡检人员一人计算，现有约200余人的巡检队伍，采用在线监测系统后，可减少巡检人员90%以上，即180人，按人均7万元/年计算，每年可减少支出1260万元，该系统的运行有利于供电主业人员的精减，为供电系统发展第三产业提供了大量的人力资源。

    从设备、管理、检修和环保四个方面对SF6气体在线检测设备使用前后对比分析的结论为：使用数字式SF6气体微水综合在线检测设备后，当年就可收回成本的89.3%。

二、产品概述（LYGSM-3000微水仪）

2.1 产品简介

为适应我国电力行业体制改革的需要和加快电气设备在线监测技术及状态检修发展的步伐，研究和探索以在线监测技术为基础，故障检修与预防性相结合，以实现*大可靠性和*低成本消耗为目标的状态检修模式，我公司研制出具有自主知识产权的SF6气体在线监测系统。该设备能够以高于国家标准的测量精度，长期在线监测断路器SF6气体的密度、微水、温度及其变化趋势，其功能是在SF6气体有关指标出现变化时，给出变化曲线；有关指标达到报警状态时，报警或自动启动报警装置；当有关指标超标达到危险状况时，报警或自动启动闭锁装置，禁止断路器动作，以保障设备和变电站整套系统的安全。上述监测设备配有无线lora通讯接口，可将监测数据实时上传至变电站、城市中心乃至更上级监控中心，真正实现变电站，尤其是无人值班站的设备在线监测。同时，监测到的各项指标的变化趋势为断路器的状态检修提供了有效依据。

2.2 产品功能（LYGSM-3000微水仪）

（1）在线监测SF6气体湿度、密度与温度；

（2）在线监测气体泄漏与泄漏报警；

（3）可按预设值或用户给定值自动启动低压报警和闭锁装置

（4）通过lora无线通讯至监控后台；

（5）通过后台软件自动绘制状态变化趋势图； 

（6）可选大屏幕液晶显示器现场显示实时数据，具备屏幕保护和声控显示功能；

（7）手持遥控器设置报警与闭锁门限值和显示方式；

（8）全密封，抗干扰，适用于室外和低温环境。

2.3 产品特点（LYGSM-3000微水仪）

（1）高精度与高可靠性

变送器采用了进口高稳定性传感器，传感器经变送器内部电路的修正、补偿，其输出线性度好，精度高；变送器外部结构也更适于高频电场环境下的测量，它与电路处理部分融为一体，以减少干扰耦合，提高电路长期工作的稳定性和可靠性。

（2）实现在线监测监控和状态检修

该变送器可长期挂线运行。其配备的通过无线lora通讯，可将监测数据实时上传至监控中心。当被测气体指标超标时，监测器将自动按事先设定的门限上传报警或闭锁信号至远方监控中心，或直接启动报警、闭锁装置。上位机软件可按设定的时间和频率，采样存储监测数据，并按需要将上述数据自动绘制成变化趋势图，供观察分析之用。

SF6气体综合在线监测技术的应用，可以实现断路器的状态监测，有利于及时掌握设备的运行状态，保障电力系统的安全稳定运行，使状态检修得以实现，减少检修费用和停电时间，从而提高管理水平。

（3）结构特别，安装使用方便

传感器采用全封闭设计，外形别美观，传感器、电源、数据输出电路和安装在同一机壳内。它防水抗尘防爆，抗强电磁干扰，安装使用方便，可用于高频电场环境和室外环境。

2.4 变送器技术指标

测量参数                                                                                                                                    

露点范围：  -50…+20℃ Td/f

压力范围：  0…+10bar

温度范围：  -40…+80℃

计算参数                                                            

转化为20 °C标准条件下的参数

微水值： 10…20000ppm

压力值(密度)：1 ...12 bar

SF6混合密度: 0 ...100 kg/m3

输出参数有: PPM20（20℃下微水）、P20（20℃下压力，密度）、T（℃）、Td（露点）、P（压力）、Tdatm（常压露点）、密度（㎏/m³）

精度

露点精度： ±3℃ Td

压力值(密度)精度：±0.1% FS

温度精度：±1℃ 

传感器响应时间:

露点传感器: 2S(20℃)

压力传感器: <0.5S(20℃)

工作环境                                                           

变送器工作温度：-40...+80℃ 

过载安全压力： 20 bar

相对湿度： 0~100RH%

被测气体：  SF6,SF6/N2混合气

输出     

通讯方式： 无线lora

传输速度： 9600bps

一般参数

工作电压:  18…36VDC

功      率: <3W

重      量：361g

防护等级： IP65

外壳材质：不锈钢

接头材质：不锈钢

电气接头：M12连接器

机械接口: M30*1.5

密封方式： O型圈（33*2.5mm）

漏气率： ≤10-9Pa·m3/s（氦气检测）

额定充气压力： 0.6MPa abs

抗电磁干扰                           

浪涌:       4级（GB/T 17626.5-2008）

静电放电 :   4级（GB/T 14598.14-2010）

快速瞬变干扰:   4级（GB/T 14598.10-2007）

阻尼振荡磁场:   5级（GB/T 17626.10-1998）

射频传导干扰:   3级（GB/T 17626.6-2008）  

脉冲群干扰:      3级（GB/T 17626-12-1998）

安全实验  GB 4943.1-2001

抗电强度测试       700 VDC

绝缘阻抗测试       3200MΩ

振动测试           GB/T 11287一2000

冲击与碰撞试验     GB/T 14537一1993

尺寸图：

2.5 专用三通

专用三通需要根据具体设备情况而设计加工，我公司已经针对国内外绝大多数断路器，GIS等设备开发了专用三通。三通的一端为进气口，另一端为预留补气口，两段均有内置逆止阀。传感器通过三通安装在充气设备的补气口上。

三、系统结构图

四、SF6微水密度在线监测系统软件

监测后台是系统设置分析、处理、控制、存储和显示等功能的核心部分。通过现场总线接收安装在现场的各个变送器采集的数据，根据实际需要可以设置多个监测点，每点包含微水含量、密度、温度等各种参数，并进行实时显示，分析处理，判断现场环境是否处于正常情况。

4.1 系统软件介绍

采集单元分析采集数据后，远程传输至后台监控中心的监控软件，绘制状态变化趋势图；也可将监测数据实时上传至变电站、城市中心乃至更上级监控中心，真正实现智能电网基础设施的建设。

采集单元分析采集数据后，远程传输至后台监控中心的监控软件，绘制状态变化趋势图；也可将监测数据实时上传至变电站、城市中心乃至更上级监控中心，真正实现智能电网基础设施的建设。

本软件采用B/S框架，使用浏览器登录即可查看在线监测数据。

本系统采用了基于角色权限、功能权限管理机制，只有经过管理员授权的用户才能够使用本系统，只有对用户开放对应功能模块才能查看对应在线设备情况。

默认 用户名:lisi 密码：123456

1、系统登录页面，*高权限管理员权限，其他用户可以新注册，待管理员开放其对应功能模块即可使用，可以做到多用户同时实时查看数据：

2.主界面显示

主界面主要显示在线监测系统下接的所有监测设备，设备类别及监测点布局和监测状态，

2.1系统菜单和预留功能：下拉菜单可查看软件下接所有类别的在线监测设备。

2.2各在线监测列表，点击后展开查询实时监测数据及历史监测数据。

点击展开微水密度在线监测功能表可分别显示微水密度实时数据列表/监测曲线/三维图普/历史监测数据/微水密度分析功能，点击图标后查询相应的数据。

2.3办公管理功能：添加公司管理机构

2.3.1组织机构管理：管理员账户信息及管理级别，可手动添加设置及分配管理员权限

2.3.2文件管理，局域网内可随时下载和上传文件。

2.3.3图片管理，局域网内可随时下载和上传典型图谱或历史检测曲线。

2.3.4站内信，进行局域网内信息沟通及共享。

2.4通讯录：局域网内各账号之间通讯

2.5微信管理：可添加微信公众号管理，并实现远程互动；

2.6保存位置：拖动监测点图标至现场相应一次接线图的位置，点击即可保存，软件重启后位置不在变动；

2.7监测点图标：同一种功能传感器用同一个图标表示，便于观察监测状态。正常是图标为绿色或蓝色，通讯异常时为红色，收到报警时为黄色；

2.8配置一次接线图，可根据现场一次设备的分布配置相应的背景图纸；

2.9预留待开发功能；

2.10通讯中断或异常报警；

2.11站内信息提示；

2.12登陆账号显示；

2.13站内互动窗口；

实时监测数据界面：查看实时监测数据。

3.1.序号：传感器监测点排序；

3.2.通讯状态显示:显示通讯中断和通讯正常；

3.3.告警状态显示：显示正常.预警及报警；

3.4.ID名称：各传感器可根据现场实际情况命名；

3.5.温度：显示此监测点位置所在气室SF6的当前温度；

3.6.压力：实时显示此监测点所在气室内的当前温度下的压力；

3.7.P20：实时显示此监测点所在气室内的SF6气体20℃下的压力；

3.8.露点：当前温度、当前压力下的露点值；

3.9.TD0：换算成20℃时，1标准大气压下的露点；

3.10.RH%：实时显示此监测点所在气室内的SF6气体的湿度；

3.11.PPMS：微水含量；

3.12.功能：可手动控制各监测点的启动和停止。

4.实时状态曲线图

曲线图默认显示*近24小时以内的历史曲线图，如需查询其他时间段数据曲线可手动输入起始日期和结束日期点击搜索查询。

4.1.ID 名称：传感器监测点名称；

4.2.温度：此监测点所在气室24小时内的温度变化曲线图；

4.3.压力：此监测点所在气室24小时内的实时压力变化曲线图；

4.4.P20：此监测点所在气室24小时内的20℃时压力变化曲线图；

4.5.露点：此监测点所在气室24小时内的露点变化曲线图

4.6.TD0：此监测点所在气室24小时内的常温常压露点变化曲线图；

4.7.RH%：此监测点所在气室24小时内的湿度变化曲线图；

4.8.PPMS：此监测点所在气室24小时内的水分含量变化曲线图

点击各曲线后面的按钮，可下载相应的曲线图，并以图片的形式自动存储。

5.历史监测数据

存储记录所有的通讯异常或数据异常时间，便于查询异常信号。历史监测数据按时间和事件进行自动存储，并可手动删除记录时间

5.1.点击可查看所选监测点的历史存储数据，

5.2.点击可查看所选监测点的历史事件存储数据，

5.3.可按开始时间和结束时间搜索查询所选任意时间段内的历史数据和历史事件数据。点击下载并保存数据。

保存数据可单独命名，默认存储为下载日期时间命名，下载存储路径可手动修改。

历史微水密度数据查询及导出

6.微水密度数据功能分析

6.1历史曲线对比分析图

6.1.1选择起始日期和结束日期，选择相应的要查询的3个监测点（一般为同意间隔的三相或相邻间隔同一位置的三个监测点或同一间隔不同位置的三个监测点）点击搜索查询即可出现相应三个监测点的历史曲线图，便于横向和纵向同时对比分析数据。

6.1.2点击相应的标识可显示不同参数的对比曲线。

6.1.3点击右上角下载图标可下载并保存曲线图。

6.2数值比例图

6.2.1选择起始日期和结束日期，选择相应的要查询的监测点点击搜索查询即可出现相应监测点的历史曲线图，便于对比分析数据。

6.2.2点击相应的标识可显示不同参数的对比曲线。

6.2.3点击右上角下载图标可下载并保存曲线图。

6.3时间告警次数关系图

6.3.1选择起始日期和结束日期，选择相应的要查询的监测点点击搜索查询即可出现相应监测点的事件告警次数曲线图，便于对比分析异常数据。

6.3.3调节左右时间条可查找相应时间段的时间数据。

6.3.3点击右上角下载图标可下载并保存曲线图。

6.3.4事件类型次数关系图显示异常事件的归类和次数关系。

6.4测点事件次数关系图

6.4.1选择起始日期和结束日期点击搜索查询即可出现所有监测点的事件统计图，便于对比分析数据。

6.4.2点击图标，展示所有监测点事件次数统计表。

点击“关闭"及关闭事件表格，点击“刷新"显示*新的统计次数。

6.4.3点击图标，展示所有监测点事件次数统计折线图。

6.4.4点击图标，展示所有监测点事件次数统计柱状图。

6.4.5点击右上角图标可下载并保存柱状图。

7、报表导出功能

图3-1 先选择曲线开始时间、*大点数，再点击生成报告。

图3-2 导出报表位置在：D:\报表文档软件\outdata\文件里

5 推荐接线图

6 工程安装

本项目主要分为三个工程阶段进行：系统与SF6设备对接、系统电路连接、系统调试。

6.1 铺设电缆

    当工控机、显示主机、变送器和接线箱的安装位置确定后，将电缆线铺设到位。

⑴ 接线箱：接线箱需要一路220VAC工作电源，布线时应该将220V电源引到接线箱（3×1电缆线）。接线箱与变送器之间需要布置一根4×1屏蔽电缆线（当变送器数量较多时，需要将变送器分为多个组，每组必须有一个变送器与接线箱通过4×1屏蔽电缆线连接）。接线箱应该布置一根4×1屏蔽至室内监控主机的位置。

⑵ 变送器：1号变送器与接线箱通过4×1的电缆线连接，并将1号变送器与所有变送器串联起来。布线时应该预留备用电缆线。

⑶ 显示主机与工控机之间预先布一根4×1的屏蔽电缆线。

6.2 变送器安装

本项目主要分为三个工程阶段进行：铺设电缆、安装变送器系统调试。三个阶段的技术保证措施简述如下。

铺设电缆

铺设电缆阶段主要是防止损坏电缆、电缆盖板、污损地面。

在施工过程中需要掀开电缆盖板时，先在地面铺设一层绝缘橡胶，将取下的电缆盖板放在绝缘橡胶上。取电缆盖板时要小心轻放，防止电缆盖板跌落而损伤电缆和地面、盖板。在施工过程中严禁在电缆上踩、搁置重物，以避免电缆受力变形、损伤。布置4*2 的屏蔽电缆线，顺着电缆沟将主机与现场的变送器连接。

电缆线是由变送器一个一个的串联过去，每个变送器都是一进一出两根电缆线。电缆线长度不够需要连接时，尽量将连接头放在便于查看的地方。布电缆线尽量选择*短方案。

(2) 安装变送器

① 根据现场状况将变送器的连接头与断路器的补气口连接好。

② 将现场的变送器用电缆线串联起来。（根据接线端子上面的标注接线）

(3) 检查漏气

① 用检漏仪进行检漏。一般检查三通与补气口连接处。  

②用变送器检漏。观察仪表的密度值与安装时的值是否下降隔24小时观察一次。

(4) 系统调试

系统全部安装完毕后，由技术人员对整个系统进行调试。调试主要分以下几个步骤：

测量通道设置通讯端口设置；

 SF6变送器测试；

③ 同步显示测试。

(5) 系统调试完成后，按照规定进行防火封堵，并清理现场。

(6) 安装注意事项

① 变送器接线时注意接线端子上面的标注不能接错。

② 确保各个部位都安装到位后，再将三通与断路器连接，连接要迅速避免漏气。

(7) 紧急情况处理

① 通电时发现变送器有异常状况的及时断电检查。

②通气时有漏气情况的及时将三通与本体分离，必须要检查出漏气点才能将三通再次安装。

6.3 系统调试

系统全部安装完毕后，由技术人员对整个系统进行调试、设置。其中包括：通信测试，现场温度、湿度、密度等参数的校准

7 工程安全措施

进入施工现场，严格按照电力作业安全规程执行。负责人对现场的安全措施、工作内容和安全注意事项应对各施工人员详细说明。各施工人员应服从监护人员和工作负责人的指挥。现场安全员对整个工程的安全进行督促和检查，对违反安全规定的行为进行制止，不听劝告的，责令离开工作现场，并进行惩处。具体简述如下：

⑴ 进场前对全体施工人员进行安全教育，树立安全第1的观念，强调在执行安全制度下开展工作，强调如丛指挥观念。组织进场施工人工进行安全工作的培训，学习《电业安全工作规程》、《电力建设安全工作规程》及有关安全生产文件，明确电力安全作业制度在电力运行中的重要作用。

⑵ 施工*好在停电条件下进行。

⑶ 进入现场的各施工人员应穿工作服、工作鞋，戴好安全帽。

⑷ 施工负责人应向施工人员交代清楚工作地点、工作范围、工作内容、工作时间及工作的安全措施。全体施工人员必须是自上而下进行安全技术交底，掌握工程特点及施工措施。

⑸ 现场检修电源的取得应听从监护人员的指挥，对不听从安全监察部门及施工管理人员的，必须停止工作，工作中出现的问题应及时向安全监察部门反映。

⑹ 施工的主要注意点如下：

在各种设备上钻孔时，应避免损伤到内部的电缆，钻孔时应做好隔离措施。

铺设电缆时,应对电缆盖板小心轻放，防止盖板跌落，地面上铺设绝缘橡胶，施工人员不得在电缆上行走或搁置重物，以避免使电缆受力变形、损伤。

施工时人员应与运行设备保持安全距离。

进入主控室时，应关闭手机，避免干扰电力设备的正常运行，施工过程中不得进入无关区域。

开工前应对施工机械、工器具及安全防护措施进行一次检查。

⑺ 施工结束，应做到工完料尽场地清，保持施工前原貌，恢复现场。

⑻ 其他未尽事宜按电力作业安全规程执行。

8 工程验收

安装调试完毕后，按照设计方案中具体的规定以及技术协议中的指标，对项目进行验收，如在验收中发现有不足之处，将立即进行整改直至达到技术协议的要求。

数智化是建设新型电力系统不可少的重要手段。今年3月，国家能源局发布《关于加快推进能源数字化智能化发展的若干意见》，明确提出以数字化智能化电网支撑新型电力系统建设。

数字化的感知控制能力是现代智慧配电网建设的入口，这已经成为行业共识。广发证券日前发布的研报认为，配电网改造投资的重点是提升配用电环节信息采集、传输、控制能力，实现对配电网和用电侧各种分布式资源（分布式光伏、充电桩、可控负荷等）运行状态的即时感知和优化控制。

通过加大配电网感知和配电自动化系统的投入，促进线路故障自愈、台区自治、分布式资源可观可测可控就成为长征的第1步。国网江苏电力的做法是，采用“精准采集+系统推演"路线，加强智能传感和数据采集装置的应用，持续优化中低压配网感知终端布点，将配电网量测和感知的重心向分布式源荷储延伸，并取得了显著的效果。

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