SF6監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展
ＳＦ６氣體具有絕緣強度高、滅弧性能好等特點，是高壓設(shè)備首選絕緣介質(zhì)，充SF6設(shè)備逐步取代原來的充油、抽真空設(shè)備，目前主要應(yīng)用在ＳＦ６高壓斷路器，ＧＩＳ，ＳＦ６互感器，ＳＦ６變壓器上。
在通常情況下，SF6設(shè)備絕緣程度是否滿足相應(yīng)電壓等級的絕緣要求，主要是衡量兩個參數(shù)，一是SF6氣體密度，第二是SF6氣體微水含量，這兩個參量直接決定了設(shè)備是否能安全運行，這里我們主要介紹SF6氣體密度的監(jiān)控。現(xiàn)在對密度的監(jiān)測是通過等效壓力來實現(xiàn)的，具體的說就是將氣室內(nèi)的壓力，進行溫度補償后，換算成20℃的等效壓力，通過監(jiān)測等效壓力來判斷是否發(fā)生泄漏，以及泄漏到什么程度。
SF6的壓力、溫度、密度之間無固定的補償關(guān)系，補償曲線根據(jù)密度的不同而不同，因此溫度補償技術(shù)的完善程度直接決定了補償結(jié)果是否正確，監(jiān)測結(jié)果是否真正符合客觀事實。
現(xiàn)在世界經(jīng)濟飛速發(fā)展，人們對電力的依賴性越來越高，停電對于一個城市、一個國家來講損失不可估量，美國一次大停電，每天損失超過300億美元，因此人們對電力設(shè)施安全穩(wěn)定運行要求越來越高，隨著SF6設(shè)備的大面積推廣應(yīng)用，成為變配電設(shè)備的主體設(shè)備，其安全運行問題受到關(guān)注。SF6壓力監(jiān)測技術(shù)也經(jīng)歷了從壓力表、機械密度繼電器、SF6密度變送器、到智能數(shù)字SF6密度繼電器的發(fā)展階段。
各階段產(chǎn)品的比較
壓力表：
測量氣室內(nèi)實際壓力，通過指針顯示出來，其優(yōu)點主要是價格低廉，而其缺點決定了應(yīng)用范圍將越來越小，壓力表，單純顯示實際壓力，不具有溫度補償功能，沒有報警及閉鎖節(jié)點信號輸出，更別說數(shù)據(jù)遠傳功能，其不符合現(xiàn)代電網(wǎng)對建設(shè)智能化、自動化變配電設(shè)施的社會發(fā)展規(guī)律，目前僅在一些技術(shù)含量極地、安全性要求極低的一些SF6斷路器上使用。采用壓力表作為壓力監(jiān)測的SF6斷路器廠商也往往是一些沒有技術(shù)更新能力，規(guī)模和實力都很小的作坊式企業(yè)。另外，采用壓力表作為監(jiān)測裝置，需要安排專人巡視，前期看投資稍低，但是后續(xù)的人力成本將是非常高昂的。
機械指針式密度繼電器：
機械式密度繼電器，相對于壓力表來說，是技術(shù)上的一次很大地進步，他具有溫度補償功能，同時可以輸出現(xiàn)場補氣報警和閉鎖節(jié)點信號，在SF6設(shè)備發(fā)展史上寫下了輝煌的一頁。
計算機技術(shù)、電子技術(shù)、軟件技術(shù)的發(fā)展使無人值守變配電站的實現(xiàn)成為了可能，建設(shè)智能化變配電站成為電力系統(tǒng)建設(shè)的發(fā)展趨勢，機械式密度繼電器以其不可跨越的技術(shù)鴻溝，正逐漸淡出歷史舞臺。
機械式密度繼電器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度大，密封難度大，因為前文我們提高到，SF6溫度補償曲線因密度不同而不同，因此針對不同的壓力等級，需要將機械式密度繼電器分級分檔，在實際使用中需要儲備大量的備品，也容易導(dǎo)致取用時出現(xiàn)差錯。
產(chǎn)品精度受材料特性、應(yīng)力、疲勞、磨損等因素影響。
安裝位置受限制，如需要便于觀察而增加管路，又導(dǎo)致補償不準且增加漏氣幾率。
機械式密度繼電器輸出補氣報警和閉鎖繼電器節(jié)點信號，即使通過技術(shù)手段可以實現(xiàn)遠傳，但其傳輸?shù)男盘栂抻谛孤┏潭冗_到或超過危險限度時的報警，無法實現(xiàn)泄漏預(yù)測和事故預(yù)防。
如需要明確知道現(xiàn)場的讀數(shù)，需要專人到現(xiàn)場讀取指針數(shù)據(jù)，無法實現(xiàn)遙測，且增加人力成本和工作量。
SF6密度變送器：
所謂的SF6密度變送器，其實并不能真正輸出密度信號，而是在儀表內(nèi)安裝了壓力傳感器和溫度傳感器，將這兩個傳感器采集的信號分別轉(zhuǎn)換成4-20mA標準電流信號輸出，儀表本身不具備溫度補償、數(shù)據(jù)處理、遠傳通訊等功能，需要接入現(xiàn)場可編程控制器內(nèi)才能工作，它只是SF6設(shè)備密度監(jiān)測由機械式向在線智能化方向發(fā)展的初步嘗試，其現(xiàn)場組網(wǎng)困難，實際可應(yīng)用性不高。
智能數(shù)字在線SF6密度繼電器：
雖然延續(xù)了密度繼電器的叫法，但是發(fā)展到數(shù)字在線階段，它已經(jīng)不是單純的繼電器功能，由于數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，智能化、在線化成為了它主要的亮點。
大連三益電氣有限公司順應(yīng)社會發(fā)展規(guī)律，獨家引進UAS 3E ELECTRIC 技術(shù)，借助原有的強大的研發(fā)、生產(chǎn)能力，生產(chǎn)出了數(shù)字式SF6密度繼電器。
該產(chǎn)品突破了溫度補償曲線非線性、不統(tǒng)一的技術(shù)瓶頸，建立了完整的數(shù)學(xué)模型，真正實現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)性，以及在任意密度下的壓力溫度補償數(shù)據(jù)的準確性，是一款真正可以商業(yè)化的智能SF6密度繼電器。
數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用使SF6氣體狀態(tài)的監(jiān)測數(shù)據(jù)遠傳變得非常簡單，在兼顧遠傳的同時，它還具備現(xiàn)場顯示、現(xiàn)場節(jié)點輸出等功能，其特點可以通過以下幾點概括：
1、 完整的數(shù)學(xué)模型，保證補償精度及數(shù)據(jù)準確性。
2、 現(xiàn)場高亮度數(shù)碼管顯示溫度、實際壓力、20℃補償壓力，便于現(xiàn)場察看數(shù)據(jù)。
3、 現(xiàn)場兩組繼電器信號輸出，方便接駁為原來的機械式SF6密度繼電器準備的補氣報警接口和閉鎖信號接口。
4、 智能儀表，可自成系統(tǒng)，支持離線工作，即使出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障也可繼續(xù)監(jiān)測，安全可靠。
5、 4-20mA電流信號輸出，方便接入現(xiàn)場可編程控制器。
6、 RS-485總線接口，與上位機通訊用，系統(tǒng)擴展方便，現(xiàn)場施工布線方便，輕松實現(xiàn)遙測、遙控功能。上位機通過總線對任一儀表下達參數(shù)設(shè)置命令、校正命令及數(shù)據(jù)提取命令。
7、 CAN總線接口，按照國家相關(guān)標準要求，預(yù)留現(xiàn)場總線接口，可以和具備條件的現(xiàn)場總線設(shè)備連接，實現(xiàn)統(tǒng)一管理，減少重復(fù)建設(shè)。該接口可以實現(xiàn)RS-485接口所有的通訊功能。
8、 配置現(xiàn)場控制器或PC中心實現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)字式SF6密度繼電器的控制及數(shù)據(jù)采集。采集的數(shù)據(jù)自動生成曲線圖形，直觀反映溫度、壓力、密度的變化趨勢，輕松實現(xiàn)泄漏預(yù)測及事故預(yù)防，不必非要等到泄漏到危險值才采取補氣措施，同時，對于突發(fā)漏氣事故也能及時準確獲取信息，從而及時啟動應(yīng)急措施，避免事故擴大，有效保障站點安全可靠運行。實時的數(shù)據(jù)采集也為統(tǒng)計工作和安排檢修計劃提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
SF6密度在線監(jiān)測系統(tǒng)的組成
根據(jù)現(xiàn)場情況和建設(shè)要求，一般在線SF6密度監(jiān)測系統(tǒng)有兩種組網(wǎng)方式：
（一） 現(xiàn)場RTU主控結(jié)構(gòu)
這種網(wǎng)絡(luò)組成結(jié)構(gòu)主要由TEI-200 RTU、TED-100數(shù)字式SF6密度繼電器、現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)、電力管理中心組成，其組成圖如圖一：
該系統(tǒng)具有多路總線結(jié)構(gòu)，可以方便完成系統(tǒng)擴展，根據(jù)現(xiàn)場要求可以接入微水、變電室SF6氣體、氧氣濃度監(jiān)測，并提供現(xiàn)場聯(lián)動輸出。
現(xiàn)場的RTU具有數(shù)據(jù)存儲、報警信息存儲、通訊、參數(shù)設(shè)定、SF6密度繼電器校正、現(xiàn)場打印、聲光報警、聯(lián)動輸出等功能，根據(jù)現(xiàn)場通訊網(wǎng)絡(luò)的型式，可以選擇光纖接入、CDMA、GPRS、電話線接入等方式與電力中心實時或定時通訊，電力中心也可以通過軟件對現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)進行設(shè)定。
該系統(tǒng)的各部分互相聯(lián)系又各自獨立，在接入網(wǎng)路出現(xiàn)故障時RTU可以完成全部監(jiān)測控制功能，并能記錄監(jiān)測數(shù)據(jù)，接入網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后，再上傳數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)不丟失?，F(xiàn)場總線出現(xiàn)故障時TED-100數(shù)字式SF6密度繼電器可以單獨工作，實時顯示溫度、實際壓力和補償壓力，并在達到報警門限后輸出相應(yīng)繼電器節(jié)點信號。
這種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成方式安全可靠，可以完全實現(xiàn)現(xiàn)場無人值守，而且擴展性好、集成度高，使用起來也非常方便。
（二） 直接微機接入型
這種組網(wǎng)方式現(xiàn)場沒有RTU，直接由TED-100數(shù)字式SF6密度繼電器和中心PC機組成，如果在變配電房現(xiàn)場有值班室，可以采用圖二接入方式，其主旨是用一臺PC代理接入方式一中的RTU。
這種接入方式對PC機的穩(wěn)定性要求很高，現(xiàn)場PC機可以部分代替方式一中RTU，但其功能達不到RTU的效果。因為TED-100數(shù)字式SF6密度繼電器高可靠性的獨立工作能力，即使現(xiàn)場PC出現(xiàn)故障，TED-100數(shù)字式SF6密度繼電器仍能獨立完成監(jiān)測工作。
如果現(xiàn)場沒有值班室，也可以直接通過光纖將總線延伸到管理中心的PC機上，實現(xiàn)集中控制。如圖三所示：
這種組網(wǎng)方式，現(xiàn)場完全沒有控制設(shè)備，所有的控制和數(shù)據(jù)采集完全靠管理中心來實現(xiàn)，簡化了現(xiàn)場設(shè)備，但這種組網(wǎng)方式現(xiàn)場擴展能力比較低，無法接入微水、現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)測等設(shè)備。如果接入網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，數(shù)據(jù)會丟失，但是因為現(xiàn)場密度繼電器的獨立工作能力高，仍可很好完成密度監(jiān)測工作，保證SF6設(shè)備安全運行。
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，技術(shù)的進步，智能化、自動化已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的潮流，它獨有的泄漏趨勢監(jiān)測及事故預(yù)防功能對電力設(shè)施的安全穩(wěn)定運行具有重要意義，同時也使數(shù)字式SF6密度繼電器成為SF6高壓設(shè)備密度監(jiān)測的新寵。
（轉(zhuǎn)載）
