CN201837606U - 一种六氟化硫露点和密度在线监测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种六氟化硫露点和密度在线监测仪，其特征在于：它包括微处理器、供电模块、温湿度传感器、压力传感器、时钟模块和显示器；其中供电模块与其他所有模块的电源端联接；温湿度传感器、压力传感器和时钟模块与微处理器的I/O接口联接；显示器与微处理器通过人机接口电路联接。微处理器发出采集数据指令，温湿度传感器和压力传感器对六氟化硫当时的温度、湿度和压力值进行采集，经微处理器发出读数据指令后，传感器将采集到的数据输送进微处理器，微处理器同时采集时钟模块的时间，记录采集此数据的时间，经微处理器处理后，计算出露点和密度值，将相关数据在液晶显示屏上显示出来。

Description

一种六氟化硫露点和密度在线监测仪

技术领域

本实用新型涉及在线监测仪器，尤其涉及一种六氟化硫露点和密度在线监测仪。

背景技术

随着六氟化硫(以下简称SF6)高压电气设备在我国的使用量越来越大，为了保证电气设备的稳定性，防止设备因SF6气体含有杂质而出现故障，需实时监测SF6气体的露点和密度。

纯净的SF6气体因其具有优良的绝缘性能和稳定的灭弧特性，是电力***中不可缺少的绝缘介质之一。如同对电气设备用绝缘油的规定和要求一样，电气***对于电气设备中的SF6气体也作出了严格的规定和要求，我国规定SF6新气中的含水量不得高于8×10^-6(质量比)。气体含水量在一定程度上可以用气体露点来表示，露点是一个特殊的温度值，是气体保持某一定湿度必须达到的最低温度。当气体的温度低于露点时，气体容纳不了过多的水分，这些水分会变成雾、露水或霜。因此，通过监测气体的露点就可以得知气体的含水量。

目前，SF6气体密度的监测方法多是采用机械式密度继电器实现的，机械式密度继电器无法对变化过程实时监测。在工程应用中，对密度的直接监测是不容易实现的，通常是转换为对压力的监测，但是即使体积一定，压力也是会随着温度变化的。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种测量速度快、稳定性和重复性好、方便在线监测和便携式测量六氟化硫露点和密度在线监测仪。

本实用新型在线监测仪所采用的技术方案是：一种六氟化硫露点和密度在线监测仪，其特征在于：它包括微处理器、供电模块、温湿度传感器、压力传感器、时钟模块和显示器；其中供电模块与其他所有模块的电源端联接；温湿度传感器、压力传感器和时钟模块与微处理器的I/O接口联接；显示器与微处理器通过人机接口电路联接。

按上述方案，它还包括与所述的微处理器的I/O接口联接的输入设备。输入设备用于设置本在线监测仪的相关参数，并且可以切换在线监测仪的运行状态。

按上述方案，所述的输入设备为5个独立按键，分别与所述的微处理器的5个I/O接口联接。

按上述方案，它还包括与微处理器联接的通信模块，所述的通信模块为CAN总线接口。实现下位机与上位机之间的通信，当用户选择上传测量数据时，上位机通过CAN总线接受测量数据并保存到数据库中。

按上述方案，所述的供电模块为蓄电池和电压转换模块，所述的电压转换模块包括交流转直流模块和直流DC/DC变换器。

按上述方案，所述的温湿传感器为数字式的温湿度传感器，与微处理器的I/O接口联接。

按上述方案，所述的压力传感器为数字式的压力传感器，经所述的直流DC/DC变换器转换电平后与微处理器的I/O接口联接。

本实用新型的工作过程为：微处理器发出采集数据指令，温湿度传感器和压力传感器对六氟化硫(以下简称SF6)当时的温度、湿度和压力值进行采集，经微处理器发出读数据指令后，传感器将采集到的数据输送进微处理器，微处理器同时采集时钟模块的时间，记录采集此数据的时间，经微处理器处理后，计算出露点和密度值，将相关数据在液晶显示屏上显示出来。

本实用新型涉及到的原理有：SF6气体露点测量可以根据当前气体的相对湿度值和温度值计算得出。

$D_p=\frac{[7.5\×t/(237.3+t)+(\mathrm{lgh}-2)]\×237.3}{9.5-7.5\×237.3/(237.3+t)-1\mathrm{gh}}---\left(1\right)$

其中，t为当前气体的温度值，单位为℃；h为当前气体的相对湿度值；Dp为当前气体的露点值。

SF6气体密度测量采用贝蒂-布里奇曼(JA.Beattie-O.C.Bridgeman)状态方程来计算。

P＝56.2×10^-6γT[1+2.51×10^-3γ(1-0.846×10^-3γ)]-74.9×10^-6γ²(1-0.727×10^-3γ)    (2)

其中，P为压力值，单位为MPa；γ为密度值，单位为Kg/m³；T为温度值，单位为K。通过测得的气体温度值和压力值，利用牛顿迭代法计算出当前SF6气体的密度值γ，然后令式(2)中的温度T＝20+273.15，将γ代入计算出当前SF6气体在20℃时的压力值，此压力值间接反映了SF6气体的密度状况。

本实用新型的有益效果为：1、可以实时查询、自动校准偏差，同时显示温度、湿度、露点、体积比、压力、密度以及实时时间，为后续的防护措施做足前期工作；2、操作简单、携带方便、全智能化；3、集成度高，不容易受外界污染和干扰；3、可以采用交流电与蓄电池两种供电方式。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的结构框图

具体实施方式

图1为本实用新型一实施例的结构框图，它包括微处理器、供电模块、温湿度传感器、压力传感器、时钟模块、显示器、输入设备和通信模块。

供电模块为蓄电池和电压转换模块，所述的电压转换模块包括交流转直流模块和直流DC/DC变换器。220V交流电经交流转直流模块得到15V，然后经直流DC/DC变换器得到***控制部分和打印部分所需的5V电源和各传感器需要的3.3V电源；无交流电时，采用备用的12V铅酸蓄电池，经直流DC/DC变换器得到5V和3.3V电源。

温湿度传感器为数字式的温湿度传感器，压力传感器为数字式的压力传感器。温湿度传感器与微处理器的I/O接口连接，进行数据交换和处理。而压力传感器与微处理器之间需要进行3.3V到5V的电平转换，这是由1.8K和3.3K的电阻分压实现的。压力传感器与微处理器的I/O接口连接，进行数据交换和处理。

所述的时钟模块，以串行的方式与微处理器进行数据的传送：直接将时钟芯片的3根控制线与微处理器的3个I/O接口连接，通过串行的方式传送多字节的时钟信号，在微处理器中，将实时时间与测试的数据相关联，并进行存储。

所述的显示器与微处理器通过人机接口电路联接，显示器采用320*240的LCD液晶显示屏，液晶显示屏将实时显示SF6的温度、湿度、露点、体积比、压力、密度以及***的当前时间。

所述的输入设备是采取独立按键的形式，通过微控制器的5个I/O接口外接5个独立按键，并对按键进行了并联电容和程序中延时的防抖动措施。按键输入用于设置本在线监测仪的相关参数，并且可以切换在线监测仪的运行状态。

所述的通信模块为与微处理器联接的CAN总线接口，以实现下位机与上位机之间的通信，当用户选择上传测量数据时，上位机通过CAN总线接受测量数据并保存到数据库中。

本监测仪以微处理器为核心，经微处理器发出采集数据指令，温湿度传感器和压力传感器对SF6当时的温度、湿度和压力值进行采集，经微处理器发出读数据指令后，传感器将采集到的数据输送进微处理器，经微处理器处理后，监测到的相关数据在液晶显示屏上显示出来。如果在10秒内没有按键操作，微处理器将会循环上述动作；若有按键操作，则进入功能操作界面，进行时间设定、数据查询、数据打印等操作，实现对SF6露点和密度的在线监测，保证电气设备的稳定性。

Claims (7)

1.一种六氟化硫露点和密度在线监测仪，其特征在于：它包括微处理器、供电模块、温湿度传感器、压力传感器、时钟模块和显示器；其中供电模块与其他所有模块的电源端联接；温湿度传感器、压力传感器和时钟模块与微处理器联接；显示器与微处理器通过人机接口电路联接。

2.根据权利要求1所述的六氟化硫露点和密度在线监测仪，其特征在于：它还包括与所述的微处理器的I/O接口联接的输入设备。

3.根据权利要求2所述的六氟化硫露点和密度在线监测仪，其特征在于：所述的输入设备为5个独立按键，分别与所述的微处理器的5个I/O接口联接。

4.根据权利要求1或2或3所述的六氟化硫露点和密度在线监测仪，其特征在于：它还包括与微处理器联接的通信模块，所述的通信模块为CAN总线接口。

5.根据权利要求1或2或3所述的六氟化硫露点和密度在线监测仪，其特征在于：所述的供电模块为蓄电池和电压转换模块，所述的电压转换模块包括交流转直流模块和直流DC/DC变换器。

6.根据权利要求1或2或3所述的六氟化硫露点和密度在线监测仪，其特征在于：所述的温湿传感器为数字式的温湿度传感器，与微处理器的I/O接口联接。

7.根据权利要求5所述的六氟化硫露点和密度在线监测仪，其特征在于：所述的压力传感器为数字式的压力传感器，经所述的直流DC/DC变换器转换电平后与微处理器的I/O接口联接。

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