技术改造与改进 第２９卷２０１１年第６期（总第１５６期） ＳＦ６组合电器微水密度在线监测系统的应用 周正’程世真 郑建新’ （１．鞍钢股份鲅鱼圈钢铁分公司设备保障部【摘２．鞍钢股份鲅鱼圈钢铁分公司环境能源部营口 １１５００７） 要】介绍了公司电网６６￣２２０ｋＶ总降压变电所一次设备ＳＦ６组合电器微水密度在线监测系统的重要 性和基本的功能配置。针对目前变电站综合自动化系统提出了新的基本概念和要求，并对微水密度在线监测系 统在预防性试验中存在的问题和不足进行了探讨，提出了相应的改进和完善措施，对今后发展前景进行了分析。 【关键词】 变电站微水密度在线监测 综合自动化预防性试验 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ（Ｈｕｍｉｄｉｔｙ ａｎｄ Ｄｅｎｓｉｔｙ）Ｍｉｃｒｏ－ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｔｅｎｔ Ｏｎ－ｌｉｎｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ＳＦ６ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ ＺＨＯＵ Ｚｈｅｎｇ。，ＣＨＥＮＧ Ｓｈｉ—ｚｈｅｎ ，ＺＨＥＮＧ Ｊｉａｎ—ｘｉｎ ．Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ；２．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＡｎｓｔｅｅｌ Ｂａｙｕｑｕａｎ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｙｉｎｇｋｏｕ １１５００７） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ａｎｄ ｂａｓｉｃ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏ—ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｎ－ｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ＳＦ６ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ ｉｎ ｔｈｅ ６６￣２２０ｋＶ ｇｅｎｅｒａｌ ｓｔｅｐ－ｄｏｗｎ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｒｐｏｒａｔｅ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｎｅｗ ｃｏｎｃｅｐｔ ａｎｄ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ａｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｎｄ ｗｅａｋｎｅｓｓｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ ｔｅｓｔ ｏｆ ｔｈｉｓ ｏｎ－ｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ．Ｓｏｍｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｏｒｆ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｈｅｒｅｉｎ． 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ】Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ，ｍｉｃｒｏ—ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ，ｏｎｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ， ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ ｔｅｓｔ １概述 近几年来，ｓ 微水密度在线监测系统在６６～ ２２０ｋＶ变电站中被广泛采用，大大提高了电网的自 动化水平和运行的可靠性。随着自动化技术、通 信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速发展， 方面，综合自动化系统取代或更新传统化常规 的变电站二次系统已经成为必然和现实趋势。另 方面，一次电力设备本身也需要有自检查、在线 监测、运行监视和控制管理等功能。发展和完善 变电站综合自动化在线监测系统，是今后鞍钢营 口鲅鱼圈电力网发展的新趋势。 一一２技术背景与问题提出 ｓＦ６气体具有良好的绝缘性能和灭弧性能，现 阶段已被广泛应用于高压６６—２２０ｋＶ电力设备中， 在正常工况下，是较为理想的绝缘及灭弧介质。 其工作压力和水分含量的高低对电力设备的安全 可靠工作具有直接的影响，如果ｓＦ 气体泄漏导致 密度下降或气体中水分含量超标，高压电力设备 就会存在安全隐患甚至导致事故发生。因此，对 ＳＦ６高压电力设备气体密度和微水含量的系统监测 直是电力行业对一次设备监测的一个重要的组 成部分。 国家电网公司相继制定了相关标准对ｓ 气 体质量、特别是水分含量进行严格控制。如《电力 设备预防性试验规程》（ＤＬ厂Ｉ１ ５９６一ｌ ９９６）、《六氟化 硫电气设备中气体管理和检验导则》（ＧＢ／Ｔ ８９０５－－１９９６）、六氟化硫电气设备中绝缘气体湿度 测量方法））（ＤＥｆｔ ５０６－－２００７），《气体绝缘金属封闭 开关设备现场交接实验规程》（ＤＬ厂Ｉ’６１８—１９９７以 及ＩＥＥＥ标准（ＩＥＥＥ Ｇｕｉｄｅ ｆｏｒ Ｍｏｉｓｔｕｒｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ＳＦ６ Ｇａｓ—Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ））（ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ｌｌ２５—１９９３），均对水分控制有严格的技术规定。 水分对ＳＦ 组合电器（ＧＩＳ）运行的影响关键在 一一３９— 第２９卷２０１ １年第６期（总第１５６期） 于：如果没有将ｓ 气体温度控制在Ｏ℃以下，则在 温度变化时绝缘体表面会形成凝露，所附着的水 珠和ｓ 电弧产物发生反应生成ＨＦ等低氟化物， 从而导致沿面的绝缘材料和金属表面腐蚀。如果 将ｓＦ 露点的允许值控制得较低，则在温度变化时 绝缘体表面凝结的不是水珠而是冰晶，它对绝缘 性能几乎没有影响。因此，在ＩＥＣ及国际上均有规 定：要求充人ｓ 组合电器的新气体在额定密度下 其带压露点不应超过一５℃（霜点） １。 过去对ｓ 组合电器等一次设备的预防性试 验仍然采用离线测量方式，需要放气和补气，操作 麻烦且不安全。ｓＦ 气体有毒分解物对操作人员身 体健康有很大威胁，气体的回收和排放都需要有 回收装置和通风设备，人力和物力的投入较大。 ｓＦ 微水密度在线监测系统改变了传统的费时的离 线式测量方式，可实时准确地测量气体水分含量， 为变电站一次电力设备正常安全稳定运行提供了 条件。 ３ ＳＦ。微水密度在线监测系统介绍 （１）ＳＦ 微水密度在线监测系统主要应用于变 技术改造与改进 趋势完整保存下来。数据处理服务器对收到的数 据进行显示和处理，给出测试结果和变化趋势曲 线，并可将监测数据及报警信号通过变电站综合 自动化后台系统实时上传至上一级集控中心或调 度中心 。 （２）当电力设备中的ｓ 密度达到报警、闭锁 值时或水分超标时，ｓＦ 微水密度在线监测系统可 及时发出报警信号并记录事故状态。ｓＦ 微水密度 在线监测系统通过网络接人单元接人到局域网， 可在客户端远程在线监测电力设备的ｓ 气体密 度和水分，从而实现ｓＦ 电力设备密度在线检测、 监控，满足电力网自动化和一次电力设备状态检 修的需要，对提高系统的安全运行和运行管理水 平，开展预防性诊断和趋势分析，减少无计划停电 检修具有现实意义。 （３）ｓＦ 微水密度在线监测系统采用专用的ｓＦ 微水密度监测仪，采集ＧＩＳ的水分、压力、温度和密 度，通过ＲＳ４８５总线进入ｓＦ 监控系统，监测工作站 主机上安装微水密度在线监测软件，用户可以查 看任意点的水分和密度，根据数据分析进行预防 性维护，判定是否漏气，水分含量是否超标，保证 设备的正常运行。 （４）ＳＦ 微水密度在线监测系统由ＳＦ 微水密度 监测仪、ＳＦ６微水监测主机和ｓ 微水监测软件组 成，也可以配备便携式ｓＦ 微水密度在线监测仪。 系统组网见图１。 电站内使用ｓＦ６气体绝缘的高压一次电力设备的 在线监测，ＳＦ 微水密度在线监测系统能够实时在 线监测高压电力设备中的ＳＦ６气体温度、压力、密 度、露点和泄漏量，并提供ｓＦ 气体泄漏报警与闭 锁功能、ＳＦ６气体水分超标报警功能。数据处理服 务器自动采集、存储监测数据，并且可将数据变化 、＼ Ｉｌ 够水 监测仪 微水监 。测仪ｑｌ １ Ｉ 曩 ：●圈一 ／Ｉ －． ／ ＼＼ 电力 系统主机—冒 ｌ ｌ ■■■●■＿一 一 ？Ｉｔ 一 ｌ：ｒ／ ．系统 ‘ｌ ｌ ｌＩ Ｉ 【 ｌｉ 甲 Ｉ局网 域 口ｌ ＿ Ｉ Ｉ ： ¨ ． 々 、一 ＿ 图１系统组网 ４ ＳＦ。微水密度监测仪介绍 ４．１特点 点和泄漏量在线监测功能。 （１）ＧＩＳ各气室的ｓＦ 气体温度、压力、密度、露 —．（２）ＳＦ 微水传感器自动校准功能。 （３）ＳＦ６微水传感器长期工作稳定性好。 ４０—． 技术改造与改进 （４）防水，防尘，抗干扰设计。 ４．２技术指标 水分显示范围１０～２０×１０ Ｌ／Ｌ； 水分报警值３００ 肌（可根据用户需要设 定）； 压力检测范围０～１．０００ＭＰａ； 压力报警点任意设置； 压力精度＜ｌ％或更优； 温度一４０～８０ｏＣ； 温度精度４－１ ｏＣ； 年漏气率０．５％； 传输方式ＲＳ４８５； 传输距离≥１０００ｍ（加中继器可延长传输距 离）； 检测点数量无。 ４－３传感器自动校准技术 水分传感器的前端测量部分由高分子湿度传 感器和温度传感器组成，露点值可通过计算温度 和湿度值得到。 （１）开始工作时，传感器被加热，温度升高，相 对湿度下降。 （２）短暂加热后传感器开始冷却，ｐＨ值逐渐 增加。 （３）记录冷却过程的温度和相对湿度。 （４）线性化记录数据，得到漂移量。 （５）当传感器重新正常测量时，漂移量误差将 会消除。 （６）设置自动校准周期，如每小时一次。 ４－４监控主机 监控主机采用高性能工业计算机带显示器， 采集各ＳＦ６气体水分，压力，密度监测仪的信号，完 成数据的实时监测和历史数据记录。 ４．５系统监控软件 基于Ｗｉｎｄｏｗｓ ２０００ Ｓｅｒｖｅ的操作系统和工业 控制组态软件环境开发的控制系统软件，功能完 备，软件功能模块的扩充全部标准化。 （１）实现集控站的远程调用、监测：变电站组 合电器水分含量参数可自动采集发送到集控站后 台机上，以便于集控站后台系统远程调用、监测。 （２）现场数据监测分析：可根据报警提示需要 设置预定的报警参数，直观显示各站点的实时水 分含量及实时运行状态曲线。能够实现２Ｏ℃时压 力和水分的分析。 （３）系统控制管理：系统主要页面能模拟现场 第２９卷２０１１年第６期（总第１５６期） 运行环境，便于观察操作。具有良好的功能扩展 性和规模伸缩性；用户界面友好，操作使用方便。 （４）用户管理：可对系统登陆用户进行管理， 设定安全权限等，确保系统的正常运行。 （５）历史数据统计、查询、报表打印：系统提供 历史数据的查询、统计功能，并能打印报表。 ５应用方案 ５．１改造原则 （１）保留原６６～２２０ｋＶ各总降压变电所ｓＦ６组 合电器密度继电器（电接点压力表）安装位置和电 接点（包括插头）接线，保留原密度继电器（包括校 验补气口）。 （２）现场实际测绘每个补气接口尺寸，然后汇 总编号定制ｓ 微水密度监测仪的开关接口。 ５．２ ｓＦ 微水密度监测仪的安装 ｓＦ 微水密度监测仪采用一体化设计，ｓＦ６微水 密度监测仪阀门的每个对外接口都是自封阀，阀 门一侧有１个可以连接ＧＩＳ的自封阀，与开关设备 上的校验补气口连接，连接后气路导通。阀门另 一侧自封阀预留和开关校验补气口一样的接口， 方便后期维护。安装时只需将ｓＦ６微水密度监测 仪的开关接口和开关的校验补气口对接即可。 ６结束语 变电站一次设备实现ＳＦ 微水密度在线监测 是今后发展的必然趋势，其优越性在预防性早期 发现设备故障隐患，确保变电站电力设备的安全、 可靠运行等方面均有较好的体现。但由于原ＳＦ６ 微水密度离线监测一下子改造成在线监测自动化 设备整体的技术还不够成熟、稳定，所以在实施运 行中总会出现各种不同的问题（例如误报各种信 息等）。通过以上分析，可以看到变电站一次设备 安装在线监测系统对于今后实现电网调度自动化 和设备管理现代化，提高电力网的安全和经济运 行水平起到了很大的促进作用，它将大大提高电 力网一次设备系统的效能和可靠性，对保证电力 网安全稳定运行具有重大的意义。 参考文献 【１】杨奇逊．变电站综合自动化技术发展趋势．电力系统 自动化，１９９５，１９（１０）． 【２】王海猷，贺仁睦．变电站综合自动化监控主站的系统 资源平衡．电网技术，１９９９，２３（３）． （２０１１－０２－１１收稿） —．４１—．
