一种换流变压器充气式套管SF6检漏系统技术方案

本发明专利技术公开了一种换流变压器充气式套管SF6检漏系统，包括分别是SF6传感器和分析模块组成的感知层、基于NB

【技术实现步骤摘要】
一种换流变压器充气式套管SF6检漏系统


[0001]本专利技术涉及智能换流站领域，具体来说是一种基于NB
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IoT技术的换流变压器充气式套管SF6检漏系统。

技术介绍

[0002]SF6气体因为其良好的绝缘灭弧特性被广泛地运用到了电力行业高压开关、GIS和变压器套管中。SF6气体本身无色无味无毒，不可燃且不助燃，但如果暴露在明火或高温下会分解出许多非常有毒的化合物，包括二氧化硫,氟化氢，硫化氢，六氟化硫和其他有害的硫的氟化物。同时当空气中SF6气体含量过高而使氧含量<19.5％时,会导致快速窒息。
[0003]《南方电网电力安全工作规程》的10.2.3条规定：避免SF6气体泄漏到工作区，工作区空气中SF6气体含量不得超过1000μL/L。
[0004]换流变压器作为换流站内的核心设备，其阀侧套管不仅要承受交流测电压还会承受换流阀侧的直流电压，因此多采用SF6气体作为阀侧套管的绝缘介质。当SF6气体泄漏时不但会使得套管绝缘能力的迅速下降，从而导致套管被击穿威胁换流变设备的安全运行，也会对换流变周围的人员造成窒息或者分解物毒害影响。尤其是近些年考虑到换流变噪声影响，多个换流站在换流变四周安装了BOX
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IN装置，会使得SF6气体泄漏后快速向大气中扩散的速度下降，对进行事故处理的运行和检修人员造成更大伤害。因此有必要研制一种针对换流变充气式套管的SF6泄漏监测装置。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种换流变压器充气式套管SF6检漏系统，以实时检测SF6泄露情况。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0007]一种换流变压器充气式套管SF6检漏系统，包括：
[0008]感知层，包括传感器，用于设置在多台换流变压器套管下方布点处，所述传感器包括SF6传感器、氧气含量传感器，所述SF6传感器和氧气含量传感器分别用于监测采集监测布点处的SF6含量和氧气含量；还包括分析模块，所述分析模块用于SF6传感器、氧气含量传感器所监测采集到的数据，所述分析模块还和驱动电路相连接，以驱动电磁阀开启和抽气泵启动来获取安装传感器处的空气组成成分，并将分析结果上送至下述工控机；
[0009]传输层，包括工控机和NB
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IoT模块，所述工控机用于布在换流变广场，所述工控机分别连接有红外探测器、报警灯以及扬声器，所述红外探测器用于探测换流变广场附近是否有巡检人员在场，当发现有人在现场时通过扬声器将气体的组分分析结果播放出来，若发现SF6泄露，报警灯会出报警，以提醒换流站运检人员请勿靠近泄露点；所述NB
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IoT模块作为工控机与通信网络的桥接部分，将工控机与通信基站连接起来，以完成采集数据接入互联网；
[0010]应用层，包括操作终端，用于对传输层所上传的数据进行分析操作。
[0011]进一步地，所述分析模块还集成温度传感器用来检测分析模块的板载温度；所述分析模块还连接有ADC模数转换电路，用于检测分析模块的输入电压变化情况。
[0012]进一步地，所述工控机还连接有液晶显示屏幕，用于实时显示布点处的SF6含量和氧气含量。
[0013]进一步地，所述分析模块的主控芯片采用STC12C5A型号的MCU，继电器选择型号为SRD
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05VDC
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SL
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C的松乐继电器，用来控制2W
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50
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50的全铜常闭式电磁阀，并选择4
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20mA的电流信号作为电磁阀驱动电路的控制信号。
[0014]进一步地，所述STC12C5A芯片初始化完毕后，STC12C5A向传感器发送数据地址请求，如果传感器响应请求，会向STC12C5A返回一个响应信号，接收到响应信号后STC12C5A会向各布点的电磁阀依次发起开启信号；当STC12C5A遍历所有布点的电磁阀后，记录对应布点处的气体组分数据，再获取寄存器状态以及通过ADC模数转换电路测量出数据采集子节点的输入电压，然后开启置换电磁阀释放各布点处的气体；最后将各种数据返回到工控机主控制器中进行保存并等待下一次STC12C5A芯片发出的数据地址请求。
[0015]进一步地，所述NB
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IoT模块主要由BC95芯片、NB
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IoT通信卡槽组成，串口前接1kΩ上拉电阻，以保持电路的稳定性和信号的完整性，防止误触发。；BC95芯片作为NB
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IoT模块与工控机主芯片的串口进行通信，BC95芯片与云平台之间的通信采用CoAP协议。
[0016]进一步地，所述系统还包括稳压模块，电源经过稳压模块对分析模块和工控机供电，稳压模块采用S
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1206B30
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M3T1G电压稳压器；所述电源还外接了100uF、0.1uF、100pF、22pF四种不同容量的滤波电容。
[0017]进一步地，所述传感器还包括温湿度触感器，温湿度传感器采用DS18B20单线数字温湿度传感器。
[0018]进一步地，所述分析模块通过RS485总线通信方式与工控机通信。
[0019]进一步地，所述系统默认进入睡眠状态以降低功耗，分析模块处的电磁阀和位于现场的气体检测布点能随意增加
[0020]本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：
[0021]本系统基于物联网技术通过在多台换流变处布点构成感知层，感知层不间断监测现场SF6浓度并将结果通过传输层上送给应用层。当感知层检测到SF6泄漏时启动现场告警装置并将告警信号上送主控室提醒运行人员远离换流变区域和进行事故处理；本系统使用了基于物联网的三层分布式结构，其中通信方式采用NB
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IoT协议。一方面可以有效解决传统物联网传输容量小、系统功耗高等问题，另一方面可以弥补自组网系统的传输距离短等缺陷。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例提供的换流变压器充气式套管SF6检漏系统的组成示意图；
[0023]图2为分析模块结构组成示意图；
[0024]图3为工控机结构组成示意图；
[0025]图4为电源电路图；
[0026]图5为BC95电路图
[0027]图6为抽气泵及其驱动电路图
[0028]图7为STC12单片机组成系统图；
[0029]图8为STM32单片机组成系统图；
[0030]图9为分析模块软件流程图；
[0031]图10为NB
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IoT入网软件流程图；
[0032]图11为换流变压器充气式套管SF6检漏主函数流程图。
具体实施方式
[0033]实施例：
[0034]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种换流变压器充气式套管SF6检漏系统，其特征在于，包括：感知层，包括传感器，用于设置在多台换流变压器套管下方布点处，所述传感器包括SF6传感器、氧气含量传感器，所述SF6传感器和氧气含量传感器分别用于监测采集监测布点处的SF6含量和氧气含量；还包括分析模块，所述分析模块用于SF6传感器、氧气含量传感器所监测采集到的数据，所述分析模块还和驱动电路相连接，以驱动电磁阀开启和抽气泵启动来获取安装传感器处的空气组成成分，并将分析结果上送至下述工控机；传输层，包括工控机和NB
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IoT模块，所述工控机用于布在换流变广场，所述工控机分别连接有红外探测器、报警灯以及扬声器，所述红外探测器用于探测换流变广场附近是否有巡检人员在场，当发现有人在现场时通过扬声器将气体的组分分析结果播放出来，若发现SF6泄露，报警灯会出报警，以提醒换流站运检人员请勿靠近泄露点；所述NB
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IoT模块作为工控机与通信网络的桥接部分，将工控机与通信基站连接起来，以完成采集数据接入互联网；应用层，包括操作终端，用于对传输层所上传的数据进行分析操作。2.如权利要求1所述的换流变压器充气式套管SF6检漏系统，其特征在于，所述分析模块还集成温度传感器用来检测分析模块的板载温度；所述分析模块还连接有ADC模数转换电路，用于检测分析模块的输入电压变化情况。3.如权利要求1所述的换流变压器充气式套管SF6检漏系统，其特征在于，所述工控机还连接有液晶显示屏幕，用于实时显示布点处的SF6含量和氧气含量。4.如权利要求2所述的换流变压器充气式套管SF6检漏系统，其特征在于，所述分析模块的主控芯片采用STC12C5A型号的MCU，继电器选择型号为SRD
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05VDC
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SL
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C的松乐继电器，用来控制2W
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50
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50的全铜常闭式电磁阀，并选择4
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20mA的电流信号作为电磁阀驱动电路的控制信号。...

【专利技术属性】
技术研发人员：方烜，杨帆，梁家豪，姚星，林永宏，陈思远，易强，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局，
类型：发明
国别省市：