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SF6气体浓度在线监测报警系统

1.前言

近年来，由于SF₆气体绝缘强度高、灭弧特性好，而且还增加了开断能力。已成为当今广泛应用于各种电压等级的SF₆气体断路器、组合电器（GIS）等产品。但SF₆气体经过高温拉弧放电的分解物、氟化亚硫酰（SOF₂）、氟化硫酰（SO₂F₂）、四氟化硫（SF₄）、二氟化硫（SF₂）等对人体有极大的损害。《电业安全工作规程》特别规定，安装SF₆气体电气设备的相关场所必须安装氧气和SF₆气体浓度在线监测报警系统，并安装必要的通风换气装置。

2.系统概述

圣凯安 SF6气体浓度在线监测报警系统（以下简称本系统），是我公司专门为SF6气体断路器、组合电器（GIS）等室内工作人员人身保护需要而研发的高科技新产品。

本系统自动记录各种报警数据与实时数据，并按照设定的方式控制风机，能根据各种应用场合的具体要求进行灵活配置的智能型管理系统，并可提供与远端通信装置的接口，实现遥控、遥测、遥信等功能。

本系统具有*的可靠性和安全性及相对低廉的价格，使得本系统可以广泛应用于各种电压等级的SF6开关室、组合电器室（GIS）等场所。做到准确及时掌握运行设备的健康状况，由监测中心的后台计算机管理系统以及软件系统，将多座变电站集中管理。监测中心的后台管理系统、通过B／S模式网络共享，相关人员可通过局域网进行数据的查看分析，并可修改报警阀值、若某组超出设定报警阀值，则自动声光报警，自动弹出该组的信息，进入预警，使运行人员及时掌握并提前处理事故隐患，保障工作人员人身安全。

3.产品特点

◇高精度实时检测

本系统超声波声速测量与衰减法相结合，可定量、实时在线测量SF6气体浓度，克服了传统测量方法如负电晕放电法和卤素传感器法只能定性判别是否越限的缺陷，不能够准确得到气体中SF6含量。

◇软硬件可裁减

本系统的检测器一机多能，可通过方便的外部设置对检测器功能进行灵活的软硬件裁减，以适应不同场合的需求，尽努力为客户节省成本。

◇超低误报率

本系统针对传统产品误报率高的缺点，采用温度补偿，杜绝了空气扰动及混合气体、温湿度变化等带来的影响，从根本上解决了系统不稳定的问题。

◇多重检测功能

  本系统主要针对SF6气体泄漏和缺氧状况进行检测，并兼有温度、湿度等环境数据的辅助检测功能，*符合《电业安全工作规程》要求。

◇完备的通信网络

  本系统将RS485接口联合运用，为多个分机在现场检测多种数据，然后传给一台集控器进行处理与显示及指令、存储构建了一个适宜的通信网络。

◇历史数据记录和查询

  本系统配有大容量数据存储器，可实时记录历史数据，并可随时对历史数据进行查询。

◇长寿型设计

本系统为了延长寿命，SF6传感器采用间歇式工作，大大提高了传感器的工作稳定性和使用寿命。

◇高度人机交互功能

本系统液晶输出现场参数、报警历史数据、上次风机启动时间，并可通过键盘、液晶联合作业进行时间设置、风机工作参数设置、报警限值设置等，并且有人工启动风机功能。

◇抗*力强

本系统对干扰问题作了充分的考虑，在硬件电路和软件设计上分别采用了多种有效的抗干扰处理方法，保证了系统的稳定工作，以及测量数据的准确性；

4.系统功能

◆环境中SF6气体和O2浓度定量检测功能；

◆环境中温、湿度定量检测功能；

◆检测间隔用户可调、可疑检测点自动加强跟踪功能；

◆判断现场数据是否超出设定限值，超出则进行报警、启动风机等控制输出动作功能；

◆大屏蓝色液晶输出实时检测数据和历史数据记录，历史数据记录包括报警时间、报警时各环境参数、最近若干次测量参数、最近一次风机启动时间等参数的记录与查询功能。

◆通过键盘进行时间设置、风机工作参数设置、分机设置、检测模式设置、报警限值设置，有人工强制启动风机功能，通过集控器的开关按钮人工开自动关风机功能。

◆具有数据上传到PC机的功能；

◆自动零点校准功能、克服漂移和误报、以及系统自诊断功能；

5.主要技术指标

1、SF6气体浓度测量范围：0～3000 ppm     精度：优于50 ppm

2、SF6气体浓度报警点：  1000 ppm  （0—3000 ppm范围内可设制）

3、氧气浓度检测范围：   0～25%

4、缺氧报警点：         18%（0～22%范围内可设制）

5、氧气测量精度：       <0.4%,O2在20.9%时

6、温度显示范围：       -25～＋85℃  精度：0.1℃

7、湿度显示范围：       0～99%RH     精度：1%

8、工作电源：           AC/DC 220V±20%

9、功耗： 集控器<15W、检测器＜3W、风机控制器＜3W、显示屏＜10W

10、报警输出接点电流：    AC220V/2A

11、风机控制器：脉冲型（接点电流2A）

12、风机通风时间设定：15min/次或30min/次（每日定时自动启动一次）

13、通讯方式：RS-485总线方式

15、通讯规约：Modbus RTU

6.SF6气体浓度在线监测报警系统架构

本系统构：由五个单元组成：

本地检测单元、本地控制单元、信号传输单元、集控采集单元和后台管理单元。

复合型报警器包括六氟化硫检测单元、氧气检测单元、温湿度检测单元和通信单元，对六氟化硫的检测运用超声检测技术克服了使用寿命短、稳定性差等缺点，能实时监测到环境中SF6气体浓度的变化，并将检测到的数据通过RS-485总线传送至集控器。

6.1 SF₆气体检测器

● 功能简介

报警器包括六氟化硫检测单元、温湿度检测单元和通信单元，对六氟化硫的检测运用超声检测技术克服了使用寿命短、稳定性差等缺点，能实时监测到环境中SF6气体浓度的变化，并将检测到的数据通过RS-485总线传送至集控器。

● SF₆气体检测器技术指标

☆ 温度测量范围：-25～85℃ 精度：0.1℃

☆ 湿度测量范围：0～99% 精度：1%

☆ 工作电源：DC/24V

☆ 功耗：<3W

☆ 通信接口：RS485

☆ 通信规约：Modbus协议RTU传输CRC16校验

☆ 外型尺寸为：170×140×80mm

6.2集控采集数显报警机主要功能

● 功能简介                                    

SF6监测主机包括CPU主控单元、报警单元、通信单元、显示单元和通风控制单元。通过与现场的各检测器相连接，能准确无误的接收检测器传送过来的检测数据，通过运算分析，判断是否超标，超标则进行声光报警、启动风机等输出动作，主机采用大屏蓝色液晶，用于显示现场测量的实时数据，还可与键盘联合作业，进行历史数据查询、系统时间设置、检测模式设置等操作，操作界面简单、友好，还具有手动启动风机功能。采用挂壁式安装方式。

●技术指标

☆ 报警输出接点电流：2A

☆ 功耗：<15W

☆SF6气体浓度报警点：  1000μV/V（50—3000μV/V范围内可设制）

☆ 缺氧报警点：18%（0～22%范围内可设制）

☆ 工作电源：AC220V/50HZ

☆ 通信接口：一路对上RS485，一路对下RS485

☆ 通信规约：Modbus协议RTU传输CRC16校验

☆ 安装方式：挂壁式

7.后台软件

后台管理又分为硬件平台和软件平台。硬件平台包括网络通讯设备、服务器、客户机等。软件平台包括采集系统、列表系统、配置系统以及组态系统。

服务器是整个系统的核心，基本任务是数据的维护和数据的处理；客户机负责提供用户界面，如图形、表格、曲线、声音、动图等。

配置系统对整个监测管理系统进行选配，选定需监测的项目，即子系统的组合；采集系统主要功能在于实时采集集中监测单元的数据、包括模拟量、开关量、状态量、控制量等；列表系统负责将所有子系统数据整理成表格的形式，包括实时数据、历史数据，可与打印机联机进行汇编打印；组态系统包括当地地图、主接线、设备工况、实时检测数据曲线与历史数据曲线等界面，直观的描述现场环境状态及高压设备运行状态。