本發明屬于輸變電在線監測技術領域，更具體地說，涉及一種在線監測SF6微水密度的裝置。

背景技術：

隨著經濟的發展，我國電能的需求量與日俱增，電力系統逐漸向大容量、遠距離、超高壓方向發展。電氣設備的絕緣性能對電力系統的正常運行起著重要影響，絕緣性能的下降是電氣設備失效的一個主要因素。SF6氣體具有良好的絕緣性能和滅弧性能，作為一種重要的絕緣介質，其應用得到了空前的發展。在SF6作為絕緣介質的高壓電器設備中，SF6氣體壓力下降或氣體中的氣相水含量達到一定程度時，都將降低設備性能影響設備的正常運行。因此，對SF6氣體中的微水含量及密度實行在線監測，對保證設備的安全穩定運行具有重要的作用。

我國地域廣闊，最北端毗鄰俄國西伯利亞地區，天氣嚴寒而且常年溫度較低。在極寒天氣下，在線監測裝置的電子元器件的物理屬性變化導致電路無法工作；絕緣材料、焊接劑性能下降導致部分機械故障；傳感器精度不能完全達到技術指標要求，導致前端采集數據不可靠。因此，在極寒天氣下，在線監測裝置的可靠性無法保證，難以在極寒氣候條件下長期穩定工作。然而，目前常規的SF6微水密度在線監測系統的現場監測單元為工業級設計，其能夠適用的環境溫度為-40℃～+55℃(依據國家電網企業標準《變電設備在線監測裝置通用技術規范》)，不能滿足極寒地區天氣條件下的運行監測要求，尚未有產品與技術可以克服在線監測系統傳感器的低溫失效問題。

因此，針對極寒天氣下SF6微水密度在線監測的要求，提高在線監測裝置的可靠性和穩定性，防止誤報、拒報甚至無法正常運行等情況的發生，真實靈敏地反映極寒天氣下在線監測的參數，研究一種適用于極寒天氣下SF6微水密度在線監測裝置是很有必要的。

有鑒于此，本發明提供一種適用于極寒天氣下在線監測SF6微水密度的裝置，以滿足實際應用需要。

技術實現要素：

為克服現有技術存在的缺陷，本發明提供一種在線監測SF6微水密度的裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

設計一種在線監測SF6微水密度的裝置，包括采樣氣室、通氣接口、處理器、顯示器單元、防凍輔熱模塊，所述采樣氣室、通氣接口、處理器和顯示器單元構成監測單元，所述采樣氣室內安裝有與信號處理器相連的壓力傳感器、溫度傳感器和露點傳感器，所述處理器對壓力傳感器、溫度傳感器和露點傳感器采集到的信號進行判斷并將結果發送至顯示器單元顯示；所述防凍輔熱模塊安裝在監測單元內部；還包括RS-485通訊接口，所述RS-485通訊接口采用Modbus-rtu通訊協議將監測數據實時上傳至監控中心。

在上述技術方案中，所述防凍輔熱模塊包括支架、加熱器、散熱裝置和超溫保護裝置，所述加熱器和散熱裝置安裝在支架內部，所述超溫保護裝置緊貼支架且固定在支架后側。

在上述技術方案中，所述加熱器采用2片并聯的PTC加熱片且由鋁管封裝。

在上述技術方案中，所述散熱裝置包括銅質散熱片和固定在所述銅質散熱片上的散熱風扇，所述PTC加熱片通過高溫導熱硅膠粘貼在銅質散熱片上或粘貼在散熱風扇上。

在上述技術方案中，所述超溫保護裝置采用串聯于PTC供電回路的突跳式溫控器。

實施本發明一種在線監測SF6微水密度的裝置，具有以下有益效果：

本發明適應于極寒氣候條件，并滿足全天候7×24小時連續運行的要求，其性能安全可靠，運行環境溫度可低至-55℃。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：

圖1為本發明一種在線監測SF6微水密度的裝置的結構示意圖；

圖2為防凍輔熱模塊的結構示意圖；

圖3為PTC加熱片的示意圖；

圖4為散熱風扇的示意圖；

圖5為防凍輔熱模塊的電路原理圖。

其中：1-加熱器，2-銅質散熱片，3-散熱風扇，4-超溫保護裝置，5-支架。

具體實施方式

為了對本發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本發明的具體實施方式。

如圖1所示，本發明一種在線監測SF6微水密度的裝置，包括采樣氣室、通氣接口、處理器、顯示器單元、防凍輔熱模塊。采樣氣室、通氣接口、處理器和顯示器單元構成監測單元，采樣氣室內安裝有與信號處理器相連的壓力傳感器、溫度傳感器和露點傳感器，處理器對壓力傳感器、溫度傳感器和露點傳感器采集到的信號進行判斷并將結果發送至顯示器單元顯示。

防凍輔熱模塊安裝在監測單元內部，用于對監測單元進行主動升溫與保溫，確保監測單元內部溫度保持在0℃～+70℃之間，實現該裝置能在極寒天氣下對SF6密度微水的在線監測。

其中，防凍輔熱模塊包括支架5、加熱器1、散熱裝置和超溫保護裝置4，加熱器1和散熱裝置安裝在支架5內部，超溫保護裝置4緊貼支架5且固定在支架5后側，如圖2所示。

加熱器1為主動升溫裝置，用于為監測單元提供熱量，其采用2片并聯的PTC加熱片且由鋁管封裝。優選地，PTC加熱片采用新型電子陶瓷材料，PTC加熱片的外形如圖3所示，其外形尺寸為50×20×5mm，最大功率為40W，居里點為140℃。本發明采用2片并聯的PTC加熱片，使得該加熱器1的最大總功率達80W，既能提高加熱速度，也可以提高防凍輔熱模塊的可靠性，當其中一個PTC加熱片出現故障時，另一個PTC加熱片仍然可以工作。當監測單元開始工作時，給PTC加熱片通電，沖擊電流使其溫度快速上升，PTC加熱片的阻值立刻進入高阻態躍變區，僅有殘余電流使PTC加熱片表面溫度保持在恒定值，此時平衡溫度基本不受環境溫度影響。PTC加熱片的表面絕緣，安全性高，對電源穩定性要求不高，交直流通用，可自控溫加熱，響應時間快，是一種理想的輔熱伴熱器件。

散熱裝置包括銅質散熱片2和固定在銅質散熱片2上的散熱風扇3，用于將加熱器1的熱量快速傳遞到監測單元內部，幫助加熱器1達到輔熱的效果，并降低加熱器1的表面溫度，維持高功率輸出。PTC加熱片可采用兩種方式與散熱裝置固定：1)通過高溫導熱硅膠粘貼在銅質散熱片2上，增加散熱面積，采用自然對流方式傳遞熱量；2)粘貼在散熱風扇3的散熱器上，強迫空氣流動將熱空氣向冷端輸送，最終實現熱平衡。為保證散熱風扇3的可靠性，本發明選用原裝進口型工控機CPU專用散熱風扇，其噪音小、壽命長，外形如圖4所示。

超溫保護裝置4采用串聯于PTC供電回路的突跳式溫控器，用于防止PTC加熱片失效和環境溫度較高時導致監測單元內部溫度過高，確保監測單元內部溫度不超過70℃。該突跳式溫控器的斷開溫度為60℃(該溫度有一定偏差，為防止監測單元內部溫度超過70℃，將斷開溫度閥值偏低)，接通溫度為45℃。防凍輔熱模塊的電路原理如圖5所示。

本發明裝置還包括RS-485通訊接口，RS-485通訊接口采用Modbus-rtu通訊協議將監測數據實時上傳至監控中心。

上面結合附圖對本發明的實施例進行了描述，但是本發明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發明的保護之內。