摘 要:針對傳統(tǒng)機械式壓力表不能實時監(jiān)測氣室壓力值,更不能反映和評價開關(guān)柜的絕緣、滅弧性能的優(yōu)劣程度的問題,提出了一種壓力變送器氣室壓力在線監(jiān)測技術(shù)。介紹了在線式遠程氣壓表和在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計,通過現(xiàn)場測試證明該系統(tǒng)能實現(xiàn)壓力值的測量和處理。CCN壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
引言
應(yīng)用SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì),具有開斷性能好、過電壓小、電氣壽命長、開斷部件免維護的特點。氣體絕緣開關(guān)柜斷路器氣室充滿絕緣氣體,以保證斷路器在動作時的絕緣和滅弧性能。氣室狀態(tài)的評價量包括額定工作壓力、#低工作壓力、安全釋放壓力、壓力釋放后允許運行時間、年泄漏率、氣體濕度允許含量、密封系統(tǒng)使用壽命,其中氣室壓力參數(shù)#為重要。
1壓力變送器壓力特點
雖然氣室的密封性要求高,制造過程嚴格,出廠有氣密性檢驗,但是由于設(shè)備老化、人為及環(huán)境因素的存在,在設(shè)備投運后,氣室往往會出現(xiàn)各種程度的漏氣問題,導致開關(guān)柜的絕緣和滅弧性能下降,影響設(shè)備運行安全,因此全面可靠的監(jiān)測氣室壓力對于設(shè)備的安全運行極其重要。目前,絕大多數(shù)壓力變送器采用機械式表計來測量氣
室壓力,通過指針到位接通的方式進行開關(guān)量反饋,如圖1所示。這種方式#明顯的不足就是不能實時監(jiān)測氣室壓力值,更不能反映和評價開關(guān)柜的絕緣、滅弧性能的優(yōu)劣程度。
2在線監(jiān)測技術(shù)方案
本文探討一種壓力變送器氣室壓力在線監(jiān)測技術(shù),以便實時采集氣體絕緣壓力變送器壓力值,并將測量值傳送至后臺,實時監(jiān)測壓力的變化率和變化趨勢;設(shè)置報警閾值,一旦超過就觸發(fā)在線監(jiān)測系統(tǒng)動作,提示維護人員采取措施,同時能在線評價開關(guān)柜的絕緣和滅弧性能的優(yōu)劣
程度。
2.1在線式遠程氣壓表設(shè)計
在機械式氣壓的基礎(chǔ)上重新設(shè)計一種在線式遠程氣壓表,用于采集氣室的絕緣氣體壓力值,如圖2所示。氣壓表基本技術(shù)指標應(yīng)滿足以下要求:機械指針誤差精度達到2.5%F.S;工作溫度為-40℃~+60℃;壓力值數(shù)字化誤差精度滿足1.0%F.S;氦質(zhì)譜檢漏低于1×10-8 mbar·l/s;絕緣性能滿足工頻電壓2kV,1min,50Hz;絕緣電阻大于100MΩ,滿足GB/T。玻玻埃叮—2008《壓力式六氟化硫氣體密度控制器》6.5~6.23規(guī)定的要求。壓力表量程為0~0.1MPa,額定充氣壓力為0.05MPa;測量電路CPU時鐘周期為15ns,具有模擬量輸入通道,A/D轉(zhuǎn)換芯片分辨率為14位,將內(nèi)置壓力傳感器0~5V輸入信號,經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換和CPU處理后,以標準的Modbus協(xié)議通過RS-485串口進行通信。
2.2在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計
地鐵供電系統(tǒng)包括110kV。牵桑、33kV。茫牵桑拥葔毫ψ兯推鳎疚膶⒁裕常常耄帧。茫牵桑訅毫ψ兯推鳛槔,探討氣室壓力在線監(jiān)測技術(shù)。設(shè)電房中有n臺33kV C-GIS開關(guān)柜,每臺開關(guān)柜設(shè)有上下兩個氣室,每個氣室都安裝在線式遠程氣壓表。所有遠程氣壓表通過RS-485總線手拉手連接后匯集到專用測控單元,處理后的數(shù)據(jù)在本地HMI上進行顯示和報警。測控單元還通過RS-485總線與串口服務(wù)器通信,再經(jīng)串口服務(wù)器的以太網(wǎng)口連接交換機,#后連接上位機,在線監(jiān)測系統(tǒng)原理如圖3所示。在上位機運行氣壓監(jiān)測軟件對壓力變送器氣室壓力值進行實時顯示和分析,并對歷史數(shù)據(jù)進行存儲,為維護人員提供報警和數(shù)據(jù)分析結(jié)果。
3現(xiàn)場測試
遠程氣壓表采用RS-485串口通信方式,數(shù)據(jù)傳輸基于開放式的標準Modbus協(xié)議。Modbus協(xié)議定義了一個與基礎(chǔ)通信層無關(guān)的簡單協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)。特定總線或網(wǎng)絡(luò)上的Modbus協(xié)議映射能在應(yīng)用數(shù)據(jù)單元(ADU)上引入一些附加域。RTU通信默認格式:波特率9600b/s,無校驗位,8位數(shù)據(jù),1個停止位;浮點數(shù)寄存器順序默認:normal(1032)。當用戶對通寫入指令或置初值指令對波特率進行設(shè)置后,新的波特率將立即在下次通信中生效。遠程氣壓表RS-485通信寄存器地址見表1。
1個浮點數(shù)占用4個字節(jié),而Modbus。眰寄存器為2個字節(jié),因此表示1個浮點變量需要2個寄存器,壓力、溫壓力和密度3個浮點數(shù)要用6個寄存器表示,每次需讀。秱寄存器。在實際應(yīng)用中,每個RS-485通信模塊具有2個RS-485通信口,系統(tǒng)使用了2個RS-485通信模塊,則有4個RS-485通信口,即4條RS-485總線。將每條RS-485總線上的氣壓表按照地址順序逐一設(shè)置好,經(jīng)過通信調(diào)試后實現(xiàn)了所有氣壓表監(jiān)測值的實時讀取,如圖4所示。
4結(jié)語
本文探討了一種可實時監(jiān)測壓力變送器氣室壓力的在線監(jiān)測技術(shù),通過在傳統(tǒng)機械式氣體壓力表內(nèi)部集成的測控電路,實現(xiàn)壓力值的測量和處理,將測量值實時傳送至后臺進行處理及顯示,并能對氣體壓力值進行存儲、記錄,分析氣體壓力變化趨勢及變化率,提供狀態(tài)評估分析,生成報表,提供預(yù)警功能。
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