Gis設(shè)備內(nèi)部氣體防液化系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】GIS設(shè)備內(nèi)部氣體防液化系統(tǒng)，包括由熱敏電阻RT1構(gòu)成的測(cè)溫模塊，所述測(cè)溫模塊連接主控模塊，所述主控模塊分別連接穩(wěn)壓供電模塊、加熱模塊；所述加熱模塊包括電風(fēng)扇M、加熱電阻絲，所述電風(fēng)扇M、加熱電阻絲連接主控模塊。本實(shí)用新型一種GIS設(shè)備內(nèi)部氣體防液化系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單緊湊、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、工作穩(wěn)定。有效解決了GIS設(shè)備在高寒地區(qū)戶外使用時(shí)，六氟化硫氣體易液化的問題。
【專利說明】GIS設(shè)備內(nèi)部氣體防液化系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型一種GIS設(shè)備內(nèi)部氣體防液化系統(tǒng)，涉及GIS設(shè)備溫控領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]最近幾年，GIS (Gas Insulated Switchgear,中文名為:六氟化硫封閉式組合電器)在我國電網(wǎng)中獲得了廣泛的應(yīng)用；特別是在城市新增變電站中，由于征地難，GIS已成為主要開關(guān)設(shè)備。高海拔地區(qū)氣候復(fù)雜多樣，時(shí)受潮濕、凝露、鹽霧和風(fēng)沙的侵襲，加上日益興旺發(fā)達(dá)的工業(yè)和交通，使電網(wǎng)的開關(guān)設(shè)備極易產(chǎn)生污穢和腐蝕，配電網(wǎng)中使用的傳統(tǒng)空氣絕緣開關(guān)設(shè)備已大多被GIS開關(guān)替代。在西北高海拔寒冷地區(qū)，因外界溫度太低，使GIS設(shè)備中的六氟化硫氣體液化而導(dǎo)致設(shè)備整體的絕緣性能下降，由此導(dǎo)致運(yùn)行中設(shè)備內(nèi)部發(fā)生局部放電并最終可能發(fā)展成嚴(yán)重的短路故障。面對(duì)這個(gè)問題，現(xiàn)有的解決辦法有:(1)使用混合氣體:使用混合氣體如SF6與N2或SF6與CF4以降低其液化溫度。但有其缺點(diǎn)是不同的氣體混合，為了達(dá)到原有的絕緣效果，需要提高設(shè)計(jì)壓力，進(jìn)而更改原有產(chǎn)品設(shè)計(jì)。而且一旦發(fā)生泄漏，因?yàn)椴荒軠?zhǔn)確分析泄漏氣體的體積比，無法像純SF6氣體在泄漏時(shí)可以直接補(bǔ)充氣體，必須將氣室內(nèi)氣體徹底回收后重新更換，工藝復(fù)雜，現(xiàn)場操作困難。(2)降低額定工作壓力:降低額定工作壓力，使SF6氣體的液化點(diǎn)降低。但是此方法只適用于局部地區(qū)，遇到極端情況還是會(huì)出現(xiàn)問題，并且產(chǎn)品外形也會(huì)增大，使GIS的優(yōu)勢(shì)減小。(3)采用外部加熱裝置:人為的輸入熱量并增加保溫裝置，與使用混合氣體或降低額定氣壓方法相t匕，該辦法不需改變產(chǎn)品設(shè)計(jì)，相對(duì)方法I和方法2要經(jīng)濟(jì)實(shí)用些，但缺點(diǎn)是機(jī)械被動(dòng)不易控制，需要花費(fèi)較大的人力物力。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種GIS設(shè)備內(nèi)部氣體防液化系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單緊湊、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、工作穩(wěn)定。有效解決了 GIS設(shè)備在高寒地區(qū)戶外使用時(shí)，六氟化硫氣體易液化的問題。
[0004]本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為:
[0005]GIS設(shè)備內(nèi)部氣體防液化系統(tǒng)，包括由熱敏電阻RTl構(gòu)成的測(cè)溫模塊，所述測(cè)溫模塊連接主控模塊，所述主控模塊分別連接穩(wěn)壓供電模塊、加熱模塊；所述加熱模塊包括電風(fēng)扇M、加熱電阻絲，所述電風(fēng)扇M、加熱電阻絲連接主控模塊。
[0006]所述測(cè)溫模塊包括運(yùn)算放大器Ul，運(yùn)算放大器Ul作為電壓跟隨器，運(yùn)算放大器Ul分別連接電容Cl 一端、場效應(yīng)管Q3漏極，場效應(yīng)管Q3源極連接電阻R3 —端，電阻R3另一端接地；電容Cl另一端連接電阻Rl —端，電阻Rl另一端連接三極管Ql發(fā)射極，三極管Ql集電極連接場效應(yīng)管Q2漏極，場效應(yīng)管Q2源極連接熱敏電阻RTl —端，熱敏電阻RTl另一端接地；場效應(yīng)管Q2柵極、場效應(yīng)管Q3柵極連接主控模塊。
[0007]所述穩(wěn)壓供電模塊包括變壓器P1，變壓器Pl 二次側(cè)分別連接穩(wěn)壓芯片7806、穩(wěn)壓芯片7906、穩(wěn)壓芯片LM7805進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，分別得到+6V、-6V、+5V電源。
[0008]所述電風(fēng)扇Μ、加熱電阻絲R5、加熱電阻絲R8、加熱電阻絲Rll分別通過電磁繼電器RLl、電磁繼電器RL2、電磁繼電器RL3、電磁繼電器RL4連接主控模塊，電磁繼電器RLl、電磁繼電器RL2、電磁繼電器RL3、電磁繼電器RL4分別連接保護(hù)二極管D1、保護(hù)二極管D2、保護(hù)二極管D3、保護(hù)二極管D4。
[0009]所述主控模塊為單片機(jī)ATmegal6。
[0010]所述熱敏電阻RTl為多個(gè)。
[0011]本實(shí)用新型一種GIS設(shè)備內(nèi)部氣體防液化系統(tǒng)，技術(shù)效果如下:
[0012]I)、片機(jī)控制的自適應(yīng)恒溫控制手段來，證GIS設(shè)備在適宜溫度下運(yùn)行，使GIS設(shè)備能更好地在高寒地區(qū)使用。
[0013]2)、本實(shí)用新型系統(tǒng)的工作電源與集成在GIS設(shè)備上的保護(hù)裝置和監(jiān)控裝置所用電源一樣，是由變電站站用變壓器單獨(dú)供給的，與GIS設(shè)備所在主干電網(wǎng)是否有電無關(guān)。因?yàn)槭仟?dú)立供電，所以當(dāng)GIS設(shè)備處于工作狀態(tài)、熱備用狀態(tài)和冷備用狀態(tài)時(shí)，溫控系統(tǒng)都會(huì)正常工作，保證GIS設(shè)備可隨時(shí)投入運(yùn)行。
[0014]3)、本實(shí)用新型系統(tǒng)的核心工作原理是:過多個(gè)熱敏電阻溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)GIS設(shè)備內(nèi)部六氟化硫氣體易液化的地方的溫度，將所測(cè)的相關(guān)電信號(hào)傳給主控單片機(jī)。通過單片機(jī)的處理，當(dāng)檢測(cè)出某處溫度低于設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，啟動(dòng)加熱電阻絲和電風(fēng)扇，使GIS設(shè)備內(nèi)壁上的管道(在正常工作時(shí)，該管道與GIS設(shè)備內(nèi)部相通)內(nèi)的六氟化硫氣體被加熱并在管道內(nèi)流動(dòng)起來，從而使GIS設(shè)備內(nèi)的六氟化硫氣體被均勻加熱，使其達(dá)到工作要求溫度。通過單片機(jī)處理后，將每臺(tái)GIS設(shè)備內(nèi)部的最低溫度值通過信號(hào)傳輸線傳輸?shù)街醒肟刂剖?，便于工作人員觀察和判斷。當(dāng)需要對(duì)加熱電阻絲和電風(fēng)扇檢修時(shí)，關(guān)掉加熱電阻絲和電風(fēng)扇所在盒子兩端的閥門，打開盒子就可對(duì)其進(jìn)行檢修了。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)t旲塊連接不意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型系統(tǒng)的測(cè)溫模塊電路圖；
[0017]圖3為本實(shí)用新型系統(tǒng)的穩(wěn)壓供電模塊電路圖；
[0018]圖4為本實(shí)用新型系統(tǒng)的加熱模塊電路圖；
[0019]圖5為本實(shí)用新型系統(tǒng)的主控模塊電路圖；
[0020]圖6為本實(shí)用新型系統(tǒng)的控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1所示，GIS設(shè)備內(nèi)部氣體防液化系統(tǒng)，包括由熱敏電阻RTl構(gòu)成的測(cè)溫模塊，
[0022]所述測(cè)溫模塊連接單片機(jī)ATmegaie為核心的主控模塊，所述主控模塊分別連接穩(wěn)壓供電模塊、加熱模塊。
[0023]圖2是測(cè)溫模塊電路圖，測(cè)溫原理圖如圖2所示，電容C4用于充放電儲(chǔ)能，R4為標(biāo)準(zhǔn)參考電阻，運(yùn)算放大器Ul作電壓跟隨器，pnp三極管Ql和P溝道的場效應(yīng)管Q2、Q3作門控開關(guān)。RTl為熱敏電阻鉬電阻，鉬電阻的抗氧化性好，測(cè)量精度高，測(cè)溫范圍為-200°C?850°C。在測(cè)溫模塊處于正常工作狀態(tài)時(shí)，單片機(jī)ATmegal6的I/O 口 PAO、PA1、PA2用于控制Q1、Q2、Q3的關(guān)斷。程序初始化運(yùn)行時(shí)，首先將PAO、PAl、PA2設(shè)為低電平，此時(shí)Ql導(dǎo)通，Q2和Q3截止，使Cl放電至完全，PD2為高電平。然后將PAO、PAl設(shè)為高電平，PA2設(shè)為低電平，此時(shí)Q1、Q3截止，Q2導(dǎo)通，通過電阻Rl對(duì)Cl充電，單片機(jī)內(nèi)部計(jì)算器清零并開始計(jì)時(shí)，檢測(cè)TO2 口狀態(tài)，當(dāng)TO2 口檢測(cè)為低電平時(shí)，即Cl上的電壓充至完全，單片機(jī)計(jì)時(shí)器記錄下從開始充電到Η)2 口轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖降臅r(shí)間Tl。接著將PA0、PA1、PA2設(shè)為低電平，Ql導(dǎo)通，Q2、Q3截止，使Cl放電至完全，PD2變?yōu)楦唠娖健Ｗ詈髮AO、PA2設(shè)為高電平，PAl設(shè)為低電平，此時(shí)Q1、Q3截止，Q2導(dǎo)通，通過熱敏電阻RTl對(duì)Cl充電，單片機(jī)內(nèi)部計(jì)時(shí)器清零并開始計(jì)時(shí)，檢測(cè)Η)2 口的狀態(tài)，當(dāng)Η)2 口檢測(cè)為低電平時(shí)，即Cl上的電壓充至完全，單片機(jī)計(jì)時(shí)器記錄下從開始放電到TO2 口轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖降臅r(shí)間T2。由此可以得到T1/R1=T2/RT1，即可求得熱敏電阻RTl的電阻值，在結(jié)合該熱敏電阻的電阻值與溫度的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，即可通過單片機(jī)內(nèi)部程序處理，換算出熱敏電阻實(shí)測(cè)的溫度值。
[0024]圖3是穩(wěn)壓供電模塊電路圖。220V交流電從變壓器Pl —次側(cè)接入，通過變壓器Pl降壓為15V，再分別通過穩(wěn)壓芯片7806，7906和LM7805進(jìn)行電壓變換得到+6V、-6V和+5V電源，給溫控系統(tǒng)中的相關(guān)芯片供電。其中F1、F2為保險(xiǎn)管，二極管Dl、D2、D3和D4構(gòu)成橋式整流電路，將交流變成直流，無極性電容C2、C4、C6、C8、C9、ClO用于消除電源諧波，極性電容C1、C3、C5和C7用于平衡電壓輸出，發(fā)光二極管DS1、DS2和電阻R1、R2共同構(gòu)成電源指示電路。
[0025]圖4是加熱模塊電路圖。通過單片機(jī)的I/O 口 PCO?PC3來控制電風(fēng)扇M和加熱電阻絲R5、R8、R11的啟停。RLl?RL4為電磁繼電器，當(dāng)控制端為低電平時(shí)，繼電器的開關(guān)是打開的。端子AB接入220V交流電，給電風(fēng)扇和加熱電阻絲供電。二極管Dl?D4用于保護(hù)繼電器，釋放繼電線圈反電動(dòng)勢(shì)，其它的電阻用于限流。
[0026]圖5是主控模塊電路圖。主控單元以單片機(jī)ATmegal6為核心，外接有復(fù)位電路和程序下載口，單片機(jī)的I/o 口 PCO?PC3用于控制加熱模塊，PAO?PA2和PD2用于控制測(cè)溫模塊，具體連接在子圖中以標(biāo)出，具有相同標(biāo)號(hào)的端子表示兩者相連。
[0027]圖6是系統(tǒng)工作程序流程圖。系統(tǒng)上電后進(jìn)入初始化，計(jì)時(shí)器清零，加熱電阻絲和電風(fēng)扇都處于停止?fàn)顟B(tài)。測(cè)溫模塊對(duì)GIS設(shè)備內(nèi)部易液化的地方溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，將測(cè)得數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)處理，采用數(shù)據(jù)冗余技術(shù)排除故障數(shù)據(jù)和錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，在對(duì)有用數(shù)據(jù)進(jìn)行比較得到最優(yōu)的最低溫度值M。設(shè)六氟化硫氣體的臨界液化溫度為A，為了防止加熱模塊頻繁啟動(dòng)，設(shè)定一個(gè)比A大的另一個(gè)閥值B，A與B的差值為防抖容差值。因?yàn)樵诓煌竟?jié)，外界環(huán)境溫度相差較大，也就意味著室外GIS設(shè)備在不同季節(jié)的熱耗散率不一樣，考慮到這點(diǎn)，在恒溫系統(tǒng)里設(shè)置了三組加熱電阻絲。當(dāng)測(cè)得的最優(yōu)最低溫度值M低于臨界溫度A時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，并啟動(dòng)電風(fēng)扇和一組加熱電阻絲，當(dāng)加熱到10分鐘時(shí)，系統(tǒng)溫度還低于臨界溫度，則開啟二組加熱電阻絲。當(dāng)加熱到20分鐘時(shí)，系統(tǒng)溫度依舊低于臨界溫度，就開啟三組加熱電阻絲(按照最大熱耗散率設(shè)計(jì)，開起三組加熱電阻絲后，系統(tǒng)溫度肯定會(huì)回升)。電風(fēng)扇和加熱電阻絲一旦開啟，會(huì)一直工作直到單片機(jī)發(fā)出停機(jī)指令，由于加熱電阻絲的作用，六氟化硫氣體回升，直到最優(yōu)最低溫度高于整定值B，單片機(jī)發(fā)出停機(jī)指令，使加熱電阻絲和電風(fēng)扇停止工作。在系統(tǒng)通電的情況下，單片機(jī)和測(cè)溫模塊循環(huán)檢測(cè)GIS設(shè)備內(nèi)部的溫度，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
【權(quán)利要求】
1.GIS設(shè)備內(nèi)部氣體防液化系統(tǒng)，包括由熱敏電阻RTl構(gòu)成的測(cè)溫模塊，其特征在于，所述測(cè)溫模塊連接主控模塊，所述主控模塊分別連接穩(wěn)壓供電模塊、加熱模塊；所述加熱模塊包括電風(fēng)扇M、加熱電阻絲，所述電風(fēng)扇M、加熱電阻絲連接主控模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述GIS設(shè)備內(nèi)部氣體防液化系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)溫模塊包括運(yùn)算放大器Ul，運(yùn)算放大器Ul作為電壓跟隨器，運(yùn)算放大器Ul分別連接電容Cl 一端、場效應(yīng)管Q3漏極，場效應(yīng)管Q3源極連接電阻R3 —端，電阻R3另一端接地；電容Cl另一端連接電阻Rl —端，電阻Rl另一端連接三極管Ql發(fā)射極，三極管Ql集電極連接場效應(yīng)管Q2漏極，場效應(yīng)管Q2源極連接熱敏電阻RTl —端，熱敏電阻RTl另一端接地；場效應(yīng)管Q2柵極、場效應(yīng)管Q3柵極連接主控模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述GIS設(shè)備內(nèi)部氣體防液化系統(tǒng)，其特征在于，所述穩(wěn)壓供電模塊包括變壓器P1，變壓器Pl 二次側(cè)分別連接穩(wěn)壓芯片7806、穩(wěn)壓芯片7906、穩(wěn)壓芯片LM7805進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，分別得到+6V、-6V、+5V電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述GIS設(shè)備內(nèi)部氣體防液化系統(tǒng)，其特征在于，所述電風(fēng)扇M、加熱電阻絲R5、加熱電阻絲R8、加熱電阻絲Rl I分別通過電磁繼電器RLl、電磁繼電器RL2、電磁繼電器RL3、電磁繼電器RL4連接主控模塊，電磁繼電器RLl、電磁繼電器RL2、電磁繼電器RL3、電磁繼電器RL4分別連接保護(hù)二極管D1、保護(hù)二極管D2、保護(hù)二極管D3、保護(hù)二極管D4。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述GIS設(shè)備內(nèi)部氣體防液化系統(tǒng)，其特征在于，所述主控模塊為單片機(jī)ATmegal6。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述GIS設(shè)備內(nèi)部氣體防液化系統(tǒng)，其特征在于，所述熱敏電阻RTl為多個(gè)。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK204188984SQ201420688566
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】劉林, 張艷華, 徐浩, 王興成, 席先鵬 申請(qǐng)人:三峽大學(xué)