GIS在线式SF6微水监测系统的运用研究(2)

(2)难点：

A、气密性及抗干扰试验.

B、通过RS485或CAN总线远传集控中心.

C、气体的流动性与稳定性

本文重点介绍了目前SF6气体在线微水监测装置的硬件及软件设计，克服气密性及抗干扰试验。

三、SF6气体在线微水监测装置的原理及实现方案

SF6气体微水含量在线监测系统需要采集GIS的湿度、温度和压力3个特征量 ,并对这3个特征量信号进行预处理、传送、存储、计算、判断和显示来完成整个在线监测过程 ,因此该系统由传感器、变送器、主控 PC机组成。单片机是采用美国Silabs公司C8051F高速MCU，该单片机为CIP51内核, 具有Cygnal指令与MCS51指令系统全兼容的特点。系统采用RS485与PC 机通信。SF6在线监测系统通信理论距离是 1. 2 km，一台计算机理论上可以与128台SF6在线检测仪中的单片机进行通信。计算机可以随时向SF6 在线监测仪中的单片机请求当前及历史的湿度、温度、压力探头信号数据。PC机与单片机的通信方式为: PC 机采用主控方式，单片机采用中断方式。每个单片机都有一个“本机 ”地址，以便计算机对其寻址。工作原理图参见图1。

GIS微水在线监测装置的传感器主要由3部分组成：湿度传感器、温度传感器和压力传感器。为了便于随时装卸，设计了一种将传感器安装于设备取气口外接的在线监测仪的测量腔体中的方法，通过取气口使传感器与被测气体连通。这样，当 GIS中的微水含量变化时，由于自然扩散的作用，安装于设备取气口外部的湿度探头也可以在较短时间内检测到GIS中微水的变化。在实验室内对一段母线筒中与测量腔体中微水的自然平衡过程进行了试验研究，从而为现场在取气口外接传感器进行湿度的在线监测提供了依据。

SF6气体中微水含量的检测属于低湿度测量的范畴，因此该系统选用的是适于低湿环境测量的薄膜电容型湿度传感器，该传感器具有长期稳定性好、灵敏度高、响应快等优点。温度和压力的测量较湿度测量要容易一些，而且温度传感器和压力传感器技术要比湿度传感器成熟得多。该系统温度传感器采用的是AD590,该器件具有良好的线性和互换性，测量准确度高，并具有消除电源波动的特性;压力传感器选用的是压阻应变式压力传感器。

1.主要传感器技术部分

芬兰维萨拉(Vaisala)是聚合物薄膜测量传感器的首创者，在湿度测量领域有60年的实践经验，其利用聚合物薄膜开发的专门用于测量低露点的传感器DRYCAP®性能稳定，不受凝结水和大多数化学物质的影响，并且由于使用 DRYCAP®的露点仪采用了零点自动校准、增益回归两项专利技术，使得露点测量范围宽、精度高、长期稳定性好、性价比极佳。

DRYCAP®传感器由两部分组成：电容型聚合物薄膜测湿传感器及电阻型测温传感器，测湿传感器测量被测气体中的水分子，从而测出相对湿度;测温传感器测量测湿传感器的表面温度;仪器内置的微处理器从这两个参数计算出露点。测湿、测温传感器通过金属膜背靠背紧密靠近，这样一方面使得测温传感器能够准确测得湿度传感器所处温度;另一方面通过金属膜的作用大大减小了外部电场作用产生的感应电容，从而提高了测量精度。在低湿情况下，DRYCAP®的反应时间为40~40秒，取决于湿度变化方向和大小，测量高湿时反应时间较短。 DRYCAP®的耐温范围-40~+180℃，承压范围为0~20bar。其本身耐腐蚀性也极为突出，对于碱性和弱酸性气体有较好的适应。通常在低湿的情况下，相对湿度微小的误差都会使露点的计算产生很大的偏差，例如：在室温情况下，-40℃和-50℃的露点相当于此时0.8%RH和 0.3%RH的相对湿度采用相对湿度精度为±2%RH的一般薄膜湿敏传感器要得到±2%℃的露点精度所能测得的最低露点为-9℃，应用Vaisala的 DRYCAP®传感器及自动校准专利技术，在保证±2%℃露点精度的同时可测得的最低露点为-60℃，在精度稍低的情况下可达到-80℃的露点，这是因为自动校准技术使得准确的相对湿度测量成为可能。