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摘要：SF6电气设备的灭弧介质和绝缘介质是SF6气体，SF6电气设备发生漏气将严重影响SF6电气设备的安全运行。随着无人值守变电站向网络化、数字化发展，在线远程监测SF6电气设备的SF6气体漏气状态具有非常重要的现实意义。本文采用低功耗的无线传感器，利用LoRa无线传输技术，实现远程在线监测电气设备的温度状态及SF6密度状态，发现异常后系统及时预警，有力保证了SF6电气设备的安全稳定运行。
关键词：SF6密度；在线监测；LoRa
引言
近年来，随着经济高速发展，我国电力系统容量急剧扩大，SF6电气设备用量越来越多。SF6电气设备已广泛应用在电力部门、工矿企业，促进了电力行业的快速发展。为了保证SF6电气设备的可靠运行，提高电力系统连续可靠运行能力，对其性能进行在线监测与故障预测，成为SF6电气设备应用中重要研究方向。目前，SF6气体的监测主要采用密度继电器，老旧的密度表监测大多采用机械式结构，指针式读数，误差大，且只有等到泄漏达到设定值后才能发出闭锁信号，无法提前预警[1]。
1系统整体方案
SF6气体密度在线监测系统（以下简称系统），是集在线监测SF6电气设备内SF6气体温度、气体密度一体，对SF6电气设备状态在线综合监测并远传的系统。当SF6电气设备内SF6气体泄漏时，能及时发出报警信号并记录实时状态曲线。数据信息通过IEC61850或IEC104协议发送到上位端，实现远程在线监视电气设备的温度状态及密度（压力）状态，从而实现对电气设备漏气监测、监控[2]。满足电力输配电网自动化和设备状态检修的需要，对提高系统的安全运行和运行管理水平，开展预期诊断和趋势分析，减少无计划停电检修具有现实意义。
2、系统设计方案
SF6气体密度在线监测系统由传感器单元、测量单元、嵌入式系统和无线传输组成。传感器采用高精度密度传感器，同时内部集成了温度探头。采用精密结构将传感器单元和数据分析处理单元集成，方便安装。通过LoRa将处理信号上送到IED。整个系统采用模块化方式，便于系统扩展。
整个系统架构如图1所示，各采集模块通过LoRa组网，由基站进入IED，IED收集各采集模块的数据并通过IEC104协议上送到辅控系统。数据上送前先加密，加密采用南瑞信通的安全接入芯片。各采集模块采用电池供电，采集间隔初值为12个小时，采集间隔可远程设置。采集模块电池采用特殊电池供电，电池电压24V，使用时间可达5年。
图1系统架构图
考虑到设备安装及现场情况，接入层（含LoRa基站和IED）可直接布置在辅控机柜处，天线布置在窗外（也可根据实际情况布置在机柜下层）。这样无需在现场建基础布置智能组件柜。
3系统功能及特点
该系统可实现变电站内SF6表计的远程查看及自动抄录，当数据有变化时系统自动增加采集频率。系统中可对单个表计的历史数据自动生成曲线，当曲线斜率达到一定值是，后台自动预警，实现对表计压力的趋势判断。
该系统连接各个模块之间的通信采用LoRa组网，SF6传感器采用4～20mA信号输出，既满足了低功耗，又有较好的抗干扰能力。SF6气体密度测量量程大，可达0.01～1Mpa，温度测量范围为-40℃～+120℃。系统的测量误差较小，密度误差为±0.5级，温度误差为±1℃。
SF6气体采样使用机械接头，解决在无泄露的情况下对SF6气体的在线采样，同时具有自动校准功能。现场安装时不破坏本体结构，还可对本体直接补气。监测IED采用DL/T860（IEC61850）或IEC104协议，数据的可扩展能力强，方便后续接入其他系统。
结语
本文提出的基于LoRa无线组网的SF6密度在线监测系统，具有现场实时便捷、测量精度高、可扩展性强等一系列优点。通过该系统可加强运维人员对电气设备SF6密度的状态掌控力，确保现场设备的安全运行，具有较强的实用价值。
参考文献：
[1]王凯强，陈光，刘洋，等.基于Zig_Bee无线组网的SF6在线监测系统设计[J].传感器与微系统，2016，35（3）：64-65.
[2]庄建煌，柯敏，秦伟.高压电气设备中ＳＦ６气体密度和微水的在线监测方法研究[J].计算机测量与技术，2013，21（8）：65-67.
作者简介：
余大成（1984-），男，湖北黄冈人，工程师，主要从事变电运维工作。