IEM-610微水密度在线监测系统

一 系统概述

IEM-610微水密度在线监测系统主要用于封闭式组合电器各气室SF6气体的密度、微水、露 点及温度等参数的监测，该系统已普遍应用于110kV及以上电压等级的断路器气室SF6气体的监测。系统包含ZMW微水密度监测装置、IEM-610微水密度监测IED装置、后台监控系统等。监测系统可以将整个监视区域内的气体状态信息通过IEC61850规约传到控制室，利用后台系统实时显示并存储数据，并且根据气室SF6气体的状态信息，可以实现开关状态的诊断功能。当 SF6 电气设备中的气体密度达到报警或闭锁值、SF6气体水分超标时，SF6 密度微水在线监测系统可及时发出报警信号并记录事故状态，同时可将报警状态上传至上级监控中心，以便及时维护处理。SF6 气体密度微水在线监测系统通过网络接入到局域网，在客户端实现远程在线遥测电气设备的 SF6 气体密度水分状态，从而实现对 SF6 电气设备密度在线检测、监控，满足电力配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，从而提高了对变电站运行管理水平。

二 系统组成

IEM610微水密度在线监测系统由61850规约转换装置、若干ZMW系列微水密度传感器组成。ZMW微水密度传感器通过485网络将数据上传IED，IED通过61850规约转换上传后台监控系统，或者通过485网络将数据直接上传后台监控系统。

三 主要功能

3.1 ZMW-2/T型微水密度传感器

微水密度传感器集成3个传感器，分别是露 点传感器、压力传感器和温度传感器。

高性能露 点传感器, 有自动校准和自动加热功能，采用高分子薄膜电容传感原理，具有测量精度高，测量范围宽，系统稳定等特点。聚合物中吸收的水蒸汽改变了传感器的电介质特性：传感器的电容值改变通过测量电路来测量。

压力传感器和温度传感器采用高精度传感器，实时采集当前SF6气体压力和采集点实时温度值。

采用高可信度算法对温度、压力、密度、露 点、微水进行相应转换，具有准确度高、测量可靠等特点。

3.1 ZMW-2/D型单密度传感器

单密度传感器集成2个传感器，分别是压力传感器和温度传感器。

压力传感器和温度传感器采用高精度传感器，实时采集当前SF6气体压力和采集点实时温度值。

采用高可信度算法对温度、压力、密度进行相应转换，具有准确度高、测量可靠等特点。

3.2 SF6气体在线监测IED 

汇集采集到的各微水密度传感器的温度、压力、密度、露 点、微水等关键参量，并对这些参量进行数据整合处理及转换，生成IEC61850标准格式，并将数据远传至后台监控系统进行进一步分析。

3.3 后台监控系统

3.3.1系统对SF6 气体密度进行连续的监测、记录，可以累计记录历年数据并绘制成曲线，最 新动态和泄漏趋势一目了然。从而实现数据远端展示，满足电力配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。

3.3.2采用温度/ 压力一体化变送器，进行压力和温度数据的采集、存储、传输。

3.3.3在线监测 SF6高压绝缘设备的气体微水值。进而在线监测 SF6气体微水超标报警，系统可长期挂网运行。传感器与后台监控系统采用 RS-485 通讯，后台监控系统配备 RS-485 通讯接口，可将被测设备的SF6气体微水数据实时上传至上级监控中心。当被测SF6气体密度低于报警值时，主机会将报警或闭锁信号传送至远方监控中心，也可以配置直接启动报警、闭锁装置。远方数据服务器可按设定的时间和频率来采样存储监测数据，并按需要将上述数据自动绘制成变化趋势图，供观察及分析。

四 产品特点

4.1 强抗干扰能力

软硬件设计上充分考虑过程层相对恶劣的运行环境，采取独特的轻薄全封闭机箱，整体面板，强弱电严格分开，它与电路处理部分融为一体，以减少干扰耦合，提高电路长期工作的稳定性和可靠性。因此装置的抗干扰能力、抗震动能力大大提高，对外的电磁辐射也满足相关标准，完全满足户外安装需要。 

4.2 运行可靠性

ZMW微水密度监测装置的主要部件采用了高稳定性传感器，传感器经监测器内部电路的修正、补偿，其输出线性度好、精度高；全新设计的监测装置，专用法兰与一次设备对接，气密性好；监测装置腔体直径较大，加快水分的扩散，微水的测量更加的迅速准确；各路模拟量通道、485通信、单片机电源相互隔离，系统运行可靠。

4.3 报警和闭锁功能

可根据用户的不同现场状况自定义设置密度及微水的报警或闭锁值，启动低压报警和闭锁功能，设备安全性高，易于操作。根据不同的变电站，不同的开关设备，可根据现场需求设置报警值或闭锁值，灵活配置，使用方便。 

4.4监测与显示功能 

通过后台软件自动绘制状态变化趋势图，SF6 气体综合在线监测技术的应用，可以实现断路器的状态监测，有利于及时掌握设备的运行状态，保障电力系统的安全稳定运行。

4.5全 面支持 IEC 61850规约 

系统适用于符合 IEC 61850标准的全智能变电站，实现各配套厂家的无缝联接，真正实现间隔层和过程层智能设备间的数据共享。

五 电磁兼容性能 

5.1抗扰度性能 

1)静电放电干扰试验

应能承受 GB/T 17626.2-2018规定的严酷等级为 4级的静电放电干扰。 

2)电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

应能承受 GB/T 17626.4-2018规定的严酷等级为 4级的电快速瞬变脉冲群抗扰度干扰。 

3)浪涌抗扰度试验

应能承受 GB/T 17626.5-2019中规定的严酷等级为 3级的浪涌骚扰。 

4)工频磁场抗扰度试验

应能承受 GB/T 17626.9-2006规定的严酷等级为5级的工频磁场干扰。  

5)脉冲磁场抗扰度试验

应能承受 GB/T 17626.9-2011规定的严酷等级为5级的脉冲磁场干扰。   

5.2安全实验 

1)介质强度测试：装置的导电部分对外壳或外露的非导电金属之间，以及电气上无联系的各带电的导电电路之间，能耐受交流50 Hz，电压2 kV（有效值），历时 1 min试验，而无绝缘击穿或闪络现象；   

2)绝缘电阻测试：所有电路与外壳之间的绝缘电阻在标准试验条件下，不小于100 MΩ； 

3)振动测试：GB/T 11287-2000；

六 微水密度采样装置工作原理

微水密度监测装置主要由以下部分组成:传感器、变送部分和密封系统。

1、传感器：装置传感器由露 点传感器、温度传感器和压力传感器组成。露 点传感器有自动校准和自动加热功能，这两个功能能确保监测装置的快速测量和长期稳定性。

2、变送部分：它的作用是使各个传感器的输出信号，经过控制芯片进行采集计算；需要上传数据通过隔离进行后台系统通讯传输。

3、密封系统：监测装置密封部分一体成型，通过O型圈进行密封。这些都使监测装置拥有优异的密封性和可方便拆卸性。

七 技术参数

八 微水密度在线监测装置尺寸图

九 传感器电气接线

十 监控系统使用说明

10.1后台界面

微水密度后台系统主体界面包含标题栏，菜单栏、工具栏、工作区窗口、信息窗口。

10.2工具栏说明

系统的大部分常用功能都设有快捷工具栏如图：

您可以将鼠标移动到按钮上，等待2秒钟左右，系统将会自动弹出简单的提示信息。如图

10.3查看遥测表方法

选择菜单“实时数据”中的“实时遥测表”或者是单击工具栏中的相应按钮即可打开遥测表。

10.4历史报表查询

在主菜单的历史数据>>历史数据报表，可打开如下的历史报表查询窗口，如下：左侧为报表实例目录树，右侧为报表查询结果。

填充遥测数据：报表只包含采样指定时间间隔的采样值不包含统计值；

填充遥测及最 大最小平均值：报表中包含统计值，即某月某日最 大最小平均值，及最 大最小值发生的时间；

填充累计值：用于累积量，日报表为选择日期某天与前一天同一时刻的增量，若为1月份第1天则为当天采样值；月报表为所选择日期所在的月与上一月同一时刻增量，如果是每年一月份则为当月的采样值。

☆单元格填充：

a.瞬时值：为某一时刻的瞬时采样值；

b.平均值：为所在时间间隔内的平均值（例如日报表时间间隔为10分钟，那么10:00这一时刻的值为10:00-10:09分之间的平均值）；

☆时间间隔：即多长时间取一个采样点，如果单元格填充平均值即填充此时间间隔内的均值；

☆报表类型：有日报表、月报表、年报表。

以上信息设置完毕，添加报表标题，一个报表实例设置完毕，即可查询相应的信息。

10.5 历史曲线查询

在主菜单的历史数据>>历史数据曲线，可打开如下的历史曲线查询窗口，如下：左侧为曲线实例目录树，右侧为历史曲线查询结果。（历史曲线中查询的测点信息配置同历史报表，为历史数据存储中存储的测点）。

历史曲线功能简介：

1.设置历史曲线

左键选择左侧目录树中待修改的曲线实例右击，出现如右图所示，左侧快捷菜单，选择修改，弹出右侧曲线实例对话框可对曲线实例进行修改。

曲线标题：标识用，用于区分各曲线实例；

曲线类型：包括日、月、年曲线，每种类型可设置不同的时间间隔查询；

时间间隔：设置两个采样点之间的时间间隔；

增删曲线：单个历史曲线中最多可设置3个测点查询；

2.查看历史曲线

左击左侧目录树中曲线实例可查看历史曲线,根据需要可 设置查询的时间或曲线颜色。

A. 设置查询日期：可通过对话框左上侧时间控件设置，也可通过选择滚动鼠标设置曲线时间，日曲线鼠标滚动一次时间前移或后移一天，月曲线鼠标滚动一次时间前移或后移一月，年曲线鼠标滚动一次时间前移或后移一年。

B. 历史曲线基本属性设置:

点击左上侧属性设置按钮，打开右侧的基本属性设置对话框，可设置历史曲线的背景色，曲线颜色，标注文本颜色等。也可设置是否显示网格线，设置Y轴的缩放比例信息。

C.查看某点的采样值：用鼠标点击曲线，可查看这一点的实际值，也可使用左右键移动光标位置，如上图黄 色标贴。

D.曲线/棒图：历史曲线可按棒图或曲线方式显示，需要修改显示方式，右击历史曲线绘图区，弹出右图快捷菜单，可根据需要修改曲线显示方式。

10.6实时曲线查询

在一次图界面上，直接点击遥测图元（必 须在配置程序中投入），即可打开相应遥测曲线，也可选择主菜单>>实时数据>>实时数据曲线项，（注：查询的测点信息必 须存储），如下图所示：

当遥测曲线打开的时候，所显示的内容为最近2分钟内的实时趋势曲线图，数据动态刷新，可以观测当前2分钟内该遥测的实时走势。

十一、 维护

11.1维护日程安排

在测量装置安装后，建议对装置进行定期检查维护。如果装置是运行在严酷的自然条件下，那么每隔一段时间需要确认装置是否在正常运行状态。

由于监测装置具有完备的自检功能，所以，自检发现的大多数问题会触发装置报警，这样可以提醒用户及时采取补救措施，只有少数硬件故障导致装置退出运行。但是定期检查测试工作还是需要的，用以确保装置所有功能正常并且外部接线完好。

11.2常规测试

监测装置基本实现全 面自检，检测不到的回路仅有开入、开出回路和人机接口，因此常规测试可以只测试这些在自检过程中检测不到的项目。

11.3故障跟踪和修复

当在常规检查中发现故障时，请按照以下内容逐一进行确认：

1)检查或测试回路连接是否正确

2)CPU板卡是否被 插入正确位置并完全插入

3)电源电压等级是否正确

4)模拟量输入接线是否正确

11.4更换故障模块

如果确认故障发生在某块模块上并且用户有备用某块，用户可以更换故障模块并恢复装置运行。现场维护仅 限于模块更换，不推荐现场进行元器件级别的维护。

检查确保更换的模块的名称和硬件型号和被更换的模块完全相同。另外，如更换CPU模块，必 须确保更换模块有相同的软件版本，如果更换采集板模块或电源模块，必 须确保更换模块有相同的额定参数。

警告：只有在装置电源切断后，才允许由经过适当培训并取得资格的人员进行操作更换模块或装置，同时要求严格采取防静电措施来预防静电。

警告：对模块进行操作时，需要采取防静电措施，比如佩戴防静电护腕，模块应放在接地导体垫上等。否则模块上可能会由电子元器件被损坏。更换CPU模块后，需要检查定值。

危险：更换模块后，必 须检查确保模块更换前后装置配置及外部接线和更换前完全相同。一旦出现不同，开关意外动作会带来危险，同时可能导致现场人员也处于危险中。

11.5清洁

清洁装置前，确保电源连接被断开，防止在清洁过程中发生电击。装置清洁推荐使用光滑的布和清水，不要使用研磨剂或清洁剂。

11.6存储

备用装置或模块应当存放在干燥并清洁的房间里，存储温度为-40℃-80℃，长期存储推荐温度范围在-25℃-55℃。

十二 退役和处置

12.1退役

12.1.1关闭电源

关闭装置电源：断开装置外部的电源开关。

12.1.2断开所有电缆

断开所有和装置相连接得各种电缆。

危险：在断开和装置电源模块相连接的电源电缆前，必 须确认外部的电源开关已经断开，以免危险发生。

危险：在断开和装置采集板模块相连的电源电缆前，必 须确认对应输入模拟量的设备已经停运，以免发生危险。

12.1.3从屏柜拆除

完成上述步骤后，松开固定螺丝，从屏柜上拆下该装置。

危险：当相邻的其他设备在运行时，必 须严格确认被拆除装置和其它运行装置之间的安全距离，尤其对于一个不熟练的专 业人员。

12.2处置

处理退役装置时，请按照产品使用所在国关于电子产品报废处理的相关条例执行。

注意：必 须严格遵守产品使用所在国关于电子产品报废处理的相关条例。

十三、通讯协议