EM8000/II 环境监控主机

1  概述

EM8000/II SF6开关室环境智能监控主机配合德国进口的SF6双光束红外气体检测传感器和优质进口 Max-250 O2浓度检测传感器构成开关室环境智能监控系统，系统利用先 进的红外吸收（NDIR）技术、集数据采集、数据分析处理、通信技术于一体的智能监控系统。本产品顺利通过中国计量科学研究院和中国电力科学研究院进行型式试验，整个系统采用模块化设计，便于工程安装及工程维护。

SF6是由两位法国化学家Moissan和Lebeau在1900年合成。从60年代起，SF6气体以其优异的绝缘和灭弧性能，在电力系统中得到广泛应用。几乎成了中压、高压和超高压开关中所使用的唯 一绝缘和灭弧介质。

常态下，SF6是一种无色、无臭、没有毒、不燃、无腐蚀的气体，气体密度6.139g/L，其化学稳定性强，不易与空气混和的惰性气体，对人体没有毒性，500℃-600℃不分解。但是，在高压电弧的作用下，SF6气体会发生部分分解，而其分解产物遇到水分后会产生一些剧毒物质，如氟化亚硫酰（SOF2）、四氟化硫（SF4）、二氟化硫（SF2）等，类似这些剧毒物质，即便是微量也能致人非命。当使用以SF6气体为绝缘和灭弧介质的室内开关在使用过程中发生泄漏时，泄漏出来的SF6气体及其分解物会往室内低层空间积聚，且不易散发，造成局部缺氧和带毒，对进入室内的检修及巡视人员的安全构成严重危险。给电力安全运行带来挑战，因此，我国《电业安全工作规程》特别规定，在相关场所须安装氧气和SF6检测报警装置，并安装必要的通风换气装置。

当前，由于SF6气体的大量使用，其安全性已受到人们的广泛关注。针对SF6气体有关部门已制订了一系列响应的行业安全法规，法规中明确规定了人员在进入SF6配电装置室时须先通风15分钟，对空气中的SF6浓度及氧气含量进行监测，在SF6配电装置的低位区应安装能报警的氧量仪和SF6气体泄漏报警仪，EM8000/II SF6开关室环境智能监控主机，正是按照这些行业安全法规的要求而开发设计的一种智能化环境在线监测产品。

2  主要技术参数

工作环境

工作环境温度：-25℃～+70℃（可定制-40℃～+70℃）；

环境相对湿度：不大于95％；

大气压力：80kPa～110kPa。

输入电源

工作电源：AC180～265V ；

功耗:主机<25VA,传感器模块<6VA。

SF6含量检测性能（默认标配）

检测范围：0ppm～1500ppm；

检测精度：±5%FS；

分辨率：1ppm。

O2含量检测性能（默认标配）

检测范围：0％～25％；

检测精度：±0.5%；

分辨率：0.1%

温湿度检测性能（默认标配）

温度检测范围：-10℃～+50℃；

温度检测误差：±1℃；

温度分辨率：0.1°C;

湿度检测范围：0～99.9%RH；

湿度检测精度：±3%RH;

湿度分辨率：0.1%。

防护等级：IP55

电磁兼容性能

1)静电放电抗扰度：装置能承受GB/T 17626.2规定的严酷等级为4级的静电放电干扰。

2)射频电磁场辐射抗扰度：装置能承受 GB/T 17626.3规定的严酷等级为3级的射频电磁场辐射干扰。

3)电快速瞬变脉冲群抗扰度：装置能承受GB/T 17626.4规定的严酷等级为4级的电快速瞬变脉冲群干扰。 

4)浪涌（冲击）抗扰度：装置能承受GB/T 17626.5规定的严酷等级为4级的浪涌（冲击）干扰。

5)射频场感应的传导骚扰抗扰度：装置能承受GB/T 17626.6规定的严酷等级为3级的射频场感应的传导骚扰干扰。

6)工频磁场抗扰度：装置能承受GB/T 17626.8规定的严酷等级为5级的工频磁场干扰。

7)脉冲磁场抗扰度：装置能承受GB/T 17626.9规定的严酷等级为5级的脉冲磁场干扰。

8)阻尼振荡磁场抗扰度：装置能承受GB/T 17626.10规定的严酷等级为5级的阻尼振荡磁场干扰。

9)电压暂降、短时中断抗扰度：装置能承受GB/T 17626.11规定的电压为40％UT，持续时间10个周波的电压暂降干扰。

10）装置电源端口符合GB/T 14598.16-2002中 4.1规定的A级传导发射限值，外壳端口符合GB/T 14598.16-2002中4.2规定的A级辐射发射限值。

3  产品功能

SF6气体浓度检测

定时抽取采样点气体，并显示开关室内各气体探头处的SF6浓度值。

SF6气体浓度超标检测

当开关室内采样点SF6气体浓度超过1000ppm时，显示浓度超标信息。

氧气浓度检测

定时抽取采样点气体，并显示开关室内各气体探头处的氧气浓度值。

缺氧报警

当氧气浓度低于18%时，输出触点报警信号，并进行现场语音报警。

SF6气体浓度超标（≥1000ppm，可设定）或O2浓度过低（≤18%，可设定）时，控制风机启动通风，直至空气中SF6气体浓度、O2浓度恢复正常为止。

定时通风

系统可以设定风机每天定时启动和停止的时间，以保证开关室每天至少通风一次。

手动通风

风机在停止状态时，按下手动启动按钮，系统便进行通风，直至再次按下手动启动按钮停止通风。

显示风机上次启动和停止的时间

工作人员可以根据该信息判断在进入开关室前是否需要进行强制通风。

温度、湿度显示

系统可以测量并显示当前开关室内的温度和湿度。

语音功能

系统可以语音提示通风，并在通风结束后播报当前开关室内的O2浓度和SF6气体的含量状况，以提醒工作人员是否可以安全进入开关室。

红外探测功能

系统可以探测到想要进入开关室的工作人员，并且在风机没有工作时进行语音提示通风，直到人员离开或者启动风机为止。

短信语音播报功能

功能可选，当监测到气体泄露时，主机会主动向指定的手机号发送短信并拨打语音电话。

远传访问WEB浏览

装置可通过浏览器进行远程访问，查看站内运行状态。

4  产品特点

双气体检测

同时检测SF6气体浓度和O2浓度，符合《电业安全工作规程》要求。

气体传感器

采用进口的SF6双光束红外气体检测传感器和高精度进口Max-250 O2浓度检测传感器。SF6传感器利用先 进的红外吸收（NDIR）原理,适用于低浓度SF6气体检测，检测精度达±2%FS。

现场总线设计

一根通信电缆连接气体模块及监控主机，安装方便，调试简单，具有很高的现场适应性。

多点组网功能

单台主机最多可以接入48只气体模块，满足不同现场的环境需要，提高检测的灵活性。

长寿命设计

利用新技术，使传感器间歇工作，延长传感器的使用年限，同时满足实时检测要求。

触摸屏显示

当有人体接近时，系统自动点亮触摸屏背照明灯，在人员离开后60秒，触摸屏背照明灯自动熄灭。

可扩充性

气体模块数量可以根据用户的需要增加或者减少。

5  系统构成

系统的构成如图1所示：

图1 SF6开关室环境智能监控系统组网图

注：气体模块包括温湿度模块和双气体模块，一台监控主机所带的总模块数应≤48个；

6  工作原理

本系统借鉴国外SF6气体传感检测的人生最大的成功2，采用进口的SF6双光束红外气体检测传感器和Max-250 O2浓度检测传感器，利用先 进的红外吸收（NDIR）技术、集数据采集、数据分析处理、通信技术，以STM32为核心开发的一款SF6开关室环境智能监控系统。

整个系统由一台监控主机和若干只气体模块（具体数量根据实际使用开关室的开关数量和空间大小而定，气体模块总数应≤48个）组成。气体模块安装在SF6开关的下方，以实时检测SF6开关下方的O2浓度、SF6气体浓度、温湿度。监控主机具有人体探测、语音提示和报警等功能。监控主机通过RS-485总线轮询、显示各气体探头的气体浓度数据并在危险时给出语音报警信息和控制风机工作。

7  操作指南

7.1  主界面

装置上电后默认主界面如图2所示：

图2 系统主界面

主界面可供选择的菜单包括“实时监测”、“风机控制”、“实时记录”、“历史记录”、“系统设置”、“用户管理”、“关于我们”。

7.1.1 实时监测

用于实时显示开关室内个采集点SF6气体浓度、氧气浓度、温度、湿度等信息。

7.1.2 风机控制

用于手动控制风机启停操作，目前可支持最多6组风机分组控制。

7.1.3 实时记录

用于查看当前正在发生的实时报警记录，包括SF6气体浓度高、氧气浓度低、温度高、湿度高，最多可查看256条实时记录。

7.1.4 历史记录

用于查看已经复归的历史记录，包括SF6气体浓度高、氧气浓度低、温度高、湿度高，最多可查看4096条历史记录，主机支持按时间段进行历史记录检索，同时支持通过后台通讯接口导出历史记录。

7.1.5 系统设置

用于设置装置各类参数，包括模块参数、报警参数、系统时间、风机时段等。

7.2  实时监测

遥测显示界面如图3所示：

可以通过点击“上一页”、“下一页”查看其他采集点的采集数据，目前支持最多48个采样点的数据采集。

点击“返回”按钮返回上一级界面。

7.3  风机控制

故障记录界面如图4所示：

图4 风机控制界面

此界面可手动控制6组风机启停。

点击“返回”按钮返回上一级菜单。

7.4  实时记录

实时记录界面如图5所示：

图5 实时记录界面

    实时记录显示的是当前正在发生的告警信息条目，可以通过点击“首页”、“上一页”、“下一页”来切换想要查看的信息页面，点击“清空记录”按钮将清除所有实施记录信息，点击“返回”按钮可回到上一级菜单。

7.5  历史记录

历史记录界面如图6所示：

图6 历史记录界面

 进入历史记录查询界面后，可根据需要查看所有时间段或指定时间段的历史报警记录，指定时间段记录可以通过点击左侧的时间范围框，输入所检索时间段的起止时间来进行查看。

7.6  曲线查看

历史曲线查看界面如图7所示：

图6 历史曲线界面

    进入历史曲线界面后，可根据需要查看最多4个采集点的SF6或氧气的实时、历史曲线，变量类型可选择月曲线、年曲线和实时曲线3种类型，月曲线可根据“其实时间设置”所设置的时间查看对应月份的整月曲线，年曲线是对应年份的整年曲线，实时曲线为动态曲线，设置后可动态查看当前实时刷新的曲线值；曲线类型可设置为SF6或氧气，查看对应参量。

7.7 参数设置 

参数设置界面如图7所示：

图7 参数设置-模块设置界面

进入参数设置界面需要输入用户密码才可以进入，默认出厂用户密码为123456，输入正确后可进入图7所示模块设置界面。可以分别点击报警设置、风机时段、校准设置等进行相应参数的修改。

7.8  用户管理

用户管理界面如图8所示：

图8 参数设置-模块设置界面

用户管理界面用于用户密码修改，出厂默认密码为123456，可以根据需要修改为特定密码，密码位数为1~6位。

7.9  关于我们

关于我们界面如图9所示：

图9 参数设置-模块设置界面

关于我们界面可以查看公司联系方式及装置版本号及CRC码，遇到问题时方便与我们联系解决。

7.10 短信语音播报

   如果需要使用短信语音播报功能,需要在参数设置-其他参数页面,开启短信模块功能,然后设置需要接收短信及语音播报的手机号码，最多可设置4个手机号码。（短信中心不用设置），短信模块开启后，每次在发生告警后，都会向指定的手机号发送短信并拨打语音电话，提醒用户及时检查。（只有SF6超标报警或氧气缺氧时拨打语音电话）。

图10 参数设置-其他设置界面

8  项目施工

8.1  装置安装

安装EM8000/II SF6开关室环境智能监控主机

安装EM8000/S气体模块

安装报警单元

安装风机驱动模块

在主机和各模块之间铺设电缆

8.2  项目工作

现场施工主要由本公司现场服务作业人员承担，负责设备、工具等物品搬运、翻电缆沟盖板、安装电缆槽、协助电气人员铺设电缆。

电气人员负责现场施工电源供应、铺设电缆、制作电缆头并负责电缆接线。

技术人员负责指导整个系统安装，并在安装完成后进行调试。

8.3  项目组织

本公司相关技术人员及现场施工负责人将对施工现场进行勘察，明确现场作业环境，对现场安装中可能出现的问题做必要的准备。

在项目施工前，召开施工准备会议，使各个部门明确施工的工作内容、进度和具体的实施办法，做好施工前的准备工作。

8.4  项目验收

项目结束后，由项目负责人会同有关技术人员，按照设计方案中具体的规定指标对项目进行初步验收，如在初步验收中发现不足之处，将立即进行整改。整改完成后由进行复验，复验通过后，由项目负责人报有关部门进行正式工程验收。

8.5  施工方案

项目施工主要分三个阶段进行：系统监控主机、各种模块的安装，铺设、连接电缆，系统调试。三个阶段的技术措施如下。

8.5.1 装置的安装

装置采用壁挂式安装方式。

8.5.2 铺设电缆

铺设电缆时可以走电缆桥架的走桥架，桥架上的电缆要用尼龙扎带固定在桥架上；有电缆沟的走电缆沟，翻、盖电缆盖板时要小心轻放，防止损伤电缆；其他地方电缆需走电缆槽。

8.5.2.1铺设电源线

主机、气体模块和温湿度模块需要用RVVB 2×0.75的电缆铺设电源线，主机和各模块可以用一组电源供电，也可以用不同的电源就近供电。

报警单元由主机提供电源，与两根信号线一起使用RVVB 4×0.3的电缆。

8.5.2.2铺设通讯电缆

气体模块和温湿度模块是通过RS485总线给主机传送数据的，它们之间需要铺设通讯电缆。

通讯电缆需要用RVVP 2×0.5的屏蔽双绞线铺设，铺设时电缆的走向很有讲究，电缆从主机出来，依次连接需要连接的各模块，每一个模块只允许连接一进一出两组线，不允许叉出第三组线，最后一个模块只有进的一组线。

屏蔽双绞线的双绞线分别连接RS485的A、B，屏蔽线在主机一端接机壳，到中间模块时互相连通，但不需要接入模块，到最后一个模块屏蔽不接。

8.5.2.3铺设控制、信号电缆

报警单元有两根线与主机相连，与两根电源线一起使用RVVB 4×0.3的电缆。主机与风机驱动模块间有两根信号线相连，可用RVVB 2×0.75的电缆铺设。

8.5.2.4  电缆与主机、各模块的连接

与主机连接的各种电缆中，连接报警单元的接入YC-5.08端子。

8.5.3系统调试

系统完全安装完毕后，由技术人员对整个系统进行调试，调试主要分以下几个步骤：

1)设定当前日期、时间

2)模块数量设定

3)模块地址设定

4)通讯测试

5)气体模块测试

6)温湿度模块测试

7)报警测试

8)定时启动、停止时间设定

9)风机启动、停止测试

8.5.4施工安全

进入施工现场，严格按照电力作业安全规程执行。负责人应对施工人员详细说明现场的安全措施、工作内容和安全注意事项。施工人员应服从监护人员、工作负责人的指挥。监护人员对整个工程的安全进行督促和检查，对违反安全规定的行为进行制止，不听劝告的，限令离开工作现场。

1)进场前对全体施工人员进行安全教育，树立安全第一的观念，强调在执行安全制度下开展工作，强调服从指挥观念。组织进场施工人员进行安全工作的培训，学习《电业安全工作规程》、《电力建设安全工作规程》及有关安全生产文件，明确电力安全作业制度在电力运行种的重要作用。

2)施工是在不停电条件下进行的，因此，作业人员的活动范围及所携带的工具、材料与带电设备应保持足够的安全距离：

220kV设备运行区域不停电时的安全距离为3米；

110kV设备运行区域不停电时的安全距离为1.5米；

35kV设备运行区域不停电时的安全距离为0.7米。

3)进入现场的施工人员应穿工作服、工作鞋，戴好安全帽。

4)施工负责人应向施工人员交代清楚工作地点、工作范围、工作内容、工作时间及工作的安全措施。全体施工人员必 须是自上到下进行安全技术交流，掌握工程特点及施工措施。

5)动到现场运行设备，应取得现场监护人员的许可，听从监护人员的指挥，对不听从安全监察部门及施工管理人员的，必 须停止工作，工作中出现的问题应及时向安全监察部门反映。

6)施工的主要注意事项如下：

a)在各种设备上钻孔时，应避免损伤到内部的电缆，钻孔时应做好隔离措施。

b)铺设电缆时，对电缆盖板应小心轻放，防止电缆跌落，施工人员不得在电缆上行走或搁置重物，以避免电缆损伤。

c)施工时人员应与运行设备保持安全距离。

d)进入主控室，不允许拿手机，以免干扰电力设备的正常运行。

e)施工过程中不允许进入无关地区。

9 端子接线图

9.1 监控主机端子接线

9.1.1 监控主机端子J1接线如表1所示：

表1 J1端子定义

定义说明：

1)FG：交流电源地线；

2)N：AC220V电源零线；

3)N：AC220V电源零线；

4)L：AC220V电源火线；

5)L：AC220V电源火线；

6)A1：第 一路后台通信口485A；

7)B1：第 一路后台通信口485B；

8)NC：空；

9)A2：下位机通信口485A；

10)B2：下位机通信口485B；

9.1.2 监控主机端子J2接线如表2所示：

表2 J2端子定义

定义说明：

1)常开节点1：无源常开节点1，节点容量AC250V/5A；

2)常开节点1：无源常开节点1，节点容量AC250V/5A

3)常开节点2：无源常开节点2，节点容量AC250V/5A；

4)常开节点2：无源常开节点2，节点容量AC250V/5A；

5)常开节点3：无源常开节点3，节点容量AC250V/5A；

6)常开节点3：无源常开节点3，节点容量AC250V/5A；

7)常开节点4：无源常开节点4，节点容量AC250V/5A；与节点3联动；

8)常开节点4：无源常开节点4，节点容量AC250V/5A；与节点3联动；

9)扬声器节点：外接扬声器，接线无正负

10)扬声器节点：外接扬声器，接线无正负；

9.1.3 监控主机端子J3通过10P同面薄膜卡线与北京迪文7寸触摸屏连接；J3与J7同一时间只能接一个；

9.1.4监控主机端子J7通过排线与北京迪文8寸触摸屏连接；J3与J7同一时间只能接一个；

9.1.5 监控主机端子J4用于连接人体红外开关，接线如表3所示：

表3 J4端子定义

定义说明：

1)GND：人体红外开关电源负端（黑色）；

2)OUT：人体红外开关信号输出端（黄色）；

3)+5V：人体红外开关电源正端（红色）；

注：J4用于监控主机安装于户内的场合；J11用于监控主机安装于户外的场合；同一时间只能接一个；

9.1.6 监控主机端子J11用于接欧姆龙光电开关，接线如表4所示：

表4 J11端子定义

1)24VGND：光电开关电源负端（棕色）；

2)OUT：光电开关信号输出端（黑色）；

3）+24V：光电开关电源正端（蓝色）；

注：J4用于监控主机安装于户内的场合；J11用于监控主机安装于户外的场合；同一时间只能接一个；

9.1.7监控主机端子LS1接线如表5所示：

表5 LS1端子定义

定义说明：

AC220V有源节点，用于控制报警灯，接线无正负；

9.1.8监控主机端子J8接线如表6所示：

表6 J8端子定义

1)常开节点5：无源常开节点5，节点容量AC250V/5A；

2)常开节点5：无源常开节点5，节点容量AC250V/5A

3)常开节点6：无源常开节点6，节点容量AC250V/5A；

4)常开节点6：无源常开节点6，节点容量AC250V/5A；

5)常开节点7：无源常开节点7，节点容量AC250V/5A；

6)常开节点7：无源常开节点7，节点容量AC250V/5A；

7)常开节点8：无源常开节点8，节点容量AC250V/5A； 

8)常开节点8：无源常开节点8，节点容量AC250V/5A；

9)常开节点9：无源常开节点9，节点容量AC250V/5A； 

10)常开节点9：无源常开节点9，节点容量AC250V/5A； 

9.1.9监控主机端子J9接线如表7所示：

表7 J9端子定义

1)485A3：第二路后台通信口485A；

2）485B3：第二路后台通信口485B；

注：J9/J10为232/485复用，J9与J10同一时间只能用一个；

9.1.10监控主机端子J10接线如表8所示：

表8 J10端子定义

1)232-RXD：第二路后台通信口232-RXD；

2）232-TXD：第二路后台通信口232-TXD；

3）232-GND：第二路后台通信口232-GND；

注：J9/J10为232/485复用，J9与J10同一时间只能用一个；

9.1.11监控主机端子J12为RJ45接口，用于以太网通信；

9.1.12监控主机端子U27为TF卡接口，用于插接TF卡；

10定值参数清单

注意事项

防止大量灰尘以及化学药品侵入，灰尘太多的环境容易使传感器粘灰，致使传感器的灵敏度、精度下降，甚至不能正常工作，而化学药品会腐蚀器件，缩短产品的寿命。

切勿和有机溶剂接触。

定期对气体采集模块进行清洁工作，灰尘积累会使传感器的灵敏度降低。

进入SF6开关室前，请按系统“手动启动”按钮进行通风。

切勿在产品外壳上覆盖布料或塑料布，否则会导致产品失灵或过热失火。

不可在本系统各部件附近使用易燃的喷雾剂。

不要使用易燃溶剂，如酒精等清洁系统各部件。

如发现产品周围有烟雾、异味、奇怪的声音或其它任何异常时，请立即关闭产品电源，并尽快与我公司技术支持人员联系。

产品出现故障，请勿自行打开修理，否则可能会损坏产品，并有触电的危险。