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摘 要

SF6断路器作为电力系统中重要的电气设备，它起到控制和保护电力系统的作用，由于SF6气体具有优秀的灭弧能力，而且其绝缘性能优良，所以它获得了日益广泛的应用。但是由于电力系统越来越复杂，并且安装难度高，所以SF6气体的故障率也非常高，这直接影响到了电力系统的可靠性和安全性。

在各种故障中由于SF6气体引起的故障比重最高。

对于SF6气体的监测主要通过温湿度传感器和压力传感器测量SF6断路器中气体的温度、湿度以及密度。在本次的设计中我们通过传感器互相结合而设计出一个在线监测系统，通过这个监测系统我们可以得到各个断路器的实时信息，如若SF6气体的温度、湿度或温度中的一个或几个超过了规定的限值，系统将发出警报。随着工业发展的需要和人们生活水平的提高，用电量有了很大的提高，所以对于电力系统的监测尤为重要。在故障发生之前就可以预测到，并及时进行故障检修，这可以提高SF6断路器的高效利用，进一步提高了电力系统的可靠性

关键字：SF6气体；在线监测；温度；湿度；密度

Abstract

SF6 circuit breaker as the electrical equipment in power system, it plays the role of control and protection of electric power system, because of the SF6 gas has excellent arcing ability, and its excellent insulation properties, so it gets the increasingly wide range of applications.However, the power system is more and more complex, and the installation is difficult, so the SF6 gas fault rate is also very high, which directly affects the reliability and safety of the power system.

The highest proportion of the SF6 gas caused by the fault is the highest.. For the monitoring of SF6 gas, the temperature, humidity and density of SF6 circuit breaker are measured by temperature and humidity sensor and pressure sensor.. In the design we through the sensor with each other and the design of an online monitoring system, through this monitoring system, we can get the real-time information of each circuit breaker, if SF6 gas temperature, humidity or temperature in one or several exceeds the limit value, the system will give an alarm. With the development of industry and the improvement of people"s living standards, power consumption has been greatly improved, so it is very important for power system monitoring.. The reliability of the power system can be improved by improving the reliability of the power system, which can be improved by the SF6 circuit breaker, and can be predicted before the failure occurs.

Keywords: SF6 gas; online monitoring; temperature; humidity; density

目录

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2 SF6断路器概述 1

1.3 SF6气体检测的研究现状 1

第二章 SF6气体在线监测方法 2

2.1 整体电路框图 2

2.2 湿度 2

2.3 密度 3

第三章 硬件设计 5

3.1 51单片机——AT80C51 5

3.2 温湿度传感器 6

3.3 压力传感器 8

3.4 数码管——DS18B20 9

3.5 74LS245 11

第四章 软件设计 13

4.1 软件工具介绍 13

4.2 Proteus 14

4.2.1.软件简介 14

4.2.2.Protues ISIS元件库 15

4.3 流程图 17

第五章 仿真与调试 18

5.1 Keil软件仿真 18

5.2 Proteus ISIS软件仿真 18

结论 20

致谢 21

参考文献 22

附录A 系统原理图 23

附录B 系统程序 24

第一章 绪论

1.1研究背景

SF6气体的耐电强度比其他介质的高、灭弧性能优秀、不容易液化，而且化学性非常稳定，所以随着电力系统规模的不断扩大，SF6断路器的应用也越来越广泛。但是，由于SF6断路器运行条件，制造及安装的质量、操作频繁等因素，SF6故障的几率也非常高，这直接影响了电力系统的安全和供电的可靠性。

由于经济的快速发展，工业用电和生活用电的规模不断扩大，电力系统网络越来越复杂，这使得对影响SF6断路器性能的各种状态量的在线监测和故障诊断显得尤为重要。通过各种传感器互相结合，测量出各种状态量，并设计一个将这些状态量综合在一起的在线监测系统，这个监测系统可以反映断路器状态的实时信息，通过监测结果来判断设备是否异常，从而预测断路器的故障，以便在故障发生之前进行故障检修，从而实现断路器的高效利用，进一步提高供电的可靠性

1.2 SF6断路器概述

在3kv及以上的电力系统中使用的断路器称为高压断路器，它的作用有两个，第一，不论电力系统处于哪一种运行状态，如线路空载、有负载或者是短路故障时，若发生突发状况需要断路器动作时断路器必须能可靠并快速动作。第二个作用是在电网中起控制作用。根据电网运行需要，高压断路器可以将一部分电力设备或者是线路投入运行或者退出运行。高压断路器不仅要能够承受在开、合计电力线路正常运行是的正常电流，还要在一定时间内承受住异常电流，如短路电流和过载电流。

断路器的开断元件包括触头、导电部分和灭弧室等，它主要是执行断路器的开合、承载和断开正常工作电流和故障电流。触头的动作是依靠操动机构来实现的。常用的操动方式有电磁曹东，弹簧操动，压缩空气操动和液压操动等。

1.3 SF6气体检测的研究现状

在传统的SF6气体检测系统中大多数使用的是一种机械式的密度继电器。它是将密度继电器的气室内充入SF6气体，该气室中SF6的气压与被监测的SF6断路器的气室中SF6气体的气压相同。当SF6断路器中SF6气体发生了泄漏时，由于机械式密度继电器中的金属波纹管与SF6断路器的气室相连，金属波纹管内SF6气压也随之降低，金属波纹管外的气压就大于金属波纹管内的气压，金属波纹管被压缩，通过气室内的传动机构使双金属片下降，并带动其中的微动开关闭合，触电被接通，然后密度继电器就会动作。这种方法的优点是对于温度的影响是非常小的。因为密度继电器是被置于SF6断路器外的，温度对断路器内气体压力大影响同样会作用于密度继电器中的气体上，这两种影响可以相互抵消，所以温度的影响可以忽略。它的另一个优点是不用供电电源，这样可以节约成本，不会受到外部电磁的干扰，稳定性好。但是由于其为机械结构，必定导致了其机构会非常复杂，制造相对较为困难。由于其气室内充有一定的SF6气体，并且必须在其检修期内保持气体压力的一定，所以对该继电器的密封性能提出了一个很高的要求。如今随着电网的自动的快速提高，人们必须快速得到个仪器的有效信息，但机械式密度继电器虽然能发出气压过低的报警和发出闭锁信号，若我们想要获得输出的信息，必须玉要到现场观察，费事费力，所以，近年来一种数字式的SF6气体密度检测仪开始得到了广泛的应用。它通过了高精度的温度传感器和压力传感器直接测量出来SF6断路器气室内的SF6气体的温度和压力，并将测到的各种数据实时的传输到监测人员的面前，不再需要到现场记录，大大简化了监测工作量。

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