专利名称：总线式高压开关SF<sub>6</sub>复合传感器的制作方法
总线式高压开关SF6复合传感器技术领域
本发明属传感器领域，尤其涉及一种总线式高压开关SF6复合传感器。
背景技术：
高压开关是电厂、变电站的重要设备之一，为了能够安全可靠地将电力送到国家电网，必须确保高压开关等设备工作正常、可靠运行。在高压开关GIS设备中，SF6保护气体的微量水分含量、密度、露点、压力、温度都对高压开关是否能够可靠运行起着至关重要的作用，主要表现在当高压开关保护气SF6的密度低于某一数值或水分含量超过一定的数值，将会带来开关绝缘性能降低，导致高压击穿；因绝缘能力下降在两端电极附近产生局部放电，时间长了导致贯通性闪络；直接影响高压开关的开断性能。因此，需要对高压开关 GIS设备中SF6气体的微量水分含量、密度等参数进行实时检测。
在SF6气体微量水分含量的测量上，传统的方法常采用便携式微水测量仪，其缺点是便携式微水测量仪不能对SF6气体微量水分含量进行在线实时测量，只能够定期对微水含量进行测量，在对微水含量进行测量时，需要从气室内放出一部分SF6气体，一般要求测量时间为5 10分钟，气体释放流量值5L/min，每次检测带来的气体释放量很大，测试过程比较复杂，不便于操作，并且对于气室较小的SF6开关，更是无法采用此方法进行检测。同时，由于从气室中放出一部分的SF6气体，气室内SF6气体的密度将下降，因此必须对SF6气室进行补气，这样又会影响SF6气室内微水含量，给测量带来较大的误差。
在SF6气体密度的测量上，传统的方法常采用指针式仪表，靠现场工作人员人工读取数据，其缺点是测量准确度差，读数十分不便，并且可能会由于工作人员的疏忽，产生错误的读数，同时也不便于测量数据的集中管理。如果发生泄露，密度没有降低到报警点，工作人员就无法发现泄露，也不便于记录其泄露的时间及过程，严重时可能会造成严重的生产事故。
目前，市场上也出现了一些能够在线检测的微水含量传感器，但由于传感器在抗干扰性上没有采取特别的防护，使传感器不能完全满足电力行业对检测仪表抗干扰性的要求；传感器与高压开关的连接采用与环境相通的接口，使传感器内微量水分含量的检测元件直接与大气相通，当传感器与高压开关连接后，传感器微量水分含量检测的腔体内的湿度较大，与高压开关内部的SF6气体的湿度有较大的差别，需要较长的时间进行扩散平衡， 严重影响微量水分含量检测的精度；传感器一般只单一地输出微量水分含量一个参数，而对其它相关参数的检测只能增加另外的检测仪表，增加了整个工程的成本；传感器一般采用4 20mA模拟量的输出，现场需要专门设置一套系统采集控制柜，并且从每个传感器均需铺设一根信号电缆到采集控制柜，需要用大量的电缆，系统体积庞大，同时大幅度增加了系统的成本；传感器温度检测元件一般放置在传感器腔体的外部，检测的只是环境的温度， 不是真正的SF6气体的温度，影响温度补偿的精度；传感器的输入输出端子与传感器壳体之间的绝缘性不够高，不能满足现场的要求。发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种抗干扰性强、响应速度快、组成检测系统方便，成本低的总线式高压开关SF6复合传感器。
为达到上述目的，本发明是这样实现的
一种总线式高压开关SF6复合传感器，它包括本体、传感器托架、温度传感器、传感器座、露点传感器、压力传感器、可伐座、压力检测电路�？�、连接电路�？�、温度检测电路�？�、采集通讯电路�？椤⒌缭吹缏纺？榧坝氡咎骞潭ㄏ嘟拥耐饪牵�
所述可伐座与外壳固定相接；连接电路�？�、温度检测电路模块、采集通讯电路�？榧暗缭吹缏纺？榉直鸸潭ㄖ糜诳煞プ希�
所述传感器托架、温度传感器、传感器座、露点传感器、压力传感器及压力检测电路�？橹糜谕饪怯氡咎逍纬傻姆獗涨惶迥冢凰龃衅魍屑艿亩ゲ坑氪衅髯牡撞抗探樱�
所述温度传感器置于本体的小孔内；
所述露点传感器的主体封装于传感器座内，其探头部分置于本体的内腔；
在所述传感器座的顶部设有配装压力传感器的压力传感器装配槽；所述压力传感器装配于压力传感器装配槽中；在所述压力传感器装配槽的侧壁设有通孔，以使本体内的待测气体导入压力传感器装配槽内；
所述露点传感器及压力传感器的信号传输端口分别与压力检测电路�？榈男藕糯涠丝谙嘟樱宦兜愦衅骷把沽Υ衅饕来谓咎迥诖馄宓穆兜阒导把沽π藕磐ü沽觳獾缏纺？樽晃缌餍藕牛俅渲敛杉ㄑ兜缏纺？榻写恚�
所述温度传感器经压力检测电路模块与温度检测电路�？榈氖淙攵讼嗔樱晃露燃觳獾缏纺？榻露却衅鞑杉谋咎迥诖馄宓奈露刃藕抛晃缌餍藕牛偻ü露燃觳獾缏纺？榇渲敛杉ㄑ兜缏纺？榻写�。
作为一种优选方案，本发明还设有电磁兼容抗干扰电路�？椋凰龅绱偶嫒菘垢扇诺缏纺？楣潭ㄉ栌诳煞プ希凰鑫露燃觳獾缏纺？�、采集通讯电路�？榧暗缭吹缏纺？榧暗绱偶嫒菘垢扇诺缏纺？橐来畏直鹣嘟�。
作为另一种优选方案，本发明还设有连接单向逆止阀及充气单向逆止阀；所述连接单向逆止阀及充气单向逆止阀与本体的内腔相通。
进一步地，本发明在所述可伐座的两侧设有绝缘垫片。
本发明抗干扰性强，检测精度高、密封性好，绝缘性高，组成检测系统方便、响应速度快，与现有技术相比，本发明的特点具体表现在
I、电磁兼容电路的采用，使传感器的抗干扰性大幅度提高，从而提高整个变送器的可靠性。
2、采用连接单向逆止阀，可以保证传感器在干燥处理设备上或在现场高压开关设备上拆下后，传感器的腔体始终处于密封状态，从而保持传感器腔体干燥，提高检测的精度。
3、充气单向逆止阀的采用，可以在传感器安装在高压开关上以后，可以通过适当放气的方法，将原来传感器枪体内的气体更换为开关内的SF6气体，加快传感器气体的扩散时间，提高变送器的响应速度。
4、RS485总线�？榈牟捎茫勾衅魇涑鯮S485的数字信号，使在一条RS485总线上连接多个传感器成为可能，使用上更加方便。
5、传感器同时输出SF6气体的微水含量、密度、露点、压力、温度五个参数,功能齐全，实现只采用一个传感器对多个参数的实时检测。
6、采用绝缘胶在可伐座的两侧贴有绝缘垫片，并在绝缘片与可伐丝的孔中填满绝缘胶，大幅度提高传感器的绝缘性，从而提高传感器的可靠性。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。本发明的保护范围将不仅局限于下列内容的表述。
图I为本发明的整体结构示意图2为本发明压力检测电路�？樵硗�3为本发明温度检测电路�？樵硗�4为本发明采集通讯电路�？樵硗�5为本发明电源电路�？樵硗�6为本发明电磁兼容抗干扰电路模块原理图。
图I中1、本体；2、连接单向逆止阀；3、充气单向逆止阀；4、传感器托架；5、温度传感器；6、传感器座；7、露点传感器；8、压力传感器；9、可伐座；10、下绝缘垫片；11、上绝缘垫片；12、�？樯匣ぬ祝�13、下垫圈；14、压力检测电路�？椋�15、连接电路�？椋�16、温度检测电路�？椋�17、采集通讯电路模块；18、电源电路�？椋�19、电磁兼容抗干扰电路�？椋�20、 外壳；21、上盖；22、出线接头。
具体实施方式
如图I所示，总线式高压开关SF6复合传感器，它包括本体I、传感器托架4、温度传感器5、传感器座6、露点传感器7、压力传感器8、可伐座9、压力检测电路�？�14、连接电路模块15、温度检测电路�？�16、采集通讯电路�？�17、电源电路�？�18及与本体I固定相接的外壳20 ；
所述可伐座9与外壳20固定相接；连接电路�？�15、温度检测电路�？�16、采集通讯电路�？�17及电源电路�？�18分别固定置于可伐座9之上；
所述传感器托架4、温度传感器5、传感器座6、露点传感器7、压力传感
器8及压力检测电路�？�14置于外壳20与本体I形成的封闭腔体内；所述传
感器托架4的顶部与传感器座6的底部固接；
所述温度传感器5置于本体I的小孔内；
所述露点传感器7的主体封装于传感器座6内，其探头部分置于本体I的
内腔；
在所述传感器座6的顶部设有配装压力传感器8的压力传感器装配槽；所
述压力传感器8装配于压力传感器装配槽中；在所述压力传感器装配槽的侧壁设有通孔，以使本体I内的待测气体导入压力传感器装配槽内；
所述露点传感器7及压力传感器8的信号传输端口分别与压力检测电路�？�14的信号传输端口相接；露点传感器7及压力传感器8依次将本体I内待测气体的露点值及压力信号通过压力检测电路�？�14转换为电流信号，再传输至采集通讯电路�？�17进行处理；
所述温度传感器5经压力检测电路�？�14与温度检测电路�？�16的输入端相连接；温度检测电路�？�16将温度传感器5采集的本体I内待测气体的温度信号转换为电流信号，再通过温度检测电路�？�16传输至采集通讯电路�？�17进行处理。
本发明还可设有电磁兼容抗干扰电路�？�19 ;所述电磁兼容抗干扰电路�？�19 固定设于可伐座9之上；所述温度检测电路�？�16、采集通讯电路模块17及电源电路�？� 18及电磁兼容抗干扰电路�？�19依次分别相接。
本发明还可设有连接单向逆止阀2及充气单向逆止阀3 ;所述连接单向逆止阀2 及充气单向逆止阀3与本体I的内腔相通。
本发明在所述可伐座9的两侧设有绝缘垫片。
本发明在具体设计时包括本体I、连接单向逆止阀2、充气单向逆止阀3、传感器托架4、温度传感器5、传感器座6、露点传感器7、压力传感器8、可伐座9、下绝缘垫片10、 上绝缘垫片11、�？樯匣ぬ�12、下垫圈13、压力检测电路�？�14、连接电路模块15、温度检测电路�？�16、采集通讯电路�？�17、电源电路�？�18、电磁兼容抗干扰电路�？�19、外壳 20、上盖21、出线接头22。
所述外壳20与本体I通过焊接的方式固接；
所述可伐座9与外壳20通过焊接的方式固接；
所述传感器托架4、温度传感器5、传感器座6、露点传感器7、压力传感器8、下绝缘垫片10、下垫圈13、压力检测电路�？�14置于外壳20与本体I焊接后组成的封闭腔体内；
所述传感器托架4的顶部与传感器座6的底部固接；
所述温度传感器5置于本体I上的一小孔内，并用绝缘胶固定；
所述露点传感器7的主体封装于传感器座6内，其探头部分置于本体I的内腔；
所述传感器座6的顶部设有配装压力传感器的压力传感器装配槽，压力传感器8 装配在压力传感器装配槽中；在所述压力传感器装配槽的侧壁设有通孔，以使本体内的待测气体导入压力传感器装配槽内；
所述连接单向逆止阀2通过螺纹连接的方式与本体I的内腔相通；
所述充气单向逆止阀3通过焊接的方式与本体I的内腔相通；
所述露点传感器7的输入输出端通过绝缘的高温导线接压力检测电路�？�14上的露点信号相应的输入输出端子；露点传感器7将本体I内待测气体的露点值转换为电流信号，再通过压力检测电路�？�14、可伐座9上的可伐丝传输至采集通讯电路模块17进行处理；
所述压力传感器8的输入输出端通过绝缘的高温导线接压力检测电路�？�14上的压力信号相应的输入输出端子；压力检测电路�？�14将压力传感器8采集的本体I内待测气体的压力通过压力检测电路模块14转换为电流信号，再通过可伐座9上的可伐丝传输至采集通讯电路�？�17进行处理；
参见图4，本发明所述温度传感器5的输出端通过绝缘的高温导线接压力检测电路模块14上的温度信号相应的端子；并通过压力检测电路�？�14、可伐座9上的可伐丝与温度检测电路模块16的输入端相连接；温度检测电路�？�16将温度传感器采集的本体I 内待测气体的温度转换为电流信号，再通过温度检测电路�？�16传输至采集通讯电路�？�17进行处理；
所述上绝缘垫片11用绝缘胶粘在可伐座9向上的一侧，下绝缘垫片10、下垫圈13 用绝缘胶粘在可伐座9向下的一侧，并在可伐丝通过的上绝缘片11、下绝缘垫片10的孔中填满绝缘胶；�？樯匣ぬ�12、连接电路�？�15、温度检测电路�？�16、采集通讯电路�？� 17、电源电路�？�18、电磁兼容抗干扰电路模块19 一起通过螺丝固定在可伐座9向上的一侧；
所述传感器托架4与本体I固定相接；在所述传感器托架4上设有气体通孔；
所述上盖21通过螺纹与外壳20相连接；
所述出线接头22与上盖21通过螺纹相连接；
所述传感器托架4、传感器座6、下绝缘垫片10、上绝缘垫片11、�？樯匣ぬ�12、下垫圈13均采用聚四氟材料。
所述压力检测电路�？�14焊接在可伐座9向下的一侧可伐丝上；
所述连接电路�？�15焊接在可伐座9向上的一侧可伐丝上；通过绝缘的高温导线与温度检测电路�？�16相连接；
所述温度检测电路模块16、采集通讯电路�？�17、电源电路�？�18、电磁兼容抗干扰电路�？�19依照由下至上的顺序，彼此之间通过焊接在电路板上的连接插件相连接；
所述电源电路�？�18将外部引进的24V直流电源转换为各个电路板、传感器需要的直流电源，供各个电路板、传感器使用；
所述采集通讯电路�？�17接收温度检测电路�？�16、压力检测电路模块14、露点传感器传输的信号，信号经过分析处理后，将SF6气体的微量水分含量、密度、露点、压力、温度的信号通过RS485总线的方式输出。
本发明3^复合传感器本体I与连接单向逆止阀2、传感器托架4、充气单向逆止阀 3及外壳20相连接，SF6气体通过连接单向逆止阀2被引入本体I的气室内，固定在传感器托架4上的露点传感器7探头置于本体I的气室内，用以检测SF6气体微水含量，本体I的气室只与连接单向逆止阀2相通，而与充气单向逆止阀3不相通，SF6气体通过传感器托架 4上的两个通气孔进入SF6复合传感器的腔体；
所述连接单向逆止阀2与高压开关现场单向逆止阀相连接，与SF6复合传感器本体I相连接，将高压开关内SF6气体引入本体I中；
所述连接单向逆止阀2上的连接螺母将连接单向逆止阀2与现场单向逆止阀固定在一起，采用密封胶圈进行密封；
所述传感器托架4通过外螺纹与本体I相连接，通过内螺纹与露点传感器7相连接，传感器托架4上有两个通气孔，能够将SF6气体引入复合传感器的腔体，传感器托架4通过胶粘的方法与传感器座6相连接；
所述传感器座6与传感器托架4通过胶粘的方法，将露点传感器7密封在其中，将露点传感器7与壳体20绝缘隔离,传感器座6上有两个通气孔,与传感器托架4的通气口相连通，能够将SF6气体导入复合传感器的腔体内，传感器座6上部有一圆柱型压力传感器7装配槽，用来固定压力传感器8，在压力传感器装配槽的下面、传感器座6的侧面有一个通气孔，用以将SF6气体引入压力传感器装配槽，压力传感器8测量SF6气体的压力，传感器座 6上部有一圆柱型孔，露点传感器7的连接导线通过此孔穿出，与压力检测电路板14相连接；
本发明所述外壳20与本体I焊接在一起，形成封闭的传感器腔体；可伐座9与本体I焊接在一起，起到密封与穿过连线的作用；外壳20通过外螺纹与上盖21相连接；
本发明所述可伐座9是在圆饼形不锈钢上钻孔，在孔中注入与不锈钢膨胀系数相同的液态玻璃水，在玻璃水中间放置金属丝，放在特殊的炉中烧结，经抛光后完成可伐座9 的制作。可伐座9焊接到外壳20上，外壳20焊接到本体I上，形成密封的传感器腔体，置于传感器座6上的露点传感器7、压力传感器8被密封在传感器的腔体内，温度传感器5置于本体I上的一小孔内，并用绝缘胶固定，露点传感器7、压力传感器8、温度传感器5的连线分别焊接至压力检测电路�？�14 ;可伐座9在传感器腔体的一侧可伐丝焊接到压力检测电路�？�14上，另一侧焊接到连接电路�？�15上。可伐座9的上、下面通过绝缘胶与下绝缘垫片10、上绝缘垫片11、下垫圈13粘接在一起；可伐座9的上面依次通过螺丝与�？樯匣ぬ�12、连接电路�？�15、温度检测电路�？�16、采集通讯电路模块17、电源电路�？�18、 电磁兼容抗干扰电路�？�19相连接；可伐座9的下面通过焊接的方式与压力检测电路�？� 14相连接；
参见图I、图5及图6，本发明所述模块上护套12包裹连接电路�？�15、温度检测电路�？�16、采集通讯电路�？�17、电源电路�？�18、电磁兼容抗干扰电路�？�19，起到将连接电路�？�15、温度检测电路�？�16、采集通讯电路�？�17、电源电路�？�18、电磁兼容抗干扰电路�？�19与传感器外壳20及可伐座9绝缘的作用；
本发明所述下垫圈13隔离压力检测电路�？�14，起到将压力检测电路�？�14与传感器外壳20及可伐座9绝缘的作用；
所述充气单向逆止阀3通过外螺纹过盈配合与本体I相连接，通过胶圈进行密封， SF6气体通过本体I上的三个通气孔进入充气单向逆止阀3，通过按压充气单向逆止阀3实现传感器的放气功能，从而实现SF6气体对传感器的冲刷功能，同时,连接SF6气瓶还可以通过充气单向逆止阀3向高压开关内充气；
所述出线接头22与上盖21通过螺纹相连接，引出连接导线；
所述露点传感器7插入传感器座6中，与传感器座6相连接，传感器座6与传感器托架4通过胶粘接相连接，露点传感器7将传感器腔体内SF6气体的露点值转换为标准的 4 20mA电流信号输出，传输给压力检测电路�？�14 ；
所述压力传感器8装入传感器座6圆柱型凹槽中，连线焊接到压力检测电路�？� 14上,压力传感器8将传感器腔体内SF6气体的压力转换为标准的4 20mA电流信号输出， 传输给压力检测电路�？�14 ；
参见图2，所述压力检测电路�？�14的输入端与所述露点传感器7的输出端相连接，与压力传感器8的输出端相连接，与温度传感器5的输出端相连接，与可阀座9的可伐丝相连接。压力传感器8输出的电压信号，经过压力检测电路模块14放大、滤波后，输出标准的4 20mA电流信号。
参见图3，本发明所述温度传感器5的输出端通过绝缘的高温导线接压力检测电路板14上的温度信号相应的端子；并通过压力检测电路�？�14、可伐丝与温度检测电路�？�16的输入端相连接；温度检测电路�？�16将温度传感器5采集的本体I内待测气体的温度转换为标准的4 20mA电流信号，再通过温度检测电路�？�16传输至采集通讯电路�？�17进行处理；
当然，本发明也可根据实际需要采用其它现有压力检测、温度检测、采集通讯、电源、电磁兼容抗干扰电路。
可以理解地是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.总线式高压开关SF6复合传感器，其特征在于，包括本体(I)、传感器托架(4)、温度传感器(5)、传感器座(6)、露点传感器(7)、压力传感器(8)、可伐座(9)、压力检测电路模块(14)、连接电路�？�(15)、温度检测电路�？�(16)、采集通讯电路�？�(17)、电源电路�？�(18)及与本体(I)固定相接的外壳(20)； 所述可伐座(9)与外壳(20)固定相接；连接电路�？�(15)、温度检测电路�？�(16)、采集通讯电路�？�(17)及电源电路�？�(18)分别固定置于可伐座(9)之上； 所述传感器托架(4)、温度传感器(5)、传感器座￠)、露点传感器(7)、压力传感器(8)及压力检测电路模块(14)置于外壳(20)与本体(I)形成的封闭腔体内；所述传感器托架(4)的顶部与传感器座(6)的底部固接； 所述温度传感器(5)置于本体(I)的小孔内； 所述露点传感器(7)的主体封装于传感器座￠)内，其探头部分置于本体(I)的内腔； 在所述传感器座出)的顶部设有配装压力传感器(8)的压力传感器装配槽；所述压力传感器(8)装配于压力传感器装配槽中；在所述压力传感器装配槽的侧壁设有通孔，以使本体(I)内的待测气体导入压力传感器装配槽内； 所述露点传感器(7)及压力传感器(8)的信号传输端口分别与压力检测电路�？�(14)的信号传输端口相接；露点传感器(7)及压力传感器(8)依次将本体(I)内待测气体的露点值及压力信号通过压力检测电路模块(14)转换为电流信号，再传输至采集通讯电路�？�(17)进行处理； 所述温度传感器(5)经压力检测电路�？�(14)与温度检测电路模块(16)的输入端相连接；温度检测电路�？�(16)将温度传感器(5)采集的本体(I)内待测气体的温度信号转换为电流信号，再通过温度检测电路�？�(16)传输至采集通讯电路�？�(17)进行处理。
2.根据权利要求I所述的总线式高压开关SF6复合传感器，其特征在于还设有电磁兼容抗干扰电路�？�(19);所述电磁兼容抗干扰电路模块(19)固定设于可伐座(9)之上；所述温度检测电路�？�(16)、采集通讯电路�？�(17)及电源电路�？�(18)及电磁兼容抗干扰电路�？�(19)依次分别相接。
3.根据权利要求2所述的总线式高压开关SF6复合传感器，其特征在于还设有连接单向逆止阀⑵及充气单向逆止阀⑶；所述连接单向逆止阀⑵及充气单向逆止阀⑶与本体(I)的内腔相通。
4.根据权利要求3所述的总线式高压开关SF6复合传感器，其特征在于在所述可伐座(9)的两侧设有绝缘垫片。
全文摘要
本发明属传感器领域，尤其涉及一种总线式高压开关SF6复合传感器，包括本体(1)、传感器托架(4)、温度传感器(5)、传感器座(6)、露点传感器(7)、压力传感器(8)、可伐座(9)、压力检测电路�？�(14)、连接电路�？�(15)、温度检测电路�？�(16)、采集通讯电路�？�(17)、电源电路�？�(18)及外壳(20)；可伐座(9)与外壳(20)固定相接；连接电路�？�(15)、温度检测电路�？�(16)、采集通讯电路�？�(17)及电源电路�？�(18)分别置于可伐座(9)之上；露点传感器(7)的主体封装于传感器座(6)内。本发明抗干扰性强，检测精度高、密封性好，绝缘性高，响应速度快。
文档编号G01D21/02GK102928021SQ201210439279
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月7日 优先权日2012年11月7日
发明者何方, �：�, 张永江, 林洪, 张卫, 申安安, 张春晓, 韩华超, 马勇 申请人:沈阳汇博自动化仪表有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
