CN104375082A - 智能化sf6密度继电器检定装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能化SF₆密度继电器检定装置及方法，该装置包括气源，校验操作台，安装在校验操作台上的多个SF₆密度继电器，设置在校验操作台中的多个检测机构，每个检测机构均连接气源和一个SF₆密度继电器。以及设置于校验操作台的控制机构。本装置通过设置校验操作台，以及设置在校验操作台中检测机构、控制机构，对安装在校验操作台上待检测的SF₆密度继电器进行检定。整个检测过程自动化程度高，安装好密度继电器后，通过输入设备设置好检测参数，就可以进行自动检测，最后可通过输出设备自动输出检测结果，减少了人工干预过程，提高了检测精度和检测效率。

Description

智能化SF6密度继电器检定装置及方法

技术领域

本发明涉及电器仪器的校验设备，特别涉及一种智能化SF₆密度继电器检定装置及方法。

背景技术

SF₆气体作为一种具有良好的绝缘性能和灭弧性能的绝缘介质，被广泛应用于高压开关气体绝缘。而SF₆气体密度是影响SF₆气体绝缘性能的主要因数，因此对于SF₆设备而言，SF₆密度继电器是否正常工作是保证设备正常安全运行的重要内容。

目前，在校准实验室进行密度继电器的校验工作时，密度继电器校验规程要求密度继电器在校验过程中应保持直立或正常工作状态，由于没有在实验室使用的密度继电器校验仪，在实验室进行的密度继电器的校验，需要人工用手托住，而校准一只密度继电器需要较长的时间，因此，大大增大了劳动强度和降低了工作效率；同时，由于密度继电器在托举过程中不可避免的发生晃动、偏位，对校验结果会产生不可预知的影响，不符合GB/T27025-2008《检测和校准实验室能力的通用要求》中的有关规定。

而且，随着SF₆电气设备的普遍应用，SF₆密度继电器校验工作的劳动量增大，SF₆密度继电器的校验工作也要求更加标准规范。根据调查，目前SF₆校验装置主要是以手动加压、降压的方式来测量校验SF₆密度继电器。这种测量校验过程中人工干预较多，会导致测试结果不准确或重复性不好，而且很少有能同时测量多只SF₆密度继电器的装置。

发明内容

基于此，针对上述SF₆密度继电器校验不符合规定要求、校验过程中人工干预过多自动化程度低导致校验结果不准确以及效率低下的问题，有必要提出一种操作简单快捷的智能化SF₆密度继电器检定装置及方法。

其技术方案如下：

一种智能化SF₆密度继电器检定装置，包括气源，校验操作台，安装在所述校验操作台上的多个SF₆密度继电器；设置在所述校验操作台中的多个检测机构，每个所述检测机构均连接气源和一个所述SF₆密度继电器；所述检测机构包括与气源连接的气路处理器，以及与所述气路处理器连接的气体控制阀，且所述气体控制阀与SF₆密度继电器连接；以及设置于所述校验操作台的控制机构，所述控制机构包括与所述SF₆密度继电器连接的信号采集器，与所述信号采集器连接的控制器，与所述控制器连接的计算机，以及与所述计算机连接的输入设备和输出设备。

本装置通过设置校验操作台，以及设置在校验操作台中检测机构、控制机构，对安装在校验操作台上待检测的SF₆密度继电器进行检定。整个检测过程自动化程度高，安装好密度继电器后，通过输入设备设置好检测参数，就可以进行自动检测，最后可通过输出设备自动输出检测结果，减少了人工干预过程，提高了检测精度和检测效率。

下面对其进一步技术方案进行说明：

优选的是，所述气体控制阀设置有与气源连接的控制阀进气口，与大气连通的控制阀排气口，以及与所述SF₆密度继电器连接的控制阀测试口；所述控制阀测试口与所述SF₆密度继电器之间连接有压力传感器，且所述SF₆密度继电器同时连接有温度传感器；所述压力传感器和温度传感器均与信号采集器连接。通过气路处理器分析处理气体参数，通过气体控制阀控制调节进气量，并通过压力传感器和温度传感器对气体压力和温度进行实时监测，以达到精确调节气体压力和密度的目的，方便对密度继电器进行检定。

优选的是，所述检测机构还包括连接所述气路处理器和气体控制阀的直动阀。通过直动阀和气体控制阀精确控制和调节气体压力，提高检测精度。

优选的是，所述校验操作台上设置有SF₆密度继电器对接接口，以及连接所述SF₆密度继电器对接接口和SF₆密度继电器的转换接头。通过在校验操作台上设置对接接口，可以方便地将SF₆密度继电器安装在校验操作台上，不用人工用手托住SF₆密度继电器，减轻了劳动强度。另外，通过设置转换接头，可以安装挂接不同型号不同厂家的SF₆密度继电器，适用性广泛。

优选的是，所述计算机包括数据处理分析模块，用于对收集到的气体压力和温度数据进行处理分析得出气体密度数据。该数据处理分析模块可根据Beattie_Bridgman气体状态方程，把采集到的SF₆密度继电器温度值和压力值进行换算，得出SF₆密度继电器的气体密度值。

此外，本发明还提出一种智能化SF₆密度继电器检定方法，包括如下步骤：

对被测SF₆密度继电器的各项预设值进行预设；

设置完成后开始测试，控制气体进行充气加压，实时显示SF₆密度继电器的接点状态；临近接点处时，依次记录各项接点值，到达额定设定值时，停止加压并进行泄压，依次记录各项接点值；

测量完成后，将测试前输入的各项预设值和经过测量得到的数值进行比较，计算出误差。

优选的是，包括对SF₆密度继电器电接点进行校验，其包括如下步骤：

S110、设置SF₆密度继电器需要检定电接点的预设压力值，采集试验温度，进行测试；

S120、调节气体压力上升直到SF₆密度继电器电接点打开，并记录电接点打开时的气体密度值和压力值；

S130、继续调节气体压力上升一段时间后，开始降压直到SF₆密度继电器电接点关闭，并记录电接点关闭时的气体密度值和压力值；

S140、分别对电接点打开和关闭时的气体密度值(以及气体压力值)与预设的理论值进行分析比较，计算出误差；

优选的是，可对多个SF₆密度继电器的电接点同时进行校验。

优选的是，包括对SF₆密度继电器示值进行校验，其包括如下步骤：

S210、设置SF₆密度继电器所需校验点的预定气体密度值，采集试验温度，进行测试；

S220、调节气体压力使气体密度值上升至所需校验点的预定气体密度值，并记录达到所需校验点时SF₆密度继电器显示的实际气体密度值；

S230、对所需校验点的预定气体密度值和实际气体密度值进行分析比较，计算出误差。

优选的是，可对多个SF₆密度继电器的单个点或多个点进行示值校验。

本发明具有如下突出的优点：

(1)设计专用的SF₆密度继电器对接接口，同时配有转换接头，可以安装挂接不同型号不同厂家的SF₆密度继电器，符合规程对检定校准时仪表的放置要求；

(2)测试装置一体化设置，可通过显示屏和显示仪表观察测试过程，测试参数设置可通过键盘或触摸屏进行，简单方便；

(3)采用了高精度压力传感器和温度传感器，测试精度高，以Beattie_Bridgman气体状态方程为依据，把采集到的温度和压力值进行换算，得出密度值，简单方便；

(4)测试数据可通过打印机直接打印(A4测试报告)或永久保存到计算机数据库，通过检索历年测试数据，对数据趋势进行分析，发现SF₆密度继电器的隐性问题；

(5)可同时测试多只SF₆密度继电器，整个测试过程互不干扰，大大提高了测试效率；

(6)可同时测量单只SF₆密度继电器的多组触点，可任意设置相对/绝对压力的SF₆密度继电器；

(7)环保性好，依据电力行业标准《六氟化硫气体密度继电器校验规程》，可采用高纯氮气作为气源，减少SF₆气体对环境造成的影响。

附图说明

图1是本发明实施例所述智能化SF₆密度继电器检定装置的整体结构示意图；

图2是图1的正视结构示意图；

图3是图1的俯视结构示意图；

图4是图1的左视结构示意图；

图5是本发明实施例所述智能化SF₆密度继电器检定装置的检测机构的示意框图；

图6是本发明实施例所述智能化SF₆密度继电器检定装置的控制机构的示意框图；

图7是本发明实施例所述智能化SF₆密度继电器检定方法的步骤示意框图；

图8是本发明实施例所述智能化SF₆密度继电器检定方法对SF₆密度继电器电接点进行校验的步骤示意框图；

图9是本发明实施例所述智能化SF₆密度继电器检定方法对SF₆密度继电器电接点进行校验的详细流程示意框图；

图10是本发明实施例所述智能化SF₆密度继电器检定方法对SF₆密度继电器示值进行校验的步骤示意框图；

图11是本发明实施例所述智能化SF₆密度继电器检定方法对SF₆密度继电器示值进行校验的详细流程示意框图。

附图标记说明：

100-校验操作台，110-中间操控台，120-显示平台，130-SF₆密度继电器安装平台，140-柜门，200-SF₆密度继电器，300-检测机构，310-气路处理器，320-直动阀，330-气体控制阀，340-压力传感器，400-控制机构，410-计算机，420-控制器，430-仪表信号采集线，440-打印机，450-显示屏，460-键盘。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

如图1至图6所示，一种智能化SF₆密度继电器检定装置，包括气源(图中未示意出)，校验操作台100，安装在校验操作台100上的多个SF₆密度继电器200，设置在校验操作台100中的多个检测机构300，每个检测机构300均连接气源和一个SF₆密度继电器200。以及设置于校验操作台100的控制机构400。本装置通过设置校验操作台100，以及设置在校验操作台100中检测机构300、控制机构400，对安装在校验操作台100上待检测的SF₆密度继电器200进行检定。整个检测过程自动化程度高，安装好SF₆密度继电器200后，通过输入设备设置好检测参数，就可以进行自动检测，最后可通过输出设备自动输出检测结果，减少了人工干预过程，提高了检测精度和检测效率。

如图1至图4所示，上述的校验操作台100设置为封闭的壳体形式，用于支撑全套校验设备，为基础构架。其中部具有向外突出的中间操控台110，上面设置有键盘460等输入设备，可输入控制指令及控制参数(如气体压力和气体密度)，以及各种控制开关，用于开启或关闭某个或整体的设备机构，从而实现对整个装置控制。校验操作台100上部具有一个倾斜的显示平台120，上面安装有显示屏450，可以对装置的检测过程进行显示，而且还可以将显示屏450设置为触摸屏形式，可以直接通过触摸屏输入参数和指令。另外，在显示平台120旁边设置有SF₆密度继电器安装平台130，其上设置有SF₆密度继电器对接接口(图中未示意出)，以及连接所述SF₆密度继电器对接接口和SF₆密度继电器200的转换接头(图中未示意出)。通过在校验操作台100上设置对接接口，可以方便地将SF₆密度继电器200安装在校验操作台100上，不用人工用手托住SF₆密度继电器200，减轻了劳动强度。此处的对接接头可为快拧式气路连接接头，可快速实现连接。另外，通过设置转换接头，可以安装挂接不同型号不同厂家的SF₆密度继电器，适用性广泛。校验操作台100下部开设有多扇柜门140，可以打开封闭的校验操作台100，方便安装检修内部结构。而且，上述的显示屏450和键盘460均与控制机构400连接。

如图5所示，设置在校验操作台100中的检测机构300，连接气源(图中未示意出)及被测SF6密度继电器200，并进行流量精密控制和各类数据采集。该检测机构300包括与气源连接的气路处理器310，此处的气路处理器310与控制机构400连接。还包括与气路处理器310连接的直动阀320，以及与直动阀320连接的气体控制阀330，通过直动阀320和气体控制阀330精确控制和调节气体压力，提高检测精度。该气体控制阀330设置有用于从气源进气的控制阀进气口(图中未标示出)，与大气连通的控制阀排气口，以及与SF₆密度继电器200连接的控制阀测试口。控制阀测试口与SF₆密度继电器200之间连接有压力传感器340，且SF₆密度继电器200同时与温度传感器(图中未示意出)连接。测试气体从控制阀测试口经过压力传感器340流入SF₆密度继电器200中，此时压力传感器340可对气体压力进行实时检测。而压力传感器340和温度传感器均与信号采集器连接，信号采集器与控制机构400连接，可对采集到的数据进行监测和处理。通过气路处理器310分析处理气体参数，并通过气体控制阀330控制调节进气量，以达到调节气体压力和密度的目的，同时通过高精度的压力传感器和温度传感器对压力和温度进行精确监测和控制，方便精确地对SF₆密度继电器200进行检定。

在本实施例中，以同时测试四只SF₆密度继电器200为例进行说明，则包含四路检测机构300，每只SF₆密度继电器200对应一路检测机构300，而且每路检测机构300中的直动阀320、气体控制阀330、压力传感器340、SF₆密度继电器200等设备均通过气管连接。而且，各路检测机构300共同通过一根总进气管连接一个气路处理器310，而各路检测机构300排出的气体也都是通过一根总排气管排出。而且，除了同时检测四只SF₆密度继电器200外，还能通过设置更多路的检测机构300来检测更多只的SF₆密度继电器200，每路检测机构300均相同。另外，本实施例中的压力传感器340和温度传感器分别为高精度压力变送器和温度变送器，其中需要数量温度变送器四只，型号为PT100A级，压力变送器四只，精度为0.1级，主要用于采集SF6密度继电器的压力和温度。

如图6所示，与检测机构300连接的控制机构400，为整个校验装置的数据运算、处理的服务中心。该控制机构400包括多个信号采集器，每个信号采集器与一个SF₆密度继电器200对应连接，与所有信号采集器连接的控制器420，与控制器420连接的计算机410，以及与计算机420连接的输入设备和输出设备。此处的信号采集器包括仪表信号采集线430，用于采集SF₆密度继电器200的压力(和密度)信号。计算机410包括数据处理分析模块(即处理器，图中未示意出)，用于对收集到的气体压力和温度数据进行处理分析得出气体密度数据。该数据处理分析模块可根据Beattie_Bridgman气体状态方程，把采集到的SF₆密度继电器200的温度值和压力值进行换算，得出SF₆密度继电器的气体密度值。在本实施例中，采用一套控制机构400，其对应四路检测机构300和四个SF₆密度继电器200，控制方便结构简单。而且，采用四个数据处理分析模块(处理器)，分别对应四个检测机构300和四个SF₆密度继电器200，分别进行处理计算分析。另外，此处的输入设备即为键盘460或/和触摸屏，可输入检测参数。输出设备为显示屏450(传统显示屏或触摸屏)以及打印机440，可显示检测和设定数据参数，并打印检测报告。

另外，在上述的数据处理分析模块(即处理器)中，具有以Beattie_Bridgman气体状态方程为依据，以专用电路为载体，用单片机语言(C)开发的测试系统，通过串行接口(rs232)指令传输到计算机410，从而保证系统的可靠性运行。而且，在计算机410中，还具有通过计算机语言(VB)开发的控制系统。测试系统的测试数据通过串行接口(rs232)传输到计算机410，经过控制系统的数据统计、处理得出测试结果，保存到计算机数据库或经过打印机440直接输出测试报告。

本智能化SF₆密度继电器检定装置可测量SF₆密度继电器200的动作接点值(根据被测SF₆密度继电器确定)，以及测量SF₆密度继电器密度示值(根据相关标准确定)。在本实施例中，该检定装置可测量单只SF₆密度继电器200的四组动作接点，同时测量四只SF₆密度继电器200。而且，气源采用的为一套50L高纯氮气瓶及减压器，主要用于检测机构供气，采用高纯氮气作为气源，减少SF₆气体对环境造成的影响。

此外，如图7所示，本发明还提出一种智能化SF₆密度继电器检定方法，其总的检定方法步骤如下(以同时检定四只SF₆密度继电器为例)：

a、将被测SF₆密度继电器200安装到校验操作台100的SF₆密度继电器对接接口处，将信号采集线430连接SF₆密度继电器200和对应的接线盒，平衡温度；

b、打开气源阀门、检定装置总电源、计算机410电源，进入测试系统控制界面，对被测四只SF₆密度继电器200的各项预设值进行预设，例如：额定压力、报警值压力、闭锁值压力、测量次数等。

c、设置完成后点击测试按钮，检定装置进入测试状态，此时实时分别显示四只SF₆密度继电器200的接点状态，充气压力、密度；临近接点处时，充气速率减慢，依次记录各项接点值，到达额定设定值时，检定装置控制检测机构停止加压，停顿数秒后，进行泄压，依次记录各项接点值。

d、测量完成后，将测试前输入的各项预设值和经过测量得到的数值进行比较，计算出误差。

e、进入测试报告编辑模式，对所测的SF₆密度继电器200各项数值进行复核、编辑、存储或打印。

其中，如图8所示，上述智能化SF₆密度继电器检定方法中具体还包括对SF₆密度继电器电接点进行校验的方法，在上述总的检定方法基础上，主要包括如下步骤：

S110、安装好各个SF₆密度继电器200，并接好线，打开各种开关，设置好SF₆密度继电器200需要检定电接点的各项预设值，采集试验温度，进行测试；

S120、利用检测机构300和控制机构400，如直通阀、气体控制阀以及控制器等综合调节气体压力，直到气体上升到使各SF₆密度继电器电接点打开，并记录电接点打开时的气体密度值和压力值；

S130、继续调节气体压力上升一段时间到某一预设值，开始降压直到使SF₆密度继电器电接点关闭，并记录电接点关闭时的气体密度值和压力值；

S140、分别对电接点打开和关闭时的气体密度值(以及气体压力值)与预设的理论值进行分析比较，计算出误差。并可利用打印机将检测结果打印出来。

在对SF₆密度继电器电接点进行校验的方法中，可对多个SF₆密度继电器的电接点同时进行校验。上述的气体压力值和密度值，均可根据Beattie_Bridgman气体状态方程，根据温度、压力、密度之间的关系进行换算得到。另外，上述对SF₆密度继电器电接点进行校验的方法的具体流程如图9所示，不再赘述。

而其中，如图10所示，上述智能化SF₆密度继电器检定方法中具体还包括对SF₆密度继电器示值进行校验的方法，在上述总的检定方法基础上，主要包括如下步骤：

S210、安装好各个SF₆密度继电器200，并接好线，打开各种开关，设置SF₆密度继电器200所需校验点的预定气体密度值，采集试验温度，进行测试；

S220、利用检测机构300和控制机构400，如直通阀、气体控制阀以及控制器等综合调节气体压力，使气体密度值上升至所需校验点的预定气体密度值，并记录达到所需校验点时SF₆密度继电器显示的实际气体密度值；

S230、对所需校验点的预定气体密度值和实际气体密度值进行分析比较，计算出误差。并可利用打印机将检测结果打印出来。

在对SF₆密度继电器示值进行校验的方法中，可对多个SF₆密度继电器200的单个点或多个点进行示值校验。上述的气体压力值和密度值，均可根据Beattie_Bridgman气体状态方程，根据温度、压力、密度之间的关系进行换算得到。另外，上述对SF₆密度继电器示值进行校验的方法的具体流程如图11所示，不再赘述。

本发明提供设计了一种符合校验规程要求的，可用于实验室SF₆密度继电器检验的辅助装置，作为SF₆密度继电器校验的辅助设备，为日常生产工作降低劳动强度、提高劳动效率及为SF₆密度继电器校验减少不可预知的影响，提高了人机工效，一次同时校验多只仪表，最终也提升了仪表校验效率。本发明提供的智能化SF₆密度继电器检定装置，改善了校验过程的不规范性，同时避免了校验过程中SF₆密度继电器的校验表头放置不规范可能对校验结果产生的影响，提高校准精度，进而提高了供电质量和供电安全，为大规模推广打下坚实的基础。对电力企业的生产安全、技术经济效果和对科研的推动作用具有积极贡献，社会效益和经济效益十分显著。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种智能化SF₆密度继电器检定装置，其特征在于，包括气源，校验操作台，安装在所述校验操作台上的多个SF₆密度继电器；

设置在所述校验操作台中的多个检测机构，每个所述检测机构均连接气源和一个所述SF₆密度继电器；所述检测机构包括与气源连接的气路处理器，以及与所述气路处理器连接的气体控制阀，且所述气体控制阀与SF₆密度继电器连接；

以及设置于所述校验操作台的控制机构，所述控制机构包括与所述SF₆密度继电器连接的信号采集器，与所述信号采集器连接的控制器，与所述控制器连接的计算机，以及与所述计算机连接的输入设备和输出设备。

2.根据权利要求1所述的智能化SF₆密度继电器检定装置，其特征在于，所述气体控制阀设置有与气源连接的控制阀进气口，与大气连通的控制阀排气口，以及与所述SF₆密度继电器连接的控制阀测试口；

所述控制阀测试口与所述SF₆密度继电器之间连接有压力传感器，且所述SF₆密度继电器同时连接有温度传感器；所述压力传感器和温度传感器均与信号采集器连接。

3.根据权利要求2所述的智能化SF₆密度继电器检定装置，其特征在于，所述检测机构还包括连接所述气路处理器和气体控制阀的直动阀。

4.根据权利要求1所述的智能化SF₆密度继电器检定装置，其特征在于，所述校验操作台上设置有SF₆密度继电器对接接口，以及连接所述SF₆密度继电器对接接口和SF₆密度继电器的转换接头。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的智能化SF₆密度继电器检定装置，其特征在于，所述计算机包括数据处理分析模块，用于对收集到的气体压力和温度数据进行处理分析得出气体密度数据。

6.一种智能化SF₆密度继电器检定方法，其特征在于，包括如下步骤：

对被测SF₆密度继电器的各项预设值进行预设；

设置完成后开始测试，控制气体进行充气加压，实时显示SF₆密度继电器的接点状态；临近接点处时，依次记录各项接点值，到达额定设定值时，停止加压并进行泄压，依次记录各项接点值；

测量完成后，将测试前输入的各项预设值和经过测量得到的数值进行比较，计算出误差。

7.根据权利要求6所述的智能化SF₆密度继电器检定方法，其特征在于，包括对SF₆密度继电器电接点进行校验，其包括如下步骤：

S110、设置SF₆密度继电器需要检定电接点的预设压力值，采集试验温度，进行测试；

S120、调节气体压力上升直到SF₆密度继电器电接点打开，并记录电接点打开时的气体密度值和压力值；

S130、继续调节气体压力上升一段时间后，开始降压直到SF₆密度继电器电接点关闭，并记录电接点关闭时的气体密度值和压力值；

S140、分别对电接点打开和关闭时的气体密度值(以及气体压力值)与预设的理论值进行分析比较，计算出误差。

8.根据权利要求7所述的智能化SF₆密度继电器检定方法，其特征在于，可对多个SF₆密度继电器的电接点同时进行校验。

9.根据权利要求6所述的智能化SF₆密度继电器检定方法，其特征在于，包括对SF₆密度继电器示值进行校验，其包括如下步骤：

S210、设置SF₆密度继电器所需校验点的预定气体密度值，采集试验温度，进行测试；

S220、调节气体压力使气体密度值上升至所需校验点的预定气体密度值，并记录达到所需校验点时SF₆密度继电器显示的实际气体密度值；

S230、对所需校验点的预定气体密度值和实际气体密度值进行分析比较，计算出误差。

10.根据权利要求9所述的智能化SF₆密度继电器检定方法，其特征在于，可对多个SF₆密度继电器的单个点或多个点进行示值校验。