CN104616931B - 一种耐低温数字式sf6继电器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐低温数字式SF6继电器，其相比现有机械式SF6密度继电器，具备更加准确的低温监测控制能力，具备可靠的低温工作能力。本发明的技术方案予为：一种耐低温数字式SF6继电器，用于监控SF6断路器，包含用于监测SF6断路器中SF6气体状态的变送器，以及与变送器分体式设置、通过信号连接线通讯的控制器；控制器内包含继电器和微处理芯片；所述变送器包含壳体；壳体内部设置气室，所述气室通过气路与SF6断路器的腔体连通；所述气室内悬空设置温度传感器，所述壳体内部还设置有用于采集气室内气体压力的压力传感器；所述变送器上还设置有用于和SF6断路器连接的触点信号输出标准接口，用于和控制器连接的控制器连接总线接口。
Description
技术领域
本发明涉及SF6继电器，具体用于SF6断路器的监测、控制和保护。
背景技术
SF6断路器是电力系统广泛使用的高压电器。SF6断路器的可靠运行已成为供用电部门最关心的问题之一。SF6断路器的绝缘和灭弧性能在很大程度上取决于SF6气体的密度，所以，对SF6气体密度的监视显得特别重要。
图1示出了现有常用也是较优的一种机械式SF6密度继电器；其主要由弹性金属曲管1齿轮机构和指针2双层金属带3等零部件组成。空心的弹性金属曲管1与断路器相连，其内部空间与断路器中的SF6气体相通，弹性金属曲管1的端部与起温度补偿作用的双金属带3铰链连接，双层金属带3与齿轮机构和指针机构2铰链连接；其工作原理如下：
a、当密度继电器(也可称为密度表)没有安装使用时，如果环境温度是20℃，，指针2指向0MPa，但如果环境温度不是20℃时，因为双层金属带3是按照环境温度与20℃的差进行补偿的，所以，当环境温度高于20℃时，双层金属带3伸长，其下端将向5的方向发生位移，带动齿轮机构和指针2向密度或压力指示值减小的方向移动，指针2的读数小于0MPa；否则，当环境温度低于20℃时，齿轮机构和指针2将向密度或压力指示值增大的方向移动，指针2的读数大于0MPa。
b、当向断路器充SF6气体的过程中，随着气体压力的逐步升高，弹性金属曲管1的端部向4的方向发生位移，双层金属带3始终按20℃进行补偿，也随着向4的方向发生位移，带动齿轮机构和指针2向密度或压力指示值增大的方向移动，其指示值变大。密度表或压力表的指示值不仅与压力有关，而且还与温度有关。在对断路器充SF6气体过程中，由于SF6气体突然膨胀降压，温度一般由环境温度降至0℃以下，双层金属带3始终按20℃进行补偿，而不能对SF6气体的实际温度与环境温度之间的温差进行补偿，所以，在这种情况下，密度表的指示值即不能代表SF6气体的实际温度下的密度或压力值，也不能代表环境温度下的密度或压力值，更不能代表20℃时的密度或压力值。
c、当断路器充入SF6气体后，等待一段时间，使SF6断路器内部温度升高至与外部环境温度达到平衡后，调整SF6气体至额定密度或压力值，这时，不管SF6气体受环境温度的影响使其压力增大还是减小，由于双层金属带3的温度补偿作用，密度表的指针始终指向20℃时的额定压力或密度值不变。
d、当断路器退出运行后，如果断路器内部SF6气体的温度与外部环境温度达到平衡时，其指示的密度或压力值将不随外部环境温度的变化而变化。当环境温度升高时，断路器内部SF6气体的温度也随着升高，压力也随之增大，弹性金属管1的端部向4的方向移动，有带动指针向密度或压力值增大的方向移动的趋势，但是，由于双层金属带3随环境温度升高而伸长，其下端向5的方向移动，那么，两者的变化量完全抵消，其结果是指针的指示值不变，即：自动折算到20℃时的密度或压力值保持不变，反之，当环境温度降低时，指针的指示值也保持原来的密度或压力值不变。
e、当断路器由于某种原因，如漏气或做试验时取气等，使SF6气体质量减少，压力变小，弹性金属管1的端部向5的方向移动，环境温度引起的压力变化由双层金属带3进行补偿，带动指针2向指示值减小的方向移动，其结果是指针指示的密度或压力值变小。由于密度表带有两对电接点，供SF6气体密度降低时发信号和闭锁断路器用，指针2降到一定的位置就发补气信号或闭锁断路器。
上述密度表的缺陷为：
a、指针式继电器温度补偿不是严格按照Beattie-Bridgman公式来实现密度显示，双层金属带3受温度影响而变化在一定的温度范围内适用Beattie-Bridgman公式，如果温度过低或过高时，双层金属带3的变化和Beattie-Bridgman公式有很大的差异，致使密度值误差很大，远远达不到检测密度值的作用；
b、指针式密度继电器组成部分的双层金属带3是受外界空气温度的影响而变化，并不是受SF6气体的温度变化而变化，所以导致温度变化的不同步性，产生一定的误差，而在极低或极高温度剧烈变化下，不能实时反映SF6气体密度变化，从而致使检测数值突然剧烈变化，使继电器发出报警或闭锁信号致使断路器无法正常工作；
c、整个继电器整体安装在断路器上，容易被断路器本身的振动等动作影响，影响工作稳定性。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种耐低温数字式SF6继电器，其相比现有机械式SF6密度继电器，具备更加准确的低温监测控制能力，具备可靠的低温工作能力。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
一种耐低温数字式SF6继电器，用于监控SF6断路器，包含用于监测SF6断路器中SF6气体状态的变送器，以及与变送器分体式设置、通过信号连接线通讯的控制器；控制器内包含继电器和微处理芯片；
所述变送器包含壳体；壳体内部设置气室，所述气室通过气路与SF6断路器的腔体连通；所述气室内悬空设置温度传感器，所述壳体内部还设置有用于采集气室内气体压力的压力传感器；所述变送器上还设置有用于和SF6断路器连接的触点信号输出标准接口，用于和控制器连接的控制器连接总线接口。
本发明的特点和进一步改进在于：
(1)所述变送器的壳体为全金属封装的外壳；所述变送器的气路与壳体为双层焊接方式密封连接。
(2)所述控制器包含一个箱体，所述控制器内的继电器为磁保式继电器；所述控制器包含用于和变送器连接的触点接口，还包含用于和外部电源连接的电源接口；所述控制器的箱体上还设置有数字显示装置，所述控制器的箱体上还设置有多组触点装置，每组触点装置均包含一个触点、用于设置数值的触点调节盘和用于控制触点常开和常关的触点开关。
进一步的是：所述数字显示装置为数码显示管，其能够显示温度值和压力值。
(3)所述箱体上还设置有用于探测箱体外部温度的温度探头，所述箱体内部设置有加热装置和/或制冷装置。
进一步的是：所述加热装置和/或制冷装置的安装位置为靠近数字显示装置的数字显示电路板和靠近微处理芯片的处理单元电路板；所述加热装置为加热器；所述制冷装置为风扇。
(4)所述控制器箱体上还设置有用于切断和闭合控制器的控制信号的信号开关。
(5)所述控制器的箱体包含中空壳体，中空壳体的表面为操控显示面板；箱体通过铰接安装的箱门闭合；所述箱体底部设置所述的触点接口和电源接口；所述箱体内部还设置无线通讯模块；所述外部电源为DC/AC220V或DC110V直供电源。
(6)所述变送器的温度传感器和压力传感器均包含探测头，探测头上设置绝缘装置。
本发明相比现有技术具有突出的实质性特点和显著的效果：
1、本发明由现有技术的一体式改为分体式，变送器为采集部分，控制器为电路部分，将具有传感器的采集部分和控制器的电路部分分开，避免了电路板等影响温度的问题，降低温度影响系数，有效避免了断路器给磁保式继电器的震动所引起的信号误发。
2、本发明采用独立式电源供电部分，采用DC/AC220V或DC110V直供电源，避免电磁干扰带来的影响。
3、本发明采用增大变送器部分气室体积，温度传感器直接置入气室中等方案措施，使温度更能反映断路器气室的真实温度，从而提高继电器的准确性。
4、本发明专门为高寒及高温地区设计了专用信号停止按键，在冬季由于气体液化引起的报警信号发出(在气体液化后还能达到绝缘的性能时)，为了防止信号发出，不用去掉信号线又能同时观测到实时气体压力。
5、本发明在数据显示和处理单元中加装了散热风扇及加热模块，保证电路元件在一个相对恒温的环境中，可以有效增加整机的使用寿命。
6、本发明在控制器内预留设置了无线通讯模块，可以实现数据无线通讯远传功能，为将来的数据分析提供可靠依据。
7、本发明运用了先进的温度补偿方式，传统指针式密度继电器所表现的检测精度大大受制于机械式温度补偿结构，通常仅限在20℃附近有较理想的检测线性度，远离这一温度区间，其检测精度差异极大。而本发明为数字式继电器，其能够采用Beattie-Bridgman公式进行温度补偿，确保了-40℃～50℃之间都能真是反应当时气体的真实密度.
8、本发明采用双层焊接密封方式用以保证变送器组的密封性。
9、本发明具备独有的触点状态及信号设定值任意设定能力，这点区别于传统指针式密度继电器如果存在偏差，不能现场标定，需返厂维修的缺陷；本发明采样与嵌入式设计，可以使其现场标定、设置不同的接点信号和及开断方式，大大降低资源，节约成本。
本发明从经济角度考虑，还具备减少备品，降低成本；成本低，实现容易，高压开关站建设迅速，再加上早期机械式密度继电的技术改造，其配套应用的数字式密度继电器数量剧增。无疑，这种以标准化、批量化生产的，具有更低成本优势的数字式SF6密度继电器解决方案，越来越受到用户的广泛应用，为将来的智能化电网提供了坚实的基础。
另外，本发明采用数字显示，减少人为误差：
密度检测示值是反映开关本体内在气体质量的重要参数。除了报警/闭锁接点的界限保护外，维护人员更需要定期了解当前的密度状态和变化趋势。在抄表过程中，相比指针指示，本发明避免了人员不同视角对读数产生偏差的影响。
另外，本发明适合户内外安装；由于采用全金属封装的外壳设计以及低功耗微处理芯片，其散热和防水问题得到了妥善解决，同时有效屏蔽了外部干扰信号导致的影响。配套国内外厂家各种电压等级开关的三通接头，能够使本设备在户内外开关上迅速安装使用，从而节省项目的实施成本和时间。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
图1为现有机械式SF6密度继电器的结构原理图；
图2为本发明的一种具体实施方式的整体结构示意图；
图3为本发明控制器的一种具体实施方式的结构示意图；
图4为本发明变送器的一种具体实施方式的主视结构示意图；
图5为图3所示变送器的侧视结构示意图；
图6为图3所示变送器的剖视结构示意图。
附图标记说明：
1-弹性金属曲管，2-齿轮机构和指针，3-双层金属带，4-压力增大时的运动方向，5-压力减小时的运动方向；
10-压力传感器，20-温度传感器，30-气路，40-控制器连接总线接口，50-触点信号输出标准接口，60-气室；
100-变送器，200-控制器，300-信号连接线，400-电源线；
210-开关，220-触点调节盘，230-触点开关，240-显示装置，250-温度探头，260-触点接口，270-电源接口。
具体实施方式
本发明以一种耐低温数字式SF6继电器作为实施例进行说明。
如图2所示，一种耐低温数字式SF6继电器，用于监控SF6断路器，包含用于监测SF6断路器中SF6气体状态的变送器100，以及与变送器100分体式设置、通过信号连接线300通讯的控制器200；控制器200内包含继电器和微处理芯片；
如图4，图5和图6所示，所述变送器包含壳体；壳体内部设置气室60，所述气室通过气路30与SF6断路器的腔体连通；所述气室内悬空设置温度传感器20，所述壳体内部还设置有用于采集气室60内气体压力的压力传感器10；所述变送器上还设置有用于和SF6断路器连接的触点信号输出标准接口50，用于和控制器连接的控制器连接总线接口40。
优选的，所述变送器的壳体为全金属封装的外壳；所述变送器的气路与壳体为双层焊接方式密封连接。
如图3所示，所述控制器包含一个箱体，所述控制器内的继电器为磁保式继电器；所述控制器包含用于和变送器连接的触点接口260，还包含用于和外部电源连接的电源接口270；所述控制器的箱体上还设置有数字显示装置240，所述控制器的箱体上还设置有多组触点装置，每组触点装置均包含一个触点、用于设置数值的触点调节盘220和用于控制触点常开和常关的触点开关230。
如图3所示，所述数字显示装置为数码显示管，其能够显示温度值和压力值。
如图3所示，所述箱体上还设置有用于探测箱体外部温度的温度探头250，所述箱体内部设置有加热装置和/或制冷装置。
优选的，所述加热装置和/或制冷装置的安装位置为靠近数字显示装置的数字显示电路板和靠近微处理芯片的处理单元电路板；所述加热装置为加热器；所述制冷装置为风扇。
如图3所示，所述控制器箱体上还设置有用于切断和闭合控制器的控制信号的信号开关210。
如图3所示，所述控制器的箱体包含中空壳体，中空壳体的表面为操控显示面板；箱体通过铰接安装的箱门闭合；所述箱体底部设置所述的触点接口和电源接口；所述箱体内部还设置无线通讯模块；所述外部电源为DC/AC220V或DC110V直供电源。
优选的，所述变送器的温度传感器和压力传感器均包含探测头，探测头上设置绝缘装置。
上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
本领域普通技术人员不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。
Claims (6)
1.一种耐低温数字式SF6继电器，用于监控SF6断路器，其特征在于：包含用于监测SF6断路器中SF6气体状态的变送器(100)，以及与变送器(100)分体式设置、通过信号连接线(300)通讯的控制器(200)；控制器内包含继电器和微处理芯片；
所述变送器包含壳体；壳体内部设置气室(60)，所述气室通过气路(30)与SF6断路器的腔体连通；所述气室内悬空设置温度传感器(20)，所述壳体内部还设置有用于采集气室内气体压力的压力传感器(10)；所述变送器上还设置有用于和SF6断路器连接的触点信号输出标准接口(50)，用于和控制器连接的控制器连接总线接口(40)；
所述变送器的壳体为全金属封装的外壳；所述变送器的气路与壳体为双层焊接方式密封连接；
所述控制器包含一个箱体，所述控制器内的继电器为磁保式继电器；所述控制器包含用于和变送器连接的触点接口(260)，还包含用于和外部电源连接的电源接口(270)；所述控制器的箱体上还设置有数字显示装置(240)，所述控制器的箱体上还设置有多组触点装置，每组触点装置均包含一个触点、用于设置数值的触点调节盘(220)和用于控制触点常开和常关的触点开关(230)。
2.如权利要求1所述的一种耐低温数字式SF6继电器，其特征在于：所述数字显示装置为数码显示管，其能够显示温度值和压力值。
3.如权利要求1所述的一种耐低温数字式SF6继电器，其特征在于：所述箱体上还设置有用于探测箱体外部温度的温度探头(250)，所述箱体内部设置有加热装置和/或制冷装置。
4.如权利要求3所述的一种耐低温数字式SF6继电器，其特征在于：所述加热装置和/或制冷装置的安装位置为靠近数字显示装置的数字显示电路板和靠近微处理芯片的处理单元电路板；所述加热装置为加热器；所述制冷装置为风扇。
5.如权利要求3所述的一种耐低温数字式SF6继电器，其特征在于：所述控制器箱体上还设置有用于切断和闭合控制器的控制信号的信号开关(210)。
6.如权利要求1～5任一所述的一种耐低温数字式SF6继电器，其特征在于：所述控制器的箱体包含中空壳体，中空壳体的表面为操控显示面板；箱体通过铰接安装的箱门闭合；所述箱体底部设置所述的触点接口和电源接口；所述箱体内部还设置无线通讯模块；所述外部电源为DC/AC220V或DC110V直供电源。
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| CN201708085U (zh) * | 2010-06-09 | 2011-01-12 | 朗松珂利(上海)仪器仪表有限公司 | 一种可供远程监测的sf6气体密度继电器 |
| CN203339056U (zh) * | 2013-03-08 | 2013-12-11 | 云南电网公司昆明供电局 | 一种具有sf6气体密度、微水在线监测功能的密度继电器 |
| CN104299845A (zh) * | 2014-10-21 | 2015-01-21 | 上海乐研电气科技有限公司 | 一种不用拆卸就能直接校验的气体密度继电器 |
-
2015
- 2015-02-02 CN CN201510058436.0A patent/CN104616931B/zh active Active
Patent Citations (3)
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| CN201708085U (zh) * | 2010-06-09 | 2011-01-12 | 朗松珂利(上海)仪器仪表有限公司 | 一种可供远程监测的sf6气体密度继电器 |
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| 数字式SF6密度继电器UP908的原理及应用;周骁威，陈振生;《电气技术》;20050831(第8期);全文 * |
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