CN108801854B - 一种气体密度测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种气体密度测量装置，包括：三通控制阀，三通控制阀包括三通控制阀主体，三通控制阀主体具有与GIS密度继电器接口连接的进气接口、与机械式密度继电器连通的第一出气接口、第二出气接口；若干个温度探测器，温度探测器设置在GIS壳体的内侧，温度探测器包括用于检测温度探测器所处位置的温度数据的光纤测温传感器；处理组件，处理组件包括处理组件壳体与设置在处理组件壳体内部的温度采集器和用于检测所处位置的压力数据的压力传感器；温度采集器通过光纤与光纤测温传感器连接；处理组件壳体设有与第二出气接口连接的气路接口和与汇控柜电气连接的总线出口。该装置能够减少由于温度变化产生的测量误差，具有线性度好、测量精度高。

Description

一种气体密度测量装置
技术领域
本发明涉及气体密度测量技术领域，具体涉及一种气体密度测量装置。
背景技术
气体绝缘封闭组合电器(英文：GAS Insulated SWITCHGEAR，简称：GIS)内部充有一定压力的SF6气体作为绝缘介质，具有优异的绝缘性能。当GIS内部气压偏离额定值时，密度继电器能及时反映当前气室压力值，并输出报警或闭锁信号。
目前，常用的密度继电器以弹簧管为测量元件，利用仪表内置的双金属片对所测气压进行温度补偿后换算得到当前气室内部在20℃下的SF6气体压力值。然而，此类型密度继电器在实际应用中有不少不足之处：弹簧管作为非线性元件，仅在特定压力范围内与管内所测气体压力呈现近似线性关系，且仍有一定误差；双金属片仅能对其所处位置的温度值进行补偿，而GIS间隔较长，由于阳光直射、温度骤变等因素导致GIS气室内部存在温度梯度时，双金属片则不能正确地对实际温度进行补偿，造成测量误差，进而使得密度继电器发出误报警或误闭锁信号，严重影响GIS的安全稳定运行。
发明内容
基于此，本发明提供了一种线性度好、测量精度高的气体密度测量装置。
本发明实施例提供了一种气体密度测量装置，包括：
三通控制阀，所述三通控制阀包括三通控制阀主体，所述三通控制阀主体具有进气接口、第一出气接口、第二出气接口；所述进气接口用于与气体绝缘封闭组合电器的密度继电器接口连接，所述进气接口的通孔内径与所述密度继电器接口的通孔内径相等；所述三通控制阀主体通过所述第一出气接口用于与机械式密度继电器连通；
若干个温度探测器，所述温度探测器设置在所述气体绝缘封闭组合电器的壳体的内侧，所述温度探测器包括用于检测所述温度探测器所处位置的温度数据的光纤测温传感器以及光纤；
处理组件，所述处理组件包括处理组件壳体以及设置在所述处理组件壳体内部的温度采集器和用于检测所处位置的压力数据的压力传感器；所述温度采集器通过所述光纤与所述光纤测温传感器连接；所述处理组件壳体设有气路接口和总线出口，所述气路接口与所述第二出气接口连接，所述处理组件通过所述总线出口用于与汇控柜电气连接。
优选地，所述温度探测器还包括探测器壳体，所述光纤测温传感器封装在所述探测器壳体内部。
优选地，所述温度探测器的数量为4个，并分别布置在所述气体绝缘封闭组合电器的壳体内侧相隔90度的位置。
优选地，所述处理组件还包括设置在所述处理组件壳体内部的开关电源，所述开关电源分别与所述压力传感器、所述温度采集器电连接，所述开关电源通过所述总线出口用于与汇控柜电气连接。
优选地，所述三通控制阀还包括第一截止阀，所述三通控制阀主体还设有用于与外部连通的第一放气口，所述第一截止阀设置在所述三通控制阀主体临近所述第一出气接口的一侧，以切断或连通所述第一出气接口与所述三通控制阀主体之间的气路；所述第一放气口设置在所述第一出气接口与所述第一截止阀之间。
优选地，所述三通控制阀还包括第二截止阀，所述三通控制阀主体还设有用于与外部连通的第二放气口，所述第二截止阀设置在所述三通控制阀主体临近所述第二出气接口的一侧，以切断或连通所述第二出气接口与所述三通控制阀主体之间的气路；所述第二放气口设置在所述第二出气接口与所述第二截止阀之间。
优选地，所述第一放气口设置在所述三通控制阀主体的底部。
优选地，所述温度采集器包括若干个光纤接口，所述温度采集器通过所述光纤接口与所述温度探测器的光纤一一对应连接。
优选地，所述探测器壳体为有机玻璃材质。
优选地，所述处理组件壳体为有机玻璃材质。
相对于现有技术，本发明实施例提供的一种气体密度测量装置的有益效果在于：该气体密度测量装置，包括：三通控制阀，所述三通控制阀包括三通控制阀主体，所述三通控制阀主体具有进气接口、第一出气接口、第二出气接口；所述进气接口用于与气体绝缘封闭组合电器的密度继电器接口连接；所述三通控制阀主体通过所述第一出气接口用于与机械式密度继电器连通；若干个温度探测器，所述温度探测器设置在所述气体绝缘封闭组合电器的壳体的内侧，所述温度探测器包括用于检测所述温度探测器所处位置的温度数据的光纤测温传感器；处理组件，所述处理组件包括处理组件壳体以及设置在所述处理组件壳体内部的温度采集器和用于检测所处位置的压力数据的压力传感器；所述温度采集器通过光纤与所述光纤测温传感器连接；所述处理组件壳体设有气路接口和总线出口，所述气路接口与所述第二出气接口连接，所述处理组件通过所述总线出口用于与汇控柜电气连接；所述压力传感器位于所述处理组件的气路接口上方位置，实时采集所在位置的压力数据。该装置能够减少由于温度变化产生的测量误差，具有线性度好、测量精度高、测点分布合理、适用范围广、抗震性能好、全智能化的优势。
附图说明
图1是本发明实施例提供的气体密度测量装置的结构示意图；
图2是图1中所述三通控制阀的结构主视图；
图3是图1中所述三通控制阀的结构仰视图；
图4是图1中所述三通控制阀的结构侧视图；
图5是图1中所述温度探测器的结构示意图；
图6是图1中所述处理组件的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～图6，其中，图1是本发明实施例提供的气体密度测量装置的结构示意图；图2是图1中所述三通控制阀的结构主视图；图3是图1中所述三通控制阀的结构仰视图；图4是图1中所述三通控制阀的结构侧视图；图5是图1中所述温度探测器的结构示意图；图6是图1中所述处理组件的结构图。
所述气体密度测量装置应用于六氟化硫(简称：SF6)的气体绝缘封闭组合电器上，具体包括：
三通控制阀1，所述三通控制阀1包括三通控制阀主体111，所述三通控制阀主体111具有进气接口112、第一出气接口113、第二出气接口114；所述进气接口112用于与气体绝缘封闭组合电器的密度继电器接口连接；所述三通控制阀主体111通过所述第一出气接口113用于与机械式密度继电器连通；
若干个温度探测器2，所述温度探测器2设置在所述气体绝缘封闭组合电器的壳体的内侧，所述温度探测器2包括用于检测所述温度探测器2所处位置的温度数据的光纤测温传感器21以及光纤23；
处理组件3，所述处理组件3包括处理组件壳体31以及设置在所述处理组件壳体31内部的温度采集器32和用于检测所处位置的压力数据的压力传感器33；所述温度采集器32通过所述光纤23与所述光纤测温传感器21无线连接；所述处理组件壳体31设有气路接口34和总线出口35，所述气路接口34与所述第二出气接口114连接，所述处理组件3通过所述总线出口35用于与汇控柜电气连接。
所述三通控制阀主体111为金属铝材质。其中，所述进气接口112的通孔内径与所述密度继电器接口的通孔内径相等；所述进气接口112与所述密度继电器接口之间、所述第一出气接口113与机械式密度继电器之间、所述第二出气接口114与所述气路接口34之间均设有密封圈，对应地，所述进气接口112、所述第一出气接口113、所述第二出气接口114设有放置所述密封圈的密封圈槽119，所述进气接口112与所述密度继电器接口、所述第一出气接口113与机械式密度继电器、所述第二出气接口114与所述气路接口34均通过密封圈实现密封，防止所述气体绝缘封闭组合电器、所述三通控制阀主体111、处理组件3之间的气路泄漏，从而提高对所述气体绝缘封闭组合电器的气体压力检测精度。
采用光纤测温传感器21采集所述温度探测器2所处位置的温度数据，具有测量精度高、抗电磁干扰、安全防爆、可绕性好的优势，能够准确地反映所测所述气体绝缘封闭组合电器的气室内部的温度分布，检测精度高、能实时采集所在位置的温度数据。
所述气体密度测量装置能够减少由于温度变化产生的测量误差，具有线性度好、测量精度高、测点分布合理、适用范围广、抗震性能好、全智能化的优势。
在一种可选的实施例中，所述温度探测器2还包括探测器壳体22，所述光纤测温传感器21封装在所述探测器壳体22内部。
在一种可选的实施例中，所述温度探测器2的数量为4个，并分别布置在所述气体绝缘封闭组合电器的壳体内侧相隔90度的位置。
在本实施例中，通过将其中两个所述温度探测器2布置在所述气体绝缘封闭组合电器的壳体内侧的法兰面内侧相隔90度的位置，可以准确采集4路所述气体绝缘封闭组合电器的温度数据，减少温度误差。
在一种可选的实施例中，所述处理组件3还包括设置在所述处理组件壳体31内部的开关电源36，所述开关电源36分别与所述压力传感器33、所述温度采集器32电连接，所述开关电源36通过所述总线出口35用于与汇控柜电气连接。
在一种可选的实施例中，所述三通控制阀1还包括第一截止阀115，所述三通控制阀主体111还设有用于与外部连通的第一放气口116，所述第一截止阀115设置在所述三通控制阀主体111临近所述第一出气接口113的一侧，以切断或连通所述第一出气接口113与所述三通控制阀1主体之间的气路；所述第一放气口116设置在所述第一出气接口113与所述第一截止阀115之间。
在一种可选的实施例中，所述三通控制阀1还包括第二截止阀117，所述三通控制阀主体111还设有用于与外部连通的第二放气口118，所述第二截止阀117设置在所述三通控制阀主体111临近所述第二出气接口114的一侧，以切断或连通所述第二出气接口114与所述三通控制阀1主体之间的气路；所述第二放气口118设置在所述第二出气接口114与所述第二截止阀117之间。
通过所述第一截止阀115和第二截止阀117分别可以切断或连通所述第一出气接口113所连接的机械式密度继电器或第二出气接口114所连接的处理组件3，方便对各部件进行检修或更换；所述第一放气口116用于在所述第一截止阀115处于切断状态时手动打开，释放第一出气接口113所连接机械式密度继电器中气路的气体压力；所述第二放气口118用于在所述第二截止阀117处于切断状态时手动打开，释放第二出气接口114所连接的处理组件3中气路的气体压力。
在一种可选的实施例中，所述第一放气口116设置在所述三通控制阀1主体的底部。
在一种可选的实施例中，所述第二放气口118设置在所述三通控制阀1主体的底部。
在一种可选的实施例中，所所述温度采集器32包括若干个光纤接口，所述温度采集器32通过所述光纤接口与所述温度探测器2的光纤23一一对应连接。优选地，所述光纤接口的数量为4个，分别对应接收4个设置在所述气体绝缘封闭组合电器的内侧的光纤测温传感器21采集的温度数据。
在一种可选的实施例中，所述探测器壳体22为有机玻璃材质。
所述温度探测器2壳体为耐高温有机玻璃材质，防护等级为IP65。
在一种可选的实施例中，所述处理组件壳体31为有机玻璃材质。在本实施中，除了所述气路接口34外存在气路流通外，所述处理组件壳体31为一体式密封设计。
所述气体密度测量装置的工作原理如下：
所述开关电源开关电源36通过处理组件3的总线出口35连接外部汇控柜的交流电压，并经过内部整流输出直流电为温度采集器32及压力传感器33供电。所述温度采集器32通过所述光纤23接收所述光纤测温传感器传输的温度数据，在本实施例中，共计四组温度数据；所述压力传感器33位于所述处理组件3的气路接口34上方位置，实时采集所在位置的压力数据。所述总线出口35为所述处理组件3的唯一电气出口，且电气接线通过环氧浇筑在所述总线出口35处，形成气路闭口。所述处理组件3通过所述总线出口35向汇控柜传输所获取的温度数据与压力数据，其中，所述总线出口35与汇控柜进行信息交换与电气互联，具体包含交流电气连接两路、温度数据传输四路和压力数据传输一路共计七路信号。
汇控柜接收到气体密度测量装置传输的温度数据与压力数据后，将温度数据与压力数据远传至数据处理中心，在预设的GIS内部气室仿真模型中代入测量所得的温度数据与压力数据，计算获取所测GIS内部气室当前的SF6气体密度值，并与额定值进行比对；当计算所得的当前的SF6气体密度值小于额定闭锁值时，向主控室与GIS断路器操作机构发出闭锁信号；当计算所得的当前的SF6气体密度值小于额定报警值且大于额定闭锁值时，向主控室发出报警信号，以供运行人员参考。
相对于现有技术，本发明实施例提供的一种气体密度测量装置的有益效果在于：所述气体密度测量装置包括：三通控制阀1，所述三通控制阀1包括三通控制阀主体111，所述三通控制阀主体111具有进气接口112、第一出气接口113、第二出气接口114；所述进气接口112用于与气体绝缘封闭组合电器的密度继电器接口连接；所述三通控制阀主体111通过所述第一出气接口113用于与机械式密度继电器连通；若干个温度探测器2，所述温度探测器2设置在所述气体绝缘封闭组合电器的壳体的内侧，所述温度探测器2包括用于检测所述温度探测器2所处位置的温度数据的光纤测温传感器21；处理组件3，所述处理组件3包括处理组件壳体31以及设置在所述处理组件壳体31内部的温度采集器32和用于检测所处位置的压力数据的压力传感器33；所述温度采集器32通过光纤23与所述光纤测温传感器21无线连接；所述处理组件壳体31设有气路接口34和总线出口35，所述气路接口34与所述第二出气接口114连接，所述处理组件3通过所述总线出口35用于与汇控柜电气连接。该装置能够减少由于温度变化产生的测量误差，具有线性度好、测量精度高、测点分布合理、适用范围广、抗震性能好、全智能化的优势。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种气体密度测量装置，其特征在于，包括：
三通控制阀，所述三通控制阀包括三通控制阀主体，所述三通控制阀主体具有进气接口、第一出气接口、第二出气接口；所述进气接口用于与气体绝缘封闭组合电器的密度继电器接口连接，所述进气接口的通孔内径与所述密度继电器接口的通孔内径相等；所述三通控制阀主体通过所述第一出气接口用于与机械式密度继电器连通；
若干个温度探测器，所述温度探测器设置在所述气体绝缘封闭组合电器的壳体的内侧，所述温度探测器包括用于检测所述温度探测器所处位置的温度数据的光纤测温传感器以及光纤；
处理组件，所述处理组件包括处理组件壳体以及设置在所述处理组件壳体内部的温度采集器和用于检测所处位置的压力数据的压力传感器；所述温度采集器通过所述光纤与所述光纤测温传感器连接；所述处理组件壳体设有气路接口和总线出口，所述气路接口与所述第二出气接口连接，所述处理组件通过所述总线出口用于与汇控柜电气连接；所述压力传感器位于所述处理组件的气路接口上方位置，实时采集所在位置的压力数据。
2.如权利要求1所述的气体密度测量装置，其特征在于，所述温度探测器还包括探测器壳体，所述光纤测温传感器封装在所述探测器壳体内部。
3.如权利要求1或2所述的气体密度测量装置，其特征在于，所述温度探测器的数量为4个，并分别布置在所述气体绝缘封闭组合电器的壳体内侧相隔90度的位置。
4.如权利要求1所述的气体密度测量装置，其特征在于，所述处理组件还包括设置在所述处理组件壳体内部的开关电源，所述开关电源分别与所述压力传感器、所述温度采集器电连接，所述开关电源通过所述总线出口用于与汇控柜电气连接。
5.如权利要求1所述的气体密度测量装置，其特征在于，所述三通控制阀还包括第一截止阀，所述三通控制阀主体还设有用于与外部连通的第一放气口，所述第一截止阀设置在所述三通控制阀主体临近所述第一出气接口的一侧，以切断或连通所述第一出气接口与所述三通控制阀主体之间的气路；所述第一放气口设置在所述第一出气接口与所述第一截止阀之间。
6.如权利要求1或5所述的气体密度测量装置，其特征在于，所述三通控制阀还包括第二截止阀，所述三通控制阀主体还设有用于与外部连通的第二放气口，所述第二截止阀设置在所述三通控制阀主体临近所述第二出气接口的一侧，以切断或连通所述第二出气接口与所述三通控制阀主体之间的气路；所述第二放气口设置在所述第二出气接口与所述第二截止阀之间。
7.如权利要求5所述的气体密度测量装置，其特征在于，所述第一放气口设置在所述三通控制阀主体的底部。
8.如权利要求1所述的气体密度测量装置，其特征在于，所述温度采集器包括若干个光纤接口，所述温度采集器通过所述光纤接口与所述温度探测器的光纤一一对应连接。
9.如权利要求2所述的气体密度测量装置，其特征在于，所述探测器壳体为有机玻璃材质。
10.如权利要求1所述的气体密度测量装置，其特征在于，所述处理组件壳体为有机玻璃材质。
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