CN110412461A - 用于自动在线校验密度继电器的变送器及系统 - Google Patents

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CN110412461A
CN110412461A CN201910830215.9A CN201910830215A CN110412461A CN 110412461 A CN110412461 A CN 110412461A CN 201910830215 A CN201910830215 A CN 201910830215A CN 110412461 A CN110412461 A CN 110412461A
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廖海明
王乐乐
常敏
夏铁新
曾伟
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Abstract

本申请提供一种用于自动在线校验密度继电器的变送器，包括压力传感器、温度传感器，智控单元和阀；其中，所述智控单元，与所述阀相连接，控制所述阀的关闭或开启；所述智控单元还设有压力传感器接口、温度传感器接口，将压力传感器与温度传感器采集的数据变换成标准信号。本申请用于实现对气体密度继电器的自动在线校验，无需检修人员到现场操作，实现了对电气设备的免维护。该变送器布局紧凑、合理，各部分的连接、拆装易于操作，提高了电网的可靠性，提高了工作效率，降低了成本。本申请还提供了一种含有上述用于自动在线校验密度继电器的变送器的变送器系统。

Description

用于自动在线校验密度继电器的变送器及系统
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种应用在高压、中压电气设备上，用于自动在线校验密度继电器的变送器及系统。
背景技术
气体密度继电器，一般用于监视和控制高压、中压电气设备内绝缘气体的密度，其内部设有接点信号控制回路，气体密度继电器的气路连通高压、中压电气设备的气室，当检测到出现气体泄漏时，气体密度继电器的接点动作，生成接点信号，接点信号控制回路根据接点信号，发出报警或进行闭锁，从而实现电气设备的安全运行保护。
目前，SF6(六氟化硫)电气设备已广泛应用在电力部门、工矿企业，促进了电力行业的快速发展。近年来，随着经济高速发展，我国电力系统容量急剧扩大，SF6电气设备用量越来越多。SF6气体在高压电气设备中的作用是灭弧和绝缘，高压电气设备内SF6气体的密度降低和微水含量如果超标将严重影响SF6高压电气设备的安全运行：1)SF6气体密度降低至一定程度将导致绝缘和灭弧性能的丧失。2)在一些金属物的参与下，SF6气体在高温200℃以上温度可与水发生水解反应，生成活泼的HF和SOF2，腐蚀绝缘件和金属件，并产生大量热量，使气室压力升高。3)在温度降低时，过多的水份可能形成凝露水，使绝缘件表面绝缘强度显著降低，甚至闪络，造成严重危害。因此电网运行规程强制规定，在设备投运前和运行中都必须对SF6气体的密度和含水量进行定期检测。
随着无人值守变电站向网络化、数字化方向发展以及对遥控、遥测的要求不断加强，SF6电气设备的气体密度和微水含量状态的在线监测具有重要的现实意义。随着中国智能电网的不断大力发展，智能高压电气设备作为智能变电站的重要组成部分和关键节点，对智能电网的安全起着举足轻重的作用。高压电气设备目前大多为SF6气体绝缘设备，如果气体密度降低(如泄漏等引起)将严重影响设备的电气性能，对安全运行造成严重隐患。目前在线监测SF6高压电气设备中的气体密度值已经非常普遍了，现有的气体密度监测系统(装置)基本上是：1)应用远传式SF6气体密度继电器实现密度、压力和温度的采集，上传，实现气体密度在线监测。2)应用气体密度变送器实现密度、压力和温度的采集，上传，实现气体密度在线监测。SF6气体密度继电器是核心和关键部件。但由于高压变电站现场运行的环境恶劣，特别是电磁干扰非常强，目前使用的气体密度监测系统(装置)中，其远传式SF6气体密度继电器是由机械式密度继电器和电子远传部分组成的；另外，应用气体密度变送器的电网系统中，都还保留传统的机械式密度继电器。该机械式密度继电器有一组、二组或三组机械触点，在压力到达报警、闭锁或超压的状态，及时将信息通过接点连接电路传送到目标设备终端，保证设备安全运行。同时监测系统还配有安全可靠的电路传送功能，为实现实时数据远程数据读取与信息监控建立了有效平台，可将压力、温度、密度等信息及时地传送到目标设备(如电脑终端)实现在线监测。
对SF6电气设备上的气体密度继电器进行定期检验，是防患于未然，保障SF6电气设备安全可靠运行的必要措施；《电力预防性试验规程》和《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》都要求要定期地对气体密度继电器进行校验。从实际运行情况来看，对气体密度继电器进行定期校验是保障电力设备安全、可靠运行的必要手段之一。因此，目前SF6气体密度继电器的校验在电力系统已经非常重视和普及，各供电公司、发电厂、大型厂矿企业都已经实施。而供电公司、发电厂、大型厂矿企业为完成气体密度继电器的现场校验检测工作需配备测试人员、设备车辆和高价值的SF6气体。包括检测时的停电营业损失在内，粗略计算，每个高压开关站的每年分摊的检测费用约在数万到几十万元左右。另外，检测人员现场校验如果不规范操作，还存在安全隐患。为此，非常有必要在现有的气体密度继电器上，进行创新，使实现气体密度在线监测的气体密度继电器或组成的监测系统中还具有气体密度继电器的校验功能，进而完成(机械式)气体密度继电器的定期校验工作，无需检修人员到现场，大大提高了效率，降低了成本。同时在线自校验的气体密度继电器或由其组成的监测系统中可以准确测量电气设备的气室内部的微水值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用在高压、中压电气设备上，用于自动在线校验密度继电器的变送器及系统，用于解决对气体绝缘或灭弧的电气设备的气体密度进行监测的同时，还完成对气体密度继电器的在线校验，提高效率，降低运行维护成本，保障电网安全运行。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本申请第一个方面提供了一种用于自动在线校验密度继电器的变送器。
本申请第二个方面提供了一种用于自动在线校验密度继电器的变送器系统，所述系统由第一个方面所述的用于自动在线校验密度继电器的变送器构成，或者包括第一个方面所述的用于自动在线校验密度继电器的变送器。
本申请所述的用于自动在线校验密度继电器的变送器，包括：压力传感器、温度传感器，智控单元和阀；其中，
所述智控单元，与所述阀相连接，控制所述阀的关闭或开启；所述智控单元还设有压力传感器接口、温度传感器接口，将压力传感器与温度传感器采集的数据变换成标准信号。
优选地，所述智控单元将所述压力传感器、所述温度传感器采集的数据变换为气体密度值，即对应20℃时的压力值；或者转换为气体密度值(即对应20℃时的压力值)的数字信号，完成气体密度的在线监测。
优选地，所述智控单元将所述压力传感器、所述温度传感器采集的数据变换为对应密度值的电流信号。
更优选地，所述电流信号为直流电流信号。
进一步地，所述直流电流信号为0～10mA或4～20mA。
优选地，所述智控单元将所述压力传感器、所述温度传感器采集的数据变换为对应密度值的电压信号。
更优选地，所述电压信号为直流电压信号。
进一步地，所述直流电压信号为1～5V。
优选地，所述智控单元基于微处理器的嵌入式系统内嵌算法及控制程序，自动控制整个校验过程，包含所有外设、逻辑及输入输出。
更优选地，所述智控单元基于通用计算机、工控机、ARM芯片、AI芯片、CPU、MCU、FPGA、PLC、工控主板、嵌入式主控板等内嵌算法及控制程序，自动控制整个校验过程，包含所有外设、逻辑及输入输出。
优选地，所述智控单元设有电气接口，所述电气接口用于完成测试数据存储，和/或测试数据导出，和/或测试数据打印，和/或与上位机进行数据通讯，和/或输入模拟量、数字量信息。
更优选地，所述电气接口设有防止用户误接造成接口损坏、和/或防止电磁干扰的电气接口保护电路。
优选地，所述智控单元上还设有时钟，所述时钟用于定期设置校验时间，或者记录测试时间，或者记录事件时间。
优选地，所述变送器在线监测电气设备的气体密度值，如有异常，所述变送器启动对气体密度继电器的在线校验。
优选地，所述变送器完成对气体密度继电器的校验后，所述智控单元自动生成气体密度继电器的校验报告，如有异常，自动发出报警，和/或上传至远端，和/或发送至指定的接收机上(例如发送至手机上)。
优选地，所述变送器完成对气体密度继电器的校验后，如有异常，所述智控单元将气体密度继电器的报警接点信号上传至远端，和/或发送至指定的接收机上(例如发送至手机上)。
优选地，所述智控单元包括：微处理器、人机界面、阀控制器、压力调节机构位置检测件、执行控制器(部件)。
优选地，所述阀为电动阀、和/或电磁阀。
更优选地，所述阀为永磁式电磁阀。
优选地，所述阀为压电阀，或为温度控制的阀，或为采用智能记忆材料制作的、采用电加热开启或关闭的新型阀。
优选地，所述阀为软管折弯或夹扁方式实现关闭或开启。
优选地，所述阀密封在一个腔体或外壳内。
优选地，所述阀的气路两侧分别设置有压力传感器；或者，所述阀的气路两侧分别设置有压力或密度检测器。
优选地，所述阀的前端设有密度继电器或密度开关，输出一个安全校验设定点的信号，该信号与所述智控单元连接。
优选地，所述阀和压力调节机构密封在一个腔体或外壳内；所述压力调节机构为压力可调的调节机构，其气路与所述压力传感器的气路相连通；所述压力调节机构还与智控单元相连接，在智控单元的控制下工作。
更优选地，所述阀关闭，所述压力调节机构升压、负荷增加，或所述压力调节机构降压、负荷减小，负荷的变化速度为每秒钟不大于气体密度继电器的量程的10‰。
更优选地，所述压力调节机构为一密闭气室，所述密闭气室的外部或内部设有加热元件、和/或制冷元件，通过加热所述加热元件、和/或通过所述制冷元件制冷，导致所述密闭气室内的气体的温度变化；或者，
所述压力调节机构为一端开口的腔体，所述腔体的另一端连通气体密度继电器的气路；所述腔体内有活塞，所述活塞的一端连接有一个调节杆，所述调节杆的外端连接驱动部件，所述活塞的另一端伸入所述开口内，且与所述腔体的内壁密封接触，所述驱动部件驱动所述调节杆进而带动所述活塞在所述腔体内移动；或者，
所述压力调节机构为一密闭气室，所述密闭气室的内部设有活塞，所述活塞与所述密闭气室的内壁密封接触，所述密闭气室的外面设有驱动部件，所述驱动部件通过电磁力推动所述活塞在所述密闭气室内移动；或者，
所述压力调节机构为一端连接驱动部件的气囊，所述气囊在驱动部件的驱动下发生体积变化；或者，
所述压力调节机构为波纹管，所述波纹管的一端连通气体密度继电器，所述波纹管的另一端在驱动部件的驱动下伸缩；或者，
所述压力调节机构为一放气阀，所述放气阀设置在一个密闭的气室中，或所述放气阀与一个密闭的气室连接；或者，
所述压力调节机构为一压缩机；或者，
所述压力调节机构为一泵，所述泵包括、但不限于造压泵、增压泵、电动气泵或电磁气泵；
其中，所述驱动部件包括、但不限于磁力、电机、往复运动机构、卡诺循环机构、气动元件中的一种。
优选地，所述变送器包括至少一个温度传感器、和至少一个压力传感器，所述压力传感器、所述温度传感器连接智控单元。
更优选地，所述压力传感器、所述温度传感器为一体化结构；或者，所述压力传感器、所述温度传感器组成的一体化结构具有远传功能，远传监测到的压力值、温度值，和/或气体密度值。
更优选地，所述变送器包括至少两个压力传感器，各个压力传感器采集的压力值进行比对，完成各个压力传感器之间的相互校验。
更优选地，所述变送器包括至少两个温度传感器，各个温度传感器采集的温度值进行比对，完成各个温度传感器之间的相互校验。
更优选地，各个压力传感器采集的压力值和各个温度传感器采集的温度值随机排列组合，并将各个组合按照气体压力-温度特性换算成为多个对应20℃的压力值，即气体密度值，各个气体密度值进行比对，完成对各个压力传感器、各个温度传感器的相互校验；或者，各个压力传感器采集的压力值和各个温度传感器采集的温度值历遍所有排列组合，并将各个组合按照气体压力-温度特性换算成为多个对应20℃的压力值，即气体密度值，各个气体密度值进行比对，完成对各个压力传感器、各个温度传感器的相互校验；或者，将各个压力传感器、各个温度传感器得到的多个气体密度值与气体密度继电器输出的比对密度值输出信号进行比对，完成对气体密度继电器、各个压力传感器、各个温度传感器的相互校验；或者，将各个压力传感器、各个温度传感器得到的多个气体密度值、压力值、温度值进行比对，完成对气体密度继电器、各个压力传感器、各个温度传感器的相互校验。
优选地，所述变送器带有比对密度值输出信号，该比对密度值输出信号与所述智控单元相连接；或者，所述变送器带有比对压力值输出信号，该比对压力值输出信号与所述智控单元相连接。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
提供一种用于自动在线校验密度继电器的变送器及系统，所述变送器包括压力传感器、温度传感器，智控单元和阀；其中，所述智控单元，与所述阀相连接，控制所述阀的关闭或开启；所述智控单元还设有压力传感器接口、温度传感器接口，将压力传感器与温度传感器采集的数据变换成标准信号。本申请用于实现对气体密度继电器的自动在线校验，无需检修人员到现场操作，实现了对电气设备的免维护。该变送器布局紧凑、合理，各部分的连接、拆装易于操作，提高了电网的可靠性，提高了工作效率，降低了成本。
附图说明
构成本申请的一部分附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是实施例一的用于自动在线校验密度继电器的变送器的结构示意图；
图2是实施例二的用于自动在线校验密度继电器的变送器的控制电路示意图；
图3是实施例三的用于自动在线校验密度继电器的变送器的结构示意图；
图4是实施例四的用于自动在线校验密度继电器的变送器的结构示意图；
图5是实施例五的用于自动在线校验密度继电器的变送器的结构示意图；
图6是实施例六的用于自动在线校验密度继电器的变送器的结构示意图；
图7是实施例七的用于自动在线校验密度继电器的变送器的结构示意图；
图8是实施例八的用于自动在线校验密度继电器的变送器的结构示意图；
图9是实施例九的用于自动在线校验密度继电器的变送器的结构示意图；
图10是实施例十的用于自动在线校验密度继电器的变送器的结构示意图；
图11是实施例十一的用于自动在线校验密度继电器的变送器的结构示意图；
图12是实施例十二的用于自动在线校验密度继电器的变送器的结构示意图；
图13是实施例十三的一种控制电路示意图；
图14是实施例十四的一种控制电路示意图；
图15是实施例十五的一种控制电路示意图；
图16是实施例十六的一种控制电路示意图；
图17是实施例十七的一种控制电路示意图；
图18是实施例十八的一种控制电路示意图；
图19是实施例十九的一种控制电路示意图；
图20是一种4-20mA型密度变送器的电路示意图；
图21是实施例二十一的用于自动在线校验密度继电器的变送器的结构示意图；
图22是实施例二十二的一种变送器系统的架构示意图；
图23是实施例二十三的一种变送器系统的架构示意图；
图24是实施例二十四的一种变送器系统的架构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种用于自动在线校验密度继电器的变送器及系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
用于自动在线校验密度继电器的变送器，包括：压力传感器、温度传感器，智控单元和阀；其中，所述智控单元，与所述阀相连接，控制所述阀的关闭或开启；所述智控单元还设有压力传感器接口、温度传感器接口，将压力传感器与温度传感器采集的数据变换成标准信号。
实施例一：
图1是一种用于自动在线校验密度继电器的变送器的结构示意图。如图1所示，包括：气体密度继电器1、压力传感器2、温度传感器3、阀4、压力调节机构5、在线校验接点信号采样单元6、智控单元7、多通接头9和补气接口10。所述气体密度继电器1、阀4、压力传感器2、压力调节机构5和补气接口10设置在多通接头9上。其中，压力传感器2、温度传感器3、阀4和智控单元7组成所述变送器，所述变送器与电气设备、气体密度继电器1相连通。
具体地，所述阀4的进气口设有与电气设备相连通的接口，其进气口密封连接于电气设备上，与电气设备的气室相连通，所述阀4的出气口通过多通接头9与气体密度继电器1相连通；所述压力传感器2通过多通接头9在气路上与气体密度继电器本1相连通；所述压力调节机构5通过多通接头9与气体密度继电器1相连通；在线校验接点信号采样单元6分别与气体密度继电器1和智控单元7相连接；所述阀4、压力传感器2、温度传感器3和压力调节机构5分别与智控单元7相连接；所述补气接口10与所述多通接头9相连通。
其中，气体密度继电器1，包括：双金属片补偿的气体密度继电器、气体补偿的气体密度继电器、或者双金属片和气体补偿混合型的气体密度继电器；完全机械的气体密度继电器、数字型气体密度继电器、机械和数字结合型的气体密度继电器；带指示的密度继电器(指针显示的密度继电器、或数码显示的密度继电器、液晶显示的密度继电器)，不带指示的密度继电器(即密度开关)；SF6气体密度继电器、SF6混合气体密度继电器、N2气体密度继电器、其它气体密度继电器等等。
压力传感器2的类型：绝对压力传感器、相对压力传感器、或绝对压力传感器和相对压力传感器，数量可以若干个。压力传感器形式可以是扩散硅压力传感器、MEMS压力传感器、芯片式压力传感器、线圈感应压力传感器(如巴登管附带感应线圈的压力测量传感器)、电阻压力传感器(如巴登管附带滑线电阻的压力测量传感器)，可以是模拟量压力传感器，也可以是数字量压力传感器。压力采集为压力传感器、压力变送器等各种感压元件，例如扩散硅式、蓝宝石式、压电式、应变片式(电阻应变片式、陶瓷应变片式)。
温度传感器3可以是：热电偶、热敏电阻、半导体式；可以接触式和非接触式；可以为热电阻和热电偶。总之，温度采集可以用温度传感器、温度变送器等各种感温元件。
阀4的控制可采用多种传动方式，如手动、电动、液动、气动、涡轮、电磁动、电磁液动、电液动、气液动、正齿轮、伞齿轮驱动等；可以在压力、温度或其它形式传感信号的作用下，按预定的要求动作，或者不依赖传感信号而进行简单的开启或关闭，阀门依靠驱动或自动机构使启闭件作升降、滑移、旋摆或回转运动，从而改变其流道面积的大小以实现其控制功能。所述阀4按驱动方式可以是自动阀类、动力驱动阀类和手动阀类。而自动阀可以包括：电磁驱动、电磁-液压驱动、电-液压驱动、涡轮驱动、正齿轮驱动、伞齿轮驱动、气动驱动、液压驱动、气体-液压驱动、电动驱动、电机(马达)驱动。所述阀4可以自动或手动、半自动。校验过程可以是自动完成的，也可以通过人工配合半自动完成。阀4通过自封阀、手动阀、或不拆卸阀与电气设备直接或间接连接，一体化或分开来连接。阀4根据需要，可以常开型、或常闭型，可以为单向型，或双向型。总之，通过电控阀实现开启或关闭气路。而电控阀采用的方式可以是：电磁阀，电控球阀，电动阀，电控比例阀等等。
本实施例的压力调节机构5为一端开口的腔体，所述腔体内有活塞51，所述活塞51设有密封圈510，所述活塞51的一端连接有一个调节杆，所述调节杆的外端连接驱动部件52，所述活塞51的另一端伸入所述开口内，且与所述腔体的内壁相接触，所述驱动部件52驱动所述调节杆进而带动所述活塞51在所述腔体内移动。所述驱动部件52包括、但不限于磁力、电机(变频电机或步进电机)、往复运动机构、卡诺循环机构、气动元件中的一种。
所述智控单元7的基本要求或功能是：通过智控单元7完成对阀4的控制、压力调节机构5的控制和信号采集。实现：能够检测到气体密度继电器1的接点信号发生动作时的压力值和温度值，换算成对应的20℃时的压力值P20(密度值)，即能够检测到气体密度继电器1的接点动作值PD20，完成气体密度继电器1的校验工作。或者，能够直接检测到气体密度继电器1的接点信号发生动作时的密度值PD20，完成气体密度继电器1的校验工作。
当然，智控单元7还可以实现：完成测试数据存储；和/或测试数据导出；和/或测试数据可打印；和/或可与上位机进行数据通讯；和/或可输入模拟量、数字量信息。所述智控单元7还包括通讯模块，通过通讯模块实现远距离传输测试数据和/或校验结果等信息；当所述的气体密度继电器1的额定压力值输出信号时，智控单元7同时采集当时的密度值，完成气体密度继电器1的额定压力值校验。
电气设备，包括SF6气体电气设备、SF6混合气体电气设备、环保型气体电气设备、或其它绝缘气体电气设备。具体地，电气设备包括GIS、GIL、PASS、断路器、电流互感器、电压互感器、变压器、充气柜、环网柜等等。
变送器具有压力、温度测量及软件换算功能。在不影响电气设备安全运行的前提下，能够在线检测出气体密度继电器1的报警和/或闭锁接点动作值和/或返回值。当然报警和/闭锁接点信号的返回值也可以根据要求不需要测试。
实施例二：
图2是一种用于自动在线校验密度继电器的变送器的控制电路示意图。如图2所示，本实施例的在线校验接点信号采样单元6设有保护电路，包括第一连接电路和第二连接电路，所述第一连接电路连接所述气体密度继电器1的接点与接点信号控制回路，所述第二连接电路连接所述气体密度继电器1的接点与所述智控单元7，在非校验状态下，所述第二连接电路断开，所述第一连接电路闭合；在校验状态下，所述在线校验接点信号采样单元6切断所述第一连接电路，连通所述第二连接电路，将所述气体密度继电器1的接点与所述智控单元7相连接。
具体地，所述第一连接电路包括第一继电器J1，所述第二连接电路包括第二继电器J2。所述第一继电器J1设有常闭接点J11和J12，所述常闭接点J11和J12串联在所述接点信号控制回路中；所述第二继电器J2设有常开接点J21和J22，所述常开接点J21和J22连接在所述气体密度继电器1的接点PJ上；还可以，第一继电器J1和第二继电器J2合为一体，即为具有常开常闭接点的继电器。在非校验状态下，所述常闭接点J11和J12闭合，所述常开接点J21和J22断开，所述气体密度继电器实时监测所述接点PJ的输出状态；在校验状态下，所述常闭接点J11和J12断开，所述常开接点J21和J22闭合，所述气体密度继电器1的接点PJ通过所述常开接点J21和J22与所述智控单元7相连接。
所述智控单元7，主要由处理器71(U1)、电源72(U2)组成。处理器71(U1)可以是通用计算机、工控机、CPU、单片机、ARM芯片、AI芯片、MCU、FPGA、PLC等、工控主板、嵌入式主控板等，以及其它智能集成电路。电源72(U2)可以是开关电源、交流220V、直流电源、LDO、可编程电源、太阳能、蓄电池、充电电池、电池等。压力采集P的压力传感器2可以是：压力传感器、压力变送器等各种感压元件。温度采集T的温度传感器3可以是：温度传感器、温度变送器等各种感温元件。阀4可以是：电磁阀、电动阀、气动阀、球阀、针阀、调节阀、截门等等可开启和关断气路，甚至控制流量的元件。半自动的还可以是手动阀。压力调节机构5可以是：电动调节活塞、电动调节缸、增压泵、气瓶加压、以及阀门、电磁阀、流量控制器等。半自动的还可以是手动调节的压力调节机构。
本实施例一的工作原理如下：
智控单元7根据压力传感器2、温度传感器3监测到电气设备的气体压力P和温度T，得到相应的20℃压力值P20(即气体密度值)。当需要校验气体密度继电器1时，此时如果气体密度值P20≥设定的安全校验密度值PS，智控单元7控制所述阀4的关闭，使得气体密度继电器1在气路上与电气设备隔断。
接着，智控单元7控制断开气体密度继电器1的接点信号控制回路，即在线校验接点信号采样单元6的第一继电器J1的常闭接点J11和J12断开，使得在线校验气体密度继电器1时不会影响电气设备的安全运行，也不会在校验时，误发报警信号，或闭锁控制回路。因为在开始校验前，已经进行气体密度值P20≥设定的安全校验密度值PS的监测和判断，电气设备的气体是在安全运行范围内的，况且气体泄漏是个缓慢的过程，校验时是安全的。同时，在线校验接点信号采样单元6的第二继电器J2的常开接点J21和J22闭合，此时气体密度继电器1的接点PJ就通过第二继电器J2的常开接点J21和J22与智控单元7相连接。
然后，智控单元7控制压力调节机构5的驱动部件52(可以主要采用电机(马达)和齿轮实现，其方式多样、灵活)，进而调节压力调节机构5发生体积变化，使气体密度继电器1的气体的压力逐步下降，使得气体密度继电器1发生接点信号动作，其接点信号动作通过在线校验接点信号采样单元6的第二继电器J2上传到智控单元7，智控单元7根据接点信号动作时测得的压力值P和温度T值，按照气体特性换算成为对应20℃时的压力值P20(密度值)，就可以检测到气体密度继电器的接点动作值PD20。待气体密度继电器1的报警和/或闭锁信号的接点信号动作值全部检测出来后，再通过智控单元7控制压力调节机构5的电机(马达、或变频电机)，调节压力调节机构5，使气体密度继电器1的气体的压力逐步上升，测试到气体密度继电器1的报警和/闭锁接点信号的返回值。如此反复校验多次(例如2～3次)，然后计算其平均值，这样就完成了气体密度继电器的校验工作。
校验完成后，在线校验接点信号采样单元6的第二继电器J2的常开接点J21和J22断开，此时气体密度继电器1的接点PJ就通过断开第二继电器J2的接点常开J21和J22与智控单元7不相连接。智控单元7控制阀4开启，使得气体密度继电器1在气路上与电气设备相连通。接着，在线校验接点信号采样单元6的第一继电器J1的常闭接点J11和J12闭合，气体密度继电器1的接点信号控制回路正常工作，气体密度继电器安全监控电气设备的气体密度，使电气设备安全可靠工作。这样就方便完成对气体密度继电器的在线校验工作，同时不会影响电气设备的安全运行。
当变送器完成了校验工作后，变送器就进行判定，可以告示检测结果。方式灵活，具体来说可以：1)可以就地告示，例如通过指示灯、数码或液晶等显示；2)或通过在线远传通讯方式实施上传，例如可以上传到后台监控终端；3)或通过无线上传，上传到特定的终端，例如可以无线上传手机；4)或通过别的途径上传；5)或把异常结果通过报警信号线或专用信号线上传；6)单独上传，或与其它信号捆绑上传。总之，变送器完成对气体密度继电器1的在线校验工作后，如有异常，能够自动发出报警，可以上传到远端，或可以发送到指定的接收机上，例如发送到手机。或者，完成校验工作后，如有异常，智控单元7可以通过气体密度继电器1的报警接点信号上传远端(监控室、后台监控平台等)，以及还可以就地显示告示。简单版的在线校验，可以把校验有异常的结果通过报警信号线上传。可以以一定的规律上传，例如异常时，在报警信号接点并联一个接点，有规律地闭合和断开，可以通过解析得到状况；或通过独立的校验信号线上传。具体可以状态好上传，或有问题上传，或把校验结果通过单独的校验信号线上传，或通过就地显示，就地报警，或通过无线上传，与智能手机联网上传。其通信方式为有线或无线，有线的通讯方式可以为RS232、RS485、CAN-BUS等工业总线、光纤以太网、4-20mA、Hart、IIC、SPI、Wire、同轴电缆、PLC电力载波等；无线通讯方式可以为2G/3G/4G/5G等、WIFI、蓝牙、Lora、Lorawan、Zigbee、红外、超声波、声波、卫星、光波、量子通信、声呐、传感器内置5G/NB-IOT通讯模块(如NB-IOT)等。总之，可以多重方式，多种组合，充分保证变送器的可靠性能。
变送器具有安全保护功能，即低于设定值时，变送器自动不再对气体密度继电器1进行在线校验，而发出告示信号。例如，当检测到气体密度值小于设定值PS时，就不再校验；只有当气体密度值≥(报警压力值+0.02MPa)时，才能进行在线校验。
变送器可以根据设定的时间进行在线校验，也可以根据设定的温度(例如极限高温、高温、极限低温、低温、常温、20度等)进行在线校验。高温、低温、常温、20℃环境温度在线校验时，其误差判定要求是不一样的，例如20℃环境温度校验时，可以根据气体密度继电器的精度要求是1.0级、或1.6级，高温时可以是2.5级。具体可以根据温度的要求，按照相关标准实施。例如按照DL/T 259《六氟化硫气体密度继电器校验规程》中的4.8条温度补偿性能规定，每个温度值所对应的精度要求。
变送器能够根据气体密度继电器1在不同的温度下，不同的时间段进行其误差性能的比较。即不同时期，相同温度范围内的比较，判定气体密度继电器1、电气设备的性能，具有历史各个时期的比对、历史与现在的比对。
变送器可以反复校验多次(例如2～3次)，根据每次的校验结果，计算其平均值。
必要时，可以随时对气体密度继电器1进行在线校验。
变送器完成对气体密度继电器的校验时，会自动进行相互对比判断，如果误差相差大，就会发出异常提示：气体密度继电器或压力传感器、温度传感器有问题。即变送器能够完成气体密度继电器和压力传感器、温度传感器、或密度变送器的相互校验功能，具有人工智能校对能力；完成校验工作后，能够自动生成校验报告，如有异常，能够自动发出报警，或发送到指定的接收机上，例如发送到手机；现场就地显示气体密度值和校验结果，或通过后台显示气体密度值和校验结果，具体方式可以灵活；具有实时在线气体密度值、压力值、温度值等数据显示、变化趋势分析、历史数据查询、实时告警等功能；可以在线监测气体密度值，或气体密度值、压力值、温度值；具有自诊断功能，能够对异常及时告示，例如断线、短路报警、传感器损坏等告示；能够根据在不同的温度下、不同的时间段对气体密度继电器进行其误差性能的比较。即不同时期、相同温度范围内的比较，判定气体密度继电器的性能。具有历史各个时期的比对、历史与现在的比对。可以对电气设备本身的气体密度值、气体密度继电器1、压力传感器2、温度传感器3进行正常和异常的判定和分析、比较；还含有分析系统(专家管理分析系统)，对气体密度值监测、气体密度继电器、监测元件进行检测分析、判定，知道问题点在哪里；还对气体密度继电器1的接点信号状态进行监测，并把其状态实施远传。可以在后台就知道气体密度继电器1的接点信号状态是断开的还是闭合的，从而多一层监控，提高可靠性；还能够对气体密度继电器1的温度补偿性能进行检测，或检测和判定；还能够对气体密度继电器1的接点接触电阻进行检测，或检测和判定；具有数据分析、数据处理功能，能够对电气设备进行相应的故障诊断和预测。
只要压力传感器2、温度传感器3、气体密度继电器1相互之间的测试数据是吻合的、正常的，就可以说明气体密度继电器是正常的，这样就可以不用校验气体密度继电器，也不要对其它装置进行校验，可以全寿命免校验。除非，变电站中某一个电气设备的压力传感器2、温度传感器3、气体密度继电器1相互之间的测试数据是不吻合的、异常的，才安排维修人员去处理。而对于吻合的、正常的情况，就不需要进行校验，这样一来，大大提高了可靠性，大大提高了效率，降低了成本。
实施例三：
如图3所示，用于自动在线校验密度继电器的变送器包括：压力传感器2、温度传感器3、阀4、压力调节机构5、在线校验接点信号采样单元6和智控单元7。
所述阀4的进气口通过电气设备连接接头1010密封连接于电气设备上，所述阀4的出气口与气体密度继电器1的基座和压力检测器相连通。所述压力传感器2、温度传感器3、在线校验接点信号采样单元6、智控单元7设置在气体密度继电器1的壳体上或壳体内，压力传感器2在气路上与气体密度继电器1的压力检测器相连通；压力调节机构5与气体密度继电器1的压力检测器相连通；在线校验接点信号采样单元6和智控单元7设置在一起。所述压力传感器2、温度传感器3、所述阀4、所述压力调节机构5分别与智能单元7相连接。
通过该压力调节机构5调节压力，使得气体密度继电器1的信号发生器发生接点动作，接点动作通过在线校验接点信号采样单元6传递到智控单元7，智控单元7根据气体密度继电器1发生接点动作时的气体密度值，或者根据压力值以及温度值换算成对应的气体密度值，检测到气体密度继电器的报警和/或闭锁接点信号动作值和/或返回值，完成气体密度继电器的校验工作。或者只要检测得到报警和/或闭锁接点动作值，完成气体密度继电器的校验工作。
实施例四：
如图4所示，本实施例较实施例三增加了补气接口10和自封阀11。所述自封阀11的一端密封连接于电气设备上，所述自封阀11的另一端通过连接管与阀4的进气口、补气接口10相连通。
实施例五：
如图5所示，一种用于自动在线校验密度继电器的变送器包括：压力传感器2、温度传感器3、阀4、压力调节机构5、在线校验接点信号采样单元6和智控单元7。所述阀4的进气口通过电气设备连接接头密封连接于电气设备上，所述阀4的出气口与气体密度继电器1的基座、压力传感器2、压力调节机构5相连通。所述压力传感器2、温度传感器3、阀4、压力调节机构5设置在气体密度继电器1的壳体后侧。在线校验接点信号采样单元6和智控单元7设置在电气设备连接接头上。压力传感器2通过气体密度继电器1的基座，在气路上与气体密度继电器1的压力检测器相连通；压力调节机构5与气体密度继电器1的压力检测器相连通。所述压力传感器2、温度传感器3、阀4、压力调节机构5分别与智控单元7相连接。与实施例一不同的是，所述压力传感器2、温度传感器3、阀4、压力调节机构5设置在气体密度继电器1的壳体后侧。
实施例六：
如图6所示，一种用于自动在线校验密度继电器的变送器，包括：压力传感器2、温度传感器3、阀4、压力调节机构5、在线校验接点信号采样单元6和智控单元7。所述阀4的进气口通过电气设备连接接头密封连接于电气设备上，所述阀4的出气口与连接管连通，连接管与气体密度继电器1的压力检测器相连通，所述压力传感器2、压力调节机构5也均与连接管相连通，从而使得所述阀4、压力传感器2、压力调节机构5、压力检测器在气路上相连通。所述气体密度继电器1、压力传感器2、温度传感器3、阀4、压力调节机构5、在线校验接点信号采样单元6和智控单元7设置在一个壳体内；在线校验接点信号采样单元6和智控单元7设置在一起。所述压力传感器2、温度传感器3直接或间接与智控单元7相连接；所述阀4、所述压力调节机构5分别与智控单元7相连接。
实施例七：
如图7所示，一种用于自动在线校验密度继电器的变送器，包括：压力传感器2、温度传感器3、阀4、压力调节机构5、在线校验接点信号采样单元6、智控单元7。所述阀4的进气口通过电气设备连接接头密封连接于电气设备上，所述阀4的出气口与气体密度继电器1的压力检测器相连通。所述气体密度继电器1、温度传感器3、在线校验接点信号采样单元6和智控单元7设置在一起。压力传感器2在气路上与气体密度继电器1的压力检测器相连通；压力调节机构5在气路上与气体密度继电器1的压力检测器相连通。所述压力传感器2、温度传感器3、阀4、压力调节机构5分别与智控单元7相连接。
与实施例一有区别的是，本实施例的压力调节机构5主要由气囊53、驱动部件52组成。压力调节机构5根据智控单元7的控制，使得驱动部件52推动气囊53发生体积变化，进而完成压力的升降。
实施例八：
如图8所示，一种用于自动在线校验密度继电器的变送器，包括：压力传感器2、温度传感器3、阀4、压力调节机构5、在线校验接点信号采样单元6、智控单元7、多通接头9。所述阀4的进气口密封连接于设备连接接头上，所述阀4的出气口与多通接头9相连接。气体密度继电器1安装在多通接头9；所述压力传感器2安装在多通接头9上，压力传感器2在气路上与气体密度继电器1的压力检测器相连通；所述压力调节机构5安装在多通接头9上，压力调节机构5与气体密度继电器1的压力检测器相连通；温度传感器3、在线校验接点信号采样单元6和智控单元7设置在一起，设置在多通接头9上；所述压力传感器2、温度传感器3、阀4、压力调节机构5分别与智控单元7相连接。
与实施例一有区别的是：本实施例的压力调节机构5主要由波纹管54、驱动部件52组成。波纹管54与气体密度继电器1的压力检测器密封连接在一起，组成一个可靠的密封腔体。压力调节机构5根据智控单元7的控制，使得驱动部件52推动波纹管54发生体积变化，进而密封腔体发生体积变化，从而完成压力的升降。通过该压力调节机构5调节压力，使得气体密度继电器1发生接点动作，接点动作通过在线校验接点信号采样单元6传递到智控单元7，智控单元7根据气体密度继电器1的接点动作时的压力值以及温度值，换算成对应的密度值，检测到气体密度继电器1的报警和/或闭锁接点动作值和/或返回值，完成对气体密度继电器1的校验工作。
实施例九：
如图9所示，一种用于自动在线校验密度继电器的变送器，包括：压力传感器2、温度传感器3、阀4、压力调节机构5、在线校验接点信号采样单元6、智控单元7。所述阀4的进气口通过电气设备连接接头密封连接于电气设备上，所述阀4的出气口与气体密度继电器1的压力检测器相连通。所述压力传感器2、温度传感器3设置在气体密度继电器1上，压力传感器2在气路上与气体密度继电器1的压力检测器相连通。所述压力调节机构5与气体密度继电器1的压力检测器相连通。所述压力传感器2、温度传感器3、所述阀4、所述压力调节机构5分别与智控单元7相连接。
与实施例一有区别的是，所述阀4密封在第一壳体41内部，阀4的控制电缆线通过与第一壳体41密封的第一引出线密封件42引出，这样设计确保阀4保持密封，能够长期可靠工作。所述压力调节机构5密封在第二壳体55内部，压力调节机构5的控制电缆线通过与第二壳体55密封的第二引出线密封件56引出，这样设计确保压力调节机构5保持密封，能够长期可靠工作。第二壳体55和第一壳体41也可以合二为一，成为一体化。
实施例十：
如图10所示，一种用于自动在线校验密度继电器的变送器，包括：压力传感器2、温度传感器3、阀4、压力调节机构5、在线校验接点信号采样单元6、智控单元7。所述阀4的进气口通过电气设备连接接头密封连接于电气设备上，所述阀4的出气口与压力调节机构5相连接，压力传感器2设置在压力调节机构5上。所述温度传感器3、在线校验接点信号采样单元6、智控单元7、气体密度继电器1设置在压力调节机构5上。气体密度继电器1的压力检测器、压力传感器2、压力调节机构5和阀4在气路上相连通。所述温度传感器3、在线校验接点信号采样单元6、智控单元7设置在一起。所述压力传感器2、温度传感器3、所述阀4、所述压力调节机构5分别与智控单元7相连接。
实施例十一：
如图11所示，一种用于自动在线校验密度继电器的变送器，包括：第一压力传感器21、第二压力传感器22、第一温度传感器31、第二温度传感器32、阀4、压力调节机构5、在线校验接点信号采样单元6、智控单元7。所述阀4的进气口通过电气设备连接接头密封连接于电气设备上，所述阀4的出气口与压力调节机构5相连通。气体密度继电器1、第一温度传感器31、在线校验接点信号采样单元6、智控单元7设置在一起，且设置在压力调节机构5上；第一压力传感器21设置在压力调节机构5上。第二压力传感器22、第二温度传感器32设置在阀4与电气连接接头相连接的一侧。第一压力传感器21、气体密度继电器1的压力检测器在气路上与压力调节机构5相连通；所述第一压力传感器21、第二压力传感器22、第一温度传感器31、第二温度传感器32与智控单元7相连接；所述阀4、所述压力调节机构5分别与智控单元7相连接。
与实施例一不同的是，所述压力传感器有两个，分别是第一压力传感器21、第二压力传感器22；所述的温度传感器有两个，分别是第一温度传感器31、第二温度传感器32。本实施例中第二温度传感器32也可以省去。本实施例具有若干个压力传感器和温度传感器，多个压力传感器监测得到的压力值之间可以进行比对、相互校验；多个温度传感器得到的温度值之间可以进行比对、相互校验；多个压力传感器和多个温度传感器监测得到的对应的多个气体密度值之间可以进行比对、相互校验。
实施例十二：
如图12所示，一种用于自动在线校验密度继电器的变送器，包括：压力传感器2、温度传感器3、阀4、压力调节机构5、在线校验接点信号采样单元6、智控单元7、多通接头9。所述阀4的进气口密封连接于电气设备的上，所述阀4的出气口与多通接头9相连接。所述阀4密封在第一壳体41内部，阀4的控制电缆线通过与第一壳体41密封的第一引出线密封件42引出，这样设计确保阀4保持密封，能够长期可靠工作。气体密度继电器1安装在多通接头9上；所述压力调节机构5安装在多通接头9上。所述压力传感器2、温度传感器3、在线校验接点信号采样单元6与智控单元7设置在气体密度继电器1上。压力传感器2、气体密度继电器1在气路上与压力调节机构5相连通。所述阀4、所述压力调节机构5、所述压力传感器2、温度传感器3分别与智控单元7相连接。
与实施例一不同的是：所述压力传感器2、温度传感器3、在线校验接点信号采样单元6与智控单元7设置在气体密度继电器1上。本实施例的压力调节机构5主要由气室57、加热元件58、保温件59组成。气室57外部(也可以内部)带有加热元件58，通过加热，导致温度的变化，进而完成压力的升降。通过该压力调节机构5调节压力，使得气体密度继电器1发生接点动作，接点动作通过在线校验接点信号采样单元6传递到智控单元7，智控单元7根据气体密度继电器1的接点动作时的压力值以及温度值，换算成对应的密度值，检测到气体密度继电器的报警和/或闭锁接点动作值和/或返回值，完成对气体密度继电器的校验工作。
本实施例工作原理如下：当需要校验密度继电器时，智控单元7控制压力调节机构5的加热元件58进行加热，当压力调节机构5内的温度值T510与温度传感器3的温度值T的温差达到设定值后，可以通过智控单元7关闭阀4，使得气体密度继电器在气路上与电气设备隔断；接着立即关断调节机构5的加热元件58，停止对加热元件58进行加热，压力调节机构5的密闭的气室57的气体的压力就逐步下降，使得气体密度继电器1发生报警和或闭锁接点分别动作，其接点动作通过在线校验接点信号采样单元6传递到智控单元7，智控单元7根据报警和或闭锁接点动作时的密度值，检测出气体密度继电器的报警和/或闭锁接点动作值和/或返回值，完成对气体密度继电器的校验工作。
实施例十三：
如图13所示，本实施例的在线校验接点信号采样单元6包括光电耦合器OC1和一电阻R1，所述光电耦合器OC1包括一发光二极管和一光敏三极管；所述发光二极管的阳极和所述气体密度继电器1的接点PJ串联形成闭合回路；所述光敏三极管的发射极接地；所述光敏三级管的集电极作为在线校验接点信号采样单元6的输出端out6连接所述智控单元7，所述光敏三极管的集电极还通过所述电阻R1与电源相连接。
通过上述电路，可以方便知道气体密度继电器1的接点PJ是断开(非动作状态)还是闭合(动作状态)。具体地，当所述接点PJ闭合时，闭合回路通电，所述发光二极管发光，光将所述光敏三极管导通，所述光敏三极管的集电极输出低电平；当所述接点PJ断开时，闭合回路被断开，所述发光二极管不发光，所述光敏三极管截止，所述光敏三极管的集电极输出高电平。这样，通过在线校验接点信号采样单元6的输出端out6输出高低电平。
本实施例通过光电隔离的方法使智控单元7与接点信号控制回路隔离，在校验过程中关闭接点PJ，或者发生漏气的情况下接点PJ也会发生关闭，此时，均检测到光敏三极管的集电极输出的低电平。控制校验过程中关闭接点PJ的时间在一个预设长度，从而非漏气情况下、校验过程中接点PJ关闭状态持续时间的长度是确定的，通过监控接收到的低电平的持续时间，即可判断是否为校验过程中发生接点PJ关闭。因此，在校验时可以通过记录时间，判断气体密度继电器1发出的是校验时的报警信号，而不是漏气时的报警信号。
本实施例中，智控单元7主要由处理器71(U1)、电源72(U2)组成。
实施例十四：
如图14所示，本实施例的在线校验接点信号采样单元6包括第一光电耦合器OC1和第二光电耦合器OC2。
所述第一光电耦合器OC1的发光二极管和所述第二光电耦合器OC2的发光二极管分别通过限流电阻并联，并联后与所述气体密度继电器的接点串联形成闭合回路，且所述第一光电耦合器OC1和所述第二光电耦合器OC2的发光二极管的连接方向相反；所述第一光电耦合器OC1的光敏三极管的集电极与所述第二光电耦合器OC2的光敏三极管的集电极均通过分压电阻与电源相连接，所述第一光电耦合器OC1的光敏三极管的发射极与所述第二光电耦合器OC2的光敏三极管的发射极连接形成输出端out6，该输出端out6与所述智控单元7相连接，且通过一电阻R5接地。
通过上述电路，可以方便知道气体密度继电器1的接点PJ是断开(非动作状态)还是闭合(动作状态)。具体地，当所述接点PJ闭合时，闭合回路通电，所述第一光电耦合器OC1导通，所述第二光电耦合器OC2截止，所述第一光电耦合器OC1的光敏三极管的发射极(即输出端out6)输出高电平；或者，所述第一光电耦合器OC1截止，所述第二光电耦合器OC2导通，所述第二光电耦合器OC2的光敏三极管的发射极(即输出端out6)输出高电平。当所述接点PJ断开时，闭合回路被断电，所述第一光电耦合器OC1、所述第二光电耦合器OC2均截止，所述第一光电耦合器OC1和所述第二光电耦合器OC2的光敏三极管的发射极(即输出端out6)输出低电平。
在一种优选实施例中，所述电路还包括第一稳压二极管组和第二稳压二极管组，所述第一稳压二极管组和所述第二稳压二极管组并联在所述接点信号控制回路上，且所述第一稳压二极管组和所述第二稳压二极管组的连接方向相反；所述第一稳压二极管组和所述第二稳压二极管组均由一个、两个或者两个以上的稳压二极管串联构成。
本实施例中，所述第一稳压二极管组包括串联的第一稳压二极管D1和第二稳压二极管D2，所述第一稳压二极管D1的负极连接所述第二稳压二极管D2的正极；所述第二稳压二极管组包括串联的第三稳压二极管D3和第四稳压二极管D4，所述第三稳压二极管D3的正极连接所述第四稳压二极管D4的负极。
上述电路可以方便实现对气体密度继电器1的接点PJ的状态进行监测，结合智控单元7，将接点PJ是断开状态还是闭合状态进行相应处理，并实施远传，从后台就知道接点信号状态，大大提高了电网的可靠性。
本实施例中，智控单元7主要由处理器71(U1)、电源72(U2)组成。
实施例十五：
如图15所示，本实施例与实施例十四的区别在于：智控单元7主要由处理器71(U1)、电源72(U2)、通讯模块73(U3)、智控单元保护电路74(U4)、显示及输出75(U5)、数据存储76(U6)等组成。
其中，通讯模块73(U3)的通讯方式可以是有线，如RS232、RS485、CAN-BUS等工业总线、光纤以太网、4-20mA、Hart、IIC、SPI、Wire、同轴电缆、PLC电力载波等；或者是无线，如2G/3G/4G/5G等、WIFI、蓝牙、Lora、Lorawan、Zigbee、红外、超声波、声波、卫星、光波、量子通信、声呐等。智控单元保护电路74(U4)可以是抗静电干扰电路(如ESD、EMI)、抗浪涌电路、电快速保护电路、抗射频场干扰电路、抗脉冲群干扰电路、电源短路保护电路、电源接反保护电路、电接点误接保护电路、充电保护电路等。这些智控单元保护电路可以为一种、或若干种灵活组合而成。显示及输出75(U5)可以是数码管、LED、LCD、HMI、显示器、矩阵屏、打印机、传真、投影仪、手机等，可以为一种、或若干种灵活组合而成。数据存储76(U6)可以是FLASH、RAM、ROM、硬盘、SD等闪存卡、磁带、打孔纸带、光盘、U盘、碟片、胶卷等，可以为一种、或若干种灵活组合而成。
实施例十六：
如图16所示，本实施例的在线校验接点信号采样单元6包括第一霍尔电流传感器H1和第二霍尔电流传感器H2，所述第一霍尔电流传感器H1、所述第二霍尔电流传感器H2和所述气体密度继电器的接点PJ串联形成闭合回路，且所述气体密度继电器1的接点PJ连接在所述第一霍尔电流传感器H1和所述第二霍尔电流传感器H2之间；所述第一霍尔电流传感器H1的输出端与所述第二霍尔电流传感器H2的输出端均与所述智控单元7相连接。
通过上述电路，可以方便知道气体密度继电器1的接点PJ是断开(非动作状态)还是闭合(动作状态)。具体地，当所述接点PJ闭合时，闭合回路通电，所述第一霍尔电流传感器H1和所述第二霍尔电流传感器H2之间流经电流，产生感应电势；当所述接点PJ断开时，闭合回路被断电，所述第一霍尔电流传感器H1和所述第二霍尔电流传感器H2之间无电流流过，产生的感应电势为零。
本实施例中，智控单元7主要由处理器71(U1)、电源72(U2)、通讯模块73(U3)、智控单元保护电路74(U4)、显示及输出75(U5)、数据存储76(U6)等组成。
实施例十七：
如图17所示，本实施例的在线校验接点信号采样单元6包括第一可控硅SCR1、第二可控硅SCR2、第三可控硅SCR3和第四可控硅SCR4。
第一可控硅SCR1和第三可控硅SCR3串联，第二可控硅SCR2和第四可控硅SCR4串联后与第一可控硅SCR1、第三可控硅SCR3构成的串联线路形成串并联闭合回路；所述气体密度继电器1的接点PJ的一端通过线路与所述第一可控硅SCR1、第三可控硅SCR3之间的线路电连接，另一端通过线路与所述
第二可控硅SCR2、第四可控硅SCR4之间的线路电连接。这里所述的串并联如图6所示，为上述元器件相互并联、串联的混合连接的电路。
具体地，第一可控硅SCR1的阴极和第二可控硅SCR2的阴极连接形成所述在线校验接点信号采样单元6的输出端与智控单元7相连接；第一可控硅SCR1的阳极与第三可控硅SCR3的阴极相连接；第二可控硅SCR2的阳极与第四可控硅SCR4的阴极相连接；第三可控硅SCR3的阳极和第四可控硅SCR4的阳极与所述在线校验接点信号采样单元6的输入端相连接。其中，第一可控硅SCR1、第二可控硅SCR2、第三可控硅SCR3和第四可控硅SCR4的控制极均与所述智控单元7相连接。所述智控单元7能够控制对应可控硅的通或断。
本实施例的工作过程如下：
当不进行校验，正常运行时，所述接点PJ断开，触发第三可控硅SCR3和第四可控硅SCR4，第三可控硅SCR3和第四可控硅SCR4处于导通状态，接点信号控制回路处于工作状态。而此时不触发第一可控硅SCR1和第二可控硅SCR2，第一可控硅SCR1和第二可控硅SCR2的阴极无电压输出，处于不通状态。
当进行校验时，不触发第三可控硅SCR3和第四可控硅SCR4，而触发第一可控硅SCR1和第二可控硅SCR2。此时，第三可控硅SCR3、第四可控硅SCR4处于关断状态，接点PJ与接点信号控制回路隔断。而第一可控硅SCR1、第二可控硅SCR2处于导通状态，所述接点PJ与所述在线校验接点信号采样单元6连通，与智控单元7相连接。
在线校验接点信号采样单元6也可以由固态继电器或电磁继电器和可控硅混合灵活组成。
本实施例中，智控单元7主要由处理器71(U1)、电源72(U2)、通讯模块73(U3)、智控单元保护电路74(U4)、显示及输出75(U5)、数据存储76(U6)等组成。
实施例十八：
如图18所示，智控单元7主要由处理器71(U1)、电源72(U2)、通讯模块73(U3)、智控单元保护电路74(U4)、显示及输出和操作75(U5)、数据存储76(U6)等组成。处理器71(U1)含有晶振和滤波电路。智控单元保护电路74(U4)包括浪涌保护电路、滤波电路、短路保护电路、极性保护电路、过压保护电路等。电源有2级，还包括降压模块。
其中，通讯模块73(U3)的通讯方式可以是有线：如RS232、RS485、CAN-BUS等工业总线、光纤以太网、4-20mA、Hart、IIC、SPI、Wire、同轴电缆、PLC电力载波等；或者是无线：如2G/3G/4G/5G等、WIFI、蓝牙、Lora、Lorawan、Zigbee、红外、超声波、声波、卫星、光波、量子通信、声呐等。显示及输出75(U5)可以是：数码管、LED、LCD、HMI、显示器、矩阵屏、打印机、传真、投影仪、手机等，可以一种、或若干种灵活组合而成。数据存储76(U6)可以是：FLASH、RAM、ROM、硬盘、SD等闪存卡、磁带、打孔纸带、光盘、U盘、碟片、胶卷等，可以一种、或若干种灵活组合而成。
实施例十九：
如图19所示，智控单元7主要由处理器71(U1)、电源72(U2)、通讯模块73(U3)、智控单元保护电路74(U4)等组成。处理器71(U1)含有晶振和滤波电路。智控单元保护电路74(U4)包括浪涌保护电路、滤波电路、短路保护电路、极性保护电路、过压保护电路等。电源有2级，还包括降压模块。压力传感器2经过过压保护电路、运算放大电路，到调制电路后，再经过滤波电路到处理器71(U1)。通讯模块73(U3)中，由通讯芯片经过浪涌保护电路到通讯接口。
实施例二十：
图20为一种4-20mA型密度变送器的电路示意图。如图20所示，4-20Ma型密度变送器主要由微处理器(含有主控制器、晶振和滤波电路)、电源、调制电路、电流环、保护电路、模拟压力传感器、运算放大器、温度传感器、比例调制模块、降压模块等组成。微处理器含有晶振和滤波电路。保护电路包括浪涌保护电路、滤波电路、短路保护电路、极性保护电路、过压保护电路等。模拟压力传感器经过过压保护电路、运算放大电路，到调制电路后，再经过滤波电路到微处理器，这样微处理器就能够采集到压力值，以及采集到温度值，经过微处理器计算换算后，得到密度值信号。密度值信号经过比例调制模块、调制电路、电流环，得到4-20Ma的密度值。
总之，模拟压力传感器、温度传感器、微水传感器经过放大电路后，到A/D转换，到MCU，实现压力、温度、水份采集。智控单元7可以含有或连接打印机、液晶显示器，还可以实现USB存储、RS232通讯。
实施例二十一：
图21为本申请实施例二十一的一种用于自动在线校验密度继电器的变送器的结构示意图。如图21所示，变送器包括：压力传感器2、温度传感器3、阀4、压力调节机构5、在线校验接点信号采样单元6、智控单元7。而智控单元7包括：处理器71(U1)、电源72(U2)、通讯模块73(U3)、智控单元保护电路74(U4)、阀控制器77(U7)、执行控制器78(U8)、人机界面79(U9)、压力调节机构位置检测件511等。执行控制器78(U8)也可以称作控制系统，可以设置在智控单元7上；或控制系统部分器件设置在压力调节机构5上，两者密切配合，融合在一起。
实施例二十二：
图22是一种变送器系统的架构示意图。如图22所示，多个设有六氟化硫气室的高压电气设备、多个变送器均依次通过集线器、IEC61850协议转换器与后台监控终端连接。其中，每个变送器分别设置在对应的六氟化硫气室的高压电气设备上。本实施例中，后台监控终端PC通过集线器HUB0与多个集线器HUB(HUB1、HUB2、……HUBm)通讯。每个集线器HUB连接一组变送器，如集线器HUB1连接变送器Z11、Z12、……Z1n，集线器HUB2连接变送器Z21、Z22、……Z2n，……，集线器HUBm连接变送器Zm1、Zm2、……Zmn，其中，m、n均为自然数。
后台监控终端包括：1)后台软件平台：基于Windows、Linux及其他等，或VxWorks、Android、Unix、UCos、FreeRTOS、RTX、embOS、MacOS。2)后台软件关键业务模块：例如权限管理、设备管理、数据存储于查询等，以及用户管理、报警管理、实时数据、历史数据、实时曲线、历史曲线、配置管理、数据采集、数据解析、记录条件、异常处理等。3)界面组态：例如Form界面、Web界面、组态界面等。
实施例二十三：
图23是一种变送器系统的架构示意图。本实施例较实施例二十二增加了网络交换机Gateway、综合应用服务器Server、规约转换器/在线监测智能单元ProC。本实施例中，后台监控终端PC通过网络交换机Gateway连接两个综合应用服务器Server1、Server2，两个综合应用服务器Server1、Server2通过站控层A网和B网与多个规约转换器/在线监测智能单元ProC(ProC1、ProC2、……ProCn)通讯，规约转换器/在线监测智能单元ProC通过R5485网络与多个集线器HUB(HUB1、HUB2、……HUBm)通讯。每个集线器HUB连接一组变送器，如集线器HUB1连接变送器Z11、Z12、……Z1n，集线器HUB2连接变送器Z21、Z22、……Z2n，……，集线器HUBm连接变送器Zm1、Zm2、……Zmn，其中，m、n均为自然数。
实施例二十四：
图24是一种变送器系统的架构示意图。本实施例为无线传输方式的架构示意图，图中虚框表示无线模块Wn和变送器Zn可以做成一体或者分体，具体方案可以灵活。
多个综合应用服务器Server1、Server2、……Server n通过云端Cluod、无线网关(Wireless Gateway)、以及各个变送器的无线模块与各个变送器进行无线通信。其中，n为自然数。
除了在线对气体密度继电器校验外，系统还可以实时监测断路器、GIS等电气设备内部SF6气体的温度、压力、密度、微水等物理量及其变化趋势，并具有通讯接口，将数据上传到后台监控终端，实现断路器、GIS等电气设备SF6气体密度、微水等物理量的在线监测功能，并且可灵活设定报警界限，就地查询历史数据，准确分析判断设备漏气趋势及漏气率，提前发现设备出现异常情况，从而保障电气设备和变电站整套系统的安全运行，真正实现变电站、尤其是无人值班站的电气设备的在线监测。配置原则：系统应采用总线式分层分布式结构搭建，满足智能变电站的三层体系结构要求：过程层(传感器层，即用于自动在线校验密度继电器的变送器)、间隔层(数据传输、采集处理层)、站控层(监测主机、数据库服务器等)，整体系统采用IEC61850标准电力通信规约。后台监控终端负责监测数据的汇集、综合分析、故障诊断、存储和标准化数据转发，具有实时数据展示、变化趋势分析、历史数据查询、实时告警等功能。通过该系统就可以实现无需到现场即可对高压电气设备的气体密度、微水进行在线监测，可在线对气体密度继电器校验检测，可以通过专家分析软件，通过大数据分析，通过趋势分析，为SF6电气设备的状态检修提供坚实的依据，满足电网自动化和设备状态检修的需要，对提高电网系统的安全运行和运行管理水平，开展预期诊断和趋势分析，减少无计划停电检修起到重要作用。
变送器校验气体密度继电器的校验精度可以相关电力行业或国家标准。在不同温度下，其校验要求可以根据国标或行业标准，例如按照DL/T 259《六氟化硫气体密度继电器校验规程》中的4.8条温度补偿性能规定，每个温度值所对应的精度要求，即其误差判定要求是不一样的，可以根据标准或另行规定。可以进行不同年度同期(或同季节)的对比、判定。例如2021年5月份的校验结果，可以与2019年5月份、2020年5月份的校验结果，作直接比较，趋势分析，进行判定。校验可以在需要校验的时候进行，还可以进行移动式设计，即可以在A变电站工作一段时间，完成任务后，可以移动到B变电站工作一段时间，完成任务后，再移动到C变电站工作。
本申请的用于自动在线校验密度继电器的变送器的校验精度可以达到20度为0.25级，在高温或低温时达到0.625级，校验精度符合要求，从经济上、计量上满足要求或相关规范。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (20)

1.用于自动在线校验密度继电器的变送器，其特征在于，包括：压力传感器、温度传感器，智控单元和阀；其中，
所述智控单元，与所述阀相连接，控制所述阀的关闭或开启；所述智控单元还设有压力传感器接口、温度传感器接口，将压力传感器与温度传感器采集的数据变换成标准信号。
2.根据权利要求1所述的用于自动在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述智控单元将所述压力传感器、所述温度传感器采集的数据变换为气体密度值，即对应20℃时的压力值；或者转换为气体密度值的数字信号，完成气体密度的在线监测。
3.根据权利要求1所述的用于自动在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述智控单元将所述压力传感器、所述温度传感器采集的数据变换为对应密度值的电流信号。优选地，所述电流信号为直流电流信号；更优选地，所述直流电流信号为0～10mA或4～20mA。
4.根据权利要求1所述的用于自动在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述智控单元将所述压力传感器、所述温度传感器采集的数据变换为对应密度值的电压信号。优选地，所述电压信号为直流电压信号；更优选地，所述直流电压信号为1～5V。
5.根据权利要求1所述的用于自动在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述智控单元基于微处理器的嵌入式系统内嵌算法及控制程序，自动控制整个校验过程，包含所有外设、逻辑及输入输出。
6.根据权利要求1所述的用于自动在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述智控单元设有电气接口，所述电气接口用于完成测试数据存储，和/或测试数据导出，和/或测试数据打印，和/或与上位机进行数据通讯，和/或输入模拟量、数字量信息。更优选地，所述电气接口设有防止用户误接造成接口损坏、和/或防止电磁干扰的电气接口保护电路。
7.根据权利要求1所述的用于自动在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述智控单元上还设有时钟，所述时钟用于定期设置校验时间，或者记录测试时间，或者记录事件时间。
8.根据权利要求1所述的用于自动在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述变送器在线监测电气设备的气体密度值，如有异常，所述变送器启动对气体密度继电器的在线校验。
9.根据权利要求1所述的用于自动在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述阀为电动阀、和/或电磁阀，或为压电阀，或为温度控制的阀，或为采用智能记忆材料制作的、采用电加热开启或关闭的新型阀。
10.根据权利要求1所述的用于自动在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述阀为软管折弯或夹扁方式实现关闭或开启。
11.根据权利要求1所述的用于自动在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述阀密封在一个腔体或外壳内。
12.根据权利要求1所述的用于在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述阀的气路两侧分别设置有压力传感器；或者，所述阀的气路两侧分别设置有压力或密度检测器。
13.根据权利要求1所述的用于自动在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述阀的前端设有密度继电器或密度开关，输出一个安全校验设定点的信号，该信号与所述智控单元连接。
14.根据权利要求1所述的用于自动在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：包括至少一个温度传感器、和至少一个压力传感器，所述压力传感器、所述温度传感器连接智控单元。
15.根据权利要求14所述的用于自动在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述压力传感器、所述温度传感器为一体化结构；或者，所述压力传感器、所述温度传感器组成的一体化结构具有远传功能，远传监测到的压力值、温度值，和/或气体密度值。
16.根据权利要求14所述的用于自动在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述变送器包括至少两个压力传感器，各个压力传感器采集的压力值进行比对，完成各个压力传感器之间的相互校验。
17.根据权利要求14所述的用于自动在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述变送器包括至少两个温度传感器，各个温度传感器采集的温度值进行比对，完成各个温度传感器之间的相互校验。
18.根据权利要求14所述的用于自动在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：各个压力传感器采集的压力值和各个温度传感器采集的温度值随机排列组合，并将各个组合按照气体压力-温度特性换算成为多个对应20℃的压力值，即气体密度值，各个气体密度值进行比对，完成对各个压力传感器、各个温度传感器的相互校验；或者，各个压力传感器采集的压力值和各个温度传感器采集的温度值历遍所有排列组合，并将各个组合按照气体压力-温度特性换算成为多个对应20℃的压力值，即气体密度值，各个气体密度值进行比对，完成对各个压力传感器、各个温度传感器的相互校验；或者，将各个压力传感器、各个温度传感器得到的多个气体密度值与气体密度继电器输出的比对密度值输出信号进行比对，完成对气体密度继电器、各个压力传感器、各个温度传感器的相互校验；或者，将各个压力传感器、各个温度传感器得到的多个气体密度值、压力值、温度值进行比对，完成对气体密度继电器、各个压力传感器、各个温度传感器的相互校验。
19.根据权利要求1所述的用于自动在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述变送器带有比对密度值输出信号，该比对密度值输出信号与所述智控单元相连接；或者，所述变送器带有比对压力值输出信号，该比对压力值输出信号与所述智控单元相连接。
20.用于自动在线校验密度继电器的变送器系统，其特征在于：所述变送器系统由权利要求1至19任一项所述的用于自动在线校验密度继电器的变送器构成；或者，所述监测系统包括权利要求1至19任一项所述的用于自动在线校验密度继电器的变送器。
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