CN110542852B - 一种气体密度继电器的改造方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种气体密度继电器的改造方法，用于高压、中压电气设备，在传统的气体密度继电器本体上增设气体密度检测传感器、温度调节机构、在线校验接点信号采样单元和智控单元。通过温度调节机构调节气体密度继电器温度补偿元件温度的升降，使得气体密度继电器本体发生接点动作，接点动作通过在线校验接点信号采样单元传递到智控单元，智控单元根据接点动作时的密度值，检测出气体密度继电器本体的报警和/或闭锁接点信号动作值和/或返回值，无须检修人员到现场就能完成气体密度继电器的校验工作，大大提高了电网的可靠性，无须加装阀门式接头，就可以校验气体密度继电器，提高了效率，降低了成本。

Description

一种气体密度继电器的改造方法
技术领域
本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种应用在高压、中压电气设备上的气体密度继电器的改造方法。
背景技术
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，所以对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，为此气体密度监测系统(气体密度继电器)应用将蓬勃发展。而目前的气体密度监测系统(气体密度继电器)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。但是，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(气体密度继电器)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，可以在压力到达报警、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，非常必要在现有的气体密度自校验气体密度继电器，尤其是气体密度在线自校验气体密度继电器或系统中，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，无须检修人员到现场，大大提高了工作效率，降低了成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气体密度继电器的改造方法，以解决上述技术背景中提出的问题。利用该方法可以对现场的密度继电器进行改造，同时利用该方法可以制造新的气体密度继电器或气体密度监测装置。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种气体密度继电器的改造方法，包括：
将气体密度检测传感器，与气体密度继电器本体连通；
将所述气体密度检测传感器的气路，连接多通接头的第一接口；
将温度调节机构设置在气体密度继电器本体的壳体内或壳体外，所述温度调节机构调节所述气体密度继电器本体的温度补偿元件的温度升降，使所述气体密度继电器本体发生接点信号动作；
将在线校验接点信号采样单元，与所述气体密度继电器本体直接或间接相连接，所述在线校验接点信号采样单元采样所述气体密度继电器本体的接点发生动作时产生的接点信号；
将智控单元，分别与所述气体密度检测传感器、所述温度调节机构和所述在线校验接点信号采样单元相连接，完成所述温度调节机构的控制、压力值采集和温度值采集、和/或气体密度值采集，以及检测所述气体密度继电器本体的接点信号动作值和/或接点信号返回值；
其中，所述接点信号包括报警、和/或闭锁。
优选地，所述气体密度检测传感器、所述在线校验接点信号采样单元和所述智控单元设置在所述气体密度继电器本体上；或者，
所述温度调节机构设置在所述气体密度继电器本体上；或者，
所述温度调节机构设置在所述气体密度继电器本体内；或者，
所述气体密度检测传感器、所述温度调节机构、所述在线校验接点信号采样单元和所述智控单元设置在所述气体密度继电器本体上；或者，
所述多通接头设置在所述气体密度继电器本体上；或者，
所述温度调节机构固定在所述多通接头上；或者，
所述温度调节机构、所述气体密度检测传感器设置在所述多通接头上；或者，
所述在线校验接点信号采样单元和所述智控单元设置在所述多通接头上。
优选地，所述气体密度继电器本体、所述气体密度检测传感器为一体化结构；或者，所述气体密度继电器本体、所述气体密度检测传感器为一体化结构的远传式气体密度继电器。
优选地，所述气体密度检测传感器为一体化结构；或者，所述气体密度检测传感器为一体化结构的气体密度变送器。
更优选地，所述在线校验接点信号采样单元、所述智控单元设置在所述气体密度变送器上。
优选地，所述在线校验接点信号采样单元和所述智控单元设置在一起。
更优选地，所述在线校验接点信号采样单元和所述智控单元密封在一个腔体或壳体内。
优选地，所述气体密度检测传感器包括压力传感器和温度传感器；或者，
采用由压力传感器和温度传感器组成的气体密度变送器；或者，
采用石英音叉技术的密度检测传感器。
更优选地，所述压力传感器安装于所述气体密度继电器本体的气路上或多通接头上。
更优选地，所述温度传感器安装于所述气体密度继电器本体的气路上或气路外，或所述气体密度继电器本体内，或所述气体密度继电器本体内的温度补偿元件附近，或所述气体密度继电器本体外。
更优选地，所述气体密度检测传感器包括至少一个压力传感器、至少一个温度传感器。
具体地，所述压力传感器可以是绝对压力传感器、相对压力传感器、或绝对压力传感器和相对压力传感器；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传感器)、电阻压力传感器(如巴登管附带滑线电阻的压力传感器)；可以是模拟量压力传感器，也可以是数字量压力传感器；
温度传感器可以是热电偶、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。
更优选地，所述压力传感器包括、但不限于相对压力传感器，和/或绝对压力传感器。
进一步地，所述压力传感器为绝对压力传感器时，用绝对压力值来表示，其校验结果是相应的20℃的绝对压力值，用相对压力值来表示，其校验结果换算成相应的20℃的相对压力值；
所述压力传感器为相对压力传感器时，用相对压力值来表示，其校验结果是相应的20℃的相对压力值，用绝对压力值来表示，其校验结果换算成相应的20℃的绝对压力值；
所述绝对压力值和所述相对压力值之间的换算关系为：
P绝对压力＝P相对压力+P标准大气压。
优选地，所述智控单元获取所述气体密度检测传感器采集的气体密度值；或者，所述智控单元获取所述气体密度检测传感器采集的压力值和温度值，完成所述气体密度继电器对气体密度的在线监测，即完成所述气体密度继电器对所监测的电气设备的气体密度的在线监测。
更优选地，所述智控单元采用均值法(平均值法)计算所述气体密度值，所述均值法为：在设定的时间间隔内，设定采集频率，将全部采集得到的不同时间点的N个气体密度值进行平均值计算处理，得到其气体密度值；或者，在设定的时间间隔里、设定温度间隔步长，把全部温度范围内采集得到的N个不同温度值所对应的密度值进行平均值计算处理，得到其气体密度值；或者，在设定的时间间隔里、设定压力间隔步长，把全部压力变化范围内采集得到的N个不同压力值所对应的密度值进行平均值计算处理，得到其气体密度值；其中，N为大于等于1的正整数。
优选地，所述智控单元获取所述气体密度继电器本体发生接点信号动作或切换时、所述气体密度检测传感器采集的气体密度值，完成所述气体密度继电器的在线校验；或者，
所述智控单元获取所述气体密度继电器本体发生接点信号动作或切换时、所述气体密度检测传感器采集的压力值和温度值，并按照气体压力-温度特性换算成为对应20℃的压力值，即气体密度值，完成所述气体密度继电器的在线校验。
优选地，所述气体密度继电器本体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，
所述气体密度继电器本体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。
优选地，所述气体密度继电器本体包括、但不限于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、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；带指针显示的气体密度继电器、数显型气体密度继电器、不带显示或指示的气体密度开关；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。
优选地，所述温度调节机构为加热元件；或者，
所述温度调节机构包括加热元件、保温件、温度控制器、温度检测器、温度调节机构外壳；或者，
所述温度调节机构包括加热元件和温度控制器；或者，
所述温度调节机构包括加热元件、加热功率调节器和温度控制器；或者，
所述温度调节机构包括加热元件、制冷元件、功率调节器和温度控制器；或者，
所述温度调节机构包括加热元件、加热功率调节器和恒温控制器；或者，
所述温度调节机构包括加热元件、控制器、温度检测器；或者，
所述温度调节机构为加热元件，所述加热元件设置在温度补偿元件附近；或者，
所述温度调节机构为微型恒温箱；
其中，所述加热元件的数量为至少一个，所述加热元件包括、但不限于硅橡胶加热器、电阻丝、电热带、电热棒、热风机、红外线加热器件、半导体中的一种；
所述温度控制器，连接所述加热元件，用于控制加热元件的加热温度，所述温度控制器包括、但不限于PID控制器、PID与模糊控制相组合的控制器、变频控制器、PLC控制器中的一种。
更优选地，所述温度调节机构中的加热元件包括至少两个功率一样或不一样的加热元件；或包括加热功率可调的加热元件。
更优选地，至少两个所述加热元件设置位置可以一样或不一样，可以根据需要而合理设置。
更优选地，所述温度调节机构的温度升降方式为多级控制。
更优选地，所述温度调节机构通过智控单元的控制，在测量气体密度继电器接点信号动作值时，接近动作值时温度变化速度每秒钟不大于1.0℃(或者根据需要而设定该要求)，即温度要求平稳上升或下降。
优选地，所述一种气体密度继电器的改造方法，还包括：
将阀的一端与电气设备相连通，将所述阀的另一端与所述气体密度继电器本体连通。
更优选地，将所述阀还与所述智控单元相连接，使所述阀在所述智控单元的控制下实现关闭或开启。
更优选地，所述温度传感器安装于所述气体密度继电器本体的气路上，或所述多通接头的气路上、或所述压力调节机构与所述多通接头之间的连接管上、或所述气体密度继电器本体与所述多通接头之间的连接管上、或所述阀与所述多通接头之间的连接管上。
更优选地，所述电气设备包括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，所述电气设备包括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。
更优选地，所述阀为电动阀。
更优选地，所述阀为电磁阀。
进一步地，所述阀为永磁式电磁阀。
更优选地，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。
更优选地，所述阀为软管折弯或夹扁方式实现关闭或开启。
更优选地，所述阀密封在一个腔体或壳体内。
更优选地，所述阀和所述压力调节机构密封在一个腔体或壳体内。
更优选地，所述阀的气路两侧分别设置有压力传感器。
更优选地，所述阀的前端设置有气体密度继电器本体或密度开关。
更优选地，所述阀内嵌于所述多通接头。具体而言，所述多通接头设有第三接口，所述第三接口处设有与所述电气设备对接的连接部，所述阀内嵌于所述连接部内。
更优选地，所述一种气体密度继电器的改造方法，还包括：
将自封阀安装于所述多通接头与所述阀之间；或者，将所述阀安装于所述多通接头与自封阀之间。
优选地，所述一种气体密度继电器的改造方法，还包括：压力调节机构，将所述压力调节机构的气路，与所述气体密度继电器本体连通；所述压力调节机构被配置为调节所述气体密度继电器本体的压力升降，进而配合或/和结合温度调节机构，使所述气体密度继电器本体发生接点信号动作；所述智控单元与所述压力调节机构相连接，完成所述压力调节机构的控制；或者，
还包括：加热器件，将所述智控单元与所述加热器件相连接；或者，
还包括气室和加热器件，将所述气室与所述气体密度继电器本体相连通，所述气室的外部或内部设有加热器件，所述智控单元与所述加热器件相连接。
更优选地，所述压力调节机构密封在一个腔体或壳体内。
更优选地，校验时，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，进而完成所述气体密度继电器的压力升降。
进一步地，所述加热元件、和/或所述制冷元件为半导体。
进一步地，所述压力调节机构还包括保温件，所述保温件设于所述密闭气室的外面。
更优选地，校验时，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所述多通接头或所述气体密度继电器本体；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。
更优选地，校验时，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腔体内移动。
更优选地，所述压力调节机构为一端连接驱动部件的气囊，所述气囊在所述驱动部件的驱动下发生体积变化，所述气囊连通所述多通接头或所述气体密度继电器本体。
更优选地，所述压力调节机构为波纹管，所述波纹管的一端连通所述多通接头或所述气体密度继电器本体，所述波纹管的另一端在所述驱动部件的驱动下伸缩。
上述压力调节装置中的所述驱动部件包括、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。
更优选地，所述压力调节机构为一放气阀。
进一步地，所述压力调节机构还包括控制气体释放流量的流量阀。
进一步地，所述放气阀为电磁阀或电动阀，或其它通过电的或气的方式实现的放气阀。
更优选地，所述压力调节机构为一压缩机。
更优选地，所述压力调节机构为一泵。
进一步地，所述泵包括、但不限于造压泵、增压泵、电动气泵、电磁气泵中的一种。
更优选地，所述一种气体密度继电器的改造方法，还包括：在所述压力调节机构上设置补气接口；或者，在气体密度继电器所监测的电气设备上设置补气接口；或者，在所述多通接头上设置补气接口；或者，在所述气体密度继电器本体上设置补气接口。
优选地，还包括相互自校单元，智控单元通过对相互自校单元所检测的数据进行对比，实现气体密度继电器的免维护；或者，通过智控单元和相互自校单元对所检测的数据进行对比，实现气体密度继电器的免维护。
优选地，所述智控单元还包括深度计算单元，深度计算单元能够根据环境温度值、电气设备气体密度值或压力值，根据气体压力-温度特性，能够为所需校验的所述气体密度继电器提供一个校验初始密度合适的气源；或者，所述智控单元根据校验时的环境温度值、电气设备气室的气体压力值、所述气体密度继电器需要校验的温度值，根据气体压力-温度特性，能够为所需校验的所述气体密度继电器提供一个校验初始密度合适的气源。
优选地，所述在线校验接点信号采样单元对所述气体密度继电器本体的接点信号采样满足：所述在线校验接点信号采样单元具有独立的至少两组采样接点，可同时对至少两个接点自动完成校验，且连续测量、无须更换接点或重新选择接点；其中，
所述接点包括、但不限于报警接点、报警接点+闭锁接点、报警接点+闭锁1接点+闭锁2接点、报警接点+闭锁接点+超压接点中的一种。
优选地，所述在线校验接点信号采样单元对所述气体密度继电器本体的接点信号动作值或其切换值的测试电压不低于24V，即在校验时，在接点信号相应端子之间施加不低于24V电压。
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等、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，所述智控单元具有电气接口，所述电气接口完成测试数据存储，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，所述气体密度继电器支持气体密度继电器的基本信息输入，所述基本信息包括、但不限于出厂编号、精度要求、额定参数、制造厂、运行位置中的一种或几种。
优选地，所述智控单元还包括实现远距离传输测试数据、和/或校验结果的通讯模块。
更优选地，所述通讯模块的通讯方式为有线通讯或无线通讯方式。
进一步地，所述有线通讯方式包括、但不限于RS232总线、RS485总线、CAN-BUS总线、4-20mA、Hart、IIC、SPI、Wire、同轴电缆、PLC电力载波、电缆线中的一种或几种。
进一步地，所述无线通讯方式包括、但不限于NB-IOT、2G/3G/4G/5G、WIFI、蓝牙、Lora、Lorawan、Zigbee、红外、超声波、声波、卫星、光波、量子通信、声呐中的一种或几种。
优选地，所述智控单元上还设有时钟，所述时钟被配置为用于定期设置所述气体密度继电器的校验时间，或者记录测试时间，或者记录事件时间。
优选地，所述智控单元的控制通过现场控制，和/或通过后台控制。
更优选地，所述一种具有在线自校验功能的气体密度继电器根据所述后台的设置或指令，完成所述气体密度继电器的在线校验；或者，
根据设置的所述气体密度继电器的校验时间，完成所述气体密度继电器的在线校验。
优选地，所述一种气体密度继电器的改造方法，还包括：将用于人机交互的显示界面，与所述智控单元相连接，实时显示当前的校验数据，且支持数据输入。
优选地，所述一种气体密度继电器的改造方法，还包括：将微水传感器分别与所述气体密度继电器本体和所述智控单元相连接。
更优选地，所述一种气体密度继电器的改造方法，还包括：将气体循环机构分别与所述气体密度继电器本体和所述智控单元相连接，所述气体循环机构包括毛细管、密封腔室和加热元件。
进一步地，所述微水传感器可以安装于所述气体循环机构的密封腔室、毛细管中、毛细管口、毛细管外。
优选地，所述一种气体密度继电器的改造方法，还包括：将分解物传感器分别与所述气体密度继电器本体和所述智控单元相连接。
优选地，所述一种气体密度继电器的改造方法，还包括：在所述气体密度继电器本体、和/或所述气体密度检测传感器、和/或所述压力调节机构、和/或所述在线校验接点信号采样单元、和/或所述智控单元上安装用于监控的摄像头。
优选地，所述气体密度继电器本体包括：壳体，以及设于所述壳体内的基座、端座、压力检测器、温度补偿元件、若干信号发生器；所述压力检测器的一端固定在所述基座上并与之连通，所述压力检测器的另一端通过所述端座与所述温度补偿元件的一端相连接，所述温度补偿元件的另一端设有横梁，所述横梁上设有推动所述信号发生器、使所述信号发生器的接点接通或断开的调节件；
其中，所述信号发生器包括微动开关或磁助式电接点，所述气体密度继电器本体通过所述信号发生器输出接点信号；所述压力检测器包括巴登管或波纹管；所述温度补偿元件采用温度补偿片或壳体内封闭的气体。
更优选地，至少有一个所述温度传感器设置在所述气体密度继电器的温度补偿元件附近、或设置在温度补偿元件上，或集成于所述温度补偿元件中。优选地，至少有一个所述温度传感器设置在所述气体密度继电器的压力检测器靠近温度补偿元件的一端。
更优选地，所述一种气体密度继电器的改造方法，还包括：将所述多通接头的第一接口与所述基座相连通；将所述在线校验接点信号采样单元与所述信号发生器相连接。
更优选地，所述气体密度继电器本体还包括机芯、指针、刻度盘，所述机芯固定在所述基座上；所述温度补偿元件的另一端还通过连杆与所述机芯连接或直接与所述机芯连接；所述指针安装于所述机芯上且设于所述刻度盘之前，所述指针结合所述刻度盘显示气体密度值。
进一步地，所述气体密度继电器本体还包括具有示值显示的数码器件或液晶器件。
更优选地，所述气体密度继电器本体或智控单元还包括接触电阻检测单元；所述接触电阻检测单元与接点信号相连接或直接与信号发生器相连接；在在线校验接点信号采样单元的控制下，气体密度继电器的接点信号与其控制回路隔离，在气体密度继电器的接点信号发生动作时，和/或在接到检测接点接触电阻的指令时，接触电阻检测单元能够检测到气体密度继电器的接点接触电阻值。
所述接触电阻检测单元还可以设置在在线校验接点信号采样单元等其它之处，可以因地制宜，灵活设置。
优选地，至少两个气体密度继电器本体、至少两个多通接头、至少两个温度调节机构、至少两个在线校验接点信号采样单元和一个智控单元、一个气体密度检测传感器，完成所述气体密度继电器的在线校验；或者，
至少两个气体密度继电器本体、至少两个多通接头、至少两个温度调节机构、至少两个在线校验接点信号采样单元、至少两个智控单元和一个气体密度检测传感器，完成所述气体密度继电器的在线校验；或者，
至少两个气体密度继电器本体、至少两个多通接头、至少两个温度调节机构、至少两个在线校验接点信号采样单元、至少两个气体密度检测传感器和一个智控单元，完成所述气体密度继电器的在线校验。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
提供一种气体密度继电器的改造方法，用于高压、中压电气设备，在传统的气体密度继电器本体上增设气体密度检测传感器、多通接头、压力调节机构、在线校验接点信号采样单元和智控单元。通过温度调节机构调节气体密度继电器温度补偿元件的温度升降，使得气体密度继电器本体发生接点动作，接点动作通过在线校验接点信号采样单元传递到智控单元，智控单元根据接点动作时的密度值，检测出气体密度继电器本体的报警和/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，无须检修人员到现场就能完成气体密度继电器的校验工作，还可以实现免维护，大大提高了电网的可靠性，提高了效率，降低了成本。本发明所述的一种气体密度继电器泛指具有在线校验功能的一体化气体密度继电器、或具有气体密度继电器在线校验功能的气体密度监测装置等。同时本申请的整个校验过程实现SF6气体零排放的，符合环保规程要求。
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是实施例一的气体密度继电器的结构示意图；
图2本申请优选实施例的一种气体密度继电器本体的结构示意图；
图3是实施例二的气体密度继电器的结构示意图；
图4是实施例三的气体密度继电器的结构示意图；
图5是实施例四的气体密度继电器的结构示意图；
图6是实施例五的气体密度继电器的结构示意图；
图7是实施例六的气体密度继电器的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种气体密度继电器的改造方法，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。
一种气体密度继电器的改造方法，包括：将气体密度检测传感器(压力传感器2)，与气体密度继电器本体1连通；将所述气体密度继电器本体1的气路，连接多通接头9的第一接口；将所述温度调节机构5与气体密度继电器本体1相对设置；所述温度调节机构5调节所述气体密度继电器本体1的温度补偿元件的温度升降，使所述气体密度继电器本体1发生接点信号动作；将在线校验接点信号采样单元6，与所述气体密度继电器本体1相连接，所述在线校验接点信号采样单元6采样所述气体密度继电器本体1的接点信号；将智控单元7，分别与所述气体密度检测传感器(2、3)、所述温度调节机构5和所述在线校验接点信号采样单元6相连接，完成所述温度调节机构5的控制、压力值采集和温度值采集、和/或气体密度值采集，以及检测所述气体密度继电器本体1的接点信号动作值和/或接点信号返回值；其中，所述接点信号包括报警、和/或闭锁。利用该方法可以对现场的密度继电器进行改造，或可以制造新的气体密度继电器，或可以制造新的气体密度监测装置。
实施例一：
如图1所示，本发明实施例一提供的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器，包括：气体密度继电器本体1、压力传感器2、温度传感器3、温度调节机构5、在线校验接点信号采样单元6、一个智控单元7、多通接头9和补气接口10。将所述温度调节机构5与气体密度继电器本体1相对设置，温度传感器3设置在气体密度继电器本体1的壳体内。所述气体密度继电器本体1和补气接口10设置在多通接头9上，压力传感器2、在线校验接点信号采样单元6和智控单元7设置在密度继电器本体1上。温度调节机构5设置在密度继电器本体1外面。具体地，气体密度继电器本体1通过多通接头9与电气设备8相连通；所述压力传感器2在气路上与气体密度继电器本体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本体1和智控单元7相连接；所述压力传感器2、温度传感器3和温度调节机构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。温度调节机构5设置在气体密度继电器的壳体上。
所述温度调节机构5被配置为调节所述气体密度继电器本体1的温度补偿元件的温度升降，使所述气体密度继电器本体1发生接点动作；所述在线校验接点信号采样单元6，与所述气体密度继电器本体1相连接，被配置为采样所述气体密度继电器本体1的接点信号；其中，所述接点信号包括报警、和/或闭锁；所述温度调节机构5主要由加热元件501、保温件502、控制器504、温度检测器3(与温度传感器一样)、温度调节机构外壳503等组成。控制器504可采用PID控制,或者采用PID与模糊控制相组合的控制方式。加热元件501电加热工作功率范围由控制器504以及温度升降幅度设定值控制。通过不同的功率大小控制温度的变化幅度。可以设置偏离度，使之提前加热或制冷。温度调节机构5内的温度,通过智控单元7和控制器504，在测量气体密度继电器接点信号动作值时，接近动作值时温度变化速度每秒钟不大于1.0℃(甚至每秒钟不大于0.5℃，或者根据需要而设定该要求)，即温度要求平稳上升或下降。
其工作原理如下：
通过智控单元7对温度调节机构5的操作或控制，使气体密度继电器本体1的温度升高，进而气体密度继电器的温度补偿元件的温度升高，接近动作值时温度变化速度每秒钟不大于1.0℃(甚至每秒钟不大于0.5℃，或者根据需要而设定该要求)，即温度要求平稳上升或下降。直到气体密度继电器本体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根据接点动作时的压力值、温度值得到气体密度值，或直接得到气体密度值，检测出气体密度继电器的接点信号动作值，完成气体密度继电器的接点信号动作值的校验工作。例如，对于密度继电器参数为0.6/0.52/0.50MPa(额定值为0.6MPa/报警压力值0.52MPa/报警压力值0.50MPa，相对压力)的气体密度继电器，当环境温度为5℃时，电气设备8气室的气体压力为0.5562MPa(相对压力)，此时校验系统中，压力值不变，在温度升高到29.5℃时，其报警接点发生动作，智控单元7就可以根据接点动作时的压力值0.5562MPa(相对压力)、温度值29.5℃得到气体密度继电器报警接点动作值0.5317MPa(相对压力)，智控单元7就可以得到报警接点动作值的误差：0.0117MPa(0.5317MPa-0.52MPa＝0.0117MPa)，完成密度继电器的报警接点动作值的校验。
通过智控单元7对温度调节机构5的操作或控制，使气体密度继电器本体1的温度降低，进而气体密度继电器本体1的温度补偿元件的温度降低，使得气体密度继电器发生接点复位，接点复位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根据接点复位时的压力值、温度值得到气体密度值，或直接得到气体密度值，检测出气体密度继电器的接点信号返回值，完成气体密度继电器的接点信号返回值的校验工作；例如，对于上述密度继电器参数为0.6/0.52/0.50MPa(额定值为0.6MPa/报警压力值0.52MPa/报警压力值0.50MPa，相对压力)的气体密度继电器，当环境温度为5℃时，电气设备8内的气体压力为0.5562MPa(相对压力)，同样此时校验系统中，压力值不变，在温度降低到24.8℃时，其报警接点发生接点复位，智控单元7就可以根据接点复位时的压力值0.5562MPa(相对压力)、温度值24.8℃得到气体密度继电器报警接点返回值0.5435MPa(相对压力)，智控单元7就可以得到报警接点的切换差：0.0118MPa(0.5435MPa-0.5317MPa＝0.0118MPa)，这样就完成气体密度继电器的报警接点动作值的校验。智控单元7根据要求，根据校验结果(校验数据)，就可以判定所校验的气体密度继电器的性能情况(如合格、还是不合格)。当所有的接点信号校验工作完成后，通过人工或智控单元7关断温度调节机构5的加热元件501。
其中，气体密度继电器本体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(例如采用压力传感器+温度传感器、电控继电器，软件补偿实现)、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；可以是数字式得和模拟式的。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。
所述温度调节机构5为加热元件；或者，所述温度调节机构主要由加热元件、保温件、控制器、温度检测器、温度调节机构外壳等组成；或者，所述温度调节机构主要由加热元件和温度控制器组成；或者，所述温度调节机构主要由加热元件、加热功率调节器和温度控制器组成；或者，所述温度调节机构主要由加热元件、制冷元件、功率调节器和温度控制器组成；或者，所述温度调节机构主要由加热元件、加热功率调节器和恒温控制器组成；或者，所述温度调节机构主要由加热元件、控制器、温度检测器等组成的；或者，所述温度调节机构为加热元件，所述加热元件设置在温度补偿元件附近；或者，所述温度调节机构为微型恒温箱；其中，所述加热元件包括、但不限于硅橡胶加热器、电阻丝、电热带、电热棒、热风机、红外线加热器件、半导体中的一种；所述加热元件由若干个加热元件组组成；所述控制器包括、但不限于PID控制器、PID与模糊控制相组合的控制器、变频控制器、PLC控制器中的一种。
所述在线校验接点信号采样单元6主要完成气体密度继电器本体1的接点信号采样。即在线校验接点信号采样单元6的基本要求或功能是：1)在校验时不影响电气设备的安全运行。就是在校验时，气体密度继电器本体1的接点信号发生动作时，不会影响电气设备的安全运行；2)气体密度继电器本体1的接点信号控制回路不影响气体密度继电器的性能，特别是不影响智控单元7的性能，不会使得气体密度继电器发生损坏、或影响测试工作。
所述智控单元7的基本要求或功能是：通过智控单元7完成对温度调节机构5的控制和信号采集。实现：能够检测到气体密度继电器本体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本体1的接点动作值PD20，完成气体密度继电器本体1的校验工作。或者，能够直接检测到气体密度继电器本体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本体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、记录事件。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本体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本体1的额定压力值校验。同时，完成气体密度继电器本体1的压力检测器103和压力传感器2的相互校验；或者完成气体密度继电器本体1和气体密度检测传感器(2、3)的相互校验，实现免维护。
气体密度继电器本体1、压力传感器2、温度传感器3、温度调节机构5、在线校验接点信号采样单元6、智控单元7和多通接头9之间可以根据需要进行适当灵活设置。例如气体密度继电器本体1、压力传感器2和温度传感器3可以设置在一起；或者气体密度继电器本体1和压力调节机构5可以设置在一起。总之，它们间的设置可以灵活排列组合。
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。
图2为本申请一种优选实施例的气体密度继电器本体1的结构示意图。如图2所示，一种气体密度继电器本体1包括：壳体101，以及设于所述壳体101内的基座102、端座108、压力检测器103、温度补偿元件104、若干信号发生器109、机芯105、指针106、刻度盘107。所述压力检测器103的一端固定在所述基座102上并与之连通，所述压力检测器103的另一端通过所述端座108与所述温度补偿元件104的一端相连接，所述温度补偿元件104的另一端设有横梁，所述横梁上设有推动所述信号发生器109、使所述信号发生器109的接点接通或断开的调节件。所述机芯105固定在所述基座102上；所述温度补偿元件104的另一端还通过连杆与所述机芯105连接或直接与所述机芯105连接；所述指针106安装于所述机105芯上且设于所述刻度盘107之前，所述指针106结合所述刻度盘107显示气体密度值。所述气体密度继电器本体1还可以包括具有示值显示的数码器件或液晶器件。其中，所述信号发生器109包括微动开关或磁助式电接点，所述气体密度继电器本体1通过所述信号发生器109输出接点信号；所述压力检测器103包括巴登管或者波纹管；所述温度补偿元件104采用温度补偿片或壳体内封闭的气体。本实施例的气体密度继电器本体1还可以包括：充油型密度继电器、无油型密度继电器、气体密度表、气体密度开关或者气体压力表。
所述多通接头9的第一接口与所述基座102相连通；所述多通接头9的第二接口与所述压力传感器2相连通；所述在线校验接点信号采样单6元，与所述信号发生器109相连接。
在本实施例的气体密度继电器本体1内，基于压力检测器103并利用温度补偿元件104对变化的压力和温度进行修正，以反映六氟化硫气体密度的变化。即在被测介质六氟化硫(SF6)气体的压力作用下，由于有了温度补偿元件104的作用，六氟化硫气体密度值变化时，六氟化硫气体的压力值也相应地变化，迫使压力检测器103的末端产生相应的弹性变形位移，借助于温度补偿元件104，传递给机芯105，机芯105又传递给指针106，遂将被测的六氟化硫气体密度值在刻度盘107上指示出来。信号发生器109作为输出报警闭锁接点。这样气体密度继电器本体1就能把六氟化硫气体密度值显示出来了。如果漏气了，六氟化硫气体密度值下降了，压力检测器103产生相应的向下位移，通过温度补偿元件104，传递给机芯105，机芯105又传递给指针106，指针106就往示值小的方向走，在刻度盘107上具体显示漏气程度；同时，压力检测器103通过温度补偿元件104带动横梁向下位移，横梁上的调节件渐离信号发生器109，到一定程度时，信号发生器109的接点接通，发出相应的接点信号(报警或闭锁)，达到监视和控制电气开关等设备中的六氟化硫气体密度，使电气设备安全工作。
如果气体密度值升高了，即密封气室内的六氟化硫气体压力值大于设定的六氟化硫气体压力值时，压力值也相应地升高，压力检测器103的末端和温度补偿元件104产生相应的向上位移，温度补偿元件104使横梁也向上位移，横梁上的调节件就向上位移并推动信号发生器109的接点断开，接点信号(报警或闭锁)就解除。
工作原理：
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和温度，得到相应的20℃压力值P20(即气体密度值)。当需要或/和可以校验密度继电器本体1时，此时如果气体密度值P20≥设定的安全校验密度值PS；气体密度继电器就发出指令，即通过智控单元7断开气体密度继电器本体1的控制回路，使得在线校验气体密度继电器本体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。因为气体密度继电器在开始校验前，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，智控单元7连通气体密度继电器本体1的接点采样电路，然后，智控单元7对温度调节机构5的操作或控制，使气体密度继电器本体1的温度升高，进而密度继电器的温度补偿元件的温度升高，接近动作值时温度变化速度每秒钟不大于1.0℃(甚至每秒钟不大于0.5℃，或者根据需要而设定该要求)，即温度要求平稳上升或下降。直到气体密度继电器本体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根据接点动作时的压力值、温度值得到气体密度值，或直接得到气体密度值，检测出气体密度继电器的接点信号动作值，完成气体密度继电器的接点信号动作值的校验工作。例如，对于密度继电器参数为0.5/0.45/0.40MPa(额定值为0.5MPa/报警压力值0.45MPa/报警压力值0.40MPa，相对压力)的气体密度继电器，当环境温度为10℃时，电气设备8气室的气体压力为0.4852MPa(相对压力)，此时校验系统中，压力值不变，在温度升高到53.6℃时，其闭锁接点发生动作，智控单元7就可以根据接点动作时的压力值0.4852MPa(相对压力)、温度值53.6℃得到气体密度继电器闭锁接点动作值0.4166MPa(相对压力)，智控单元7就可以得到闭锁接点动作值的误差：0.0166MPa(0.4166MPa-0.40MPa＝0.0166MPa)，完成密度继电器的报警接点动作值的校验。
通过智控单元7对温度调节机构5的操作或控制，使气体密度继电器本体1的温度降低，进而气体密度继电器本体1的温度补偿元件的温度降低，使得气体密度继电器发生接点复位，接点复位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根据接点复位时的压力值、温度值得到气体密度值，或直接得到气体密度值，检测出气体密度继电器的接点信号返回值，完成气体密度继电器的接点信号返回值的校验工作。这样就完成密度继电器的报警接点动作值的校验。智控单元7根据要求，根据校验结果(校验数据)，就可以判定所校验的气体密度继电器的性能情况(如合格、还是不合格)。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本体1的校验工作。然后，智控单元7断开气体密度继电器本体1的接点采样电路，此时气体密度继电器本体1的接点就与智控单元7不相连接。同时，通过智控单元7关断温度调节机构的加热元件，并将在线校验接点信号采样单元调整到工作状态，气体密度继电器的接点信号的控制回路恢复运行正常工作状态。即通过智控单元7连通气体密度继电器本体1的控制回路，气体密度继电器本体1的密度监控回路正常工作，气体密度继电器本体1安全监控电气设备的气体密度，使电气设备安全可靠地工作。这样就方便完成气体密度继电器本体1的在线校验工作，同时在线校验气体密度继电器本体1时不会影响电气设备的安全运行。
当气体密度继电器本体1完成了校验工作后，气体密度继电器(或气体密度监测装置)就进行判定，可以告示检测结果。方式灵活，具体来说可以：1)气体密度继电器(或气体密度监测装置)可以就地告示，例如通过指示灯、数码或液晶等显示；2)或气体密度继电器可以通过在线远传通讯方式实施上传，例如可以上传到在线监测系统的后台；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，气体密度继电器完成气体密度继电器的在线校验工作后，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，气体密度继电器完成气体密度继电器的校验工作后，如有异常，智控单元7可以通过气体密度继电器本体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。简单版的气体密度继电器在线校验，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，也可以通过远传密度在线监测上传，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，充分保证气体密度继电器的可靠性能。
气体密度继电器具有安全保护功能，具体就是低于设定值时，气体密度继电器就自动不再对密度继电器进行在线校验，而发出告示信号。例如，当设备的气体密度值小于设定值PS时，就不校验了。例如：只有当设备的气体密度值≥(报警压力值+0.02MPa)时，才能进行在线校验。
气体密度继电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。
气体密度继电器能够根据密度继电器在不同的温度下，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、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。
气体密度继电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进行在线校验。
气体密度继电器具有压力、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本体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。同时，气体密度继电器还可以在线监测电气设备的气体密度值，和/或压力值，和/或温度值，并上传到目标设备实现在线监测。
实施例二：
如图3所示，本发明实施例二提供的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器或气体密度监测装置，包括：气体密度继电器本体1、压力传感器2、温度传感器3、阀4、温度调节机构5、在线校验接点信号采样单元6、智控单元7、多通接头9、补气接口10、压力调节机构11。所述阀4的一端密封连接于电气设备8上，所述阀4的另一端与多通接头9相连接。气体密度继电器本体1安装在多通接头9上；所述压力传感器2、温度传感器3设置在气体密度继电器本体1上，压力传感器2在气路上与气体密度继电器本体1相连通；所述温度调节机构5设置在密度继电器本体1上；所述温度调节机构5主要由加热元件501组成，由智控单元7控制，即加热元件501的控制器与智控单元7设置或设计在一起。所述压力调节机构11安装在多通接头9上，压力调节机构11与气体密度继电器本体1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、阀4、温度调节机构5和压力调节机构11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。
与实施例一不同的是，本实施例还包括压力调节机构11。所述压力调节机构11包括活塞1101、驱动机构1102、密封圈1110，通过驱动机构1102带动活塞1101在压力调节机构内移动，进而完成压力的升降。
工作原理为：通过智控单元7把在线校验接点信号采样单元6调整到校验状态，在校验状态下，在线校验接点信号采样单元6切断气体密度继电器本体1的接点信号的控制回路，将气体密度继电器本体1的接点连接至智控单元7；以及通过智控单元7，将气体密度继电器本体1与电气设备间的阀4关闭；通过智控单元7驱动压力调节机构11，使气体密度继电器的压力缓慢下降，下降到目标压力值后，可以停止该项操作。接着，通过智控单元7对温度调节机构5的操作或控制，使气体密度继电器本体1的温度升高，进而密度继电器的温度补偿元件的温度升高，使得气体密度继电器发生接点动作，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根据接点动作时的压力值、温度值得到气体密度值，或直接得到气体密度值，检测出气体密度继电器的接点信号动作值，完成气体密度继电器的接点信号动作值的校验工作，该操作类似于实施例一。智控单元7还包括深度计算单元，深度计算单元能够根据环境温度值、电气设备气体密度值或压力值。
通过智控单元7对温度调节机构5的操作或控制，使气体密度继电器本体1的温度降低，进而气体密度继电器的温度补偿元件的温度降低，使得气体密度继电器发生接点复位，接点复位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根据接点复位时的压力值、温度值得到气体密度值，或直接得到气体密度值，检测出气体密度继电器的接点信号返回值，完成气体密度继电器的接点信号返回值的校验工作。
当所有的接点信号校验工作完成后，通过智控单元7关断温度调节机构的加热元件，并将在线校验接点信号采样单元6调整到工作状态，气体密度继电器的接点信号的控制回路恢复运行正常工作状态。本实施例中，温度调节机构和压力调节机构的操作循序可以灵活，即可以先操作压力调节机构，再后操作温度调节机构；或者可以先操作温度调节机构，再后操作压力调节机构；或者可以压力调节机构和温度调节机构同时操作。
实施例三：
如图4所示，本发明实施例三提供的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器，包括：气体密度继电器本体1、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、温度调节机构5、在线校验接点信号采样单元6、智控单元7、多通接头9、补气接口10、自封阀。所述自封阀的一端密封连接于电气设备上，所述自封阀的另一端与多通接头9相连接。气体密度继电器本体1、第二压力传感器22、第二温度传感器32、温度调节机构5、补气接口10设置在多通接头9上；第一压力传感器21、第一温度传感器31设置在气体密度继电器本体1上。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分别与智控单元7相连接。第一压力传感器21、第二压力传感器22、气体密度继电器本体1在气路上相连通。
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。本实施例提供多个压力传感器和温度传感器，目的是：第一压力传感器21和第二压力传感器22监测得到的压力值可以进行比对，相互校验；第一温度传感器31和第二温度传感器32监测得到的温度值可以进行比对，相互校验；第一压力传感器21和第一温度传感器31监测得到的密度值P120，与第二压力传感器22和第二温度传感器32监测得到的密度值P220之间进行比对，相互校验；甚至还可以在线校验得到气体密度继电器本体1的额定值的密度值Pe20，相互之间进行比对，相互校验。
另外，本发明技术中，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。第一压力传感器21和第二压力传感器22分别设置在多通接头9的两侧，或设置在阀4的两端。使本发明技术具有安全保护功能，具体为：1)根据第一压力传感器21和第一温度传感器31或第二压力传感器22和第二温度传感器32监测得到的密度值低于设定值时，气体密度继电器就自动不再对气体密度继电器本体1进行校验，而发出告示信号。例如，当设备的气体密度值小于设定值时，就不校验了。只有当设备的气体密度值≥(闭锁压力+0.02MPa)时，才能进行校验。对接点报警有状态指示。2)或在校验时，此时阀4关闭，根据第二压力传感器22和第二温度传感器32监测得到的密度值低于设定值时，气体密度继电器就自动不再对气体密度继电器本体1进行校验，同时发出告示信号(漏气)。例如，当设备的气体密度值小于设定值(闭锁压力+0.02MPa)时，就不校验了。设定值可以任意根据需要设置。同时该气体密度继电器还具有多个压力传感器、温度传感器的相互校验，以及传感器与气体密度继电器的相互校验，确保气体密度继电器工作是正常的。即第一压力传感器21和第二压力传感器22监测得到的压力值之间进行比对，相互校验；第一温度传感器31和第二温度传感器32监测得到的温度值之间进行比对，相互校验；第一压力传感器21和第一温度传感器31监测得到的密度值P120，与第二压力传感器22和第二温度传感器32监测得到的密度值P220之间进行比对，相互校验；甚至还可以校验得到气体密度继电器本体1的额定值的密度值Pe20，相互之间进行比对，相互校验。
综上所述，本发明对传统的气体密度继电器本体进行了改造，在密度继电器内部或外部增设了气体密度检测传感器、多通接头、温度调节机构、在线校验接点信号采样单元和智控单元。通过温度调节机构调节密度继电器温度补偿元件温度的升降，使得气体密度继电器本体发生接点动作，接点动作通过在线校验接点信号采样单元传递到智控单元，智控单元根据接点动作时的密度值，检测出气体密度继电器本体的报警和/或闭锁接点信号动作值和/或返回值。其中，气体密度继电器本体、压力传感器、温度传感器、温度调节机构、在线校验接点信号采样单元、智控单元、甚至阀和压力调节机构的安装位置可以灵活组合。通过改造，检修人员无须到现场就能完成气体密度继电器的校验工作，大大提高了电网的可靠性，提高了效率，降低了成本。
实施例四：
如图5所示，本发明实施例四提供的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器，与实施例不一样之处为，还包括：阀4；所述阀4的一端与电气设备8相连通，所述阀4的另一端与所述气体密度继电器本体1相连通，所述阀4与智控单元7相连接；根据设定的校验时间，以及气体密度值情况或/和温度值情况，在允许或/和可以校验气体密度继电器的状况下，例如可以选择在冬季，电气设备气体压力较低时；通过智控单元7把在线校验接点信号采样单元6调整到校验状态，在校验状态下，在线校验接点信号采样单元6切断气体密度继电器本体1的接点信号的控制回路，将气体密度继电器本体1的接点连接至智控单元；通过智控单元7对温度调节机构5的控制，使气体密度继电器的气体的温度升高，到设定值(例如设定值温度为70℃)后，通过智控单元关闭阀；气体密度继电器的气体的温度或压力下降到合适后(例如环境温度，为12℃)，再通过智控单元对温度调节机构的控制，使气体密度继电器的温度升高，进而密度继电器的温度补偿元件的温度升高(假设升高到45.6℃)，就使得气体密度继电器本体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根据接点动作时的压力值、温度值得到气体密度值，或直接得到气体密度值，检测出气体密度继电器的接点信号动作值，完成气体密度继电器的接点信号动作值的校验工作；
当所有的接点信号校验工作完成后，智控单元7开启阀4，以及智控单元7关断温度调节机构5。
压力传感器、在线校验接点信号采样单元6、智控单元7在一起，并设置在多通接头9上。
实施例五：
如图6所示，本发明实施例五提供的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器(或密度监测装置)，由三个气体密度继电器本体(11、12、13)、三个多通接头(91、92、93)、三个温度调节机构(51、52、53)、三个在线校验接点信号采样单元(61、62、63)和一个智控单元7、一个气体密度检测传感器2组成，完成所述气体密度继电器的在线校验。
实施例六：
如图7所示，本发明实施例六提供的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器(或密度监测装置)，由三个气体密度继电器本体(11、12、13)、三个多通接头(91、92、93)、三个温度调节机构(51、52、53)、三个在线校验接点信号采样单元(61、62、63)、三个气体密度检测传感器(21、22、23)和一个智控单元7组成，完成所述气体密度继电器的在线校验。
本发明所述的一种气体密度继电器的改造方法中所涉及的气体密度继电器可以指的是其组成元件设计成一体结构的气体密度继电器，也可以指的是其组成元件设计成分体结构的气体密度继电器，一般也可以称为气体密度监测装置。
具有在线自校验功能的气体密度继电器，在高温、低温、常温、20℃环境温度校验密度继电器接点时，对其误差判定要求可以是不一样的，具体可以根据温度的要求，按照相关标准实施；能够根据密度继电器在不同的温度下，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，作出判定密度继电器的性能。具有历史各个时期的比对、历史与现在的比对。还可以对密度继电器本体进行体检。必要时，可以随时对密度继电器接点信号进行校验；具有气体密度继电器本体、所监测的电气设备的密度值的是否正常进行判定。即可以对电气设备本身的密度值、气体密度继电器本体、压力传感器、温度传感器进行正常和异常的判定和分析、比较，进而实现对电气设备气体密度监控、密度继电器本体等状态进行判定、比较、分析；还对气体密度继电器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的接点信号状态：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本体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本体的接点接触电阻进行检测，或检测和判定；还对气体密度继电器本体的绝缘性能进行检测，或检测和判定。另外，对于SF6气体而言，SF6气体压力-温度特性具体换算方法可以根据贝蒂-布里奇曼方程进行计算；对于SF6混合气体而言，SF6混合气体压力-温度特性具体换算方法可以根据道尔顿分压定律、贝蒂-布里奇曼方程、理想气体状态方程进行计算。温度调节机构设置在气体密度继电器的壳体内或壳体外，包含设置在壳体上。
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 (33)

1.一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于，包括：
将气体密度检测传感器，与气体密度继电器本体连通；
将所述气体密度检测传感器的气路，连接多通接头的第一接口；
将温度调节机构设置在气体密度继电器本体的壳体内或壳体外，所述温度调节机构调节所述气体密度继电器本体的温度补偿元件的温度升降，使所述气体密度继电器本体发生接点信号动作；
将在线校验接点信号采样单元，与所述气体密度继电器本体直接或间接相连接，所述在线校验接点信号采样单元采样所述气体密度继电器本体的接点发生动作时产生的接点信号；
将智控单元，分别与所述气体密度检测传感器、所述温度调节机构和所述在线校验接点信号采样单元相连接，完成所述温度调节机构的控制、压力值采集和温度值采集、和/或气体密度值采集，以及检测所述气体密度继电器本体的接点信号动作值和/或接点信号返回值；
其中，所述接点信号包括报警、和/或闭锁。
2.根据权利要求1所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：所述气体密度检测传感器、所述温度调节机构、所述在线校验接点信号采样单元和所述智控单元设置在所述气体密度继电器本体上；或者，
所述温度调节机构设置在所述气体密度继电器本体内；或者，
所述多通接头设置在所述气体密度继电器本体上；或者，
所述温度调节机构、所述气体密度检测传感器设置在所述多通接头上；或者，
所述在线校验接点信号采样单元和所述智控单元设置在所述多通接头上。
3.根据权利要求1所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：所述气体密度继电器本体、所述气体密度检测传感器为一体化结构。
4.根据权利要求1所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：所述气体密度检测传感器为一体化结构的气体密度变送器。
5.根据权利要求4所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：所述在线校验接点信号采样单元、所述智控单元设置在所述气体密度变送器上。
6.根据权利要求1所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：所述在线校验接点信号采样单元和所述智控单元设置在一起。
7.根据权利要求6所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：所述在线校验接点信号采样单元和所述智控单元密封在一个腔体或壳体内。
8.根据权利要求1所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：所述气体密度检测传感器包括压力传感器和温度传感器；或者，采用石英音叉技术的密度检测传感器。
9.根据权利要求8所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：所述压力传感器安装于所述气体密度继电器本体的气路上或多通接头上；
所述温度传感器安装于所述气体密度继电器本体的气路上或气路外，或所述气体密度继电器本体内，或所述气体密度继电器本体内的温度补偿元件附近，或所述气体密度继电器本体外。
10.根据权利要求8所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：所述气体密度检测传感器包括至少一个压力传感器、至少一个温度传感器。
11.根据权利要求1所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：所述智控单元获取所述气体密度检测传感器采集的气体密度值；或者，所述智控单元获取所述气体密度检测传感器采集的压力值和温度值，完成所述气体密度继电器对所监测的电气设备的气体密度的在线监测。
12.根据权利要求1所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：所述智控单元获取所述气体密度继电器本体发生接点信号动作或切换时、所述气体密度检测传感器采集的气体密度值，完成所述气体密度继电器的在线校验；或者，
所述智控单元获取所述气体密度继电器本体发生接点信号动作或切换时、所述气体密度检测传感器采集的压力值和温度值，并按照气体压力-温度特性换算成为对应20℃的压力值，即气体密度值，完成所述气体密度继电器的在线校验。
13.根据权利要求1所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：所述气体密度继电器本体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，
所述气体密度继电器本体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。
14.根据权利要求1所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：所述气体密度继电器本体为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、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、带指针显示的气体密度继电器、数显型气体密度继电器、不带显示或指示的气体密度开关、SF6气体密度继电器、SF6混合气体密度继电器或N2气体密度继电器。
15.根据权利要求1所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：所述温度调节机构为加热元件；或者，所述温度调节机构包括加热元件和温度控制器；或者，所述温度调节机构为微型恒温箱；
其中，所述加热元件的数量为至少一个，所述加热元件包括硅橡胶加热器、电阻丝、电热带、电热棒、热风机、红外线加热器件、半导体中的一种；所述温度控制器，连接所述加热元件，用于控制加热元件的加热温度，所述温度控制器包括PID控制器、PID与模糊控制相组合的控制器、变频控制器、PLC控制器中的一种。
16.根据权利要求1所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于，还包括：阀，将阀的一端与电气设备相连通，将所述阀的另一端与所述气体密度继电器本体连通；其中，
所述阀为电动阀，或为电磁阀，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；
所述电气设备为SF6气体电气设备，或为SF6混合气体电气设备，或为环保型气体电气设备，或为其他绝缘气体电气设备。
17.根据权利要求16所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：将所述阀还与所述智控单元相连接，使所述阀在所述智控单元的控制下实现关闭或开启。
18.根据权利要求16所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：所述阀密封在一个腔体或壳体内。
19.根据权利要求16所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：所述多通接头设有第三接口，所述第三接口处设有与所述电气设备对接的连接部，所述阀内嵌于所述连接部内。
20.根据权利要求16所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于，还包括：将自封阀安装于所述多通接头与所述阀之间；或者，将所述阀安装于所述多通接头与自封阀之间。
21.根据权利要求1所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：还包括：压力调节机构，将所述压力调节机构的气路，与所述气体密度继电器本体连通；所述压力调节机构被配置为调节所述气体密度继电器本体的压力升降，进而配合或/和结合温度调节机构，使所述气体密度继电器本体发生接点信号动作，所述智控单元与所述压力调节机构相连接，完成所述压力调节机构的控制；或者，还包括：加热器件，将所述智控单元与所述加热器件相连接。
22.根据权利要求21所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：所述压力调节机构密封在一个腔体或壳体内。
23.根据权利要求21所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：校验时，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，通过所述加热元件加热、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，进而完成所述气体密度继电器的压力升降；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所述多通接头或所述气体密度继电器本体；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腔体内移动；或者，
所述压力调节机构为一端连接驱动部件的气囊，所述气囊在所述驱动部件的驱动下发生体积变化，所述气囊连通所述多通接头或所述气体密度继电器本体；或者，
所述压力调节机构为波纹管，所述波纹管的一端连通所述多通接头或所述气体密度继电器本体，所述波纹管的另一端在所述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，所述放气阀为电磁阀或电动阀，或其他通过电的或气的方式实现的放气阀；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，所述泵包括造压泵、增压泵、电动气泵、电磁气泵中的一种；
其中，所述驱动部件包括磁力、电机、往复运动机构、卡诺循环机构、气动元件中的一种。
24.根据权利要求23所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：所述压力调节机构还包括保温件，所述保温件设于所述密闭气室的外面。
25.根据权利要求21所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于，还包括：在所述压力调节机构上设置补气接口；或者，在气体密度继电器所监测的电气设备上设置补气接口；或者，在所述多通接头上设置补气接口；或者，在所述气体密度继电器本体上设置补气接口。
26.根据权利要求1所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：所述智控单元具有电气接口，所述电气接口完成测试数据存储，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。
27.根据权利要求1所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：所述智控单元还包括实现远距离传输测试数据、和/或校验结果的通讯模块，所述通讯模块的通讯方式为有线通讯或无线通讯方式。
28.根据权利要求1所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：所述智控单元上还设有时钟，所述时钟被配置为用于定期设置所述气体密度继电器的校验时间，或者记录测试时间，或者记录事件时间。
29.根据权利要求1所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：所述智控单元的控制通过现场控制，和/或通过后台控制。
30.根据权利要求1所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：还包括：将微水传感器分别与所述气体密度继电器本体和所述智控单元相连接，和/或将分解物传感器分别与所述气体密度继电器本体和所述智控单元相连接。
31.根据权利要求1所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：还包括：在所述气体密度继电器本体、和/或所述气体密度检测传感器、和/或所述温度调节机构、和/或所述在线校验接点信号采样单元、和/或所述智控单元上安装用于监控的摄像头。
32.根据权利要求1所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：所述气体密度继电器本体或智控单元还包括接触电阻检测单元；所述接触电阻检测单元与接点信号相连接或直接与气体密度继电器本体内的信号发生器相连接；在在线校验接点信号采样单元的控制下，气体密度继电器的接点信号与其控制回路隔离，在气体密度继电器的接点信号发生动作时，和/或在接到检测接点接触电阻的指令时，接触电阻检测单元能够检测到气体密度继电器的接点接触电阻值。
33.根据权利要求1所述的一种气体密度继电器的改造方法，其特征在于：至少两个气体密度继电器本体、至少两个多通接头、至少两个温度调节机构、至少两个在线校验接点信号采样单元和一个智控单元、一个气体密度检测传感器，完成所述气体密度继电器的在线校验；或者，
至少两个气体密度继电器本体、至少两个多通接头、至少两个温度调节机构、至少两个在线校验接点信号采样单元、至少两个智控单元和一个气体密度检测传感器，完成所述气体密度继电器的在线校验；或者，
至少两个气体密度继电器本体、至少两个多通接头、至少两个温度调节机构、至少两个在线校验接点信号采样单元、至少两个气体密度检测传感器和一个智控单元，完成所述气体密度继电器的在线校验。
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