CN110850278A - 机电一体化气体密度继电器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电气设备。一种机电一体化气体密度继电器，包括：壳体，以及设于所述壳体内的基座、压力检测器、温度补偿元件、机芯、指针、刻度盘、若干信号发生器及设备连接接头；和：压力传感器、温度传感器、压力调节机构、阀、接点信号采样单元、微处理器。通过微处理器关闭阀，使得气体密度继电器在气路上与气体绝缘电气设备隔断；通过压力调节机构调节压力的升降，使得密度继电器发生接点动作，接点动作通过接点信号采样单元传递到微处理器，微处理器根据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，完成该气体密度继电器的自校验工作；同时对气体绝缘电气设备做出在线监测与故障诊断，及时发现漏气。

Description

机电一体化气体密度继电器

技术领域

本发明涉及输配电设备，具体涉及一种应用在高压或中压电气设备上的气体密度继电器和组成的系统。

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气体的密度降低将严重影响SF₆高压电气设备的安全运行：SF₆气体密度降低至一定程度将导致绝缘和灭弧性能的降低或丧失。

SF₆电气产品发生漏气时，只有当气体压力下降到报警值时，才发出报警信号，而此时SF₆气体已经泄漏了很多。例如额定压力为0.7MPa的SF₆电气设备，普遍采用报警压力为0.62Mpa、闭锁压力0.60Mpa的密度继电器。现在很多变电站都是无人值守变电站，对于这种SF₆电气设备而言，如果发生了漏气，只有气体从额定压力0.7Mpa下降到报警压力0.62Mpa时，值班人员才会发现，并通知检修人员去现场处理泄漏事故，而此时SF₆气体已经泄漏了很多，不利于环保，同时也不利于经济效益。但是，现有的机械式密度继电器存在测量不准问题，难以满足精准测量，精准管控。

发明内容

本发明只在解决现有技术的缺陷，提提供一种机电一体化气体密度继电器、方法和系统，用于解决对于气体绝缘或灭弧的电气设备气体密度进行准确的监测，提高工作效率，降低运行维护成本，保障电网安全运行。

本申请第一个方面提供了一种机电一体化气体密度继电器，包括机械部分和与机械部分相对独立的电子部分；所述机械部分包括压力检测器、温度补偿元件、若干信号发生器。所述电子部分包括若干传感器、微处理器。所述微处理器分别与若干传感器相连接。通过若干传感器采集压力和温度信号，根据气体压力-温度特性，经过微处理器处理得到相应的密度值P₂₀(即20℃的的压力值P₂₀)，进而实现在线监测电气设备的气体密度值P₂₀，(或密度值P₂₀、压力值P、温度值T，或压力值P、温度值T)。其特征在于，所述电子部分还包括电子信号接点，当所述电子部分对电气设备的气体密度监测值低于或高于所对应的设定值时，电子部分输出电子信号接点，使运检人员知道异常信息；所述监测值包括、但不限于气体密度值P₂₀、趋势变化值△P₂₀、平均值P_20平均、压力值、温度值中的一种或几种。

优选地，所述气体密度值P₂₀是实时监测的气体密度值，或者是经过平均值法后得到的气体密度值，或者是趋势值；当所述电子部分所监测的电气设备的气体密度值P₂₀低于或高于所设定的密度值P_20设定时，电子部分输出电子信号接点，使运检人员知道异常信息；或者，

在设定的时间间隔，当所监测的电气设备的气体密度值P20的趋势变化值△P₂₀低于或高于所设定的趋势变化值△P_20设定时，继电器通过电子信号接点输出告示；或者，

在设定的时间间隔，当所监测的电气设备的气体密度值P20的平均值P_20平均低于或高于所设定的密度平均值P_{20平均设定}时，继电器通过电子信号接点输出告示；所述P_20平均是采用平均值法计算所述经处理得到的气体密度值P20的平均值。

优选地，所述平均值法为：采用在设定的时间间隔里、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的N个密度值进行平均值计算处理，得到其气体密度值P20的平均值P_20平均；或者，

采用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不同温度值的密度值(N个)进行平均值计算处理，得到其气体密度值P20的平均值P_20平均；或者，

采用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不同压力值的密度值(N个)进行平均值计算处理，得到其气体密度值P20的平均值P_20平均。

优选地，所述趋势变化值△P₂₀为：采用在设定的时间间隔里、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的N个密度值进行平均值计算处理，得到其气体密度值P20的平均值P_20平均，然后设定趋势计算周期T_周期，得到趋势变化值△P₂₀＝P_{20平均(前一个T周期值)}-P_{20平均(T周期)}，即平均值P_20平均前后周期T_周期的差值；或者，

在设定的时间间隔T_间隔，当所监测的电气设备的气体密度值P20的趋势变化值△P₂₀＝P_{20(前一个T间隔)}-P_20(T间隔)，即密度值P₂₀前后时间间隔T_间隔的差值；或者，

在设定的时间间隔T_间隔，设定的时间长度T_长度。采用在设定的时间间隔T_间隔、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的密度值P₂₀(N个)进行累计计算得到累计值∑_P20，得到趋势变化值△P₂₀＝∑_{P20(前一个T长度)}-∑_{P20(当下T长度)}，即前后时间长度T_长度累计值∑_P20之间的差值。

优选地，所述的所设定的密度值P_20设定是根据要求设定的密度值，或者是根据需要以往一定时期内检测到的密度值。

更优选地，所述的智能微处理器对一定间隔时间的气体密度值P20进行傅里叶变换，转换成对应的频谱，把周期性成份滤掉，或者，

按照时间序列对成份分解为趋势性、周期性和随机成份，按照趋势性成份判断气体泄漏。

优选地，根据得到的密度值P20低于或高于所设定的密度值P_20设定时，继电器输出告示信号接点。

优选地，所述的设定值是在线可以修改的并得以被存储。

优选地，所述的密度继电器具有输入补气、或/和放气测试事件，并能够根据对应的补气、或/和放气测试事件进行气体密度值P20新的计算或调整。

优选地，所述的密度继电器在一定的时间内，监测到气体密度值P20逐渐明显增大，就可以判断为补气事件，并能够根据当时监测到的最大气体密度值P20时，就判断为补气事件结束，并进行气体密度值P20新的计算或调整。

优选地，所述密度继电器在一段时间内，监测到气体密度值P20逐渐微小下降，就判断为放气测试事件，并根据当时监测到的密度值达到最小气体密度值P20，就判断为放气测试事件结束，并进行气体密度值P20新的计算或调整。

优选地，所述密度继电器在记录补气、或/和放气测试等事件的时间、或/和次数、或/和气体质量。

优选地，所述的所设定的密度值P_20设定可以是根据要求设定的密度值，或者是根据需要以往一定时期内检测到的密度值。

优选地，所述电子信号接点包括、但不限于电磁继电器、固态继电器、时间继电器、功率继电器、可控硅、电子开关、电接点、光耦、DI、MOS场效应管、三极管、二极管、MOS FET继电器中的一种或几种。

优选地，所述电子信号接点与所述信号发生器并联或串联在一起，通过包括、但不限于密度继电器的报警或闭锁信号线上传异常信号，使运检人员知道异常信息。

优选地，所述微处理器通过处理，换算成相应的20℃的的压力值P₂₀，即密度值P₂₀。当密度值P₂₀小于或等于设定值P_20设定时，微处理器通过密度继电器的报警接点信号线或通过通讯模块上传异常信号，使运检人员知道异常信息。

更优选地，所述设定值是：根据要求设定的密度值，或者是根据需要以往一定时期内检测到的密度值。

优选地，所述微处理器通过若干传感器，采集压力值、温度值，然后根据所采集到的气体压力值、温度值，依据气体特性换算成相应的20℃的的压力值，即密度值P₂₀。当密度值P₂₀的趋势是变小的，当其变小趋势值大于或等于设定值△P_20设定时，微处理器可以通过密度继电器的报警接点信号线或通过通讯模块上传异常信号，使运检人员知道漏气异常信息。

优选地，所述若干传感器包括、但不限于压力传感器、温度传感器、密度测量传感器中的一种或几种。

优选地，所述电子信号接点与相应的信号发生器并联或串联；或与相应的信号发生器并联或串联。

优选地，密度继电器通过信号发生器输出机械接点信号。

更优选地，密度继电器还包括微水传感器，在线监测气体微水值，当微水值超过设定值时，电子部分输出电子信号接点。

更优选地，它还包括分解物传感器，在线监测气体分解物，当分解物含量超过设定值时，电子部分输出电子信号接点。

优选地，它将监测的数据及其信息通过输出的电子信号接点，并联或串联到信号发生器或专用线、或其它线上，且经过有规律的编码进行上传；所述数据及信息涉及：监测的密度值、压力值、温度值、机械接点信号状态信息、电气设备的密度值过低漏气现象、压力过高、温度过高、气体密度继电器的压力、温度传感器等自身异常现象和自身诊断结果。

优选地，它将监测的数据及其信息通过包括、但不限于密度继电器的报警信号线、或闭锁信号线、或专用信号线以PLC电力载波方式上传。

优选地，所述微处理器还包括通讯模块，通过通讯模块实现远距离传输测试数据或/和状态监测结果等信息。

优选地，所述温度传感器靠近气体密度继电器的温度补偿元件设置。

优选地，密度继电器还包括机芯、指针、刻度盘，数码或液晶显示器件中的一种或几种，具有密度等示值显示。

优选地，所述信号发生器包括：微动开关或磁助式电接点；所述压力检测器包括：巴登管或波纹管；所述温度补偿元件包括：双金属片构成的补偿元件或者充有补偿气体的补偿元件。

优选地，密度继电器还包括延时电路，包括模拟电路延时，或数字电路延时，或模拟电路+数字电路混合延时中的一种。

本申请第二个方面提供了一种机电一体化气体密度继电器的监测方法，包括：当电气设备发生漏气时，所述机电一体化气体密度继电器的机械部分输出机械的报警及闭锁信号，参与电气设备的安全监控；而电子部分的微处理器分别与压力传感器和温度传感器相连接，通过压力传感器、温度传感器采集压力和温度信号，经过微处理器，处理得到相应的20℃的密度值P₂₀，进而实现在线监测电气设备的气体监测，当所述电子部分所监测的电气设备的气体密度值P₂₀低于或高于所设定的相应密度值P₂₀时，电子部分输出电子信号接点，使得机电一体化气体密度继电器的电子部分的监测信息通过报警或闭锁信号线接入到变电站的监测系统或目标设备中，实现电子部分的监测信息上传，并在变电站当地或/和远方的中心监控平台进行实时监测。

优选地，所述监测到的数据及其信息通过密度继电器的报警信号线、或闭锁信号线、或专用信号线以PLC电力载波方式上传。

本申请第三个方面提供了一种由所述机电一体化气体密度继电器组成的监测系统，包括：若干机电一体化气体密度继电器分别设置在对应的电气设备上，机械部分参与电气设备的气体密度的监控，具体是该密度继电器机械部分的报警或/和闭锁接点信号连接到其对应的报警或/和闭锁控制回路上，用于控制和监视电气设备的气体密度；该密度继电器有若干组机械接点信号，在密度到达报警或/和闭锁的状态，及时将信息通过接点信号控制电路传送到目标设备终端；当气体发生泄漏，气体密度降到报警设定值时，密度继电器输出报警接点信号，告知用户电气设备漏气了，需对电气设备补气；如果气体密度继续下降，降到闭锁设定值时，密度继电器输出闭锁接点信号，对电气设备进行相应的闭锁控制，从而实现对电气设备的安全运行保护；当所述电子部分所监测的电气设备的气体密度值P₂₀低于或高于所设定的相应密度值P_20设定时，电子部分输出电子信号接点。根据实际需求，所述电子信号接点并联或串联到机械接点信号即信号发生器上；或所述电子信号接点并联或串联到机械接点信号即信号发生器所对应的控制回路上；或所述电子信号接点并联和/或串联到机械接点信号即信号发生器上。

优选地，所述监测系统还包括编码解析器，通过编码解析器在后台就可以方便知道监测系统中的每个密度继电器所监测的信息或/和数据。

优选地，还包括IEC61850或IEC104协议转换器，通过该IEC61850或IEC104协议转换器连接到集控中心，或分别与网络服务打印机和网络数据路由器连接。

本发明提供一种用于高压电气设备的、高性能的、机电一体化气体密度继电器、方法和系统，通过压力和温度传感器分别采集压力和温度信号，根据气体压力-温度特性，经过微处理器处理得到相应的密度值P₂₀(即20℃的的压力值P₂₀)，进而实现在线监测电气设备的气体密度值P₂₀，(或密度值P₂₀、压力值P、温度值T，或压力值P、温度值T)。当所述电子部分所监测的电气设备的气体密度值P₂₀低于或高于所设定的密度值P_20设定时，电子部分输出电子信号接点，使运检人员知道异常信息，这样使得该机电一体化气体密度继电器测量非常准确，能够大大提高它的测试精度，进而能够及时发现气体泄漏，及时处理漏气问题，减少SF₆气体泄漏到大气中，利于环保，节约成本，同时也保障电网安全，一举多得。

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。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。所述气体密度继电器包括：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、其它气体密度继电器等等。

附图说明

图1为本发明实施例一侧面结构示意图；

图2为本发明实施例一正面结构示意图；

图3为本发明实施例一电路示意图。

图4为本发明实施例二的系统架构示意图；

图5为本发明实施例三的系统架构示意图。

具体实施方式：

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

图1和图2为本发明实施例一高压电气设备用的，高性能的机电一体化气体密度继电器的结构示意图，如图1和图2所示，本发明实施例一提供的高压电气设备用的，高性能的机电一体化气体密度继电器，包括机械部分1和与机械部分相对独立的电子部分2；所述机械部分1包括压力检测器103、温度补偿元件104、若干信号发生器109。所述电子部分2包括若干传感器(压力传感器201、温度传感器3)、微处理器202。所述微处理器202分别与若干传感器(压力传感器201、温度传感器3)相连接。通过若干传感器(压力传感器201、温度传感器3)采集压力和温度信号，根据气体压力-温度特性，经过微处理器202处理得到相应的密度值P₂₀(即20℃的的压力值P₂₀)，进而实现在线监测电气设备的气体密度值P₂₀，(或密度值P₂₀、压力值P、温度值T，或压力值P、温度值T)。电子部分包括电子信号接点2012，当所述电子部分所监测的电气设备的气体密度值P₂₀低于或高于所设定的密度值P_20设定时，电子部分输出电子信号接点2012，使运检人员知道异常信息；或者，在设定的时间间隔，当所监测的电气设备的气体密度值P₂₀的趋势变化值△P₂₀低于或高于所设定的趋势变化值△P_20设定时，继电器输出告示信号接点A2012；或者，在设定的时间间隔，当所监测的电气设备的气体密度值P₂₀的平均值P_20平均低于或高于所设定的密度平均值P_{20平均设定}时，继电器输出告示信号接点A2012。

具体参加见图1和图2主要由机械部分1和与机械部分相对独立的电子部分2组成。其中还包括：通讯模块4、压力传感器固定座209；所述机械部分1包括：机械部分壳体101，以及设于所述机械部分壳体内的基座102、压力检测器103、温度补偿元件104、机芯105、指针106、刻度盘1012、端座108、信号调节机构107、若干信号发生器109、设备连接接头1010、以及温度传感器3。所述电子部分2包括电子部分壳体2010，以及设于所述电子部分2壳体内的微处理器202、电源(电源模块)203。所述压力传感器201固定在压力传感器固定座209上，所述压力传感器201在气路上与压力检测器103相连通。所述机械部分壳体101和电子部分壳体2010是相互独立或隔开的，所述微处理器202分别与温度传感器3、压力传感器201、通讯模块4相连接。压力传感器201通过绝缘件204、205、206密封固定在传感器外壳207上，然后通过再安装固定在压力传感器固定座209上。在传感器外壳207内部设置有屏蔽件208，提高远传密度继电器的抗干扰能力。同时在再壳体2010的内侧(或外部)设置有屏蔽件2011，进一步提高远传密度继电器的抗干扰能力。所述屏蔽件2011可以对电场，或磁场起到屏蔽作用，就是利用屏蔽件材料的反射和/或吸收作用，以减少EMI辐射。屏蔽材料的有效添置可减少或清除不必要的缝隙，抑制电磁耦合辐射，降低电磁泄漏和干扰。可采用较高导电、导磁性能的材料作为电磁屏蔽材料(如铁)，一般要求屏蔽性能达40～60dB。具体就是把电子部分密封在一个带有屏蔽材料制成的壳体内。良好的密封，很好的克服由于缝隙的导电不连续性，产生电磁泄漏而引起的干扰问题。另外，压力检测器103的一端和温度补偿元件104的一端均固定于端座108上，压力检测器103的另一端密封连接在基座102上，温度补偿元件104的另一端通过显示连杆与机芯105连接或者温度补偿元件104的另一端直接与机芯105连接，指针106安装于机芯105上且设于刻度盘1012之前。所述信号发生器109可以采用微动开关或磁助式电接点，通过信号发生器109输出密度继电器的接点信号。所述压力检测器103可以采用巴登管或波纹管。温度补偿元件104可以采用补偿片或壳体内封闭的气体。本发明的气体密度继电器还可以包括：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。在本发明实施例一的机电一体化气体密度继电器内，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)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的变化，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1012上指示出来。信号发生器109作为输出报警闭锁接点信号。这样气体密度继电器就能把(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产生相应的反向位移，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1012上具体显示漏气程度，并且通过信号发生器109输出(报警闭锁)接点信号，通过机械原理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。

图3为本发明实施例一高压电气设备用的，高性能的机电一体化气体密度继电器的的一种电路原理图，如图3所示，微处理器202(可以是：通用计算机、工控机、CPU、单片机、ARM芯片、AI芯片、量子芯片、光子芯片、MCU、FPGA、PLC等、工控主板、嵌入式主控板等)，电源203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。微处理器202通过压力传感器201采集压力信号P、温度传感器3采集温度信号T，利用SF₆气体压力和温度之间关系的数学模型，采用软测量的方法，经过微处理器202处理得到相应的密度值P₂₀(即20℃的的压力值P₂₀)，且通过通讯模块4能够远传密度值P₂₀，或密度值P₂₀、压力值P、温度值T，或压力值P、温度值T，进而实现在线监测电气设备的气体密度值P₂₀，或密度值P₂₀、压力值P、温度值T，或压力值P、温度值T。例如远传密度继电器通过RS-485等数据通讯方式接入到变电站综合自动化在线监测系统中，并远传至无人值班站中心监控站，在变电站当地和远方的中心监控站进行实时监测，实现了SF₆电气设备中SF₆气体密度的在线监测。

本发明技术产品，由于所述温度传感器3和温度补偿元件104设置在一起；或所述温度传感器3直接设置在温度补偿元件104上；或所述温度传感器3设置在温度补偿元件104附件。经过这样新的设计处理，其性能大大提高。

另外所述机电一体化气体密度继电器还包括隔热件5，所述隔热件5设置在机械部分壳体101和电子部分壳体2010之间；或所述隔热件设置在电源(电源模块)处。所述电源(电源模块)203在位置上远离温度传感器3和温度补偿元件104。

所述密度继电器的电子部分还包括屏蔽件2011，所述屏蔽件2011能够对电场，或磁场，或电场和磁场，起到屏蔽作用。所述屏蔽件2011设置在电子部分壳体内部或外部。所述压力传感器设有屏蔽件208。所述微处理器或通讯模块设有屏蔽件；或所述微处理器和通讯模块均设有屏蔽件。所述机电一体化气体密度继电器还包括绝缘件204、205、206，所述压力传感器通过绝缘件204、205、206与压力传感器外壳207以及传感器固定座209相连接；或者所述压力传感器通过若干绝缘件204、205、206密封固定在压力传感器固定座209上。所述机电一体化气体密度继电器还包括若干绝缘件，通过若干绝缘件实现所述压力传感器的与电子部分壳体、机械部分壳体和设备连接接头是绝缘的；或者所述压力传感器的外壳和机电一体化气体密度继电器的壳体是绝缘的。经过这样的创新设计和处理，其性能大大提高。

从表1可以知道，采用本专利技术的机电一体化气体密度继电器的精度和稳定性非常好，达到高精度要求，可以提高密度继电器环境适应能力。同时，关键是它的密度测试精度非常高、能够及时发现气体泄漏，及时处理漏气问题，减少SF6气体泄漏到大气中，利于环保，节约成本，同时也保障电网安全。

表1本专利技术的机电一体化密度继电器和现有技术的密度继电器的接点性能对比表

所述的机电一体化气体密度继电器，所述密度值P₂₀可以是实时监测的气体密度值，或者可以是经过平均值法后得到的气体密度值，或者还可以是趋势值。所述智能微处理器202对电气设备的气体密度值采用平均值法(均值法)计算处理得到气体密度值P₂₀的平均值P_20平均。所述平均值法为：采用在设定的时间间隔里、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的密度值(N个)进行平均值计算处理，得到其气体密度值P20的平均值P_20平均。而所述趋势变化值△P₂₀为：采用在设定的时间间隔里、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的密度值(N个)进行平均值计算处理，得到其气体密度值P₂₀的平均值P_20平均，然后设定趋势计算周期T_周期，得到趋势变化值△P₂₀＝P_{20平均(前一个T周期值)}-P_{20平均(T周期)}，即平均值P_20平均前后周期T_周期的差值；或者，

在设定的时间间隔T_间隔，当所监测的电气设备的气体密度值P₂₀的趋势变化值△P₂₀＝P_{20(前一个T间隔)}-P_20(T间隔)，即密度值P₂₀前后时间间隔T_间隔的差值；或者，

在设定的时间间隔T_间隔，设定的时间长度T_长度。采用在设定的时间间隔T_间隔、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的密度值P₂₀(N个)进行累计计算得到累计值∑_P20，得到趋势变化值△P₂₀＝∑_{P20(前一个T长度)}-∑_{P20(当下T长度)}，即前后时间长度T_长度累计值∑_P20之间的差值。

另外，所述的智能微处理器202对一定间隔时间的气体密度值P20进行傅里叶变换，转换成对应的频谱，把周期性成份滤掉，或者，按照时间序列对成份分解为趋势性、周期性和随机成份，按照趋势性成份判断气体泄漏。

所述的机电一体化气体密度继电器，所述的所设定的密度值P_20设定可以是根据要求设定的密度值，或者是根据需要以往一定时期内检测到的密度值。

所述的机电一体化气体密度继电器，根据得到的电气设备的密度值P20低于或高于所设定的密度值P_20设定时，继电器输出告示信号接点A2012，该告示信号接点A2012可以与报警信号发生器109并联(或者根据需要是串联)在一起，能够经济的、方便的利用已有的监控方式把漏气信息上传到后台，使运维人员及时发现漏气问题，及时处理，减少SF₆气体的排放，环保，同时安全。

所述的气体密度继电器的所述的设定值可以在线修改和存储。

另外，所述的密度继电器能够输入补气、或/和放气测试等事件，并能够根据对应的补气、或/和放气测试等事件进行气体密度值P20新的计算或调整。所述的密度继电器在一定的短时间内，监测到气体密度值P20逐渐增大，就可以判断为补气事件，并能够根据当时监测到的最大气体密度值P20时，就判断为补气事件结束，并进行气体密度值P20新的计算或调整。所述密度继电器在一定的短时间内，监测到气体密度值P20逐渐微微下降，就可以判断为放气测试(微水或分解物)事件，并能够根据当时监测到的最小气体密度值P20时，就判断为放气测试事件结束，并进行气体密度值P20新的计算或调整。所述密度继电器能够记录补气、或/和放气测试等事件，如时间、或/和次数、或/和气体质量。所述的所设定的密度值P_20设定可以是根据要求设定的密度值，或者是根据需要以往一定时期内检测到的密度值。

所述电子信号接点A 2012可以由电磁继电器、固态继电器、时间继电器、功率继电器、可控硅、电子开关、电接点、光耦、DI、MOS场效应管、三极管、二极管、MOS FET继电器等元器件实现。所述电子信号接点A2012与所述信号发生器109并联或串联在一起，通过密度继电器的报警或闭锁信号线上传异常信号，使运检人员知道异常信息；或者，

通过其它信号线上传异常信号，使运检人员知道异常信息。

所述微处理器202通过若干传感器，采集压力值、温度值，然后根据所采集到的气体压力值、温度值，依据气体特性换算成相应的20℃的的压力值P₂₀，即密度值P₂₀。当密度值P₂₀小于或等于设定值P_20设定时，微处理器可以通过密度继电器的报警接点信号线上传异常信号，使运检人员知道异常信息。

或者，当密度值P₂₀小于或等于设定值P_20设定时，微处理器可以通过通讯模块上传异常信号，使运检人员知道异常信息。

进一步，所述设定值可以是：根据要求设定的密度值，或者是根据需要以往一定时期内检测到的密度值。

进一步，所述微处理器通过若干传感器，采集压力值、温度值，然后根据所采集到的气体压力值、温度值，依据气体特性换算成相应的20℃的的压力值，即密度值P₂₀。当密度值P₂₀的趋势是变小的，当其变小趋势值大于或等于设定值△P_20设定时，微处理器可以通过密度继电器的报警接点信号线上传异常信号，使运检人员知道异常信息(漏气)。

或者，当密度值P₂₀的趋势是变小的，当其变小趋势值大于或等于设定值△P_20设定时，微处理器可以通过通讯模块上传异常信号，使运检人员知道异常信息。

进一步，所述若干传感器可以是压力传感器、温度传感器，或者是密度测量传感器。

进一步，还包括电子信号接点，当所述电子部分所监测的电气设备的气体压力值低于或高于所设定的压力值时，电子部分输出电子信号接点；或还包括电子信号接点，当所述电子部分所监测的电气设备的气体温度值低于或高于所设定的温度值时，电子部分输出电子信号接点；

进一步，根据实际需要，根据实际需要，所述电子信号接点与相应的信号发生器并联或串联；或所述电子信号接点与相应的信号发生器并联和/或串联。

进一步，密度继电器通过信号发生器输出机械接点信号。

进一步，所述气体密度继电器还包括微水传感器，能够在线监测气体微水值，当微水值超过设定值时，电子部分输出电子信号接点。

进一步，所述气体密度继电器还包括分解物传感器，能够在线监测气体分解物，当分解物含量超过设定值时，电子部分输出电子信号接点。

进一步，气体密度继电器能够将监测的数据及其信息可以通过输出的电子信号接点，并联或串联到信号发生器或专用线、或其它线上，且经过有规律的编码进行上传。具体可以涉及：监测的密度值、压力值、温度值、机械接点信号状态信息、异常信息(电气设备的密度值过低漏气现象、压力过高、温度过高、气体密度继电器的压力、温度传感器等自身异常现象)，自身诊断结果。

进一步，气体密度继电器能够将监测的数据及其信息可以通过密度继电器的报警信号线、或闭锁信号线、或专用信号线以PLC电力载波方式上传。

进一步，所述微处理器202还包括通讯模块4，通过通讯模块实现远距离传输测试数据或/和状态监测结果等信息。所述的通讯模块4的通讯方式可以是有线或无线方式。

所述温度传感器3设置在气体密度继电器的温度补偿元件104附近。

进一步，所述气体密度继电器还包括数码或液晶显示器件，具有密度等示值显示。所述信号发生器包括：微动开关或磁助式电接点；所述压力检测器包括：巴登管或波纹管；所述温度补偿元件包括：双金属片构成的补偿元件或者充有补偿气体的补偿元件。

进一步，所述气体密度继电器还包括延时电路。具体可以是模拟电路延时，或数字电路延时，或模拟电路+数字电路混合延时；

进一步，密度继电器能够自动校准发生在每次开机后，设定时间内运行一次；还设计有定期的清除功能，保证测量曲线与理论曲线拟合，避免长期漂移，确保测量的长期稳定性和准确性，从而可以很好的解决SF₆气体压力的准确测量问题。

所述机电一体化气体密度继电器的实现方法包括：

所述机电一体化气体密度继电器由机械部分和电子部分组成，所述机械部分主要包括压力检测器、温度补偿元件、若干信号发生器，以及设备连接接头；所述电子部分主要包括压力传感器、温度传感器、微处理器。所述的机电一体化气体密度继电器是机械与电子的有机结合，机械部分参与电气设备的气体密度的监控，不怕干扰，可以保证电网的安全。具体是当电气设备发生漏气时，该密度继电器的机械部分能够输出机械的报警及闭锁信号，参与电气设备的安全监控。而电子部分的微处理器分别与压力传感器和温度传感器相连接。通过压力传感器、温度传感器采集压力和温度信号，经过微处理器，利用气体压力和温度之间的特性，采用软测量的方法处理得到相应的密度值P₂₀(即20℃的的压力值P₂₀)，进而实现在线监测电气设备的气体密度值P₂₀，(或密度值、压力值、温度值，或压力值、温度值)。当所述电子部分所监测的电气设备的气体密度值P₂₀低于设定或高于所设定的密度值P₂₀时，电子部分输出电子信号接点。(根据实际需要，所述电子信号接点与相应的信号发生器并联或串联；或所述电子信号接点与相应的信号发生器并联和/或串联。使得机电一体化气体密度继电器的电子部分的监测信息通过报警或闭锁信号线接入到变电站的监测系统中，实现电子部分的监测信息上传。

(上传至变电站监控后台，在变电站当地或/和远方的中心监控平台进行实时监测，实现了电气设备气体密度的在线监测。)

进一步，气体密度继电器能够将监测的数据及其信息可以通过输出的电子信号接点，并联或串联到信号发生器或专用线、或其它线上，且经过有规律的编码进行上传。具体可以涉及：监测的密度值、压力值、温度值、机械接点信号状态信息、异常信息(电气设备的密度值过低漏气现象、压力过高、温度过高、气体密度继电器的压力、温度传感器等自身异常现象)，自身诊断结果。

进一步，气体密度继电器能够将监测的数据及其信息可以通过密度继电器的报警信号线、或闭锁信号线、或专用信号线以PLC电力载波方式上传。

进一步，所述微处理器对电气设备气室的气体的密度值采用均值法(平均值法)，即对电气设备气室的气体的密度值进行计算和修正得到。

另外，一种由机电一体化气体密度继电器组成的监测系统，包括：若干机电一体化气体密度继电器分别设置在对应的电气设备上，机械部分参与电气设备的气体密度的监控，具体是该密度继电器机械部分的报警或/和闭锁接点信号连接到其对应的报警或/和闭锁控制回路上，用于控制和监视电气设备的气体密度。该密度继电器有若干组机械接点信号，可以在密度到达报警或/和闭锁的状态，及时将信息通过接点信号控制(连接)电路传送到目标设备终端。具体是：当气体发生泄漏，气体密度降到报警设定值时，密度继电器输出报警接点信号，此时告知用户电气设备漏气了，需对电气设备补气；如果气体密度继续下降，降到闭锁设定值时，密度继电器输出闭锁接点信号，对电气设备进行相应的闭锁控制，从而实现对电气设备的安全运行保护。其特征在于，若干机电一体化气体密度继电器还包括电子部分，电子部分的微处理器分别与压力传感器和温度传感器相连接。通过压力传感器、温度传感器采集压力和温度信号，经过微处理器，利用气体压力和温度之间的特性，采用软测量的方法处理得到相应的密度值(即20℃的的压力值)，进而实现在线监测电气设备的气体密度值P₂₀，(或密度值、压力值、温度值，或压力值、温度值)。具体是：当所述电子部分所监测的电气设备的气体密度值P₂₀低于或高于所设定的密度值P_20设定时，电子部分输出电子信号接点。根据实际需要，所述电子信号接点与相应的机械接点信号(即信号发生器)并联或串联；或所述电子信号接点与相应的机械接点信号(即信号发生器)并联和/或串联。使得若干机电一体化气体密度继电器的电子部分的监测信息通过报警或闭锁信号线接入到变电站的监测系统中，实现电子部分的监测信息上传。(上传至变电站监控后台，在变电站当地或/和远方的中心监控平台进行实时监测，实现了电气设备气体密度的在线监测。)

所述监测系统采用的密度继电器是机械与电子的有机结合，在保障机械接点信号的安全情况下，并将有效监测信息或/和数据通过报警或闭锁信号线的方式传送到目标设备。目标设备可以知道监测信息或/和数据。

进一步，气体密度继电器能够将监测的数据及其信息可以通过输出的电子信号接点，并联或串联到信号发生器或专用线、或其它线上，且经过有规律的或特定的编码进行上传。具体可以涉及：监测的密度值、压力值、温度值信息、异常信息(电气设备的密度值过低漏气现象、压力过高、温度过高、气体密度继电器的压力、温度传感器等自身异常现象)，自身诊断结果。

进一步，所述监测系统还包括编码解析器，通过编码解析器在后台就可以方便知道监测系统中的每个密度继电器所监测的信息或/和数据。

进一步，所述编码解析器可以通过有线或无线的方式上传到监测系统相关设备上。

进一步，可以知道电气设备是否发生漏气，可以读取密度继电器的密度、或/和温度、压力等信息，或/和异常信息(电气设备的密度值过低漏气现象、压力过高、温度过高、气体密度继电器的压力、温度传感器等自身异常现象)，自身诊断结果。或者还可以根据监测的信息或/和数据进行相应的处理或控制相应的设备动作，确保电气设备安全可靠运行。

进一步，监测系统中的气体密度继电器能够将监测的数据及其信息可以通过密度继电器的报警信号线、或闭锁信号线、或专用信号线以PLC电力载波方式上传。

进一步，所述微处理器对电气设备气室的气体的密度值采用均值法(平均值法)，即对电气设备气室的气体的密度值进行计算和修正得到。

进一步，还包括IEC61850协议转换器，通过该IEC61850协议转换器连接到集控中心，或还可以还分别与网络服务打印机和网络数据路由器连接。

进一步，所述若干机电一体化气体密度继电器的通信方式为有线或无线。

进一步，所述监测系统具有实时在线监测电气设备漏气状况，在线监测气体密度值、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。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，为电气设备的状态检修提供技术支持。

另外本远传密度继电器的所述机械部分壳体内充有防震液，机械部分壳体内还设置有引出线密封件，所述温度传感器3的连接线通过引出线密封件与微处理器相连接。所述气体密度继电器还包括设备连接接头1010，所述设备连接接头设置在机械部分或电子部分上。密度继电器通过信号发生器109输出接点信号。所述通讯模块4设置在电子部分壳体处或机械部分壳体处，或者所述通讯模块和微处理器一体化设计在一起。所述压力传感器设置在电子部分壳体内，或机械部分壳体内。所述微处理器基于微处理器的嵌入式系统内嵌算法及控制程序，自动控制整个监测过程，包含所有外设、逻辑及输入输出。所述微处理器基于通用计算机、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，自动控制整个监测过程，包含所有外设、逻辑及输入输出。所述密度继电器还包括机芯、指针、刻度盘，具有示值显示，或数码显示器件，具有示值显示。

所述微处理器采集压力传感器、温度传感器的压力信号、温度信号，依据气体特性换算成20℃的的压力值P₂₀(即密度值P₂₀)。所述气体密度继电器能够将测得压力值和温度值按照气体特性换算成为对应20℃时的压力值P₂₀，即气体密度继电器具有压力、温度测量及软件换算功能。所述微处理器可测量相对压力及绝对压力类型的密度继电器。所述气体密度继电器具有人机交互功能：具有数据显示界面，可实时刷新当前数据值；具有数据输入功能，可以输入参数设定值。所述微处理器具有接口，可以完成测试数据存储；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。所述密度继电器的电气接口带有保护功能，误接不会造成接口损坏；或/和不会受到电磁场的干扰。所述微处理器还包括通讯模块，通过通讯模块实现远距离传输测试数据和/或结果等信息。通讯模块可以设置在电子壳体上，或机械壳体上。所述的通讯模块的通讯方式可以是有线或无线方式。气体密度继电器还包括多通接头，所述气体密度继电器的电子部分设置在多通接头上。所述气体密度继电器还包括多通接头、自封阀，所述的电子部分、自封阀安装在多通接头上。所述的压力检测器、压力传感器通过连接管连接在一起。所述电子部分设置在气体密度继电器机械部分壳体的后面或壳体上，或设备连接接头上。还包括时钟，时钟设置在微处理器上，可以记录测试时间。所述电源(电源模块)还包括供电电源电路，或者电池，或者可循环充电电池，或太阳能，或互感器取电得到的电源，或感应电源等。微处理器的控制可以通过现场控制，也可以通过后台控制，或两者相互互动完成控制。气体密度继电器具有实时在线密度值、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。所述微处理器的电路上包括保护元器件，特别是抗干扰元器件。所述气体密度继电器还包括微水传感器，能够在线监测气体微水值。所述气体密度继电器还包括分解物传感器，能够在线监测气体分解物。所述气体密度继电器具有自诊断功能，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。气体密度继电器的密度在线监测到气体压力有升高趋势时，应该及时提出异常告示。气体密度继电器还包括摄像头，对气体密度继电器自身进行监控。气体密度继电器含有对电子元器件环境温度的保护，防止过低温度或过高温度工作，使其工作在允许的温度范围内。可以设置加热器和/或散热器(风扇)，在低温时开启加热器，在高温时开启散热器(风扇)，保证压力传感器和/或集成电路等电子元件可以在低温或高温环境下可靠工作。气体密度继电器具有数据分析、数据处理功能，能够对电气设备、密度继电器自身进行相应的故障诊断和预测。所述压力检测器为巴登管或波纹管；所述温度补偿元件为双金属片或密封有补偿气体的密封气室；所述若干信号发生器为微动开关或磁助式电接点。

图4为发明一种由高性能的机电一体化气体密度继电器组成的气体密度监测系统，如图4所示，包括：若干设有六氟化硫气室的高压电气设备、若干高性能的机电一体化气体密度继电器均依次通过集线器、协议转换器与远程后台检测系统连接；其中，高性能的机电一体化气体密度继电器分别设置在对应的六氟化硫气室的高压电气设备上。

由高性能的机电一体化气体密度继电器组成的气体密度监测系统，包括：若干设有六氟化硫气室的高压电气设备、若干高性能的机电一体化气体密度继电器均依次通过集线器、IEC61850协议转换器与远程后台检测系统连接；其中，高性能的机电一体化气体密度继电器分别设置在对应的六氟化硫气室的高压电气设备上。

见图4和5所示，PC为在线监测后台主机及系统，Gateway为网络交换机，Server为综合应用服务器，ProC为规约转换器/在线监测智能单元，HUB为集线器，而Z为高性能的机电一体化气体密度继电器。在线监测系统架构：详列简单架构(图4)、常规架构(图5)、复杂架构等系统图。系统架构图及简单说明：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、基本功能：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。3、界面组态：例如Form界面、Web界面、组态界面等。监测系统也可以为无线传输方式的架构系统图，由无线模块和高性能的机电一体化气体密度继电器可以做成一体或者分体，具体方案可以灵活。

本监测系统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，将数据上传到后台系统，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。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。

由高性能的机电一体化气体密度继电器组成的气体密度监测系统，所述若干高性能的机电一体化气体密度继电器的通信方式为有线或无线。有线的通讯方式为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；无线通讯方式为传感器内置5G/NB-IOT通讯模块(如5G、NB-IOT)、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，将各种传感器数据上传到物联网云平台。其中集线器采用RS485集线器，并且IEC61850协议转换器还分别与网络服务打印机和网络数据路由器连接。

本发明提供一种高压或中压电气设备用的一种机电一体化的气体密度继电器、或由其组成的监测系统，既能克服传统机械式SF6气体密度继电器不能很好精准监控电气设备的SF6气体密度的问题，又能克服投资大、现场施工不便的问题。能够及时把漏气的准确信息及时告知运维人员，及时处理漏气问题，提高安全性能，降低运行维护成本，保障电网安全运行。同时可以大大减少SF₆气体的排放，保护环境，利国利民。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (35)

1.一种机电一体化气体密度继电器，包括机械部分和与机械部分相对独立的电子部分；所述机械部分包括压力检测器、温度补偿元件、若干信号发生器；所述电子部分包括若干传感器和微处理器；所述微处理器分别与若干传感器相连接。通过若干传感器采集压力和温度信号，所述微处理器根据气体压力-温度特性，经过处理得到相应的密度值P₂₀进而实现在线监测电气设备的气体密度值P₂₀，压力值P、温度值T；其特征在于，所述电子部分还包括电子信号接点，当所述电子部分对电气设备的气体密度监测值低于或高于所对应的设定值时，电子部分输出电子信号接点，使运检人员知道异常信息；所述监测值包括、但不限于气体密度值P₂₀、趋势变化值△P₂₀、平均值P_20平均、压力值、温度值中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，所述气体密度值P₂₀是实时监测的气体密度值，或者是经过平均值法后得到的气体密度值，或者是趋势值；即：当所述电子部分所监测的电气设备的气体密度值P₂₀低于或高于所设定的密度值P_20设定时，电子部分输出电子信号接点，使运检人员知道异常信息；或者，

在设定的时间间隔，当所监测的电气设备的气体密度值P20的趋势变化值△P₂₀低于或高于所设定的趋势变化值△P_20设定时，继电器通过电子信号接点输出告示；或者，

在设定的时间间隔，当所监测的电气设备的气体密度值P20的平均值P_20平均低于或高于所设定的密度平均值P_{20平均设定}时，继电器通过电子信号接点输出告示；所述P_20平均是采用平均值法计算所述经处理得到的气体密度值P20的平均值。

3.根据权利要求2所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，所述平均值法为：采用在设定的时间间隔里、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的N个密度值进行平均值计算处理，得到其气体密度值P20的平均值P_20平均；或者，

采用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不同温度值的N个密度值进行平均值计算处理，得到其气体密度值P20的平均值P_20平均；或者，

采用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不同压力值的N个密度值进行平均值计算处理，得到其气体密度值P20的平均值P_20平均。

4.根据权利要求2或3所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，所述趋势变化值△P₂₀为：采用在设定的时间间隔里、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的N个密度值进行平均值计算处理，得到其气体密度值P20的平均值P_20平均，然后设定趋势计算周期T_周期，得到趋势变化值△P₂₀＝P_{20平均(前一个T周期值)}-P_{20平均(T周期)}，即平均值P_20平均前后周期T_周期的差值；或者，

在设定的时间间隔T_间隔，当所监测的电气设备的气体密度值P20的趋势变化值△P₂₀＝P_{20(前一个T间隔)}-P_20(T间隔)，即密度值P₂₀前后时间间隔T_间隔的差值；或者，

在设定的时间间隔T_间隔，设定的时间长度T_长度。采用在设定的时间间隔T_间隔、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的密度值P₂₀(N个)进行累计计算得到累计值∑_P20，得到趋势变化值△P₂₀＝∑_{P20(前一个T长度)}-∑_{P20(当下T长度)}，即前后时间长度T_长度累计值∑_P20之间的差值。

5.根据权利要求2所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，所述的所设定的密度值P_20设定是根据要求设定的密度值，或者是根据需要以往一定时期内检测到的密度值。

6.根据权利要求2、或3、或4所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，所述的智能微处理器对一定间隔时间的气体密度值P20进行傅里叶变换，转换成对应的频谱，把周期性成份滤掉，或者，

按照时间序列对成份分解为趋势性、周期性和随机成份，按照趋势性成份判断气体泄漏。

7.根据权利要求4所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，根据得到的密度值P20低于或高于所设定的密度值P_20设定时，继电器输出告示信号接点。

8.根据权利要求1或2所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，所述的设定值是在线修改并得以被存储的。

9.根据权利要求1或2所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，所述的密度继电器具有输入补气、或/和放气测试事件，并根据对应的补气、或/和放气测试事件进行气体密度值P20新的计算或调整。

10.根据权利要求1或2所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，所述的密度继电器在一定的时间内，监测到气体密度值P20逐渐明显增大，就判断为补气事件，并能够根据当时监测到的最大气体密度值P20时，就判断为补气事件结束，并进行气体密度值P20新的计算或调整。

11.根据权利要求1或2所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，所述密度继电器在一段时间内，监测到气体密度值P20逐渐微小下降，就判断为放气测试事件，并根据当时监测到的密度值达到最小气体密度值P20，就判断为放气测试事件结束，并进行气体密度值P20新的计算或调整。

12.根据权利要求10或11所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，所述密度继电器记录补气、或/和放气测试事件的时间、次数及气体质量。

13.根据权利要求2所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，所述的所设定的密度值P_20设定可以是根据要求设定的密度值，或者是根据需要以往一定时期内检测到的密度值。

14.根据权利要求1所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，所述电子信号接点包括、但不限于电磁继电器、固态继电器、时间继电器、功率继电器、可控硅、电子开关、电接点、光耦、DI、MOS场效应管、三极管、二极管、MOS FET继电器中的一种或几种。

15.根据权利要求1所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，所述电子信号接点与所述信号发生器并联或串联在一起，通过包括、但不限于密度继电器的报警或闭锁信号线上传异常信号，使运检人员知道异常信息。

16.根据权利要求1所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，所述微处理器通过处理，换算成相应的20℃的的压力值P₂₀，即密度值P₂₀；当密度值P₂₀小于或等于设定值P_20设定时，微处理器通过密度继电器的报警接点信号线或通过通讯模块上传异常信号，使运检人员知道异常信息。

17.根据权利要求16所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，所述设定值是：根据要求设定的密度值，或者是根据需要以往一定时期内检测到的密度值。

18.根据权利要求1或5所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，所述微处理器通过若干传感器，采集压力值、温度值，然后根据所采集到的气体压力值、温度值，依据气体特性换算成相应的20℃的的压力值，即密度值P₂₀。当密度值P₂₀的趋势是变小的，当其变小趋势值大于或等于设定值△P_20设定时，微处理器可以通过密度继电器的报警接点信号线或通过通讯模块上传异常信号，使运检人员知道漏气异常信息。

19.根据权利要求1所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，所述若干传感器包括、但不限于压力传感器、温度传感器、密度测量传感器中的一种或几种。

20.根据权利要求1或2所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，所述电子信号接点与相应的信号发生器并联或串联；或与相应的信号发生器并联或串联。

21.根据权利要求1所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，密度继电器通过信号发生器输出机械接点信号。

22.根据权利要求1所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，它还包括微水传感器，在线监测气体微水值，当微水值超过设定值时，电子部分输出电子信号接点。

23.根据权利要求1所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，它还包括分解物传感器，在线监测气体分解物，当分解物含量超过设定值时，电子部分输出电子信号接点。

24.根据权利要求1或2所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，它将监测的数据及其信息通过输出的电子信号接点，并联或串联到信号发生器或专用线、或其它线上，且经过有规律的编码进行上传；所述数据及信息涉及：监测的密度值、压力值、温度值、机械接点信号状态信息、电气设备的密度值过低漏气现象、压力过高、温度过高、气体密度继电器的压力、温度传感器等自身异常现象和自身诊断结果。

25.根据权利要求1或2所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，它将监测的数据及其信息通过包括、但不限于密度继电器的报警信号线、或闭锁信号线、或专用信号线以PLC电力载波方式上传。

26.根据权利要求1所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，所述微处理器还包括通讯模块，通过通讯模块实现远距离传输测试数据或/和状态监测结果等信息。

27.根据权利要求1所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，所述温度传感器靠近气体密度继电器的温度补偿元件设置。

28.根据权利要求1所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，它还包括机芯、指针、刻度盘，数码或液晶显示器件中的一种或几种，具有密度等示值显示。

29.根据权利要求1所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，所述信号发生器包括：微动开关或磁助式电接点；所述压力检测器包括：巴登管或波纹管；所述温度补偿元件包括：双金属片构成的补偿元件或者充有补偿气体的补偿元件。

30.根据权利要求1所述的机电一体化气体密度继电器，其特征在于，它还包括延时电路，包括模拟电路延时，或数字电路延时，或模拟电路+数字电路混合延时中的一种。

31.一种采用如权利要求1-5、7、13-15、19、21-23、26-30所述的任一机电一体化气体密度继电器的监测方法，其特征在于，包括：当电气设备发生漏气时，所述机电一体化气体密度继电器的机械部分输出机械的报警及闭锁信号，参与电气设备的安全监控；而电子部分的微处理器分别与压力传感器和温度传感器相连接，通过压力传感器、温度传感器采集压力和温度信号，经过微处理器，处理得到相应的20℃的密度值P₂₀，进而实现在线监测电气设备的气体监测，当所述电子部分所监测的电气设备的气体密度值P₂₀低于或高于所设定的相应密度值P₂₀时，电子部分输出电子信号接点，使得机电一体化气体密度继电器的电子部分的监测信息通过报警或闭锁信号线接入到变电站的监测系统或目标设备中，实现电子部分的监测信息上传，并在变电站当地或/和远方的中心监控平台进行实时监测。

32.据权利要求31所述的采用所述机电一体化气体密度继电器的监测方法，其特征在于，所述监测到的数据及其信息通过密度继电器的报警信号线、或闭锁信号线、或专用信号线以PLC电力载波方式上传。

33.一种由所述机电一体化气体密度继电器组成的监测系统，包括：若干机电一体化气体密度继电器分别设置在对应的电气设备上，机械部分参与电气设备的气体密度的监控，具体是该密度继电器机械部分的报警或/和闭锁接点信号连接到其对应的报警或/和闭锁控制回路上，用于控制和监视电气设备的气体密度；该密度继电器有若干组机械接点信号，在密度到达报警或/和闭锁的状态，及时将信息通过接点信号控制电路传送到目标设备终端；当气体发生泄漏，气体密度降到报警设定值时，密度继电器输出报警接点信号，告知用户电气设备漏气了，需对电气设备补气；如果气体密度继续下降，降到闭锁设定值时，密度继电器输出闭锁接点信号，对电气设备进行相应的闭锁控制，从而实现对电气设备的安全运行保护；当所述电子部分所监测的电气设备的气体密度值P₂₀低于或高于所设定的相应密度值P_20设定时，电子部分输出电子信号接点。根据实际需求，所述电子信号接点并联或串联到机械接点信号即信号发生器上；或所述电子信号接点并联或串联到机械接点信号即信号发生器所对应的控制回路上；或所述电子信号接点并联和/或串联到机械接点信号即信号发生器上。

34.据权利要求33所述的一种由机电一体化气体密度继电器组成的监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括编码解析器，通过编码解析器在后台就可以方便知道监测系统中的每个密度继电器所监测的信息或/和数据。

35.据权利要求33所述的一种具有机电一体化气体密度继电器组成的监测系统，其特征在于，还包括IEC61850或IEC104协议转换器，通过该IEC61850或IEC104协议转换器连接到集控中心，或分别与网络服务打印机和网络数据路由器连接。

Images