CN111446112A - 一种具有在线自校验功能的气体密度继电器及其校验方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种具有在线自校验功能的气体密度继电器及其校验方法，包括气体密度继电器本体、第一压力传感器、第三压力传感器、温度传感器、压力调节机构、在线校验接点信号采样单元和智控单元。气体密度继电器本体包括外壳，以及外壳内与电气设备的绝缘气室连通的第一密封气室、充有标准补偿气体的第二密封气室，以及设有信号发生器和信号调节机构的第三气室；第一压力传感器与第一密封气室相连通，第三压力传感器与第三密封气室连通；智控单元通过控制压力调节机构，调节第三密封气室的压力升降，使气体密度继电器本体发生接点动作，完成气体密度继电器的校验工作，无须检修人员到现场校验，提高了工作效率，降低了电网的密封要求。

Description

一种具有在线自校验功能的气体密度继电器及其校验方法
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，具有在线自校验功能的气体密度继电器及其校验方法。
背景技术
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。
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，以提高工作效率，降低运行维护成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有在线自校验功能的气体密度继电器及其校验方法，以解决上述技术背景中提出的问题。
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、第一压力传感器、第三压力传感器、温度传感器、压力调节机构、在线校验接点信号采样单元和智控单元；
所述气体密度继电器本体包括：外壳，以及外壳内与电气设备的绝缘气室连通的第一密封气室、充有标准补偿气体的第二密封气室，以及设有信号发生器和信号调节机构的第三气室；
所述第一压力传感器与所述第一密封气室相连通；
所述第三压力传感器，与所述气体密度继电器本体的第三密封气室相连通；
所述压力调节机构，设置在所述气体密度继电器本体外，所述压力调节机构的气路与所述第三密封气室相连通，被配置为调节所述第三密封气室的气体压力升降，使所述气体密度继电器本体发生接点信号动作；
所述在线校验接点信号采样单元，与所述气体密度继电器本体的信号发生器相连接，被配置为采样所述气体密度继电器本体发生接点信号动作的接点信号；
所述智控单元，分别与所述压力调节机构、第一压力传感器、第三压力传感器、温度传感器和在线校验接点信号采样单元相连接，被配置为完成所述压力调节机构的控制，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。
本申请第二个方面提供了一种具有在线自校验功能的气体密度监测装置，包括：气体密度继电器本体、第一压力传感器、第三压力传感器、温度传感器、压力调节机构、在线校验接点信号采样单元和智控单元；
所述气体密度继电器本体包括：外壳，以及外壳内与电气设备的绝缘气室连通的第一密封气室、充有标准补偿气体的第二密封气室，以及设有信号发生器和信号调节机构的第三气室；
所述第一压力传感器与所述第一密封气室相连通；
所述第三压力传感器，与所述气体密度继电器本体的第三密封气室相连通；
所述压力调节机构，设置在所述气体密度继电器本体外，所述压力调节机构的气路与所述第三密封气室相连通，被配置为调节所述第三密封气室的气体压力升降，使所述气体密度继电器本体发生接点信号动作；
所述在线校验接点信号采样单元，与所述气体密度继电器本体的信号发生器相连接，被配置为采样所述气体密度继电器本体发生接点信号动作的接点信号；
所述智控单元，分别与所述压力调节机构、第一压力传感器、第三压力传感器、温度传感器和在线校验接点信号采样单元相连接，被配置为完成所述压力调节机构的控制，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，所述气体密度继电器本体包括：外壳、第一波纹管、第二波纹管、信号发生器、信号调节机构；其中，所述第一波纹管的第一开口端固定在所述外壳的内壁上，所述第一波纹管的第二开口端与第一密封件密封连接，所述第一波纹管的内壁、所述第一密封件、所述外壳的内壁共同围成所述第一密封气室，所述第一密封气室设有与电气设备的绝缘气体相连通的接口；所述第二波纹管的第一开口端与所述第一密封件密封连接，所述第二波纹管的第二开口端口通过第二密封件与所述外壳的内壁连接，所述第一波纹管的外壁、所述第一密封件、所述第二波纹管的外壁、所述第二密封件及所述外壳的内壁共同围成所述第二密封气室；所述第二波纹管的内壁、所述第二密封件及所述外壳的内壁共同围成第三密封气室，所述信号发生器和信号调节机构设置在所述第三密封气室内，所述信号调节机构与所述第一密封件连接，所述信号发生器对应所述信号调节机构设置。
上述的第一密封气室和第二密封气室的位置可以互换；例如，所述第一波纹管的内壁、所述第一密封件、所述外壳的内壁共同围成所述第二密封气室；所述第一波纹管的外壁、所述第一密封件、所述第二波纹管的外壁、所述第二密封件及所述外壳的内壁共同围成所述第一密封气室，所述第一密封气室设有与电气设备的绝缘气体相连通的接口。
更优选地，所述第一波纹管的外径大于所述第二波纹管的外径。
更优选地，所述信号调节机构包括一移动杆，所述移动杆的一端伸入所述第二波纹管内，与所述第一密封件连接，并随第一波纹管的形变产生位移；所述移动杆的另一端伸出所述第二波纹管，固定连接一横杆，所述横杆设有调节螺钉，所述调节螺钉用于在移动杆的推动力下触动所述信号发生器。
优选地，所述第三压力传感器设置在所述第三密封气室内；或者，所述第三压力传感器设置在所述第三密封气室上，与所述第三密封气室的气路相连通。
优选地，所述信号发生器包括微动开关或磁助式电接点，所述气体密度继电器本体通过所述信号发生器输出接点信号。
优选地，所述气体密度继电器或气体密度检测装置，还包括第二压力传感器，所述第二压力传感器与充有标准补偿气体的第二密封气室相连通。
优选地，所述智控单元获取所述第一压力传感器、温度传感器采集的气体密度值；或者，所述智控单元获取所述第一压力传感器采集的压力值和温度传感器采集的温度值，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。
优选地，所述气体密度继电器或气体密度监测装置还包括阀，所述阀的一端设有与大气相连通的连接口，所述阀的另一端与所述压力调节机构或所述第三密封气室相连通。
更优选地，所述阀还与所述智控单元相连接，在所述智控单元的控制下关闭或开启。
更优选地，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。
更优选地，校验时，所述阀为开启状态；非校验时，所述阀为关闭状态。
优选地，所述压力调节机构密封在一个腔体或壳体内。
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，进而完成所述第三密封气室的压力升降；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第三密封气室；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，所述气囊连通所述第三密封气室；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第三密封气室，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，所述放气阀为电磁阀或电动阀，或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；或者，
所述压力调节机构为增压阀；
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、磁耦合推力机构、加热产生推力机构、电加热产生推力机构、化学反应产生推力机构、气动元件中的一种。
更优选地，所述压力调节机构为一密闭气室时，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。
优选地，所述气体密度继电器本体、所述第一压力传感器为一体化结构；或者，所述气体密度继电器本体、所述第一压力传感器、温度传感器为一体化结构的远传式气体密度继电器。
优选地，所述第一压力传感器、温度传感器为一体化结构；或者，所述第一压力传感器、温度传感器为一体化结构的气体密度变送器；或者，所述第一压力传感器和温度传感器组成石英音叉技术的密度检测传感器；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；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，所述第一压力传感器包括至少一个压力传感器；或者，所述第一压力传感器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，所述第一压力传感器采用石英音叉技术的密度检测传感器。
优选地，所述第一压力传感器安装于所述气体密度继电器本体的气路上；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外。
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，所述在线校验接点信号采样单元包括隔离采样元件，所述隔离采样元件由气体密度继电器本体、或压力调节机构、或智控单元控制；在非校验状态时，所述在线校验接点信号采样单元与气体密度继电器本体的接点信号在电路上相对隔离；在校验状态时，所述在线校验接点信号采样单元切断气体密度继电器本体的接点信号控制回路，将所述气体密度继电器本体的接点与所述智控单元相连接；其中，隔离采样元件包括行程开关、微动开关、按钮、电动开关、位移开关、电磁继电器、光耦、可控硅中的一种。
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，所述气体密度继电器或气体密度监测装置，还包括多通接头，所述气体密度继电器本体、所述第一压力传感器设置在所述多通接头上；或者，
所述压力调节机构固定在所述多通接头上；或者，
所述气体密度继电器本体、第一压力传感器、所述压力调节机构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、智控单元、温度传感器设置在所述多通接头上。
优选地，所述气体密度继电器或气体密度监测装置，还包括分别与所述气体密度继电器本体和所述智控单元相连接的微水传感器，和/或分别与所述气体密度继电器本体和所述智控单元相连接的分解物传感器。
优选地，至少两个气体密度继电器本体、至少两个第一压力传感器、至少两个第三压力传感器、至少两个压力调节机构、至少两个在线校验接点信号采样单元和一个智控单元、一个温度传感器，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、至少两个第一压力传感器、至少两个第三压力传感器、至少两个压力调节机构、至少两个温度传感器、至少两个在线校验接点信号采样单元和一个智控单元，完成所述气体密度继电器的在线校验。
优选地，所述第一压力传感器或第三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。
优选地，所述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。
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。
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。
优选地，所述气体密度继电器(或监测装置)支持气体密度继电器(或监测装置)的基本信息输入，所述基本信息包括出厂编号、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RS232总线、RS422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，所述气体密度继电器或气体密度监测装置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，所述气体密度继电器或气体密度监测装置，还包括：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，和/或支持数据输入。
优选地，所述气体密度继电器或气体密度监测装置，还包括：用于监控的摄像头。
优选地，所述气体密度继电器本体或气体密度监测装置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，气体密度继电器本体的接点信号与其控制回路隔离，在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本体的接点接触电阻值。
优选地，所述气体密度继电器本体或气体密度监测装置还包括绝缘电阻检测单元；所述绝缘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/或在接到检测接点绝缘电阻的指令时，绝缘电阻检测单元能够检测到气体密度继电器的接点绝缘电阻值。
本申请第三个方面提供了一种气体密度继电器的校验方法，包括：
正常工作状态时，气体密度继电器或气体密度监测装置监控电气设备内的气体密度值，同时气体密度继电器或气体密度监测装置通过第一压力传感器、温度传感器以及智控单元在线监测电气设备内的气体密度值；
气体密度继电器或气体密度监测装置根据设定的校验时间或/和校验指令，以及气体密度值情况，在允许校验气体密度继电器的状况下：
通过智控单元把在线校验接点信号采样单元调整到校验状态，在校验状态下，在线校验接点信号采样单元切断气体密度继电器本体的接点信号的控制回路，将气体密度继电器本体的接点连接至智控单元；
智控单元通过控制压力调节机构，调节所述第三密封气室的压力升降，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，智控单元能够检测出气体密度继电器本体发生接点动作；或者，
智控单元通过控制压力调节机构，调节所述第三密封气室的压力升降，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，智控单元能够检测出气体密度继电器本体发生接点动作，以及所述智控单元检测出所述第三密封气室的气体密度值，完成气体密度继电器本体的接点信号动作值的直接或间接校验工作；
当所有的接点信号校验工作完成后，智控单元复原压力调节机构，并将在线校验接点信号采样单元调整到工作状态，气体密度继电器本体的接点信号的控制回路恢复运行正常工作状态。
优选地，一种气体密度继电器的校验方法，包括：
压力调节机构的气路，连通气体密度继电器本体的第三密封气室，从而将所述压力调节机构的气路与所述第三密封气室和设于第三密封气室内的第三压力传感器相连通；
正常工作状态时，气体密度继电器或气体密度监测装置监控电气设备内的气体密度值，同时气体密度继电器或气体密度监测装置通过第一压力传感器、温度传感器以及智控单元在线监测电气设备内的气体密度值；
气体密度继电器或气体密度监测装置根据设定的校验时间或/和校验指令，以及气体密度值情况，在允许校验气体密度继电器的状况下：
通过智控单元把在线校验接点信号采样单元调整到校验状态，在校验状态下，在线校验接点信号采样单元切断气体密度继电器本体的接点信号的控制回路，将气体密度继电器本体的接点连接至智控单元；
智控单元通过控制压力调节机构，调节所述第三密封气室的压力升降，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、所述第一压力传感器采集的压力值P1和温度传感器采集的温度值T，以及所述第三压力传感器采集的压力值P3，并根据压力值P1和压力值P3计算得到等效气体压力值P；依照该等效气体压力值P，以及按照气体压力-温度特性换算成为对应20℃的压力值，即气体密度值P20，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、所述第一压力传感器和温度传感器采集的气体密度值P120，以及所述第三压力传感器和温度传感器采集的气体密度值P320，并根据气体密度值P120和气体密度值P320计算得到气体密度值P20，完成所述气体密度继电器的在线校验；
当所有的接点信号校验工作完成后，智控单元复原压力调节机构，并将在线校验接点信号采样单元调整到工作状态，气体密度继电器本体的接点信号的控制回路恢复运行正常工作状态。
更优选地，气体密度继电器本体发生接点信号动作或切换时，其等效气体压力值P＝P1-P3；依照该等效气体压力值P，以及按照气体压力-温度特性换算成为对应20℃的压力值，即气体密度值P20，完成所述气体密度继电器的在线校验；或者，
气体密度继电器本体发生接点信号动作或切换时，其等效气体压力值P＝P1-P3*K，其中K为预设系数；依照该等效气体压力值P、温度值T，以及按照气体压力-温度特性换算成为对应20℃的压力值，即气体密度值P20，完成所述气体密度继电器的在线校验。
更优选地，气体密度继电器本体发生接点信号动作或切换时，其气体密度值P20和气体密度值P120、P320之间的对应关系设计成数据表格，并根据气体密度值P120和气体密度值P320查询所述数据表格得到对应的气体密度值P20，完成所述气体密度继电器的在线校验；或者，
气体密度继电器本体发生接点信号动作或切换时，其气体密度值P20和气体压力值P1、P3以及温度值T之间的对应关系设计成数据表格，并根据气体压力值P1、P3以及温度值T查询所述数据表格得到对应的气体密度值P20，完成所述气体密度继电器的在线校验。
优选地，所述第一压力传感器和所述第三压力传感器为绝对压力型传感器；或者，所述第一压力传感器和所述第三压力传感器为相对压力型传感器；或者，所述第一压力传感器和所述第三压力传感器不是同类型传感器时，进行大气压的修正。
优选地，所述接点信号包括报警、和/或闭锁。
优选地，所述第一压力传感器、温度传感器为一体化结构；或者，所述第一压力传感器、温度传感器为一体化结构的气体密度变送器；或者，所述第一压力传感器和温度传感器组成石英音叉技术的密度检测传感器。
优选地，所述气体密度继电器完成校验后，如有异常，能够自动发出报警，并上传至远端、或发送至指定的接收机上。
优选地，所述校验方法还包括：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。
优选地，所述校验方法还包括：所述智控单元的控制通过现场控制，和/或通过后台控制。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
本申请的压力调节机构不是与气体密度继电器本体或电气设备的SF6主气路相连通，而是与气体密度继电器本体的第三密封气室相连通，通过压力调节机构的作用，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，智控单元能够检测出气体密度继电器本体发生接点动作，完成气体密度继电器本体的接点信号动作值的校验工作，无须检修人员到现场校验，实现了对气体密度继电器的全寿命周期智能化管理：有问题才修理，没有问题就不要运维服务。本申请提高了电网的可靠性，大大降低其密封要求，提高了效率，降低了运行维护成本，提高了现场安装的方便性和灵活性，可以实现气体密度继电器的免维护，同时整个校验过程实现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是实施例一的具有在线自校验功能的气体密度继电器的结构示意图；
图2是实施例二的具有在线自校验功能的气体密度继电器的结构示意图；
图3是实施例三的具有在线自校验功能的气体密度继电器的结构示意图。
具体实施方式
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。
实施例一：
如图1所示，本实施例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、第一压力传感器2、第二压力传感器4、第三压力传感器14、温度传感器3、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和阀12。气体密度继电器本体1、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和智控单元7设置在多通接头9上。
所述气体密度继电器本体1主要包括：外壳、第一波纹管104、第二波纹管103、信号发生器(本实施例为微动开关)102、信号调节机构101。其中，所述第一波纹管104的第一开口端固定在所述外壳的内壁上，所述第一波纹管104的第二开口端与第一密封件108密封连接，所述第一波纹管104的内壁、所述第一密封件108、所述外壳的内壁共同围成第一密封气室G1，第一密封气室G1内充有密度值为P20BC的标准补偿气体，即本实施例中的第一密封气室G1为温度补偿标准气室。第二压力传感器4与第一密封气室G1相连通，用于采集第一密封气室G1内的气体压力。所述第二波纹管103的第一开口端与所述第一密封件108密封连接，所述第二波纹管103的第二开口端口通过第二密封件109与所述外壳的内壁固定连接，所述第一波纹管104的外壁、所述第一密封件108、所述第二波纹管103的外壁、所述第二密封件109及所述外壳的内壁共同围成第二密封气室G2，所述第二密封气室G2通过多通接头9与电气设备接头13相连通，即第二密封气室G2与电气设备的绝缘气体相连通。所述第二波纹管103的内壁、所述第二密封件109及所述外壳的内壁共同围成第三密封气室G3，第三压力传感器14设置在第三密封气室G3内。所述信号调节机构101和所述信号发生器102设置在所述第三密封气室G3内，所述信号调节机构101与所述第一密封件108连接，所述信号发生器102对应所述信号调节机构101设置，所述气体密度继电器本体1通过所述信号发生器102输出接点信号。本实施例中，所述信号调节机构101包括一移动杆，所述移动杆的一端伸入所述第二波纹管103内，与所述第一密封件108连接，并随第一波纹管104的形变产生位移；所述移动杆的另一端伸出所述第二波纹管103，固定连接一横杆(或板件)，所述横杆(或板件)设有若干调节螺钉10101。当第三密封气室G3内的气体压力发生变化，第一密封气室G1和第三密封气室G3作用于第一波纹管104的上端面上的力的平衡被打破，使得第一波纹管104随压力变化发现形变，产生一定的位移，带动移动杆101移动，移动杆101带动调节螺钉10101触动信号发生器102的按钮，信号发生器102发出报警、闭锁信号。
本实施例中，所述第一压力传感器2，与所述气体密度继电器本体1的第二密封气室G2相连通；所述第二压力传感器4，与所述气体密度继电器本体1的第一密封气室G1相连通；所述第三压力传感器14，与所述气体密度继电器本体1的第三密封气室G3相连通。所述压力调节机构5，设置在所述气体密度继电器本体1外，所述压力调节机构5的气路与所述第三密封气室G3相连通，被配置为调节所述第三密封气室G3的气体压力，使所述气体密度继电器本体1发生接点信号动作。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的信号发生器102直接或间接相连接，被配置为采样所述气体密度继电器本体1发生接点信号动作的接点信号，所述接点信号包括报警、和/或闭锁。所述智控单元7，分别与压力调节机构5、第一压力传感器2、第二压力传感器4、第三压力传感器14、温度传感器3和在线校验接点信号采样单元6相连接，被配置为完成所述压力调节机构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。第三压力传感器14可以设置在所述第三密封气室G3上，或者，第三压力传感器14还可以设置在所述压力调节机构5上，或者与其第三密封G3气室连接的气路上。总之，第三压力传感器14在气路上与第三密封气室G3相连通。
本实施例的压力调节机构5主要由气囊51、活塞52、密封圈53、连接杆54、驱动部件55组成。所述气囊51与所述气体密度继电器本体1的第三密封气室G3相连通。压力调节机构5根据智控单元7的控制，使得驱动部件55推动连接杆54，进而推动活塞52，进而推动气囊51发生体积变化，完成第三密封气室G3的气体压力的升降。所述驱动部件55包括、但不限于磁力、电机、往复运动机构、卡诺循环机构、磁耦合推力机构、加热产生推力机构、电加热产生推力机构、化学反应产生推力机构、气动元件中的一种。
压力调节机构5和所述气体密度继电器本体1的第三密封气室G3相连接的气路上设置有阀12，具体地，阀12的一端与所述第三密封气室G3和压力调节机构5的气囊51连通，另一端设有保护罩1201。阀12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。非校验状态时，阀12为关闭状态；校验时，阀12为开启状态。
当然，本实施例中的第一密封气室和第二密封气室的位置可以互换。例如，所述第一波纹管104的内壁、所述第一密封件108、所述外壳的内壁共同围成所述第二密封气室，第二密封气室内充有密度值为P20BC的标准补偿气体；所述第一波纹管104的外壁、所述第一密封件108、所述第二波纹管103的外壁、所述第二密封件109及所述外壳的内壁共同围成所述第一密封气室，所述第一密封气室设有与电气设备的绝缘气体相连通的接口。具体地，第一密封气室和第二密封气室的位置可以根据需要灵活设计。
工作原理：
智控单元7根据第一压力传感器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)，可以远传在线监测，即所述智控单元7获取所述第一压力传感器2、温度传感器3采集的气体密度值；或者，所述智控单元7获取所述第一压力传感器2、温度传感器3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。同时，所述智控单元7获取所述第三压力传感器14、温度传感器3采集的气体密度值；或者，所述智控单元7获取所述第三压力传感器14采集的压力值和温度传感器3采集的温度值，完成对所述第三密封气室G3的气体密度值的在线监测。此时，第一密封气室G1的气体密度值大于第三密封气室G3的气体密度值，即第一密封气室G1的气体密度值与第三密封气室G3的气体密度值的差值大于某一设定值，由图1可知，信号调节机构101的调节螺钉10101和信号发生器102之间存在相应的距离，此时的调节螺钉10101没有接触信号发生器102，即没有触发信号发生器102，信号发生器102没有动作，其接点信号没有输出。
当需要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，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。
接着，通过智控单元7开启阀12，使得气体密度继电器本体1的所述第三密封气室G3在气路上与压力调节机构5的气路相连通。然后，智控单元7控制压力调节机构5的驱动部件55(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的活塞52，使得由活塞52、气囊51、气体密度继电器本体1的所述第三密封气室G3组成的密封腔体发生体积变化(体积减小)，气体密度继电器本体1的所述第三密封气室G3气体的压力逐步上升，作用于第一波纹管104的上端面的压力增大，使得第一波纹管104的上端面和带动调节螺钉10101的移动杆向下产生位移，调节螺钉10101和信号发生器102之间的距离会减小，当距离小于相应的值，信号调节机构101的调节螺钉10101接触到了信号发生器102，即触发信号发生器102，信号发生器102的接点动作(接通)，发出相应的接点信号(报警或闭锁)。接点动作通过在线校验接点信号采样单元6上传到智控单元7，所述智控单元7获取所述气体密度继电器本体1发生接点信号动作或切换时、所述第一压力传感器2采集的压力值P1和温度传感器3采集的温度值T，以及所述第三压力传感器14采集的压力值P3，并根据压力值P1和压力值P3计算得到等效气体压力值P；依照该等效气体压力值P，以及按照气体压力-温度特性换算成为对应20℃的压力值，即气体密度值P20，完成所述气体密度继电器的在线校验。或者，所述智控单元7获取所述气体密度继电器本体1发生接点信号动作或切换时、所述第一压力传感器2和温度传感器3采集的气体密度值P120，以及所述第三压力传感器14和温度传感器3采集的气体密度值P320，并根据气体密度值P120和气体密度值P320计算得到气体密度值P20，完成所述气体密度继电器的在线校验。进一步来说，气体密度继电器本体1发生接点信号动作或切换时，其等效气体压力值P＝P1-P3；依照该等效气体压力值P，以及按照气体压力-温度特性换算成为对应20℃的压力值，即气体密度值P20，完成所述气体密度继电器的在线校验；或者，气体密度继电器本体1发生接点信号动作或切换时，其等效气体压力值P＝P1-P3*K，其中K为预设系数，根据密度继电器本体特性得到；依照该等效气体压力值P、温度值T，以及按照气体压力-温度特性换算成为对应20℃的压力值，即气体密度值P20，完成所述气体密度继电器的在线校验。或者还可以，气体密度继电器本体1发生接点信号动作或切换时，其气体密度值P20和气体密度值P120、P320之间的对应关系设计成数据表格，并根据气体密度值P120和气体密度值P320查询所述数据表格得到对应的气体密度值P20，完成所述气体密度继电器的在线校验；或者，气体密度继电器本体1发生接点信号动作或切换时，其气体密度值P20和气体压力值P1、P3以及温度值T之间的对应关系设计成数据表格，并根据气体压力值P1、P3以及温度值T查询所述数据表格得到对应的气体密度值P20，完成所述气体密度继电器的在线校验。例如以所校验的SF6气体密度继电器的参数：额定压力值0.7MPa、报警压力值0.65MPa、闭锁压力值0.60MPa(abs.)为例子。假设校验的温度T＝10℃，本次校验初始时，智控单元7检测到第一密封气室G1(即温度补偿标准气室)的气体压力值PBCCS＝0.6186MPa(abs.)、对应的气体密度值为P20BCCS＝0.645MPa(abs.)。假设在校验报警接点信号动作时、所述第一压力传感器2和温度传感器3采集的压力值P1＝0.6756MPa和温度值T＝10℃，以及所述第三压力传感器14采集的压力值P3＝0.11MPa，根据密度继电器本体特性得到预设系数K＝0.5；则其等效气体压力值P＝P1-P3*K＝0.6756-0.11*0.5＝0.6206MPa(abs.)；依照该等效气体压力值P＝0.6206MPa(abs.)，以及按照气体压力-温度特性换算成为对应20℃的压力值，即报警接点的动作值PBJD20为0.6471MPa(abs.)，其误差为0.6471-0.65＝-0.0029MPa，这样就方便地完成所述气体密度继电器报警接点的在线校验；假设在校验闭锁接点信号动作时、所述第一压力传感器2和温度传感器3采集的压力值P1＝0.6756MPa和温度值T＝10℃，以及所述第三压力传感器14采集的压力值P3＝0.182MPa，其等效气体压力值P＝P1-P3*K＝0.6756-0.182*0.5＝0.5846MPa(abs.)；依照该等效气体压力值P＝0.5846MPa(abs.)，以及按照SF6气体压力-温度特性换算成为对应20℃的压力值，即报闭锁警接点的动作值PBSD20为0.6093MPa(abs.)，其误差为0.6093-0.60＝-0.0093MPa，这样就方便地完成所述气体密度继电器闭锁接点的在线校验。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控制压力调节机构5的驱动部件55，进而调节压力调节机构5的活塞52，使得由活塞52、气囊51、气体密度继电器本体1的所述第三密封气室G3组成的密封腔体发生体积变化(体积增大)，气体密度继电器本体1的所述第三密封气室G3气体的压力逐步减小，作用于第一波纹管104的上端面的压力减小。调节所述第三密封气室G3的气体密度值到规定的设定值后，第一密封气室G1内的气体压力大于第三密封气室G3内的气体压力，就会推动第一波纹管104的上端面和设有调节螺钉10101的移动杆向上移动，使得调节螺钉10101和信号发生器102之间存在相应的距离，调节螺钉10101不接触信号发生器102，同时，智控单元7立即关闭阀12，使得气体密度继电器本体1的所述第三密封气室G3在气路上与压力调节机构5不相连通。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。
其中，第一压力传感器2、第三压力传感器14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12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12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。
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完成对阀12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。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。同时可以通过所述的气体密度继电器本体1的额定压力值的测试，完成气体密度继电器本体1、压力传感器2、温度传感器3之间的自校验工作，实现免维护。
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。
气体密度继电器本体1、第一压力传感器2、温度传感器3、阀12、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和多通接头9之间可以根据需要进行灵活设置。例如气体密度继电器本体1、第一压力传感器2和温度传感器3可以设置在一起；或者阀12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。
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/或闭锁接点信号的返回值也可以根据要求不测试。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2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、第一压力传感器2、第三压力传感器14、温度传感器3、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和阀12。气体密度继电器本体1、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和智控单元7设置在多通接头9上；第三压力传感器14设置在第三密封气室G3内，或第三压力传感器14设置在第三密封气室G3上，与第三密封气室G3相连通。
与实施例一有区别的是：
1)本实施例中的第一密封气室G1通过多通接头9与电气设备接头13相连通，即第一密封气室G1与电气设备的绝缘气体相连通。本实施例中的第二密封气室G2内充有密度值为P20BC的标准补偿气体，即第二密封气室G2为温度补偿标准气室。
2)本实施例的压力调节机构5为一端开口的腔体51，所述腔体51内有活塞52，所述活塞52设有密封圈53，所述活塞52的一端连接有一个调节杆54，所述调节杆54的外端连接驱动部件55，所述活塞52的另一端伸入所述开口内，且与所述腔体51的内壁相接触，所述驱动部件55驱动所述调节杆54进而带动所述活塞52在所述腔体51内移动。所述驱动部件55包括、但不限于磁力、电机、往复运动机构、卡诺循环机构、磁耦合推力机构、加热产生推力机构、电加热产生推力机构、化学反应产生推力机构、气动元件中的一种。在一种优选实施例中，压力调节机构5还包括密封件联结件58，密封件联结件58设置在所述腔体51和所述驱动部件55之间，使所述调节杆54穿过所述密封件联结件58连接到驱动部件55，确保整个压力调节机构5具有很好的密封性能。所述密封件联结件58包括、但不限于波纹管、气囊、密封圈中的一种。
实施例三：
如图3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或气体密度监测装置，包括：气体密度继电器本体1、第一压力传感器2、第三压力传感器14、温度传感器3、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和阀12。气体密度继电器本体1、压力传感器2、温度传感器3设置在多通接头9上；第三压力传感器14设置在第三密封气室G3内，或第三压力传感器14设置在第三密封气室G3上，与第三密封气室G3相连通。
与实施例二有区别的是：
1)阀12、压力调节机构5分别独立地与第三密封气室G3相连通。
2)本实施例的压力调节机构5主要由气囊51、驱动部件55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55推动气囊51发生体积变化，进而完成第三密封气室G3的气体压力的升降。其中，在线校验接点信号采样单元6、智控单元7与压力调节机构5设置在一起。
在另一种优选实施例中，所述压力调节机构5还可以为一电磁阀，电磁阀密封在一壳体内部。压力调节机构5根据智能处理器7的控制，使得电磁阀开启，发生压力变化，进而完成第三密封气室G3的气体压力的升降。
在另一种优选实施例中，所述压力调节机构5还可以由波纹管和驱动部件组成，波纹管与气体密度继电器本体1的第三密封气室G3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根据智能处理器7的控制，使得驱动部件推动波纹管发生体积变化，进而密封腔体发生体积变化，从而完成第三密封气室G3的气体压力的升降。
在另一种优选实施例中，所述压力调节机构5还可以由气室、加热元件、保温件组成，气室与气体密度继电器本体1的第三密封气室G3密封连接在一起，气室的外部(也可以是内部)带有加热元件，通过加热，导致温度的变化，进而完成第三密封气室G3的气体压力的升降。
当然，压力调节机构5还可以有多种其它形式，不限于上述所列举的，其它能够实现压力升降功能的机构也均涵盖在本申请的保护范围内。
综上所述，本申请的压力调节机构5不是与气体密度继电器本体1或电气设备的SF6主气路相连通，而是与气体密度继电器本体1的第三密封气室G3相连通，通过压力调节机构5的作用，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能够检测出气体密度继电器本体1发生接点动作，完成气体密度继电器本体的接点信号动作值的校验工作，无须检修人员到现场校验，实现了对气体密度继电器的全寿命周期智能化管理：有问题才修理，没有问题就不要运维服务。本申请提高了电网的可靠性，大大降低其密封要求，提高了效率，降低了成本，提高了现场安装的方便性和灵活性，可以实现气体密度继电器的免维护，同时整个校验过程实现SF6气体零排放的，符合环保规程要求。
本申请进行了技术创新：压力调节机构不是与气体密度继电器本体或电气设备的SF6主气路相连通，从而大大提高了电网的可靠性，降低了其密封要求，以及能够大大降低制造成本，提高了现场安装的方便性和灵活性。
需要说明的是，一种具有在线自校验功能的气体密度继电器一般指的是其组成元件设计成一体结构；而气体密度监测装置一般指的是其组成元件设计成分体结构，灵活组成。所述气体密度继电器可以利用变电站原有的气体密度继电器进行技术改造升级。
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 (26)

1.一种具有在线自校验功能的气体密度继电器，其特征在于，包括：气体密度继电器本体、第一压力传感器、第三压力传感器、温度传感器、压力调节机构、在线校验接点信号采样单元和智控单元；
所述气体密度继电器本体包括：外壳，以及外壳内与电气设备的绝缘气室连通的第一密封气室、充有标准补偿气体的第二密封气室，以及设有信号发生器和信号调节机构的第三气室；
所述第一压力传感器与所述第一密封气室相连通；
所述第三压力传感器，与所述气体密度继电器本体的第三密封气室相连通；
所述压力调节机构，设置在所述气体密度继电器本体外，所述压力调节机构的气路与所述第三密封气室相连通，被配置为调节所述第三密封气室的气体压力升降，使所述气体密度继电器本体发生接点信号动作；
所述在线校验接点信号采样单元，与所述气体密度继电器本体的信号发生器相连接，被配置为采样所述气体密度继电器本体发生接点信号动作的接点信号；
所述智控单元，分别与所述压力调节机构、第一压力传感器、第三压力传感器、温度传感器和在线校验接点信号采样单元相连接，被配置为完成所述压力调节机构的控制，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。
2.一种具有在线自校验功能的气体密度监测装置，其特征在于，包括：气体密度继电器本体、第一压力传感器、第三压力传感器、温度传感器、压力调节机构、在线校验接点信号采样单元和智控单元；
所述气体密度继电器本体包括：外壳，以及外壳内与电气设备的绝缘气室连通的第一密封气室、充有标准补偿气体的第二密封气室，以及设有信号发生器和信号调节机构的第三气室；
所述第一压力传感器与所述第一密封气室相连通；
所述第三压力传感器，与所述气体密度继电器本体的第三密封气室相连通；
所述压力调节机构，设置在所述气体密度继电器本体外，所述压力调节机构的气路与所述第三密封气室相连通，被配置为调节所述第三密封气室的气体压力升降，使所述气体密度继电器本体发生接点信号动作；
所述在线校验接点信号采样单元，与所述气体密度继电器本体的信号发生器相连接，被配置为采样所述气体密度继电器本体发生接点信号动作的接点信号；
所述智控单元，分别与所述压力调节机构、第一压力传感器、第三压力传感器、温度传感器和在线校验接点信号采样单元相连接，被配置为完成所述压力调节机构的控制，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。
3.根据权利要求1所述的气体密度继电器或权利要求2所述的气体密度监测装置，其特征在于，所述气体密度继电器本体包括：外壳、第一波纹管、第二波纹管、信号发生器、信号调节机构；其中，所述第一波纹管的第一开口端固定在所述外壳的内壁上，所述第一波纹管的第二开口端与第一密封件密封连接，所述第一波纹管的内壁、所述第一密封件、所述外壳的内壁共同围成所述第一密封气室，所述第一密封气室设有与电气设备的绝缘气体相连通的接口；所述第二波纹管的第一开口端与所述第一密封件密封连接，所述第二波纹管的第二开口端口通过第二密封件与所述外壳的内壁连接，所述第一波纹管的外壁、所述第一密封件、所述第二波纹管的外壁、所述第二密封件及所述外壳的内壁共同围成所述第二密封气室；所述第二波纹管的内壁、所述第二密封件及所述外壳的内壁共同围成第三密封气室，所述信号发生器和信号调节机构设置在所述第三密封气室内，所述信号调节机构与所述第一密封件连接，所述信号发生器对应所述信号调节机构设置。
4.根据权利要求3所述的气体密度继电器或气体密度监测装置，其特征在于：所述第一波纹管的外径大于所述第二波纹管的外径。
5.根据权利要求3所述的气体密度继电器或气体密度监测装置，其特征在于：所述信号调节机构包括一移动杆，所述移动杆的一端伸入所述第二波纹管内，与所述第一密封件连接，并随第一波纹管的形变产生位移；所述移动杆的另一端伸出所述第二波纹管，固定连接一横杆，所述横杆设有调节螺钉，所述调节螺钉用于在移动杆的推动力下触动所述信号发生器。
6.根据权利要求1所述的气体密度继电器或权利要求2所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述第三压力传感器设置在所述第三密封气室内；或者，所述第三压力传感器设置在所述第三密封气室上，与所述第三密封气室的气路相连通。
7.根据权利要求1所述的气体密度继电器或权利要求2所述的气体密度监测装置，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，所述气体密度继电器本体通过所述信号发生器输出接点信号。
8.根据权利要求1所述的气体密度继电器或权利要求2所述的气体密度监测装置，其特征在于：还包括第二压力传感器，所述第二压力传感器与充有标准补偿气体的第一密封气室或第二密封气室相连通。
9.根据权利要求1所述的气体密度继电器或权利要求2所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述智控单元获取所述第一压力传感器、温度传感器采集的气体密度值；或者，所述智控单元获取所述第一压力传感器采集的压力值和温度传感器采集的温度值，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。
10.根据权利要求1所述的气体密度继电器或权利要求2所述的气体密度监测装置，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、所述第一压力传感器采集的压力值P1和温度传感器采集的温度值T，以及所述第三压力传感器采集的压力值P3，并根据压力值P1和压力值P3计算得到等效气体压力值P；依照该等效气体压力值P，以及按照气体压力-温度特性换算成为对应20℃的压力值，即气体密度值P20，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、所述第一压力传感器和温度传感器采集的气体密度值P120，以及所述第三压力传感器和温度传感器采集的气体密度值P320，并根据气体密度值P120和气体密度值P320计算得到气体密度值P20，完成所述气体密度继电器的在线校验。
11.根据权利要求1所述的气体密度继电器或权利要求2所述的气体密度监测装置，其特征在于：还包括阀，所述阀的一端设有与大气相连通的连接口，所述阀的另一端与所述压力调节机构或所述第三密封气室相连通。
12.根据权利要求1所述的气体密度继电器或权利要求2所述的气体密度监测装置，其特征在于：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，进而完成所述第三密封气室的压力升降；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第三密封气室；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，所述气囊连通所述第三密封气室；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第三密封气室，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，所述放气阀包括电磁阀或电动阀；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；或者，
所述压力调节机构为增压阀；
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、磁耦合推力机构、加热产生推力机构、电加热产生推力机构、化学反应产生推力机构、气动元件中的一种。
13.根据权利要求1所述的气体密度继电器或权利要求2所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述气体密度继电器本体、所述第一压力传感器为一体化结构；或者，所述气体密度继电器本体、所述第一压力传感器、温度传感器为一体化结构的远传式气体密度继电器。
14.根据权利要求1所述的气体密度继电器或权利要求2所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述第一压力传感器、温度传感器为一体化结构；或者，所述第一压力传感器、温度传感器为一体化结构的气体密度变送器；或者，所述第一压力传感器和温度传感器组成石英音叉技术的密度检测传感器。
15.根据权利要求1所述的气体密度继电器或权利要求2所述的气体密度监测装置，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。
16.根据权利要求1所述的气体密度继电器或权利要求2所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述第一压力传感器包括至少一个压力传感器；或者，所述第一压力传感器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，所述第一压力传感器采用石英音叉技术的密度检测传感器。
17.根据权利要求1所述的气体密度继电器或权利要求2所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述第一压力传感器安装于所述气体密度继电器本体的气路上；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外。
18.根据权利要求1所述的气体密度继电器或权利要求2所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述在线校验接点信号采样单元包括隔离采样元件，所述隔离采样元件由气体密度继电器本体、或压力调节机构、或智控单元控制；在非校验状态时，所述在线校验接点信号采样单元通过隔离采样元件与气体密度继电器本体的接点信号在电路上相对隔离；在校验状态时，所述在线校验接点信号采样单元通过隔离采样元件切断气体密度继电器本体的接点信号控制回路，将所述气体密度继电器本体的接点与所述智控单元相连接；其中，隔离采样元件包括行程开关、微动开关、按钮、电动开关、位移开关、电磁继电器、光耦、可控硅中的一种。
19.根据权利要求1所述的气体密度继电器或权利要求2所述的气体密度监测装置，其特征在于：还包括多通接头，所述气体密度继电器本体、所述第一压力传感器设置在所述多通接头上；或者，
所述压力调节机构固定在所述多通接头上；或者，
所述气体密度继电器本体、第一压力传感器、所述压力调节机构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、智控单元、温度传感器设置在所述多通接头上。
20.根据权利要求1所述的气体密度继电器或权利要求2所述的气体密度监测装置，其特征在于：至少两个气体密度继电器本体、至少两个第一压力传感器、至少两个第三压力传感器、至少两个压力调节机构、至少两个在线校验接点信号采样单元和一个智控单元、一个温度传感器，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、至少两个第一压力传感器、至少两个第三压力传感器、至少两个压力调节机构、至少两个温度传感器、至少两个在线校验接点信号采样单元和一个智控单元，完成所述气体密度继电器的在线校验。
21.根据权利要求1所述的气体密度继电器或权利要求2所述的气体密度监测装置，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。
22.一种如权利要求1所述的具有在线自校验功能的气体密度继电器的校验方法，其特征在于，包括：
正常工作状态时，气体密度继电器监控电气设备内的气体密度值，同时气体密度继电器通过第一压力传感器、温度传感器以及智控单元在线监测电气设备内的气体密度值；
气体密度继电器根据设定的校验时间或/和校验指令，以及气体密度值情况，在允许校验气体密度继电器的状况下：
通过智控单元把在线校验接点信号采样单元调整到校验状态，在校验状态下，在线校验接点信号采样单元切断气体密度继电器本体的接点信号的控制回路，将气体密度继电器本体的接点连接至智控单元；
智控单元通过控制压力调节机构，调节所述第三密封气室的压力升降，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，智控单元能够检测出气体密度继电器本体发生接点动作；或者，
智控单元通过控制压力调节机构，调节所述第三密封气室的压力升降，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，智控单元能够检测出气体密度继电器本体发生接点动作，以及所述智控单元检测出所述第三密封气室的气体密度值，完成气体密度继电器本体的接点信号动作值的直接或间接校验工作；
当所有的接点信号校验工作完成后，智控单元复原压力调节机构，并将在线校验接点信号采样单元调整到工作状态，气体密度继电器本体的接点信号的控制回路恢复运行正常工作状态。
23.根据权利要求22所述的具有在线自校验功能的气体密度继电器的校验方法，其特征在于，包括：
压力调节机构的气路，连通气体密度继电器本体的第三密封气室，从而将所述压力调节机构的气路与所述第三密封气室和设于第三密封气室内的第三压力传感器相连通；
正常工作状态时，气体密度继电器监控电气设备内的气体密度值，同时气体密度继电器通过第一压力传感器、温度传感器以及智控单元在线监测电气设备内的气体密度值；
气体密度继电器根据设定的校验时间或/和校验指令，以及气体密度值情况，在允许校验气体密度继电器的状况下：
通过智控单元把在线校验接点信号采样单元调整到校验状态，在校验状态下，在线校验接点信号采样单元切断气体密度继电器本体的接点信号的控制回路，将气体密度继电器本体的接点连接至智控单元；
智控单元通过控制压力调节机构，调节所述第三密封气室的压力升降，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、所述第一压力传感器采集的压力值P1和温度传感器采集的温度值T，以及所述第三压力传感器采集的压力值P3，并根据压力值P1和压力值P3计算得到等效气体压力值P；依照该等效气体压力值P，以及按照气体压力-温度特性换算成为对应20℃的压力值，即气体密度值P20，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、所述第一压力传感器和温度传感器采集的气体密度值P120，以及所述第三压力传感器和温度传感器采集的气体密度值P320，并根据气体密度值P120和气体密度值P320计算得到气体密度值P20，完成所述气体密度继电器的在线校验；
当所有的接点信号校验工作完成后，智控单元复原压力调节机构，并将在线校验接点信号采样单元调整到工作状态，气体密度继电器本体的接点信号的控制回路恢复运行正常工作状态。
24.根据权利要求23所述的具有在线自校验功能的气体密度继电器的校验方法，其特征在于，包括：
气体密度继电器本体发生接点信号动作或切换时，其等效气体压力值P＝P1-P3；依照该等效气体压力值P，以及按照气体压力-温度特性换算成为对应20℃的压力值，即气体密度值P20，完成所述气体密度继电器的在线校验；或者，
气体密度继电器本体发生接点信号动作或切换时，其等效气体压力值P＝P1-P3*K，其中K为预设系数；依照该等效气体压力值P、温度值T，以及按照气体压力-温度特性换算成为对应20℃的压力值，即气体密度值P20，完成所述气体密度继电器的在线校验。
25.根据权利要求23所述的具有在线自校验功能的气体密度继电器的校验方法，其特征在于，包括：气体密度继电器本体发生接点信号动作或切换时，其气体密度值P20和气体密度值P120、P320之间的对应关系设计成数据表格，并根据气体密度值P120和气体密度值P320查询所述数据表格得到对应的气体密度值P20，完成所述气体密度继电器的在线校验；或者，
气体密度继电器本体发生接点信号动作或切换时，其气体密度值P20和气体压力值P1、P3以及温度值T之间的对应关系设计成数据表格，并根据气体压力值P1、P3以及温度值T查询所述数据表格得到对应的气体密度值P20，完成所述气体密度继电器的在线校验。
26.根据权利要求22所述的具有在线自校验功能的气体密度继电器的校验方法，其特征在于，包括：所述第一压力传感器和所述第三压力传感器为绝对压力型传感器；或者，所述第一压力传感器和所述第三压力传感器为相对压力型传感器；或者，所述第一压力传感器和所述第三压力传感器不是同类型传感器时，进行大气压的修正。
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