CN111508770A - 具有自诊断功能的数字式气体密度继电器及其自诊断方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了具有自诊断功能的数字式气体密度继电器及其自诊断方法，包括气体密度检测传感器、智控单元、信号器、通讯模块、常开电控阀和常闭电控阀；常开电控阀的一端设有与电气设备连通的接口，另一端与常闭电控阀的一端相连通，常闭电控阀的另一端与空气连通，气体密度检测传感器设在常开电控阀和常闭电控阀之间的气路上；智控单元分别与气体密度检测传感器、信号器、通讯模块、常开电控阀和常闭电控阀连接，完成对电气设备气体密度值的在线监测，以及控制信号器，控制常开电控阀和常闭电控阀的开关状态切换。本申请对气体绝缘或灭弧的电气设备气体密度进行监测的同时，还完成在线自检或自诊断，无需维护，降低了运维成本，保障电网安全运行。

Description

具有自诊断功能的数字式气体密度继电器及其自诊断方法

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、具有自诊断功能的数字式气体密度继电器及其自诊断方法。

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，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。远传式SF6气体密度继电器或气体密度变送器是核心和关键部件，其如何保证正常工作非常关键。

因此，现在非常有必要研制一种具有自诊断功能的数字式气体密度继电器或气体密度监测装置，应用在基于泛在电力物联网的气体密度监测系统中，通过气体密度检测传感器的零位校验诊断，来获取数字式气体密度继电器的当前工作状态，能够实现数字式气体密度继电器的自诊断或自检，实现免维护，提高工作效率，保证电网的安全运行。

发明内容

本发明提供一种高压或中压电气设备用的、具有自诊断功能的数字式气体密度继电器(气体密度监测装置)及其自诊断(或自检)方法，用于对气体绝缘或灭弧的电气设备气体密度进行监测的同时，还通过数字式气体密度检测传感器的零位校验诊断，来获取数字式气体密度继电器的当前工作状态，完成对数字式气体密度继电器的在线自检或自诊断，提高工作效率，无需被动维护，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：

本申请第一个方面公开了一种具有自诊断功能的数字式气体密度继电器，包括：气体密度检测传感器、智控单元、信号器、通讯模块、常开电控阀和常闭电控阀；

所述常开电控阀的一端设有与电气设备相连通的接口，另一端与常闭电控阀的一端相连通，所述常闭电控阀的另一端与空气连通，气体密度检测传感器安装在常开电控阀和常闭电控阀之间的气路上，用于采集常开电控阀和常闭电控阀之间气路的压力值和温度值、和/或气体密度值；

所述智控单元，分别与气体密度检测传感器、信号器、通讯模块、常开电控阀和常闭电控阀相连接；所述智控单元被配置为获取所述气体密度检测传感器采集的气体密度值，或者，所述智控单元被配置为获取所述气体密度检测传感器采集的压力值和温度值，根据气体压力-温度特性转换成气体密度值；所述智控单元通过通讯模块上传气体密度值、压力值、温度值中的一种或几种，用于完成数字式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；智控单元还被配置为控制信号器，使信号器输出报警、和/或闭锁接点信号，以及控制常开电控阀和常闭电控阀的开关状态切换。

本申请第二个方面公开了一种具有自诊断功能的气体密度监测装置，包括：气体密度检测传感器、智控单元、信号器、通讯模块、常开电控阀和常闭电控阀；

所述常开电控阀的一端设有与电气设备相连通的接口，另一端与常闭电控阀的一端相连通，所述常闭电控阀的另一端与空气连通，气体密度检测传感器安装在常开电控阀和常闭电控阀之间的气路上，用于采集常开电控阀和常闭电控阀之间气路的压力值和温度值、和/或气体密度值；

所述智控单元，分别与气体密度检测传感器、信号器、通讯模块、常开电控阀和常闭电控阀相连接；所述智控单元被配置为获取所述气体密度检测传感器采集的气体密度值，或者，所述智控单元被配置为获取所述气体密度检测传感器采集的压力值和温度值，根据气体压力-温度特性转换成气体密度值；所述智控单元通过通讯模块上传气体密度值、压力值、温度值中的一种或几种，用于完成数字式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；智控单元还被配置为控制信号器，使信号器输出报警、和/或闭锁接点信号，以及控制常开电控阀和常闭电控阀的开关状态切换。

其中，上述具有自诊断功能的数字式气体密度继电器一般指的是其组成元件设计成一体结构；而具有自诊断功能的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。

优选地，所述常开电控阀被配置为关断电气设备与气体密度检测传感器、常闭电控阀之间的气路；所述常闭电控阀被配置为开启气体密度检测传感器的气路，使气体密度检测传感器与空气相连通，用于实现气体密度检测传感器的零位校验诊断。

优选地，所述智控单元控制信号器在零位校验诊断时不输出报警、和/或闭锁接点信号。

优选地，当所述的气体密度值低于和/或高于所设定的预设阈值时，智控单元控制信号器，使信号器输出报警、和/或闭锁接点信号，用于完成对电气设备内的气体密度值的监控。

优选地，所述具有自诊断功能的数字式气体密度继电器，还包括数字式气体密度继电器壳体，所述气体密度检测传感器、智控单元、信号器、通讯模块、常开电控阀和常闭电控阀中的一种或更多种位于所述数字式气体密度继电器壳体内。并优选为，气体密度检测传感器、常开电控阀、常闭电控阀位于所述数字式气体密度继电器壳体内。

优选地，所述气体密度检测传感器包括一个压力传感器和一个温度传感器；或者，所述气体密度检测传感器为压力传感器和温度传感器组成的气体密度变送器；或者，所述气体密度检测传感器为采用石英音叉技术的密度检测传感器。

优选地，所述具有自诊断功能的数字式气体密度继电器、或具有自诊断功能的气体密度监测装置还包括显示单元，所述智控单元通过显示单元显示包括气体密度值、压力值、温度值、当前工作状态中的一种或几种监测信号和/或信息。

优选地，所述具有自诊断功能的数字式气体密度继电器、或具有自诊断功能的气体密度监测装置的当前工作状态包括：正常工作状态、异常工作状态。

更优选地，所述当前工作状态为异常工作状态时，所述具有自诊断功能的数字式气体密度继电器、或具有自诊断功能的气体密度监测装置发出异常提示。

优选地，所述具有自诊断功能的数字式气体密度继电器、或具有自诊断功能的气体密度监测装置还包括多通接头，所述常开电控阀、所述气体密度检测传感器、所述常闭电控阀分别设置在多通接头上；在气路上，所述常开电控阀的另一端通过多通接头分别与气体密度检测传感器、以及常闭电控阀的一端相连通。

在一种优选实施例中，多通接头的第一接口连通所述常开电控阀的另一端，多通接头的第二接口连通所述常闭电控阀的一端，所述气体密度检测传感器通过所述多通接头的第三接口安装到常开电控阀、常闭电控阀之间的气路上。

在一种优选实施例中，所述气体密度检测传感器安装在所述多通接头的第三接口上；或者所述多通接头的第三接口连接有气体采集管道，所述气体密度检测传感器安装在气体采集管道上。

更优选地，所述具有自诊断功能的数字式气体密度继电器、或具有自诊断功能的气体密度监测装置还包括比对传感器，所述比对传感器也设置在多通接头上，所述比对传感器通过多通接头与气体密度检测传感器在气路上连通。

在一种优选实施例中，多通接头的第一接口连通所述常开电控阀的另一端，多通接头的第二接口连通所述常闭电控阀的一端，所述气体密度检测传感器通过所述多通接头的第三接口安装到常开电控阀、常闭电控阀之间的气路上，所述比对传感器通过所述多通接头的第四接口安装到常开电控阀、常闭电控阀之间的气路上。

在一种优选实施例中，所述比对传感器安装在所述多通接头的第四接口上；或者所述多通接头的第四接口连接有第二气体采集管道，所述比对传感器安装在第二气体采集管道上。

进一步地，所述比对传感器包括一个第二压力传感器；或者，所述比对传感器包括一个第二压力传感器和一个第二温度传感器；或者，所述比对传感器为第二压力传感器和第二温度传感器组成的第二气体密度变送器；或者，所述比对传感器为采用石英音叉技术的第二密度检测传感器。

其中，上述的石英音叉技术的密度检测传感器，或是石英音叉技术的第二密度检测传感器，均是利用处于真空中的石英振荡器恒定的共鸣频率与一个处于被测气体中同源的石英振荡器的共鸣频率差，与被测气体的密度成正比，经过处理后得到气体密度值的模拟信号或数字信号。

其中，上述的温度传感器、或是第二温度传感器，可以是热电偶、热敏电阻、半导体式；可以是接触式或非接触式；可以是热电阻或热电偶；可以是数字式或模拟式。

其中，上述的压力传感器、或是第二压力传感器，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。

进一步地，所述智控单元对同一气体压力下由气体密度检测传感器采集的第一压力值P1和由比对传感器采集的第二压力值P2进行比对诊断；和/或，所述智控单元对同一气体温度下由气体密度检测传感器采集的第一温度值T1和由比对传感器采集的第二温度值T2进行比对诊断；或者，所述智控单元对同一气体密度下由气体密度检测传感器采集的第一密度值P1₂₀和由比对传感器采集的第二密度值P2₂₀进行比对诊断，获取数字式气体密度继电器的当前工作状态。

进一步地，所述智控单元将接收的数据通过通讯模块上传至后台，所述后台对同一气体压力下由气体密度检测传感器采集的第一压力值P1和由比对传感器采集的第二压力值P2进行比对诊断；和/或，所述后台对同一气体温度下由气体密度检测传感器采集的第一温度值T1和由比对传感器采集的第二温度值T2进行比对诊断；或者，所述后台对同一气体密度下由气体密度检测传感器采集的第一密度值P1₂₀和由比对传感器采集的第二密度值P2₂₀进行比对诊断，获取数字式气体密度继电器的当前工作状态。

在一种优选实施例中，气体密度检测传感器包括压力传感器和温度传感器，比对传感器包括第二压力传感器和第二温度传感器；气体密度检测传感器的压力传感器采集的压力值为第一压力值P1，温度传感器采集的温度值为第一温度值T1；比对传感器的第二压力传感器采集的压力值为第二压力值P2，第二温度传感器采集的温度值为第二温度值T2；所述智控单元和/或后台将第一压力值P1与第二压力值P2进行比对，获得压力差|P1-P2|，和/或将第一温度值T1与第二温度值T2进行比对，获得温度差|T1-T2|；若压力差|P1-P2|和/或温度差|T1-T2|分别在其预设阈值内，则所述数字式气体密度继电器或气体密度监测装置的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态。

在一种优选实施例中，气体密度检测传感器包括气体密度检测传感器，比对传感器包括第二气体密度检测传感器；气体密度检测传感器采集的气体密度值为第一密度值P1₂₀，比对传感器采集的气体密度值为第二密度值P2₂₀；所述智控单元和/或后台将第一密度值P1₂₀与第二密度值P2₂₀进行比对，获得密度差|P1₂₀-P2₂₀|；若密度差|P1₂₀-P2₂₀|在其预设阈值内，则所述数字式气体密度继电器或气体密度监测装置的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态。

进一步地，在零位校验诊断时，即在零压力时，气体密度检测传感器采集的压力信号为第一压力信号P1₀，比对传感器采集的压力信号为第二压力信号P2₀，所述智控单元和/或后台将第一压力信号P1₀、第二压力信号P2₀分别与零压力进行比对；若压力差|P1₀-0|≥预设阈值，智控单元对气体密度检测传感器采集的压力信号进行修正，使修正后的第一压力信号P1₀修小于相应的预设阈值；和/或，若压力差|P2₀-0|≥预设阈值，智控单元对比对传感器采集的压力信号进行修正，使修正后的第二压力信号P2₀修小于相应的预设阈值。

进一步地，所述气体密度检测传感器包括温度传感器，所述智控单元和/或后台将环境温度值，与气体密度检测传感器的温度传感器采集的温度值进行比对，完成对气体密度检测传感器的温度传感器的校验；和/或，

所述比对传感器包括第二温度传感器，所述智控单元和/或后台将环境温度值，与比对传感器的第二温度传感器采集的温度值进行比对，完成对比对传感器的第二温度传感器的校验。

在一种优选实施例中，采集的温度值为第一温度值T1，环境温度值为第二温度值TH，所述智控单元和/或后台将第一温度值T1与第二温度值TH进行比对，获得温度差|T1-TH|；若温度差|T1-TH|在其预设阈值内，则所述数字式气体密度继电器或气体密度监测装置的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态；其中，第一温度值T1来自于所述气体密度检测传感器或来自于所述比对传感器。

其中，上述的环境温度值是由包括数字式气体密度继电器或气体密度监测装置的系统的其它检测点的温度值经过综合判断得到的；或者是根据天气预报得到的；或者是由同一个变电站的其它检测点的温度值经过综合判断得到的。

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和至少一个温度传感器；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、各个温度传感器的自诊断；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、各个温度传感器的自诊断；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，完成对各个压力传感器、各个温度传感器的自诊断。

其中，上述的对各个压力传感器、各个温度传感器的自诊断可以由智控单元或后台完成。

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，所述信号器包括、但不限于电磁继电器、固态继电器、MOS FET继电器、功率继电器、电子开关、可控硅中的一种。

优选地，所述具有自诊断功能的数字式气体密度继电器、或具有自诊断功能的气体密度监测装置还包括过滤器，所述过滤器连接在常闭电控阀的另一端。

优选地，所述通讯模块的通讯方式包括有线通讯方式和无线通讯方式。

更优选地，所述有线通讯方式包括RS232总线、RS485总线、RS422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。

更优选地，所述无线通讯方式包括传感器内置5G/NB-IOT通讯模块(如5G、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，所述具有自诊断功能的数字式气体密度继电器、或具有自诊断功能的气体密度监测装置还包括保护电路，所述保护电路设置于智控单元上或者与智控单元相连接，所述保护电路包括、但不限于浪涌保护电路、滤波电路、短路保护电路、极性保护电路、过压保护电路的一种或几种。

优选地，所述具有自诊断功能的数字式气体密度继电器、或具有自诊断功能的气体密度监测装置还包括短路和/或断路诊断电路，所述短路和/或断路诊断电路被配置为对数字式气体密度继电器出现短路和/或断路故障的电路进行诊断。

优选地，所述具有自诊断功能的数字式气体密度继电器、或具有自诊断功能的气体密度监测装置还包括与智控单元相连接的加热器和/或散热器，在温度低于设定值时智控单元开启加热器，或者在温度高于设定值时智控单元开启散热器。

优选地，所述智控单元包括、但不限于微处理器、电源、数据存储。

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。

优选地，所述预设阈值可在现场和/或在后台进行修改。

优选地，所述智控单元设有电气接口，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数字式气体密度继电器的自校时间，或者记录测试时间，或者记录事件时间。

优选地，所述具有自诊断功能的数字式气体密度继电器、或具有自诊断功能的气体密度监测装置还包括用于人机交互的显示界面，所述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，所述具有自诊断功能的数字式气体密度继电器、或具有自诊断功能的气体密度监测装置还包括：分别与所述气体密度检测传感器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检测传感器和所述智控单元相连接的分解物传感器。

优选地，所述具有自诊断功能的数字式气体密度继电器还包括：接触电阻检测单元，所述接触电阻检测单元与所述数字式气体密度继电器的接点信号相连接或直接与所述数字式气体密度继电器内的信号器相连接；在数字式气体密度继电器的接点发生动作时，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数字式气体密度继电器的接点接触电阻值。

优选地，至少两个所述具有自诊断功能的数字式气体密度继电器、或具有自诊断功能的气体密度监测装置均通过通讯模块与远程后台检测系统连接；其中，所述数字式气体密度继电器或气体密度监测装置设置在其对应气室的电气设备上，所述通讯模块的通讯方式包括有线通讯方式和无线通讯方式。

更优选地，至少两个所述具有自诊断功能的数字式气体密度继电器、或具有自诊断功能的气体密度监测装置均依次通过集线器、协议转换器与远程后台检测系统连接；其中，所述数字式气体密度继电器或气体密度监测装置设置在其对应气室的电气设备上。

进一步地，所述集线器采用RS485集线器；所述协议转换器采用IEC61850或IEC104协议转换器。

更优选地，所述智控单元根据远程后台检测系统的设置或远程遥控指令，完成对数字式气体密度继电器或气体密度监测装置的在线诊断；或者，根据设置的数字式气体密度继电器的诊断时间，完成对数字式气体密度继电器或气体密度监测装置的在线诊断。

本申请第三个方面公开了一种具有自诊断功能的数字式气体密度继电器的自诊断方法，包括：

智控单元获取气体密度检测传感器采集的气体密度值；或者，智控单元获取气体密度检测传感器采集的压力值和温度值，根据气体压力-温度特性转换成气体密度值；所述智控单元通过通讯模块上传气体密度值、压力值、温度值中的一种或几种，完成数字式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；当所述的气体密度值低于和/或高于所设定的预设阈值时，智控单元控制信号器，使信号器输出报警、和/或闭锁接点信号，完成对电气设备内的气体密度值的监控；

通过智控单元控制常开电控阀关闭，关断电气设备与气体密度检测传感器、常闭电控阀之间的气路后，再通过智控单元控制常闭电控阀开启，使气体密度检测传感器与空气相连通，实现气体密度检测传感器的零位校验诊断；

当零位校验诊断工作完成后，智控单元控制常闭电控阀关闭，再控制常开电控阀开启，使数字式气体密度继电器恢复到监控的工作状态。

优选地，所述自诊断方法还包括：所述气体密度检测传感器包括压力传感器；所述常开电控阀处于关闭状态时，即在零位校验诊断状态下，智控单元控制常闭电控阀开启，气体密度检测传感器的气路的气体压力缓慢下降到零位时，所述智控单元接收所述气体密度检测传感器的压力传感器采集的压力信号P1₀，若压力差|P1₀-0|≥预设阈值，所述智控单元发出气体密度检测传感器的压力传感器零位偏差异常的信号和/或信息。

优选地，所述数字式气体密度继电器还包括比对传感器，所述比对传感器与气体密度检测传感器、常开电控阀、常闭电控阀在气路上连通；所述自诊断方法还包括：

在零位校验诊断时，气体密度检测传感器采集的压力信号为第一压力信号P1₀，比对传感器采集的压力信号为第二压力信号P2₀，所述智控单元和/或后台将第一压力信号P1₀、和/或第二压力信号P2₀分别与零压力进行比对；若压力差|P1₀-0|≥预设阈值，智控单元对气体密度检测传感器采集的压力信号进行修正，使修正后的第一压力信号P1₀修小于相应的预设阈值；和/或，若压力差|P2₀-0|≥预设阈值，智控单元对比对传感器采集的压力信号进行修正，使修正后的第二压力信号P2₀修小于相应的预设阈值。

优选地，所述数字式气体密度继电器还包括比对传感器，所述比对传感器与气体密度检测传感器、常开电控阀、常闭电控阀在气路上连通；所述自诊断方法还包括：

所述智控单元对同一气体压力下由气体密度检测传感器采集的第一压力值P1和由比对传感器采集的第二压力值P2进行比对诊断；和/或，所述智控单元对同一气体温度下由气体密度检测传感器采集的第一温度值T1和由比对传感器采集的第二温度值T2进行比对诊断；或者，所述智控单元对同一气体密度下由气体密度检测传感器采集的第一密度值P1₂₀和由比对传感器采集的第二密度值P2₂₀进行比对诊断，获取数字式气体密度继电器的当前工作状态；或者，

所述智控单元将接收的数据通过通讯模块上传至后台，所述后台对同一气体压力下由气体密度检测传感器采集的第一压力值P1和由比对传感器采集的第二压力值P2进行比对诊断；和/或，所述后台对同一气体温度下由气体密度检测传感器采集的第一温度值T1和由比对传感器采集的第二温度值T2进行比对诊断；或者，所述后台对同一气体密度下由气体密度检测传感器采集的第一密度值P1₂₀和由比对传感器采集的第二密度值P2₂₀进行比对诊断，获取数字式气体密度继电器的当前工作状态。

更优选地，气体密度检测传感器包括压力传感器和温度传感器，比对传感器包括第二压力传感器和第二温度传感器；气体密度检测传感器的压力传感器采集的压力值为第一压力值P1，温度传感器采集的温度值为第一温度值T1；比对传感器的第二压力传感器采集的压力值为第二压力值P2，第二温度传感器采集的温度值为第二温度值T2；所述智控单元和/或后台将同一气体压力下的第一压力值P1与第二压力值P2进行比对，获得压力差|P1-P2|，和/或将同一气体温度下的第一温度值T1与第二温度值T2进行比对，获得温度差|T1-T2|；若压力差|P1-P2|和/或温度差|T1-T2|分别在其预设阈值内，则所述数字式气体密度继电器的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态。

更优选地，气体密度检测传感器包括气体密度检测传感器，比对传感器包括第二气体密度检测传感器；气体密度检测传感器采集的气体密度值为第一密度值P1₂₀，比对传感器采集的气体密度值为第二密度值P2₂₀；所述智控单元和/或后台将同一气体密度下的第一密度值P1₂₀与第二密度值P2₂₀进行比对，获得密度差|P1₂₀-P2₂₀|；若密度差|P1₂₀-P2₂₀|在其预设阈值内，则所述数字式气体密度继电器的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态。

上述对同一气体压力下采集的第一压力值和第二压力值进行比对诊断，和/或对同一气体温度下采集的第一温度值和第二温度值进行比对诊断，或者，对同一气体密度下采集的第一密度值和第二密度值进行比对诊断，可以是智控单元进行比对计算，也可以将上述数据传输至后台，由后台进行比对计算。

优选地，所述数字式气体密度继电器还包括比对传感器，所述比对传感器与气体密度检测传感器、常开电控阀、常闭电控阀在气路上连通；所述自诊断方法还包括：

所述气体密度检测传感器包括温度传感器，所述智控单元和/或后台将环境温度值，与气体密度检测传感器的温度传感器采集的温度值进行比对，完成对气体密度检测传感器的温度传感器的校验；和/或，

所述气体密度检测传感器包括温度传感器，所述智控单元和/或后台将同一个变电站，不同电气设备的气体密度检测传感器的温度传感器所采集的相应温度值进行比对，完成对气体密度检测传感器的温度传感器的校验；和/或，

所述比对传感器包括第二温度传感器，所述智控单元和/或后台将环境温度值，与比对传感器的第二温度传感器采集的温度值进行比对，完成对比对传感器的第二温度传感器的校验。

更优选地，采集的温度值为第一温度值T1，环境温度值为第二温度值TH，所述智控单元和/或后台将第一温度值T1与第二温度值TH进行比对，获得温度差|T1-TH|；若温度差|T1-TH|在其预设阈值内，则所述数字式气体密度继电器或气体密度监测装置的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态；其中，第一温度值T1来自于所述气体密度检测传感器或来自于所述比对传感器。

其中，上述的环境温度值是由包括数字式气体密度继电器的系统的其它检测点的温度值经过综合判断得到的；或者是根据天气预报得到的；或者是由同一个变电站的其它检测点的温度值经过综合判断得到的。

其中，上述的自诊断方法中，除了判断相应差值是否分别在其预设阈值内，还可以是判断检测值是否在其设定范围内，或者是判断两个对应检测值相除的商是否在其预设阈值内。

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和至少一个温度传感器；所述自诊断方法还包括：

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、各个温度传感器的自诊断；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、各个温度传感器的自诊断；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，完成对各个压力传感器、各个温度传感器的自诊断。

其中，上述对各个压力传感器、各个温度传感器的自诊断可以由后台或智控单元完成。

优选地，所述智控单元完成自诊断后可以生成校验报告，如有异常，发出报警，并上传至远端，或发送至指定的接收机上。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

1)提供一种具有自诊断功能的数字式气体密度继电器，对气体绝缘或灭弧的电气设备气体密度进行监测和监控的同时，还通过气体密度检测传感器的零位校验诊断，来获取数字式气体密度继电器的当前工作状态，完成对数字式气体密度继电器的在线自检或自诊断，提高了工作效率，无需维护，降低了运行维护成本，保障了电网安全运行。

2)提供一种具有自诊断功能的数字式气体密度继电器的自诊断方法，能够支持上述具有自诊断功能的数字式气体密度继电器的正常运行。

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是实施例一的高中压电气设备用的、具有自诊断功能的数字式气体密度继电器的电路原理示意图；

图2是实施例一的高中压电气设备用的、具有自诊断功能的数字式气体密度继电器或气体密度监测装置的气路结构示意图；

图3是实施例二的高中压电气设备用的、具有自诊断功能的数字式气体密度继电器或气体密度监测装置的电路原理示意图；

图4是实施例二的高中压电气设备用的、具有自诊断功能的数字式气体密度继电器或气体密度监测装置的气路结构示意图；

图5是实施例三的高中压电气设备用的、具有自诊断功能的数字式气体密度继电器的电路原理示意图。

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：

图1为本发明实施例一高中压电气设备用的、具有自诊断功能的数字式气体密度继电器的电路原理示意图，图2是实施例一的高中压电气设备用的、具有自诊断功能的数字式气体密度继电器或气体密度监测装置的气路结构示意图。

如图1和图2所示，一种具有自诊断功能的数字式气体密度继电器或气体密度监测装置，包括：数字式气体密度继电器壳体14、气体密度检测传感器1、智控单元2、通讯模块3、显示单元4、信号器5、温度控制单元7、保护电路(浪涌保护电路801、滤波电路802、短路保护电路803)、短路和/或断路诊断电路9、常开电控阀10、多通接头11、常闭电控阀12、过滤器13。所述气体密度检测传感器1包括压力传感器101和温度传感器102，压力传感器101用于采集压力值，温度传感器102设置在数字式气体密度继电器壳体14上。智控单元2分别与气体密度检测传感器1的压力传感器101和温度传感器102、通讯模块3、显示单元4、信号器5、加热器701、风扇702、短路和/或断路诊断电路9、常开电控阀10、常闭电控阀12相连接。数字式气体密度继电器壳体14的外面或内部还可以设置屏蔽件，以提高抗电磁干扰能力。

其中，所述常开电控阀10的一端设有与电气设备连通的接口，用于与电气设备在气路上相连通，另一端与多通接头11相连通；所述常闭电控阀12的一端与多通接头11相连通，常闭电控阀12的另一端通过过滤器13与空气连通(或直接与空气连通)；气体密度检测传感器1的压力传感器101在气路上与多通接头11相连通。所述常开电控阀10被配置为关断电气设备与气体密度检测传感器1、常闭电控阀12之间的气路，所述常闭电控阀12被配置为开启气体密度检测传感器1的气路，使气体密度检测传感器1与空气相连通，实现气体密度检测传感器1的压力传感器101的零位校验诊断。在零位校验诊断时，所述智控单元2控制信号器5，信号器5不会输出报警、和/或闭锁接点信号。

其中，智控单元2包括微处理器201、存储器202、电源203。

其中，通讯模块3的通讯方式可以是有线或者无线，例如，可以采用RS485总线的有线方式或5G/NB-IOT通讯模块(如5G、NB-IOT)的无线方式，实施数据或信息的上传。当然，有线的通讯方式还可以是RS232、RS422、CAN-BUS等工业总线、光纤以太网、4-20mA、Hart、IIC、SPI、Wire、同轴电缆、PLC电力载波中的任意一种或几种；无线的通讯方式还可以是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、声呐中的任意一种或几种。

其中，显示单元4采用液晶或数码管元件实现数据或信息的就地显示。

其中，信号器5采用电磁继电器或固态继电器，由智控单元2来控制接通或断开。当然，所述信号器5还可以是MOS FET继电器、功率继电器、电控继电器、电子开关、可控硅中的任意一种。

其中，温度控制单元7包括加热器701和风扇702。在环境温度过低、且温度低于设定值时，智控单元2控制加热器701开启，在环境温度过高、温度高于设定值时，智控单元2控制风扇702开启，使数字式气体密度继电器壳体14内部的温度保持在一个合理范围内，防止出现过低或过高。

其中，浪涌保护电路801采用放电管，当瞬间浪涌的电压值过高时，放电管起作用，对过高浪涌电压进行释放，起到保护智控单元2的作用。滤波电路802采用电感和/或电容滤波，也是为了保护智控单元2。短路保护电路803采用热敏电阻或自恢复保险丝，当出现短路时，短路保护电路803的自恢复保险丝就断开，对智控单元2起到保护作用。当然，保护电路还可以包括极性保护电路、过压保护电路中的任意一种或几种。

其中，短路和/或断路诊断电路9，用于对数字式气体密度继电器出现短路和/或断路故障的主要电路进行诊断。本实施例中，短路和/或断路诊断电路9采用电流互感器或霍尔电流传感器，当短路和/或断路诊断电路(即霍尔电流传感器)9的电流过大(出现短路)或无电流(出现断路)时，智控单元2可以判别出现短路和/或断路故障。

此外，还可以是，至少两个所述数字式气体密度继电器或气体密度监测装置均通过通讯模块与远程后台检测系统连接；其中，所述数字式气体密度继电器或气体密度监测装置设置在其对应气室的电气设备上。所述智控单元2的控制通过现场控制，和/或通过后台控制。例如，至少两个所述数字式气体密度继电器或气体密度监测装置均依次通过集线器、协议转换器与远程后台检测系统连接，其中，所述集线器可以采用RS485集线器，所述协议转换器可以采用IEC61850或IEC104协议转换器。

本实施例的工作原理、工作过程是：

所述智控单元2获取所述气体密度检测传感器1的压力传感器101和温度传感器102采集的压力值P1和温度值T1，根据其气体压力-温度特性转换成气体密度值P1₂₀；或者所述智控单元2获取所述气体密度检测传感器1的压力传感器101和温度传感器102采集的气体密度值P1₂₀。所述智控单元2通过通讯模块3上传包括、但不限于气体密度值P1₂₀、压力值P1、温度值T1中的一种或几种，完成数字式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。当所述的气体密度值低于和/或高于所设定的接点预设阈值时，智控单元2控制信号器5，使信号器5输出报警、和/或闭锁接点信号，完成电气设备内的气体密度值的监控。即信号器5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的目的，使电气设备安全工作。如果气体密度值升高了，智控单元2控制信号器5，信号器5的接点断开，接点信号(报警或闭锁)就解除。例如，假设数字式气体密度继电器的参数为：额定压力值为0.6MPa、报警接点压力值为0.55MPa、闭锁接点压力值为0.50MPa。当设备运行时，出现漏气，其气体密度值下降到报警接点预设阈值0.55MPa时，则智控单元2控制信号器5，使信号器5输出报警接点信号；而气体密度值下降到闭锁接点预设阈值0.50MPa时，则智控单元2控制信号器5，使信号器5输出闭锁接点信号，完成电气设备内的气体密度值的监控，使电气设备能够安全可靠运行。所述接点预设阈值可以在现场和/或在后台进行修改。上述监控状态时，常开电控阀10处于开启状态，而常闭电控阀12处于关闭状态。

其中，所述智控单元2采用均值法(平均值法)计算所述气体密度值，目的是使监测数据更加准确。具体地，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。

在零位校验诊断时，通过智控单元2的控制，所述常开电控阀10处于关闭状态，智控单元2再控制并开启常闭电控阀12，使气体压力缓慢下降到零位时，所述智控单元2接收所述气体密度检测传感器1的压力传感器101采集的压力信号P1₀，若压力差|P1₀-0|≥预设阈值，智控单元2发出气体密度检测传感器1的压力传感器101零位偏差异常的信号和/或信息。当零位校验诊断工作完成后，智控单元2关闭常闭电控阀12，再开启常开电控阀10，使数字式气体密度继电器恢复到监控的工作状态。另外，当气体密度检测传感器1的压力传感器101采集的压力信号P1₀，若压力差|P1₀-0|≥预设阈值，智控单元2还可以对气体密度检测传感器1的压力传感器101采集的压力信号进行修正，使修正后的P1_0修符合相应的预设阈值。具体来说，在没有零压力情况下，可以对气体密度检测传感器1的压力传感器101采集的压力信号进行调零处理，使其恢复正常状态。

此外，数字式气体密度继电器完成气体密度检测传感器1的压力传感器101的零位校验诊断工作后，如有异常，能够自动发出报警，还可以通过通讯模块3上传到远端(监控室、后台监控平台等)，或可以发送到指定的接收机上，例如发送到手机，以及还可以就地显示告示。总之，可以多重方式，多种组合，充分保证数字式气体密度继电器的可靠性能。

实施例二：

图3是实施例二的高中压电气设备用的、具有自诊断功能的数字式气体密度继电器或气体密度监测装置的电路原理示意图；图4是实施例二的高中压电气设备用的、具有自诊断功能的数字式气体密度继电器或气体密度监测装置的气路结构示意图。

如图3和图4所示，与实施例一不同的是，本实施例中，还包括比对传感器6，比对传感器6包括第二压力传感器601。在气路上，气体密度检测传感器1的压力传感器101和比对传感器6的第二压力传感器601分别与多通接头11相连通。所述常开电控阀10被配置为关断气体密度检测传感器1、比对传感器6和常闭电控阀12与电气设备的气路，所述常闭电控阀12被配置为开启气体密度检测传感器1和比对传感器6的气路，使气体密度检测传感器1和比对传感器6与空气相连通，实现气体密度检测传感器1的压力传感器101和/或比对传感器6的第二压力传感器601的零位校验诊断。同样，在零位校验诊断时，所述智控单元2可以控制信号器5，信号器5不会输出报警、和/或闭锁接点信号。

本实施例的工作原理、工作过程是：

本实施例的气体密度值监测和气体密度值监控的工作原理与实施例一相同，在此不再赘述。

在零位校验诊断时，通过智控单元2的控制，所述常开电控阀10处于关闭状态，智控单元2再控制并开启常闭电控阀12，使气体压力缓慢下降到零位时，所述智控单元2接收所述气体密度检测传感器1的压力传感器101采集的压力信号P1₀，以及接收所述比对传感器6的第二压力传感器601采集的第二压力信号P2₀。若压力差|P1₀-0|≥预设阈值，智控单元2发出气体密度检测传感器1的压力传感器101零位偏差异常的信号和/或信息；若压力差|P2₀-0|≥预设阈值，智控单元2发出比对传感器6的第二压力传感器601零位偏差异常的信号和/或信息。

当零位校验诊断工作完成后，智控单元2关闭常闭电控阀12，再开启常开电控阀10，使数字式气体密度继电器恢复到监控的工作状态。另外，若压力差|P1₀-0|≥预设阈值，智控单元2还可以对气体密度检测传感器1的压力传感器101采集的压力信号进行修正，使修正后的P1_0修符合相应的预设阈值；若压力差|P2₀-0|≥预设阈值，智控单元2还可以对比对传感器6的第二压力传感器601采集的压力信号进行修正，使修正后的P2_0修符合相应的预设阈值。具体来说，在没有零压力情况下，可以对气体密度检测传感器1的压力传感器101和/或比对传感器6的第二压力传感器601采集的压力信号进行调零处理，使其恢复正常状态。

此外，本实施例还可以实时地、或按照预设的时间，所述智控单元2和/或后台对同一气体压力下由气体密度检测传感器1的压力传感器101采集的第一压力值P1和由比对传感器6的第二压力传感器601采集的第二压力值P2进行比对，获得压力差|P1-P2|，若压力差|P1-P2|在其预设阈值内，则所述数字式气体密度继电器或气体密度监测装置的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态。

所述智控单元2和/或后台还可以将环境温度值，与气体密度检测传感器1的温度传感器102采集的温度值进行比对，完成对气体密度检测传感器1的温度传感器102的校验。具体地，所述智控单元2和/或后台对同一气体温度下由气体密度检测传感器1的温度传感器102采集的第一温度值T1和环境温度值(为第二温度值TH，可以由后台提供)进行比对，获得温度差|T1-TH|，若温度差|T1-TH|在其预设阈值内，则所述数字式气体密度继电器或气体密度监测装置的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态。

或者，还可以通过后台同一变电站，A设备的由气体密度检测传感器1的温度传感器102采集的第一温度值T1A，B设备的由气体密度检测传感器1的温度传感器102采集的第一温度值T1 B，C设备的由气体密度检测传感器1的温度传感器102采集的第一温度值T1C，依次类推。后台可以对T1A、T1 B、T1C进行比对诊断，如某个温度值明显偏离，则监测该设备的气体密度检测传感器1的温度传感器102的当前工作状态为异常工作状态；如果基本接近，则说明所述数字式气体密度继电器或气体密度监测装置的当前工作状态皆为正常工作状态。

实施例三：

如图5，与实施例二不同的是，本实施例中，比对传感器6包括第二压力传感器601和第二温度传感器602。在气路上，气体密度检测传感器1的压力传感器101和比对传感器6的第二压力传感器601分别与多通接头11相连通。

具体来说，气体密度检测传感器1的压力传感器101采集的压力值为第一压力值P1，温度传感器102采集的温度值为第一温度值T1；比对传感器6的第二压力传感器601采集的压力值为第二压力值P2，第二温度传感器602采集的温度值为第二温度值T2。或者，气体密度检测传感器1采集的气体密度值为第一密度值P1₂₀，比对传感器6采集的气体密度值为第二密度值P2₂₀。

所述智控单元2和/或后台可以对同一气体压力下的第一压力值P1与第二压力值P2进行比对，获得压力差|P1-P2|，和/或所述智控单元2和/或后台对同一气体温度下的第一温度值T1与第二温度值T2进行比对，获得温度差|T1-T2|；若压力差|P1-P2|和/或温度差|T1-T2|分别在其预设阈值内，则所述数字式气体密度继电器或气体密度监测装置的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态。或者，所述智控单元2和/或后台将第一密度值P1₂₀与第二密度值P2₂₀进行比对，获得密度差|P1₂₀-P2₂₀|，若密度差|P1₂₀-P2₂₀|在其预设阈值内，则所述数字式气体密度继电器或气体密度监测装置的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态。

只要压力传感器101、温度传感器102、第二压力传感器601、第二温度传感器602等相互之间的检测数据是吻合的、正常的，就说明数字式气体密度继电器自身是正常的，这样就不用采用传统的方式由维护人员到现场对数字式气体密度继电器进行校验，可以全寿命免人工校验。除非，变电站中某一个电气设备的压力传感器101、温度传感器102、第二压力传感器601、第二温度传感器602等相互之间的检测数据是不吻合的、异常的，才安排维修人员去处理。而对于吻合的、正常的，就不要进行人工校验，这样一来，大大提高了可靠性和工作效率，降低了成本。另外，在没有零压力情况下，可以对气体密度检测传感器1的压力传感器101和/或比对传感器6的压力传感器601采集的压力信号进行调零处理，使其恢复正常状态，延长使用寿命，或尽快恢复正常状态。

所述智控单元2和/或后台还可以将环境温度值，与气体密度检测传感器1的温度传感器102采集的第一温度值进行比对，完成对气体密度检测传感器1的温度传感器102的校验；以及将环境温度值，与比对传感器6的第二温度传感器602采集的第二温度值进行比对，完成对比对传感器6的第二温度传感器602的校验。具体地，所述智控单元2和/或后台对同一气体温度下由气体密度检测传感器1的温度传感器102采集的第一温度值T1和环境温度值(为第二温度值TH，可以由后台提供)进行比对，获得温度差|T1-TH|，若温度差|T1-TH|在其预设阈值内，则所述气体密度检测传感器1的温度传感器102的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态。所述智控单元2和/或后台对同一气体温度下由比对传感器6的第二温度传感器602采集的第二温度值T2和环境温度值(为第二温度值TH，可以由后台提供)进行比对，获得温度差|T2-TH|，若温度差|T2-TH|在其预设阈值内，则所述比对传感器6的第二温度传感器602的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态。

此外，所述气体密度检测传感器1还可以实现对自身元器件的自诊断。在一种优选实施例中，气体密度检测传感器1包括至少一个压力传感器和至少一个温度传感器。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、各个温度传感器的自诊断；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、各个温度传感器的自诊断；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，完成对各个压力传感器、各个温度传感器的自诊断。

通过上述比对，可以实现数字式气体密度继电器的在线自检、或零位校验诊断、或比对诊断，无需维护，提高了工作效率，降低了成本，保障了电网的安全运行。

上述的气体密度检测传感器1可以包括一个压力传感器101和一个温度传感器102；或者，也可以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，也可以采用石英音叉技术的气体密度检测传感器。上述的比对传感器6可以包括一个第二压力传感器601；或者，也可以包括一个第二压力传感器601和一个第二温度传感器602；或者，也可以采用由第二压力传感器和第二温度传感器组成的比对气体密度变送器；或者，也可以采用石英音叉技术的第二气体密度检测传感器。

本实施例中，其它工作原理与实施例二相同，在此不再赘述。

本申请中的压力传感器的类型，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，数量可以若干个。压力传感器的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)。

本申请中的温度传感器，可以是热电偶、热敏电阻、半导体式；也可以为接触式和非接触式；按照传感器材料及电子元件特性，温度传感器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。

本申请中的数字式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，能够在线检测出数字式气体密度继电器的报警和/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进行测试。

本申请中的智控单元2主要完成常开电控阀10、常闭电控阀12的控制、信号采集、信号器5的控制。当然，智控单元2还可以实现：测试数据存储；和/或测试数据导出；和/或测试数据可打印；和/或可上位机进行数据通讯；和/或可输入模拟量、数字量信息。通过智控单元2，数字式气体密度继电器会自动进行对比判定，如果误差相差大，就会发出异常提示：数字式气体密度继电器自身的压力传感器、温度传感器等有问题，即数字式气体密度继电器能够完成其自身的压力传感器、温度传感器、或密度变送器等的自诊断功能。智控单元2还可以自动生成气体密度继电器的比对诊断报告，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；以及还可以现场就地显示，或通过后台显示气体密度值和比对诊断结果，具体方式可以灵活设置。智控单元2还可以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；可以在线监测气体密度值，或密度值、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；能够在不同的温度下，不同的时间段进行气体密度继电器的误差性能的比较，即不同时期，相同温度范围内的比较，来判定数字式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。智控单元2还可以对数字式气体密度继电器自身、所监测的电气设备的气体密度值是否正常进行判定，即可以对电气设备本身的气体密度值、气体密度继电器自身的压力传感器、温度传感器等进行正常和异常的判定和分析、比较。智控单元2还可以含有分析系统(专家管理分析系统)，对气体密度监测、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，是电气设备、还是气体密度继电器自身有问题；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。智控单元2还可以对数字式气体密度继电器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。

综上所述，具有自诊断功能的数字式气体密度继电器或气体密度监测装置具有自身诊断功能，可以对各元件进行自诊断。具有自诊断功能的数字式气体密度继电器或气体密度监测装置含有多个压力传感器、温度传感器，多个压力传感器的测试数据之间、多个温度传感器的测试数据之间，可以进行比对诊断。具有自诊断功能的数字式气体密度继电器或气体密度监测装置还可以将环境温度值与温度传感器的采样值进行比对，完成对温度传感器的校验。本申请实现了对数字式气体密度继电器或气体密度监测装置的在线自检或自诊断，提高了工作效率，无需被动维护，降低了运行维护成本，保障了电网的安全运行。

需要说明的是，本申请中所述的具有自诊断功能的数字式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。气体温度泛指气体里的温度、或对应的环境温度。本发明中的校验诊断方法包括、但不限于相应差值分别在其预设阈值内、检测值在其设定范围内、两个对应检测值相除的商在其预设阈值内中的任意一种。自诊断方法中，可以由智控单元和/或后台完成对应检测结果的比对，方式可以灵活。

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.具有自诊断功能的数字式气体密度继电器，其特征在于，包括：气体密度检测传感器、智控单元、信号器、通讯模块、常开电控阀和常闭电控阀；

所述常开电控阀的一端设有与电气设备相连通的接口，另一端与常闭电控阀的一端相连通，所述常闭电控阀的另一端与空气连通，气体密度检测传感器安装在常开电控阀和常闭电控阀之间的气路上，用于采集常开电控阀和常闭电控阀之间气路的压力值和温度值、和/或气体密度值；

所述智控单元，分别与气体密度检测传感器、信号器、通讯模块、常开电控阀和常闭电控阀相连接；所述智控单元被配置为获取所述气体密度检测传感器采集的气体密度值，或者，所述智控单元被配置为获取所述气体密度检测传感器采集的压力值和温度值，根据气体压力-温度特性转换成气体密度值；所述智控单元通过通讯模块上传气体密度值、压力值、温度值中的一种或几种，用于完成数字式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；智控单元还被配置为控制信号器，使信号器输出报警、和/或闭锁接点信号，以及控制常开电控阀和常闭电控阀的开关状态切换。

2.具有自诊断功能的气体密度监测装置，其特征在于，包括：气体密度检测传感器、智控单元、信号器、通讯模块、常开电控阀和常闭电控阀；

所述常开电控阀的一端设有与电气设备相连通的接口，另一端与常闭电控阀的一端相连通，所述常闭电控阀的另一端与空气连通，气体密度检测传感器安装在常开电控阀和常闭电控阀之间的气路上，用于采集常开电控阀和常闭电控阀之间气路的压力值和温度值、和/或气体密度值；

所述智控单元，分别与气体密度检测传感器、信号器、通讯模块、常开电控阀和常闭电控阀相连接；所述智控单元被配置为获取所述气体密度检测传感器采集的气体密度值，或者，所述智控单元被配置为获取所述气体密度检测传感器采集的压力值和温度值，根据气体压力-温度特性转换成气体密度值；所述智控单元通过通讯模块上传气体密度值、压力值、温度值中的一种或几种，用于完成数字式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；智控单元还被配置为控制信号器，使信号器输出报警、和/或闭锁接点信号，以及控制常开电控阀和常闭电控阀的开关状态切换。

3.根据权利要求1所述的具有自诊断功能的数字式气体密度继电器或根据权利要求2所述的具有自诊断功能的气体密度监测装置，其特征在于：所述智控单元控制信号器在零位校验诊断时不输出报警、和/或闭锁接点信号。

4.根据权利要求1所述的具有自诊断功能的数字式气体密度继电器或根据权利要求2所述的具有自诊断功能的气体密度监测装置，其特征在于：当所述的气体密度值低于和/或高于所设定的预设阈值时，智控单元控制信号器，使信号器输出报警、和/或闭锁接点信号，用于完成对电气设备内的气体密度值的监控。

5.根据权利要求1所述的具有自诊断功能的数字式气体密度继电器或根据权利要求2所述的具有自诊断功能的气体密度监测装置，其特征在于：所述气体密度检测传感器包括一个压力传感器和一个温度传感器；或者，所述气体密度检测传感器为压力传感器和温度传感器组成的气体密度变送器；或者，所述气体密度检测传感器为采用石英音叉技术的密度检测传感器。

6.根据权利要求1所述的具有自诊断功能的数字式气体密度继电器或根据权利要求2所述的具有自诊断功能的气体密度监测装置，其特征在于：还包括多通接头，所述常开电控阀、所述气体密度检测传感器、所述常闭电控阀分别设置在多通接头上；在气路上，所述常开电控阀的另一端通过多通接头分别与气体密度检测传感器、以及常闭电控阀的一端相连通。

7.根据权利要求6所述的具有自诊断功能的数字式气体密度继电器或具有自诊断功能的气体密度监测装置，其特征在于：还包括比对传感器，所述比对传感器也设置在多通接头上，所述比对传感器通过多通接头与气体密度检测传感器在气路上连通。

8.根据权利要求7所述的具有自诊断功能的数字式气体密度继电器或具有自诊断功能的气体密度监测装置，其特征在于：所述比对传感器包括一个第二压力传感器；或者，所述比对传感器包括一个第二压力传感器和一个第二温度传感器；或者，所述比对传感器为第二压力传感器和第二温度传感器组成的第二气体密度变送器；或者，所述比对传感器为采用石英音叉技术的第二密度检测传感器。

9.根据权利要求1所述的具有自诊断功能的数字式气体密度继电器或根据权利要求2所述的具有自诊断功能的气体密度监测装置，其特征在于：所述信号器包括电磁继电器、固态继电器、MOS FET继电器、功率继电器、电子开关、可控硅中的一种。

10.根据权利要求1所述的具有自诊断功能的数字式气体密度继电器或根据权利要求2所述的具有自诊断功能的气体密度监测装置，其特征在于：还包括过滤器，所述过滤器连接在常闭电控阀的另一端。

11.根据权利要求1所述的具有自诊断功能的数字式气体密度继电器或根据权利要求2所述的具有自诊断功能的气体密度监测装置，其特征在于：所述通讯模块的通讯方式包括有线通讯方式和无线通讯方式。

12.根据权利要求1所述的具有自诊断功能的数字式气体密度继电器或根据权利要求2所述的具有自诊断功能的气体密度监测装置，其特征在于：还包括保护电路，所述保护电路设置于智控单元上或者与智控单元相连接，所述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、过压保护电路的一种或几种。

13.根据权利要求1所述的具有自诊断功能的数字式气体密度继电器或根据权利要求2所述的具有自诊断功能的气体密度监测装置，其特征在于：还包括短路和/或断路诊断电路，所述短路和/或断路诊断电路被配置为对出现短路和/或断路故障的电路进行诊断。

14.根据权利要求1所述的具有自诊断功能的数字式气体密度继电器或根据权利要求2所述的具有自诊断功能的气体密度监测装置，其特征在于：还包括与智控单元相连接的加热器和/或散热器，在温度低于设定值时智控单元开启加热器，或者在温度高于设定值时智控单元开启散热器。

15.根据权利要求1所述的具有自诊断功能的数字式气体密度继电器或根据权利要求2所述的具有自诊断功能的气体密度监测装置，其特征在于：所述智控单元包括微处理器、电源、数据存储。

16.根据权利要求1所述的具有自诊断功能的数字式气体密度继电器或根据权利要求2所述的具有自诊断功能的气体密度监测装置，其特征在于：还包括显示单元，所述智控单元通过显示单元显示包括气体密度值、压力值、温度值、当前工作状态中的一种或几种监测信号和/或信息。

17.根据权利要求1所述的具有自诊断功能的数字式气体密度继电器或根据权利要求2所述的具有自诊断功能的气体密度监测装置，其特征在于：至少两个所述具有自诊断功能的数字式气体密度继电器、或具有自诊断功能的气体密度监测装置均通过通讯模块与远程后台检测系统连接；其中，所述数字式气体密度继电器或气体密度监测装置设置在其对应气室的电气设备上，所述通讯模块的通讯方式包括有线通讯方式和无线通讯方式。

18.一种如权利要求1所述的具有自诊断功能的数字式气体密度继电器的自诊断方法，其特征在于，包括：

智控单元获取气体密度检测传感器采集的气体密度值；或者，智控单元获取气体密度检测传感器采集的压力值和温度值，根据气体压力-温度特性转换成气体密度值；所述智控单元通过通讯模块上传气体密度值、压力值、温度值中的一种或几种，完成数字式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；当所述的气体密度值低于和/或高于所设定的预设阈值时，智控单元控制信号器，使信号器输出报警、和/或闭锁接点信号，完成对电气设备内的气体密度值的监控；

通过智控单元控制常开电控阀关闭，关断电气设备与气体密度检测传感器、常闭电控阀之间的气路后，再通过智控单元控制常闭电控阀开启，使气体密度检测传感器与空气相连通，实现气体密度检测传感器的零位校验诊断；

当零位校验诊断工作完成后，智控单元控制常闭电控阀关闭，再控制常开电控阀开启，使数字式气体密度继电器恢复到监控的工作状态。

19.根据权利要求18所述的具有自诊断功能的数字式气体密度继电器的自诊断方法，其特征在于：所述气体密度检测传感器包括压力传感器；所述常开电控阀处于关闭状态时，即在零位校验诊断状态下，智控单元控制常闭电控阀开启，气体密度检测传感器的气路的气体压力缓慢下降到零位时，所述智控单元接收所述气体密度检测传感器的压力传感器采集的压力信号P1₀，若压力差|P1₀-0|≥预设阈值，所述智控单元发出气体密度检测传感器的压力传感器零位偏差异常的信号和/或信息。

20.根据权利要求18所述的具有自诊断功能的数字式气体密度继电器的自诊断方法，其特征在于，所述数字式气体密度继电器还包括比对传感器，所述比对传感器与气体密度检测传感器、常开电控阀、常闭电控阀在气路上连通；所述自诊断方法还包括：

在零位校验诊断时，气体密度检测传感器采集的压力信号为第一压力信号P1₀，比对传感器采集的压力信号为第二压力信号P2₀，所述智控单元和/或后台将第一压力信号P1₀、和/或第二压力信号P2₀分别与零压力进行比对；若压力差|P1₀-0|≥预设阈值，智控单元对气体密度检测传感器采集的压力信号进行修正，使修正后的第一压力信号P1₀修小于相应的预设阈值；和/或，若压力差|P2₀-0|≥预设阈值，智控单元对比对传感器采集的压力信号进行修正，使修正后的第二压力信号P2₀修小于相应的预设阈值。

21.根据权利要求18所述的具有自诊断功能的数字式气体密度继电器的自诊断方法，其特征在于，所述数字式气体密度继电器还包括比对传感器，所述比对传感器与气体密度检测传感器、常开电控阀、常闭电控阀在气路上连通；所述自诊断方法还包括：

所述智控单元对同一气体压力下由气体密度检测传感器采集的第一压力值P1和由比对传感器采集的第二压力值P2进行比对诊断；和/或，所述智控单元对同一气体温度下由气体密度检测传感器采集的第一温度值T1和由比对传感器采集的第二温度值T2进行比对诊断；或者，所述智控单元对同一气体密度下由气体密度检测传感器采集的第一密度值P1₂₀和由比对传感器采集的第二密度值P2₂₀进行比对诊断，获取数字式气体密度继电器的当前工作状态；或者，

所述智控单元将接收的数据通过通讯模块上传至后台，所述后台对同一气体压力下由气体密度检测传感器采集的第一压力值P1和由比对传感器采集的第二压力值P2进行比对诊断；和/或，所述后台对同一气体温度下由气体密度检测传感器采集的第一温度值T1和由比对传感器采集的第二温度值T2进行比对诊断；或者，所述后台对同一气体密度下由气体密度检测传感器采集的第一密度值P1₂₀和由比对传感器采集的第二密度值P2₂₀进行比对诊断，获取数字式气体密度继电器的当前工作状态。

22.根据权利要求21所述的具有自诊断功能的数字式气体密度继电器的自诊断方法，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，所述比对传感器包括第二压力传感器和第二温度传感器；气体密度检测传感器的压力传感器采集的压力值为第一压力值P1，温度传感器采集的温度值为第一温度值T1；比对传感器的第二压力传感器采集的压力值为第二压力值P2，第二温度传感器采集的温度值为第二温度值T2；所述自诊断方法还包括：

所述智控单元和/或后台将同一气体压力下的第一压力值P1与第二压力值P2进行比对，获得压力差|P1-P2|，和/或将同一气体温度下的第一温度值T1与第二温度值T2进行比对，获得温度差|T1-T2|；若压力差|P1-P2|和/或温度差|T1-T2|分别在其预设阈值内，则所述数字式气体密度继电器的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态。

23.根据权利要求21所述的具有自诊断功能的数字式气体密度继电器的自诊断方法，其特征在于，所述气体密度检测传感器包括气体密度检测传感器，所述比对传感器包括第二气体密度检测传感器；气体密度检测传感器采集的气体密度值为第一密度值P1₂₀，比对传感器采集的气体密度值为第二密度值P2₂₀；所述自诊断方法还包括：

所述智控单元和/或后台将同一气体密度下的第一密度值P1₂₀与第二密度值P2₂₀进行比对，获得密度差|P1₂₀-P2₂₀|；若密度差|P1₂₀-P2₂₀|在其预设阈值内，则所述数字式气体密度继电器的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态。

24.根据权利要求18所述的具有自诊断功能的数字式气体密度继电器的自诊断方法，其特征在于，所述数字式气体密度继电器还包括比对传感器，所述比对传感器与气体密度检测传感器、常开电控阀、常闭电控阀在气路上连通；所述自诊断方法还包括：

所述气体密度检测传感器包括温度传感器，所述智控单元和/或后台将环境温度值，与气体密度检测传感器的温度传感器采集的温度值进行比对，完成对气体密度检测传感器的温度传感器的校验；和/或，

所述气体密度检测传感器包括温度传感器，所述智控单元和/或后台将同一个变电站，不同电气设备的气体密度检测传感器的温度传感器所采集的相应温度值进行比对，完成对气体密度检测传感器的温度传感器的校验；和/或，

所述比对传感器包括第二温度传感器，所述智控单元和/或后台将环境温度值，与比对传感器的第二温度传感器采集的温度值进行比对，完成对比对传感器的第二温度传感器的校验。

25.根据权利要求24所述的具有自诊断功能的数字式气体密度继电器的自诊断方法，其特征在于，包括：采集的温度值为第一温度值T1，环境温度值为第二温度值TH，所述智控单元和/或后台将第一温度值T1与第二温度值TH进行比对，获得温度差|T1-TH|；若温度差|T1-TH|在其预设阈值内，则所述数字式气体密度继电器或气体密度监测装置的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态；其中，第一温度值T1来自于所述气体密度检测传感器或来自于所述比对传感器。

26.根据权利要求18所述的具有自诊断功能的数字式气体密度继电器的自诊断方法，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和至少一个温度传感器；所述自诊断方法还包括：

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、各个温度传感器的自诊断；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、各个温度传感器的自诊断；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，完成对各个压力传感器、各个温度传感器的自诊断。

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