CN202305360U - 智能型六氟化硫气体密度变送器 - Google Patents
智能型六氟化硫气体密度变送器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN202305360U CN202305360U CN201120390175XU CN201120390175U CN202305360U CN 202305360 U CN202305360 U CN 202305360U CN 201120390175X U CN201120390175X U CN 201120390175XU CN 201120390175 U CN201120390175 U CN 201120390175U CN 202305360 U CN202305360 U CN 202305360U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- circuit board
- sensor
- core body
- sulfur hexafluoride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
提供一种智能型六氟化硫气体密度变送器，包括传感器接头和外壳，所述传感器接头一端与芯体焊接座固定连接为一体，压力传感器一端置于传感器接头内且其另一端与芯体焊接座固定连接，所述芯体焊接座内制有空腔且温度传感器置于空腔内，电路板固定在电路板支座上且电路板上设有单片机，所述电路板支座与芯体焊接座固定连接，所述外壳一端与传感器接头固定连接，外壳另一端与连接器固定连接，所述电路板与压力传感器、温度传感器和连接器电连接。本实用新型部件间的连接采用激光焊接结构，温度传感器的前置布位及隔热设计，使其受电路温升影响较小，从而保证了变送器具有较高的温度测量及温度补偿精度，同时保证了变送器整体密封的稳定性及可靠性。
Description
技术领域
本实用新型属仪器仪表制造技术领域，具体涉及一种智能型六氟化硫气体密度变送器。
背景技术
电网中较高电压等级变电站所运行的高压电器设备(如断路器、互感器、组合电器等)绝大部分采用六氟化硫气体作为绝缘灭弧介质，设备气室中的气体密度直接影响设备的运行安全，因此对运行设备中的气体密度进行监测非常重要。目前用于监测变电站高压电器设备气室内六氟化硫气体密度的绝大多数是机械式密度继电器(也叫密度控制器)，它可以通过指针在刻度盘上所处位置指示出温度补偿后的压力，即设备气室内在20℃时的压力，并通过指针带动接点装置输出报警、闭锁2～3组开关量信号。仪表的工作原理是被测六氟化硫气体压力通过仪表弹性元件-弹簧管转换成与压力成正比的管端线位移，通过热敏双金属温度补偿元件传递给齿轮传动机构，齿轮传动机构将位移放大并转换成角位移，带动指针旋转，从而完成压力指示。热敏双金属温度补偿元件随环境温度变化产生热胀冷缩，使其能够在传递管端位移时正好消除环境温度引起的设备气室压力变化在仪表弹簧管管端所产生的位移，从而达到温度补偿作用，使仪表指示的压力值及接点输出的报警、闭锁压力值始终为设备气室内20℃时的压力。虽然机械式密度继电器能够通过指针方式指示设备气室内的气体密度(即20℃时的气体压力)，并当气体发生泄漏而导致密度下降时也能发出报警及闭锁开关量信号，但这些功能仅仅能够满足在现场对设备运行状态及参数进行监控的需要。目前，国家已经开始实施的智能电网工程要求对变电站设备的运行状态及参数进行远程在线实时监控，这就要求密度仪表具有信号远传和与计算机监测系统进行通信等功能，这些都是机械式密度仪表所无法完成的，因此有必要改进。
实用新型内容
本实用新型解决的技术问题：提供一种智能型六氟化硫气体密度变送器，部件间的连接采用激光焊接结构，温度传感器的前置布位及隔热设计，使其受电路温升影响较小，从而保证了变送器具有较高的温度测量及温度补偿精度，同时保证了变送器整体密封的稳定性及可靠性。
本实用新型采用的技术方案：智能型六氟化硫气体密度变送器，包括传感器接头和外壳，所述传感器接头一端与芯体焊接座固定连接为一体，压力传感器一端置于传感器接头内且其另一端与芯体焊接座固定连接，所述芯体焊接座内制有空腔且温度传感器置于空腔内，电路板固定在电路板支座上且电路板上设有单片机，所述电路板支座与芯体焊接座固定连接，所述外壳一端与传感器接头固定连接，外壳另一端与连接器固定连接，所述电路板与压力传感器、温度传感器和连接器电连接。
进一步地，所述温度传感器置于空腔内且用硅橡胶与周缘封隔。
其中，所述单片机焊接于电路板上，所述电路板用螺钉与电路板支座固定连接。
其中，所述外壳一端通过螺纹与传感器接头固定连接，外壳另一端也通过螺纹与连接器固定连接。
进一步地，所述压力传感器为硅压阻压力传感器充油隔离芯体，所述芯体通过激光焊接与芯体焊接座固连为一体。
本实用新型与现有技术相比的优点：
1、压力传感器采用全焊接式硅压阻压力传感器，密封性能可靠，信号稳定性好；
2、温度传感器的位置布局及特殊隔温结构设计使其能够较真实地感受被测六氟化硫气体的温度，而受内部电路温升影响较小；
3、输出信号抗干扰能力强，传输距离长；
4、结构紧凑，安装使用方便；
5、温度补偿程序在算法设计时综合考虑了密闭容器内六氟化硫气体的压力——温度特性和压力传感器温度特性，且温度补偿参考数据完全模拟现场使用工况进行试验取得，使得变送器具有较高的温度补偿精度。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型的原理框图；
图3为本实用新型的温度特性曲线及补偿特性曲线示意图；
具体实施方式
下面结合附图1描述本实用新型的一种实施例。
智能型六氟化硫气体密度变送器主要由压力传感器2、温度传感器3、放大及补偿电路、V/I转换电路、单片机智能补偿模块及固化在其内E2PROM内的温度补偿程序组成。压力传感器2及温度传感器3分别用于检测六氟化硫高压电器设备内气体的压力和温度，并将其转换成相应的电信号送往单片机，单片机根据压力、温度信号利用E2PROM内的压力-温度综合补偿软件求得该温度下输出信号的补偿值，放大及补偿电路接到单片机的补偿指令及补偿数据后对压力传感器的输出信号进行相应的温度补偿，并将补偿后的结果通过V/I电路转换成与20℃条件下气体压力值相对应的4～20mA的标准电流信号，或者通过RS485接口电路直接输出补偿后压力、补偿前压力及温度，并与计算机远程监测系统进行实时通讯，中心控制室在上位机上通过网络及现场总线随时监视现场各台设备的运行状态及参数，了解设备的泄漏情况，以便合理安排设备的维修保养周期，从而使变电站无人值守将成为现实。
本项目设计方案的核心是单片机温度综合补偿软件的算法设计。由于六氟化硫气体属于非理想气体，因此其压力-温度特性不符合理想气体状态方程。目前市场上的其它的六氟化硫气体密度变送器温度补偿软件的算法设计依据大多采用Beattie-Bridgman公式
P＝56.2(1+B)γT-Aγ2
其中 A＝74.9(1-0.727×10-3γ)
B＝2.51×10-3γ(1-0.846×10-3γ)
由于这是一个近似公式，式中气体压力与温度呈线性关系，但是实际上六氟化硫气体的压力-温度特性存在着不同程度的非线性，因此以此公式作为温度补偿软件的算法设计依据时温度补偿精度会产生一定偏差，另外，温度补偿也无法包括压力传感器本身的温度附加误差。因此本实用新型在单片机温度综合补偿软件的算法设计时将六氟化硫气体压力-温度特性和传感器温度附加误差综合考虑，用专用试验装置模拟现场实际使用条件测试每只变送器的输出信号的压力-温度特性，并将各个变送器在基准温度20℃、低温-20℃和高温60℃时的压力、温度参数存储于各自的单片机数据单元中作为温度补偿依据，从而达到了变送器在低温-20℃和高温60℃两个温度点的全补偿效果。当变送器工作在低于基准温度20℃的低温区时，变送器输出压力信号补偿量在算法中用下式计算
补偿量ΔP即图中线段ED′，综合温度附加误差即图中线段ED，二者非常相近，由此说明，本补偿方案其补偿特性曲线十分逼近实际温度特性曲线，温度补偿算法具有较高的温度补偿精度。
同理，当变送器工作在高于基准温度20℃的高温区时，变送器输出压力信号补偿量在算法中用下式计算
智能型六氟化硫气体密度变送器，包括传感器接头1和外壳8，所述传感器接头1一端与芯体焊接座4固定连接为一体，压力传感器2为硅压阻压力传感器充油隔离芯体，压力传感器2一端置于传感器接头1内，其另一端与芯体焊接座4采用激光焊接，所述芯体焊接座4内制有空腔10且温度传感器3置于空腔10内，并用硅橡胶11使温度传感器3与周缘封隔。电路板7固定在电路板支座5上且电路板7上设有单片机，所述电路板支座5与芯体焊接座4固定连接，所述单片机焊接于电路板7上，所述电路板7用螺钉6与电路板支座6固定连接。所述外壳8一端通过螺纹与传感器接头1固定连接，外壳8另一端也通过螺纹与连接器9固定连接。所述电路板7与压力传感器2、温度传感器3和连接器9电连接。
变送器装配完毕后，用计算机将温度补偿校准程序写入单片机内，进行压力零点、压力额定点、压力满量程线性标定。线性标定完成后将其装在具有良好密封性，且内部充有六氟化硫气体的容器上，整体置入高低温试验箱进行基准温度(20℃)试验，待容器内的六氟化硫气体及变送器温度平衡后，将容器内的六氟化硫气体压力释放至变送器额定压力(即设备充气压力)后，通过计算机温度补偿校准软件对变送器进行基准温度校准，即将基准温度条件下的压力及温度参数存入单片机EEPROM内，然后分别升降温至低温-20℃和高温+60℃，待容器内的六氟化硫气体及变送器温度平衡后，通过计算机温度补偿校准软件对变送器进行低温及高温温度校准，即将低温-20℃和高温60℃温度条件下的压力及温度参数存入单片机EEPROM内，即可完成温度补偿标定试验，变送器进入正常温度补偿状态。当环境温度发生变化时，单片机根据固化在其内E2PROM内的温度补偿程序及温度补偿标定试验时采集数据对接收到的压力、温度信号进行运算处理，完成对压力信号的温度补偿，通过电路输出与设备气室内气体密度(即20℃时的压力值表示)相对应的两线制4～20mA标准电流信号，或通过RS485数字量接口输出经过温度补偿后的气体压力值(即20℃时的压力值，与气体密度相对应)，RS485数字量接口同时还能输出补偿前压力(即设备气室实际压力)和气体温度。
本实用新型通过硅压阻压力传感器2和数字量温度传感器3分别将被测六氟化硫气体的压力和温度参数转换成相应电信号，经过电路处理后送往单片机，单片机根据固化在其内EEPROM内的温度补偿程序及温度补偿标定试验时采集数据对接收到的压力、温度信号进行运算处理，完成对压力信号的温度补偿，通过电路输出与设备气室内气体密度(即20℃时的压力值表示)相对应的两线制4～20mA标准电流信号，或通过RS485数字量接口输出经过温度补偿后的气体压力值(即20℃时的压力值，与气体密度相对应)，RS485数字量接口同时还能输出补偿前压力(即设备气室实际压力)和气体温度。
以上所述仅是本实用新型的较佳实施方式，故凡依本实用新型专利申请权利要求范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请权利要求范围内。
Claims (5)
1.智能型六氟化硫气体密度变送器，包括传感器接头(1)和外壳(8)，其特征在于：所述传感器接头(1)一端与芯体焊接座(4)固定连接为一体，压力传感器(2)一端置于传感器接头(1)内且其另一端与芯体焊接座(4)固定连接，所述芯体焊接座(4)内制有空腔(10)且温度传感器(3)置于空腔(10)内，电路板(7)固定在电路板支座(5)上且电路板(7)上设有单片机，所述电路板支座(5)与芯体焊接座(4)固定连接，所述外壳(8)一端与传感器接头(1)固定连接，外壳(8)另一端与连接器(9)固定连接，所述电路板(7)与压力传感器(2)、温度传感器(3)和连接器(9)电连接。
2.根据权利要求1所述的智能型六氟化硫气体密度变送器，其特征在于：所述温度传感器(3)置于空腔(10)内且用硅橡胶(11)与周缘封隔。
3.根据权利要求1或2所述的智能型六氟化硫气体密度变送器，其特征在于：所述单片机焊接于电路板(7)上，所述电路板(7)用螺钉(6)与电路板支座(6)固定连接。
4.根据权利要求3所述的智能型六氟化硫气体密度变送器，其特征在于：所述外壳(8)一端通过螺纹与传感器接头(1)固定连接，外壳(8)另一端也通过螺纹与连接器(9)固定连接。
5.根据权利要求4所述的智能型六氟化硫气体密度变送器，其特征在于：所述压力传感器(2)为硅压阻压力传感器充油隔离芯体，所述芯体通过激光焊接与芯体焊接座(4)固连为一体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201120390175XU CN202305360U (zh) | 2011-10-14 | 2011-10-14 | 智能型六氟化硫气体密度变送器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201120390175XU CN202305360U (zh) | 2011-10-14 | 2011-10-14 | 智能型六氟化硫气体密度变送器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN202305360U true CN202305360U (zh) | 2012-07-04 |
Family
ID=46374232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201120390175XU Expired - Fee Related CN202305360U (zh) | 2011-10-14 | 2011-10-14 | 智能型六氟化硫气体密度变送器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN202305360U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103808358A (zh) * | 2012-11-13 | 2014-05-21 | 浙江盾安人工环境股份有限公司 | 一种温度压力集成传感器 |
| CN104913825A (zh) * | 2015-06-30 | 2015-09-16 | 国家电网公司 | 一种断路器及气体泄漏质量监测装置 |
| CN105806371A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-07-27 | 国网上海市电力公司 | 传感器的温压动态补偿方法 |
| CN110567840A (zh) * | 2019-09-04 | 2019-12-13 | 上海乐研电气有限公司 | 一种抗过电压的气体密度变送器及监测系统 |
-
2011
- 2011-10-14 CN CN201120390175XU patent/CN202305360U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103808358A (zh) * | 2012-11-13 | 2014-05-21 | 浙江盾安人工环境股份有限公司 | 一种温度压力集成传感器 |
| CN104913825A (zh) * | 2015-06-30 | 2015-09-16 | 国家电网公司 | 一种断路器及气体泄漏质量监测装置 |
| CN105806371A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-07-27 | 国网上海市电力公司 | 传感器的温压动态补偿方法 |
| CN110567840A (zh) * | 2019-09-04 | 2019-12-13 | 上海乐研电气有限公司 | 一种抗过电压的气体密度变送器及监测系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110530758B (zh) | 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 | |
| WO2021043039A1 (zh) | 一种气体密度继电器的改造方法、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 | |
| CN110487670B (zh) | 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 | |
| CN202305360U (zh) | 智能型六氟化硫气体密度变送器 | |
| WO2021218288A1 (zh) | 一种气体密度继电器在线校验装置及其在线校验方法 | |
| CN110514995B (zh) | 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 | |
| CN110501260B (zh) | 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 | |
| CN110542853B (zh) | 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 | |
| CN105609368B (zh) | 一种带气体密度水平指示器的气体密度继电器 | |
| US20220336172A1 (en) | Method for modifying gas density relay, and gas density relay having online self-checking function and checking method therefor | |
| CN103454004B (zh) | 一种数字多点测温系统及实现方法 | |
| CN201117559Y (zh) | 一种新型sf6气体密度继电器 | |
| CN110618060A (zh) | 机电一体化数显气体密度继电器 | |
| CN104317319A (zh) | 一体式sf6气体密度控制器 | |
| CN102081027B (zh) | 机电一体化密度变送器 | |
| CN110441680B (zh) | 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 | |
| CN110441681B (zh) | 一种高、中压精密远传气体密度继电器及气体密度监测系统 | |
| CN110411894B (zh) | 一种气体密度监测系统 | |
| CN211179416U (zh) | 一种具有在线自校验功能的气体密度继电器及监测装置 | |
| CN208537339U (zh) | 密度继电器及气体绝缘封闭组合电器 | |
| CN204314743U (zh) | 一体式sf6气体密度控制器 | |
| CN110927566A (zh) | 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 | |
| CN202166437U (zh) | Sf6气体远传密度监视器 | |
| CN202230397U (zh) | 新型油浸式变压器用温度控制器 | |
| CN210489519U (zh) | 一种多功能气体密度继电器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120704 Termination date: 20191014 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |