CN210668211U - 一种基于泛在电力物联网应用的气体密度继电器 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种基于泛在电力物联网应用的气体密度继电器，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、至少一个信号发生器，还包括比对压力值输出信号或比对密度值输出信号，所述比对压力值输出信号由压力检测器监测气体压力，并通过比对信号器输出；所述比对密度值输出信号由压力检测器和温度补偿元件监测气体密度，并通过比对信号器输出。本申请较现有技术增加了比对压力值输出信号、或比对密度值输出信号，能够在密度监测装置或系统中，实现对气体密度继电器的机械部分与电子部分的相互校验，提高工作效率，降低运行维护成本，保障电网安全运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力技术领域，具体涉及一种应用在高压或中压电气设备上，基于泛在电力物联网应用的气体密度继电器。
背景技术
SF6电气产品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。如何保证SF6电气产品的可靠安全运行已成为电力部门的重要任务之一。SF6气体密度继电器是SF6电气开关的关键元件之一，它用来检测SF6电气设备本体中SF6气体密度的变化，它的性能好坏直接影响到SF6电气设备的可靠安全运行。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，对其如何保证正常工作非常关键。
因此，目前亟需本领域技术人员研制出一种基于泛在电力物联网应用的气体密度继电器，应用在基于泛在电力物联网的气体密度监测系统中，能够实现气体密度继电器机械部分与电子部分的相互校验，实现免维护，提高效率，保证安全。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种高压电气设备用的，基于泛在电力物联网应用的气体密度继电器，以解决上述技术背景中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种基于泛在电力物联网应用的气体密度继电器，所述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、至少一个信号发生器；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通过压力检测器和温度补偿元件监测气体密度，并通过所述信号发生器输出气体密度接点信号；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；所述气体密度继电器还包括：
比对压力值输出信号，所述比对压力值输出信号由压力检测器监测气体压力，并通过比对信号器输出；和/或，
比对密度值输出信号，所述比对密度值输出信号由压力检测器和温度补偿元件监测气体密度，并通过比对信号器输出。
优选地，所述接点信号包括报警、和/或闭锁。
优选地，所述压力检测器所监测的气体密度继电器的气体压力上升或下降到一设定的气体压力值，所述比对信号器输出比对压力值输出信号；或者，
所述压力检测器和所述温度补偿元件所监测的气体密度继电器的气体密度上升或下降到一设定的气体密度值，所述比对信号器输出比对密度值输出信号。
优选地，所述比对信号器包括、但不限于微动开关、电接点、水银开关、光电开关、舌簧开关、接近开关、电子开关、可变电阻、电压或电流测量器中的一种。
优选地，所述信号发生器包括、但不限于微动开关、电接点、水银开关、光电开关、舌簧开关、接近开关、电子开关、可变电阻、电压或电流测量器中的一种。
优选地，所述压力检测器包括、但不限于巴登管、波纹管、波纹管+弹簧、压力传感器中的一种。
优选地，所述比对压力值输出信号所对应的压力值范围为气体密度继电器额定值所对应20℃时压力值的60％～130％；或者，
所述比对密度值输出信号所对应的密度值范围为气体密度继电器额定值的90％～110％。
优选地，所述气体密度继电器还包括至少一个压力传感器、至少一个温度传感器、智能处理器、通讯模块；所述智能处理器分别与所述压力传感器、温度传感器和通讯模块相连接，被配置为采集压力传感器的压力信号、采集温度传感器的温度信号，依据气体特性换算成20℃的的压力值P20，即气体密度值P20，并通过通讯模块把监测到的压力值、温度值，和/或气体密度值P20上传到目标设备，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，所述智能处理器还与所述比对压力值输出信号连接，被配置为比对同一气体压力下所述比对信号器输出的比对压力值输出信号和所述压力传感器采集的压力信号；和/或，
所述智能处理器还与所述比对密度值输出信号连接，被配置为比对同一气体密度下所述比对信号器输出的比对密度值输出信号和所述压力传感器、所述温度传感器采集的气体密度值P20。
更优选地，所述压力传感器安装于所述气体密度继电器的气路上。
更优选地，所述压力传感器包括相对压力传感器，和/或绝对压力传感器。
更优选地，所述温度传感器安装于所述气体密度继电器的气路上或气路外，或所述气体密度继电器内，或所述气体密度继电器外。
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，所述智能处理器将环境温度值，与温度传感器采集的温度值进行比对，完成对温度传感器的校验。
更优选地，所述气体密度继电器包括至少两个压力传感器，各个压力传感器采集的压力值进行比对，完成对各个压力传感器的相互校验。
更优选地，所述气体密度继电器包括至少两个温度传感器，各个温度传感器采集的温度值进行比对，完成对各个温度传感器的相互校验。
更优选地，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、各个温度传感器的相互校验；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、各个温度传感器的相互校验；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与气体密度继电器输出的比对密度值输出信号进行比对，完成对气体密度继电器、各个压力传感器、各个温度传感器的相互校验；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，完成对气体密度继电器、各个压力传感器、各个温度传感器的相互校验。
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，所述气体密度继电器还包括温度调节机构，所述温度调节机构设置在壳体内，或壳体上，所述温度调节机构被配置为调节所述气体密度继电器的壳体内的温度补偿元件的温度升降，使所述气体密度继电器发生接点信号动作或复位。
更优选地，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件；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(硅橡胶加热板、硅橡胶加热带、硅橡胶加热线)、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。
优选地，所述气体密度继电器还包括显示机构，所述显示机构包括机芯、指针、刻度盘，所述机芯固定在所述基座上或壳体内；所述温度补偿元件的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；和/或
所述显示机构包括具有示值显示的数码器件或液晶器件。
优选地，所述气体密度继电器还包括保温件，所述保温件设置在壳体上或壳体内。
优选地，所述气体密度继电器包括、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。
与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下有益效果：
本实用新型提供一种高压、中压电气设备用的基于泛在电力物联网应用的气体密度继电器，较现有技术增加了比对压力值输出信号，或比对密度值输出信号，能够在密度监测装置或系统中，实现对气体密度继电器的机械部分与电子部分的相互校验，提高工作效率，降低运行维护成本，保障电网安全运行。
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是一种基于泛在电力物联网应用的气体密度继电器的结构示意图；
图2是一种基于泛在电力物联网应用的气体密度继电器的结构示意图；
图3是一种基于泛在电力物联网应用的气体密度继电器的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型提供一种基于泛在电力物联网应用的气体密度继电器，为使本实用新型的目的、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实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例一：
图1为本实用新型实施例一高压电气设备用的，基于泛在电力物联网应用的气体密度继电器的正面结构示意图。如图1所示，一种基于泛在电力物联网应用的气体密度继电器，主要包括：壳体102，以及设于所述壳体102内的基座、压力检测器103、温度补偿元件104、端座108、若干信号发生器109、比对信号器1012和比对信号调节件1013。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。
本实施例中，比对信号器1012为微动开关。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通过压力检测器103和温度补偿元件104监测气体密度，并通过所述信号发生器109输出气体密度接点信号。其原理是：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(连杆)向下位移，横梁上的调节件107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107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。
比对压力值输出信号由压力检测器103监测气体压力，并通过比对信号器1012输出。其工作原理为：(六氟化硫)气体的压力值随着环境温度的变化，其压力值也相应的发生变化，压力值变化了就会迫使压力检测器103的末端产生相应的弹性变形位移，气体压力值到了所设定的比对压力值输出信号所对应的压力值PS时，压力检测器103通过端座108带动比对信号调节件1013触发比对信号器1012，比对信号器1012就输出所设定值的比对压力值信号。就是说：当气体密度继电器所监测的气体压力下降到所规定的(或设定的)比对压力值PS时，比对信号器1012就输出所设定值的比对压力值信号。该信号可以与远传气体密度继电器或监测装置(或系统)连接，利用环境温度变化引起压力变化，或在气路关闭时，压力调节机构调节压力而引起压力变化。远传气体密度继电器或监测装置(或系统)的电子部分采集当时的气体压力值PJ，当时的气体压力值PJ就是比对信号器1012输出比对压力值输出信号时，电子部分所采集的气体压力值PJ。简单讲，在同一气体压力值下，比对压力值PS就是气体密度继电器的机械部分的压力检测器103所检测的压力值，而PJ值就是气体密度继电器的电子部分(主要通过压力传感器)所采集的气体压力值。远传气体密度继电器或监测装置(或系统)对检测到的气体压力值PJ与比对压力值PS进行比对，如果其一致性好就说明远传气体密度继电器或监测装置(或系统)在线监测压力监测部分工作是正常的，无需维护。即│PJ-PS│在其允许设定值内，就说明远传气体密度继电器或监测装置(或系统)在线监测压力监测部分工作是正常的，气体密度继电器的压力检测器103也是正常的，无需维护。比对压力值输出信号所对应的压力值范围可以为气体密度继电器额定值所对应20℃时压力值的60％～130％。例如对于额定压力为0.6MPa的气体密度继电器来所，其比对压力值输出信号所对应的压力值范围可以为0.36～0.78MPa，具体可以根据所在的地区的天气温度而合理设定。
实施例二：
图2为本实用新型实施例二高压电气设备用的，基于泛在电力物联网应用的气体密度继电器的正面结构示意图。如图2所示，与实施例一不同的是，本实施例的气体密度继电器还包括电子部分，即压力传感器2、温度传感器3、智能处理器7、通讯模块。所述智能处理器7采集压力传感器2、温度传感器3的压力信号P、温度信号T，依据气体特性换算成20℃的的压力值P20(即密度值P20)，并通过通讯模块把监测到的压力值P20(即密度值P20)，和/或压力值P和温度值T上传到目标设备，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。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附近，使测量效果最佳。所述气体密度继电器还包括机芯105、指针106、刻度盘，具有示值显示。或可以直接含有数码显示器件，具有示值显示。气体密度继电器现场运行时，利用环境温度变化引起压力变化(或在气路关闭时，压力调节机构调节压力而引起压力变化)，气体密度继电器的电子部分的智能处理器7通过压力传感器2实时采集气体压力值，气体密度继电器机械部分的压力检测器103也实时监测气体压力值。当气体密度继电器所监测的气体压力值下降或升高到一定值时，比对信号器1012输出信号，此时，电子部分智能处理器7通过压力传感器2采集到气体压力值PJ，而机械部分的压力检测器103监测到的气体压力值为PS(比对压力值)。也就是在同一气体压力值下，气体密度继电器的机械部分的压力检测器103所检测的气体压力值为PS(比对压力值)与电子部分(主要通过压力传感器)所采集的气体压力值为PJ进行比对，如果其一致性好就说明远传气体密度继电器或监测装置(或系统)在线监测压力监测部分工作是正常的，无需维护。即│PJ-PS│在其允许设定值内，就说明远传气体密度继电器或监测装置(或系统)在线监测压力监测部分工作是正常的，气体密度继电器的压力检测器103也是正常的，无需维护。
实施例三：
图3为本实用新型实施例三高压电气设备用的，基于泛在电力物联网应用的气体密度继电器的正面结构示意图，如图3所示，与实施例一不同的是，本实施例中是输出比对密度值输出信号。所述的气体密度继电器设有比对密度值PS20输出信号时，也是可以利用气体密度继电器与电气设备之间存在温差引起气体密度继电器的密度值变化(或利用温度调节机构调节温度补偿元件而引起气体密度继电器的密度值变化；或在气路关闭时，压力调节机构调节压力而引起密度变化)，气体密度继电器的电子部分的智能处理器7通过压力传感器2和温度传感器3实时采集气体密度值，气体密度继电器的机械部分的压力检测器103和温度补偿元件104也实时监测气体密度值。当气体密度继电器所监测的气体密度值下降或升高到一定值时，比对密度值输出信号输出信号，此时，电子部分的智能处理器7通过压力传感器2和温度传感器3采集到气体密度值PJ20，而机械部分的压力检测器103和温度补偿元件104监测到的气体压力值为PS20(比对密度值)。也就是在同一气体密度值下，气体密度继电器的机械部分的压力检测器103和温度补偿元件104所检测的气体压力值为PS20(比对密度值)与电子部分(主要通过压力传感器和温度传感器)所采集的气体密度值为PJ20进行比对，如果其一致性好就说明气体密度继电器或装置(或系统)在线监测密度监测部分工作是正常的，无需维护。即│PJ20-PS20│在其允许设定值内，就说明气体密度继电器或装置(或系统)在线监测密度监测部分工作是正常的，无需维护。
由于本申请的气体密度继电器增加了比对压力值输出信号，或比对密度值输出信号，能够实现在气体密度监测装置或系统中，其气体密度继电器的机械部分与电子部分的相互校验，提高工作效率，降低运行维护成本，保障电网安全运行。
以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本实用新型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，任何对本实用新型进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。
Claims (11)
1.一种基于泛在电力物联网应用的气体密度继电器，所述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、至少一个信号发生器；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通过压力检测器和温度补偿元件监测气体密度，并通过所述信号发生器输出气体密度接点信号；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；其特征在于，所述气体密度继电器还包括：
比对压力值输出信号，所述比对压力值输出信号由压力检测器监测气体压力，并通过比对信号器输出；和/或，
比对密度值输出信号，所述比对密度值输出信号由压力检测器和温度补偿元件监测气体密度，并通过比对信号器输出。
2.根据权利要求1所述的一种基于泛在电力物联网应用的气体密度继电器，其特征在于：所述压力检测器所监测的气体密度继电器的气体压力上升或下降到一设定的气体压力值，所述比对信号器输出比对压力值输出信号；或者，
所述压力检测器和所述温度补偿元件所监测的气体密度继电器的气体密度上升或下降到一设定的气体密度值，所述比对信号器输出比对密度值输出信号。
3.根据权利要求1所述的一种基于泛在电力物联网应用的气体密度继电器，其特征在于：所述比对信号器包括、但不限于微动开关、电接点、水银开关、光电开关、舌簧开关、接近开关、电子开关、可变电阻、电压或电流测量器中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种基于泛在电力物联网应用的气体密度继电器，其特征在于：所述比对压力值输出信号所对应的压力值范围为气体密度继电器额定值所对应20℃时压力值的60％～130％；或者，
所述比对密度值输出信号所对应的密度值范围为气体密度继电器额定值的90％～110％。
5.根据权利要求1所述的一种基于泛在电力物联网应用的气体密度继电器，其特征在于：所述气体密度继电器还包括至少一个压力传感器、至少一个温度传感器、智能处理器、通讯模块；所述智能处理器分别与所述压力传感器、温度传感器和通讯模块相连接，被配置为采集压力传感器的压力信号、采集温度传感器的温度信号；其中，所述通讯模块的通讯方式为有线通讯或无线通讯。
6.根据权利要求5所述的一种基于泛在电力物联网应用的气体密度继电器，其特征在于：所述智能处理器还与所述比对压力值输出信号连接，被配置为比对同一气体压力下所述比对信号器输出的比对压力值输出信号和所述压力传感器采集的压力信号；和/或，
所述智能处理器还与所述比对密度值输出信号连接，被配置为比对同一气体密度下所述比对信号器输出的比对密度值输出信号和所述压力传感器、所述温度传感器采集的气体密度值P20。
7.根据权利要求5所述的一种基于泛在电力物联网应用的气体密度继电器，其特征在于：所述压力传感器安装于所述气体密度继电器的气路上；
所述温度传感器安装于所述气体密度继电器的气路上或气路外，或所述气体密度继电器内，或所述气体密度继电器外。
8.根据权利要求5所述的一种基于泛在电力物联网应用的气体密度继电器，其特征在于：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。
9.根据权利要求8所述的一种基于泛在电力物联网应用的气体密度继电器，其特征在于：至少有一个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所述温度补偿元件的一端。
10.根据权利要求1所述的一种基于泛在电力物联网应用的气体密度继电器，其特征在于：所述气体密度继电器还包括温度调节机构，所述温度调节机构设置在壳体内，或壳体上，所述温度调节机构被配置为调节所述气体密度继电器的壳体内的温度补偿元件的温度升降，使所述气体密度继电器发生接点信号动作或复位。
11.根据权利要求1所述的一种基于泛在电力物联网应用的气体密度继电器，其特征在于：所述气体密度继电器还包括显示机构，所述显示机构包括机芯、指针、刻度盘，所述机芯固定在所述基座上或壳体内；所述温度补偿元件的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；和/或
所述显示机构包括具有示值显示的数码器件或液晶器件。
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| CN110429004B (zh) * | 2019-09-04 | 2024-03-29 | 上海乐研电气有限公司 | 一种基于泛在电力物联网应用的气体密度继电器 |
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