CN211374414U - 机电一体化数显气体密度继电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电力设备。一种机电一体化数显气体密度继电器，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；通过所述压力检测器和温度补偿元件监测气体密度，并结合若干信号发生器实现对气体密度的监控，所述电子部分包括压力传感器、温度传感器、智能部件、数显元件；所述智能部件分别与压力传感器、温度传感器、数显元件相连接。通过压力传感器、温度传感器采集压力和温度信号，经过智能部件处理得到相应的密度值P₂₀进而通过数显元件显示相应的密度值P₂₀。数码显示读数，可以准确知道气体密度值，当气体绝缘电气设备发生漏气时能够更加及时发现。本实用新型减少SF₆气体的泄漏，利于环保。

Description

机电一体化数显气体密度继电器

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的气体密度继电器、尤其是一种数显方便准确读数的气体密度继电器。

背景技术

目前，通常采用接点为微动开关的气体密度继电器监测气体绝缘设备中绝缘气体的密度。图1为现有的六氟化硫气体密度继电器的结构示意图，如图1所示，这种六氟化硫气体密度继电器所采用的微动开关上都带有操作臂 1011、1021、1031，操作臂1011、1021、1031可与对应的信号调节机构相接触。这种结构的气体密度继电器虽然具有电气性能好的优点，但是由于其接点操作臂102的长度较长，而且属于悬臂梁，工作环境中存在的极小振动都可能导致接点操作臂102的振动很大，引起六氟化硫气体密度继电器出现误动作，甚至会毁坏微动开关，从而导致六氟化硫气体密度继电器无法正常工作。

又，由于许多电气设备的密度继电器的安装位置都非常高，如果采用指针+表盘式读数，运维人员站在不同的角度，观察的视角不一样，其读数也是不同的，为了得到准确读数，运维人员需要攀登上这些高大的电气设备去读取小小的表盘上的指针读数，十分费事，存在安全隐患。另一方面，电气设备发生微小泄漏时，其体内的绝缘气体量是缓慢下降的，而如前所述，表盘指针式的读数很容易有偏差，但如果读数不准确，就不能准确及时发现电气设备发生泄漏问题，及时处理。不能及时发现并处理，就会让过多的SF₆气体泄漏到大气中，造成大气环境的污染和破坏。因此，如何提供一种抗振性能好、方便准确读数的数显式气体密度继电器，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题，利于电网的安全，利于保护环境。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种机电一体化数显气体密度继电器。本实用新型能够准确监测气体密度，同时方便准确读数。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：一种机电一体化数显气体密度继电器，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；所述压力检测器和温度补偿元件监测气体密度，并结合若干信号发生器实现对气体密度的监控，当气体密度低于或/和高于设定的气体密度P₂₀设定时，通过若干信号发生器输出报警或/和闭锁接点信号；所述电子部分包括压力传感器、温度传感器、智能部件、数显元件；所述智能部件分别与压力传感器、温度传感器、数显元件相连接；通过压力传感器、温度传感器采集压力和温度信号，根据气体压力-温度特性，经过智能部件处理得到相应的密度值P₂₀，进而通过数显元件显示该相应的密度值。

所述的机电一体化数显气体密度继电器，所述密度继电器还包括通讯单元，智能部件通过通讯单元把得到的密度值P₂₀上传到目标设备或目标平台；或者智能部件通过通讯单元把得到的相应密度值P₂₀、压力值P、温度值T，或压力值P、温度值T上传到目标设备或目标平台，进而实现全面在线监测电气设备的气体密度值P₂₀。

所述的机电一体化数显气体密度继电器，它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密度值P₂₀低于或高于所设定的密度值P₂₀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。

所述的机电一体化数显气体密度继电器，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。

所述的机电一体化数显气体密度继电器，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。

所述的机电一体化数显气体密度继电器，它还包括密度测量传感器。

所述的机电一体化数显气体密度继电器，它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，或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。

所述的机电一体化数显气体密度继电器，所述电子信号接点与相应的信号发生器并联或串联。

所述的机电一体化数显气体密度继电器，它通过信号发生器输出机械接点信号。

所述的机电一体化数显气体密度继电器，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。

所述的机电一体化数显气体密度继电器，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。

所述的机电一体化数显气体密度继电器，它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。

所述的机电一体化数显气体密度继电器，所述智能部件还包括通讯模块，通过通讯模块实现远距离传输测试数据或/和状态监测结果信息。

所述的机电一体化数显气体密度继电器，所述温度传感器设置在气体密度继电器的温度补偿元件附近。

所述的机电一体化数显气体密度继电器，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。

所述的机电一体化数显气体密度继电器，所述密度继电器还包括屏蔽件，屏蔽电场和/或磁场。

所述的机电一体化数显气体密度继电器，所述屏蔽件设置在电子部分的内部或外部。

所述的机电一体化数显气体密度继电器，所述压力传感器设有屏蔽件。

所述的机电一体化数显气体密度继电器，所述智能部件和/或通讯模块设有屏蔽件。

所述的机电一体化数显气体密度继电器，它还包括若干绝缘件，通过若干绝缘件实现所述压力传感器与密度继电器的壳体间的绝缘；或者所述压力传感器的外壳和气体密度继电器的壳体间的绝缘。

所述的机电一体化数显气体密度继电器，它还包括校验接口和阀门，通过该校验接口和阀门对气体密度继电器进行不拆卸校验；或者，对电气设备进行补气或/和微水测试。

所述的机电一体化数显气体密度继电器，所述数显元件为独立设置，通过有线或无线方式与气体密度继电器连接。

本实用新型达到以下技术效果：

本实用新型提供的气体密度继电器，由机械部分和电子部分组成，其中通过机械部分的压力检测器和温度补偿元件监测气体密度，并结合若干信号发生器实现对气体密度的监控，当气体密度低于或/和高于设定的气体密度时，通过若干信号发生器输出报警或/和闭锁接点信号，机械部分可靠不怕干扰。而通过所述电子部分的压力传感器、温度传感器采集压力和温度信号，经过智能部件处理得到相应的密度值P₂₀(即20℃的的压力值P₂₀)，进而通过数显元件显示相应的密度值P₂₀(即20℃的的压力值P₂₀)，方便准确读数，能够及时发现电气设备发生泄漏问题，能够及时处理。不会让过多的SF₆气体泄漏到大气中，保护环境。本实用新型提供的气体密度继电器具有生产方便，制作成本低，监测精度高，电气性能良好，工作寿命长等优点。

附图说明

图1为现有技术的六氟化硫气体密度继电器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一的正面示意图；

图3为本实用新型实施例一的侧面示意图；

图4为本实用新型实施例一的电路原理示意图；

图5为实用新型一种由机电一体化数显气体密度继电器组成的气体密度监测系统图一；

图6为实用新型一种由机电一体化数显气体密度继电器组成的气体密度监测系统图二；

图7为实用新型一种由机电一体化数显气体密度继电器组成的气体密度监测系统图三。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实施例以六氟化硫气体密度继电器为例，介绍本实用新型提供的机电一体化数显气体密度继电器的结构。

图2和图3为本实用新型实施例一高压或中压电气设备用的，机电一体化数显气体密度继电器的结构示意图，如图2和图3所示，本实用新型实施例一提供的高压、中压电气设备用的，机电一体化数显气体密度继电器，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。其中包括：通讯模块4、压力传感器201、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。而所述电子部分2包括压力传感器201、温度传感器3、智能部件202、数显元件2012。所述智能部件202分别与压力传感器201、温度传感器3、数显元件相连接2012。通过压力传感器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，经过智能部件处理得到相应的密度值P₂₀(即20℃的的压力值P₂₀)，进而通过数显元件2012显示相应的密度值P₂₀(即20℃的的压力值P₂₀)。其中数显元件2012 可以灵活设置，本案列数显元件2012设置在机械部分壳体101内。数显元件 2012还可以设置在电子部分壳体2010内；还可以通过连接电缆或无线方式，设置在密度继电器壳体101或壳体2010的外部。

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壳体内的智能部件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，所述智能部件 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。其中，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。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。本实用新型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。在本实用新型实施例一的远传气体密度继电器内，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。信号发生器109作为输出报警闭锁接点信号。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，并且通过信号发生器109输出(报警闭锁)接点信号，这样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4为本实用新型实施例一高压或中压电气设备用的，机电一体化数显气体密度继电器的的一种电路原理图，如图4所示，智能部件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。智能部件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，经过智能部件202处理得到相应的密度值P₂₀(即20℃的的压力值P₂₀)，进而通过数显元件2012显示相应的密度值P₂₀(即20℃的的压力值P₂₀)。其中本案列数显元件2012设置在机械部分壳体101内，可以准确方便读数，能够准确及时发现电气设备发生泄漏问题，能够及时处理。就不会让过多的SF6气体泄漏到大气中，不会造成环境的破坏。另外，还可以通过通讯模块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。

本实用新型技术产品，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。

另外所述远传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。所述智能部件或通讯模块设有屏蔽件；或所述智能部件和通讯模块均设有屏蔽件。所述远传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。

所述远传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远传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。具体经过对比测试，从表1可以看出，采用本专利技术的远传密度继电器的精度、抗干扰能力比现有技术的远传密度继电器具有更好的性能，具有突出的实质性特点和显著的进步，可以大幅度的提高远传密度继电器的精度和抗干扰能力，保障电网可靠安全运行。

从表1可以知道，采用本专利技术的密度继电器的精度、抗干扰能力和稳定性非常好，达到高精度要求，可以提高密度继电器环境适应能力。同时，关键是它的抗干扰能力强、稳定性非常好，大大提高智能电网的可靠性、准确性。以及特别是方便准确读数。

表1本专利技术的远传密度继电器和现有技术的远传密度继电器的接点性能对比表

另外本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智能部件相连接。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智能部件一体化设计在一起。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。所述智能部件基于智能部件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。所述智能部件基于通用计算机、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。所述密度继电器还可以包括机芯、指针、刻度盘，具有示值显示，即双显示。

所述密度继电器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，继电器输出告示信号接点；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A。

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。所述智能部件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。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。

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。所述的智能部件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，把周期性成分滤掉，或者，

按照时间序列对成分分解为趋势性、周期性和随机成分，按照趋势性成分判断气体泄漏。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A。所述的设定值可以在线修改和存储。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、MOSFET继电器等元器件实现。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。所述智能部件通过压力传感器、温度传感器，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，智能部件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，智能部件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。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。

所述智能部件通过压力传感器、温度传感器，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，智能部件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，智能部件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。所述压力传感器、温度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。

所述气体密度继电器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或温度值低于或高于所设定的压力值或温度值时，电子部分输出电子信号接点。即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。根据实际需要，所述电子信号接点并联或串联到信号发生器上；或所述电子信号接点并联或串联到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/或串联到信号发生器上。即根据实际需要，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。

密度继电器通过信号发生器输出机械接点信号。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。

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。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。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。所述智能部件还包括通讯模块，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。所述的通讯模块的通讯方式可以是有线或无线方式。

所述温度传感器设置在气体密度继电器的温度补偿元件附近。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。所述密度继电器还包括屏蔽件，所述屏蔽件能够对电场，或磁场，或电场和磁场，起到屏蔽作用。所述智能部件或通讯模块设有屏蔽件；或所述智能部件和通讯模块均设有屏蔽件。所述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密度继电器的壳体是绝缘的；或者所述压力传感器的外壳和气体密度继电器的壳体是绝缘的。

所述气体密度继电器的所述智能部件包括边缘计算单元，边缘计算单元把得到的相应密度值P₂₀进行深度计算处理，得到准确的密度值P_20准确。所述的深度计算处理为：所述智能部件的边缘计算单元对所检测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，该平均值P_20平均就是准确的密度值P_20准确。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，从而得到准确的密度值P_20准确。所述的深度计算处理为：所述的智能部件的边缘计算单元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，把周期性成分滤掉，然后计算得到准确的密度值P_20准确。所述的深度计算处理为：所述的智能部件的边缘计算单元按照时间序列对成分分解为趋势性、周期性和随机成分，按照趋势性成分判断气体泄漏状况。

所述气体密度继电器还包括校验接口和阀门，通过该校验接口和阀门可以对气体密度继电器进行不拆卸校验；或者，

所述气体密度继电器还包括校验接口和阀门，通过该校验接口和阀门可以对气体密度继电器进行不拆卸校验，或/和通过该校验接口可以对电气设备进行补气或/和微水测试。

所述数显元件为独立设置，可以通过有线或无线方式与气体密度继电器连接。方便安装和读数。

图5为实用新型一种由机电一体化数显气体密度继电器组成的气体密度监测系统，如图5所示，包括：若干设有气室的高压电气设备、若干机电一体化数显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，机电一体化数显气体密度继电器分别设置在对应气室的高压电气设备上。由机电一体化数显气体密度继电器组成的气体密度监测系统，包括：若干设有气室的高压电气设备、若干机电一体化数显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，机电一体化数显气体密度继电器分别设置在对应气室的高压电气设备上。

见图5和6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为机电一体化数显气体密度继电器。在线监测系统架构：详列简单架构(图5)、常规架构(图6)、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，见图7所示，由无线模块和机电一体化数显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。

由机电一体化数显气体密度继电器组成的气体密度监测系统，所述若干机电一体化数显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。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (22)

1.一种机电一体化数显气体密度继电器，其特征在于，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；所述压力检测器和温度补偿元件监测气体密度，并结合若干信号发生器实现对气体密度的监控，当气体密度低于或/和高于设定的气体密度P_20设定时，通过若干信号发生器输出报警或/和闭锁接点信号；所述电子部分包括压力传感器、温度传感器、智能部件、数显元件；所述智能部件分别与压力传感器、温度传感器、数显元件相连接；通过压力传感器、温度传感器采集压力和温度信号，根据气体压力-温度特性，经过智能部件处理得到相应的密度值P₂₀，进而通过数显元件显示该相应的密度值P₂₀。

2.根据权利要求1所述的机电一体化数显气体密度继电器，其特征在于，所述密度继电器还包括通讯单元，智能部件通过通讯单元把得到的密度值P₂₀上传到目标设备或目标平台；或者智能部件通过通讯单元把得到的相应密度值P₂₀、压力值P、温度值T，或压力值P、温度值T上传到目标设备或目标平台，进而实现全面在线监测电气设备的气体密度值P₂₀。

3.根据权利要求1所述的机电一体化数显气体密度继电器，其特征在于，它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。

4.根据权利要求3所述的机电一体化数显气体密度继电器，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。

5.根据权利要求4所述的机电一体化数显气体密度继电器，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，通过信号线上传异常信号，使运检人员知道异常信息。

6.根据权利要求1所述的机电一体化数显气体密度继电器，其特征在于，它还包括密度测量传感器。

7.根据权利要求1所述的机电一体化数显气体密度继电器，其特征在于，它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，或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。

8.根据权利要求7所述的机电一体化数显气体密度继电器，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。

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

10.根据权利要求1所述的机电一体化数显气体密度继电器，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。

11.根据权利要求1所述的机电一体化数显气体密度继电器，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。

12.根据权利要求1或2所述的机电一体化数显气体密度继电器，其特征在于，它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。

13.根据权利要求1所述的机电一体化数显气体密度继电器，其特征在于，所述智能部件还包括通讯模块，通过通讯模块实现远距离传输测试数据或/和状态监测结果信息。

14.根据权利要求1所述的机电一体化数显气体密度继电器，其特征在于，所述温度传感器设置在气体密度继电器的温度补偿元件附近。

15.根据权利要求1所述的机电一体化数显气体密度继电器，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。

16.根据权利要求1所述的机电一体化数显气体密度继电器，其特征在于，所述密度继电器还包括屏蔽件，屏蔽电场和/或磁场。

17.根据权利要求16所述的机电一体化数显气体密度继电器，其特征在于，所述屏蔽件设置在电子部分的内部或外部。

18.根据权利要求1所述的机电一体化数显气体密度继电器，其特征在于，所述压力传感器设有屏蔽件。

19.根据权利要求1所述的机电一体化数显气体密度继电器，其特征在于，所述智能部件和/或通讯模块设有屏蔽件。

20.根据权利要求1所述的机电一体化数显气体密度继电器，其特征在于，它还包括若干绝缘件，通过若干绝缘件实现所述压力传感器与密度继电器的壳体间的绝缘；或者所述压力传感器的外壳和气体密度继电器的壳体间的绝缘。

21.根据权利要求1或2所述的机电一体化数显气体密度继电器，其特征在于，它还包括校验接口和阀门，通过该校验接口和阀门对气体密度继电器进行不拆卸校验；或者，对电气设备进行补气或/和微水测试。

22.根据权利要求1或2所述的机电一体化数显气体密度继电器，其特征在于，所述数显元件为独立设置，通过有线或无线方式与气体密度继电器连接。

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