CN211426159U

CN211426159U - 实现密度继电器免维护的气体密度监测装置及监测系统

Info

Publication number: CN211426159U
Application number: CN201921457740.2U
Authority: CN
Inventors: 贺兵; 常敏; 廖海明; 王乐乐; 曾伟; 蒲东海
Original assignee: Shanghai Roye Electric Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Roye Electric Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2019-09-04
Filing date: 2019-09-04
Publication date: 2020-09-04
Anticipated expiration: 2029-09-04

Abstract

本申请提供一种实现气体密度继电器免维护的气体密度监测装置，包括至少一个压力调节机构、至少一个气体检测传感器和至少一个智控单元，所述压力调节机构的气路上连接至少一条支路，每条支路上均设有一个前置阀；通过智控单元控制压力调节机构的压力升降，完成对气体密度继电器的现场监测，无需检修人员到现场操作，实现了对气体密度继电器的免维护，大大提高了效率和电网的可靠安全运行。本申请还提供了一种含有上述气体密度监测装置的气体密度监测系统。

Description

实现密度继电器免维护的气体密度监测装置及监测系统

技术领域

本实用新型涉及电力技术领域，尤其涉及一种应用在高压电气设备上，实现密度继电器免维护的气体密度监测装置及监测系统。

背景技术

气体密度继电器，一般用于监视和控制高压、中压电气设备内绝缘气体的密度，其内部设有接点信号控制回路，气体密度继电器的气路连通高压、中压电气设备的气室，当检测到出现气体泄漏时，气体密度继电器的接点动作，生成接点信号，接点信号控制回路根据接点信号，发出报警或进行闭锁，从而实现电气设备的安全运行保护。

目前，SF6(六氟化硫)电气设备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。近年来，随着经济高速发展，我国电力系统容量急剧扩大，SF6电气设备用量越来越多。SF6气体在高压电气设备中的作用是灭弧和绝缘，高压电气设备内SF6气体的密度降低和微水含量如果超标将严重影响SF6 高压电气设备的安全运行：1)SF6气体密度降低至一定程度将导致绝缘和灭弧性能的丧失。2)在一些金属物的参与下，SF6气体在高温200℃以上温度可与水发生水解反应，生成活泼的HF和SOF₂，腐蚀绝缘件和金属件，并产生大量热量，使气室压力升高。3)在温度降低时，过多的水分可能形成凝露水，使绝缘件表面绝缘强度显著降低，甚至闪络，造成严重危害。因此电网运行规程强制规定，在设备投运前和运行中都必须对SF6气体的密度和含水量进行定期检测。

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，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，现有的气体密度监测系统(装置)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。但由于高压变电站现场运行的环境恶劣，特别是电磁干扰非常强，目前使用的气体密度监测系统(装置)中，其远传式SF6气体密度继电器是由机械式密度继电器和电子远传部分组成的；另外，应用气体密度变送器的电网系统中，都还保留传统的机械式密度继电器。该机械式密度继电器有一组、二组或三组机械触点，在压力到达报警、闭锁或超压的状态，及时将信息通过接点连接电路传送到目标设备终端，保证设备安全运行。同时监测系统还配有安全可靠的电路传送功能，为实现实时数据远程数据读取与信息监控建立了有效平台，可将压力、温度、密度等信息及时地传送到目标设备(如电脑终端)实现在线监测。

对SF6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 SF6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SF6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，非常有必要在现有的气体密度继电器上，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，无需检修人员到现场，大大提高了效率，降低了成本。同时在线自校验的气体密度继电器或由其组成的监测系统中可以准确测量电气设备的气室内部的微水值。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种应用在高压电气设备上，实现密度继电器免维护的气体密度监测装置及监测系统，用于解决对气体绝缘或灭弧的电气设备的气体密度进行监测的同时，还完成对气体密度继电器的在线校验，提高效率，降低运行维护成本，保障电网安全运行。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本申请第一个方面提供了一种实现密度继电器免维护的气体密度监测装置。

本申请第二个方面提供了一种实现密度继电器免维护的气体密度监测系统，所述监测系统由第一个方面所述的实现密度继电器免维护的气体密度监测装置构成，或者包括第一个方面所述的实现密度继电器免维护的气体密度监测装置。

本申请所述的实现密度继电器免维护的气体密度监测装置，包括：

——至少一个压力调节机构，每个所述压力调节机构的气路上连接至少一条支路，每条支路上均设有一个前置阀，每个所述前置阀的一端设有与其对应的电气设备相连通的接口，所述前置阀的另一端设有与其对应的气体密度继电器的气路相连通的接口；所述压力调节机构的气路与各支路的气体密度继电器的气路相连通，所述压力调节机构被配置为调节各支路的气体密度继电器的气路的压力升降，使支路上的气体密度继电器发生接点动作；

——至少一个气体密度检测传感器，设置在所述支路上或设置在所述压力调节机构上，所述气体密度检测传感器与所述压力调节机构相连通，用于采集压力值和温度值、和/或气体密度值；

——至少一个智控单元，设置在所述支路上，分别与其所在支路的前置阀、气体密度检测传感器相连接，被配置为控制其所在支路的前置阀的关闭或开启，接收和/或计算其所在支路的气体密度继电器的接点发生动作时的气体密度值；或者，所述智控单元设置在所述支路外，分别与各支路的前置阀、各支路的气体密度检测传感器相连接，被配置向各支路上的前置阀发送相同或不同的控制信号，控制各前置阀的关闭或开启，接收和/或计算各支路的气体密度继电器的接点发生动作时的气体密度值；所述智控单元还与所述压力调节机构相连接，用于完成所述压力调节机构的控制。

优选地，所述接点动作时产生接点信号，所述接点信号包括报警、和/或闭锁。

优选地，所述压力调节机构的各支路上还包括连接管，每个支路上的所述连接管的一端设有与其对应的气体密度继电器直接或间接相连通的第一连接管接口，所述连接管的另一端设有与其对应的压力调节机构的气路直接或间接相连通的第二连接管接口。

更优选地，所述前置阀位于所述第一连接管接口与所述第二连接管接口之间。

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，进而完成所述气体密度继电器的压力升降。

更优选地，所述加热元件、和/或所述制冷元件为半导体。

更优选地，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，校验时，所述压力调节机构为一端开口的腔体，所述腔体的另一端直接或间接连通各支路的气体密度继电器的气路；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。

优选地，校验时，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密闭气室内移动。

优选地，所述压力调节机构为一端连接驱动部件的气囊，所述气囊在驱动部件的驱动下发生体积变化。

优选地，所述压力调节机构为波纹管，所述波纹管的一端连通各支路的气体密度继电器，所述波纹管的另一端在驱动部件的驱动下伸缩。

上述压力调节机构中的所述驱动部件包括、但不限于磁力、电机(变频电机或步进电机)、往复运动机构、卡诺循环机构、气动元件中的一种。

优选地，所述压力调节机构为一放气阀，所述放气阀设置在一个密闭的气室中，或所述放气阀与一个密闭的气室连接。

更优选地，所述压力调节机构还包括控制气体释放流量的流量阀。

更优选地，所述放气阀为电磁阀或电动阀，或其它通过电的或气的方式实现的放气阀。

优选地，所述压力调节机构为一压缩机。

优选地，所述压力调节机构为一泵。更优选地，所述泵包括、但不限于造压泵、增压泵、电动气泵或电磁气泵。

优选地，所述压力调节机构密封在一个腔体或外壳内。

优选地，所述前置阀为电动阀。

优选地，所述前置阀为电磁阀。

更优选地，所述前置阀为永磁式电磁阀。

优选地，所述前置阀为压电阀，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。

优选地，所述前置阀为软管折弯或夹扁方式实现关闭或开启。

优选地，所述前置阀密封在一个腔体或壳体内。

优选地，所述前置阀关闭，所述压力调节机构升压、负荷增加，或所述压力调节机构降压、负荷减小，负荷的变化速度为每秒钟不大于被监测的气体密度继电器的量程的10‰。

优选地，所述前置阀的气路两侧分别设置有压力传感器；或者，所述前置阀的气路两侧分别设置有压力或密度检测器。

优选地，所述前置阀的前端设有密度继电器或密度开关，输出一个安全校验设定点的信号，该信号与所述智控单元连接。

优选地，所述气体密度监测装置还包括至少一个后置阀，所述后置阀设于所述支路上，且位于所述前置阀之后，所述后置阀的一端设有与其对应的气体密度继电器的气路相连通的接口，所述后置阀的另一端与所述压力调节机构的气路直接或间接连通；所述后置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，所述后置阀自动控制或者手动控制。

优选地，所述气体密度检测装置还包括至少一个多通接头，所述多通接头设置在各支路上，每个所述多通接头设有连接气体密度继电器的第一接头，设有连接前置阀的第二接头，设有连接压力调节机构第三接头，在所述多通接头的内部，所述第一接头、所述第二接头与所述第三接头相连通。

更优选地，所述多通接头的第三接头与所述压力调节机构之间设有至少一个后置阀，所述后置阀的一端通过所述多通接头与其对应的气体密度继电器的气路相连通，所述后置阀的另一端与所述压力调节机构的气路直接或间接连通；所述后置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，所述多通接头的第二接头处，设有与其对应的电气设备的气室对接的连接部，所述前置阀内嵌于所述连接部内。

更优选地，所述气体密度监测装置还包括用于在线监测气体微水值的微水传感器，所述微水传感器设置在所述多通接头上，所述微水传感器与所述智控单元相连接。

进一步地，所述气体密度监测装置还包括气体循环机构，所述气体循环机构设置在所述多通接头上，所述气体循环机构与所述智控单元相连接，所述气体循环机构包括毛细管、密封腔室和加热元件，通过加热元件加热，实现气体流动，在线监测气体内部的微水值。优选地，所述微水传感器可以安装于所述气体循环机构的密封腔室、毛细管中、毛细管口、毛细管外。

更优选地，所述气体密度监测装置还包括用于在线监测气体分解物的分解物传感器，所述分解物传感器设置在所述多通接头上，所述分解物传感器与所述智控单元相连接。

优选地，所述气体密度监测装置还包括至少一个在线校验接点信号采样单元，所述在线校验接点信号采样单元设置在所述支路上，设有与其所在支路的气体密度继电器相连接的采样接点，被配置为采样其所在支路的气体密度继电器发生接点动作时的接点信号；或者，所述在线校验接点信号采样单元设置在所述支路外，设有与各支路的气体密度继电器相连接的采样接点，被配置为采样各支路的气体密度继电器发生接点动作时的接点信号；所述在线校验接点信号采样单元还与所述智控单元相连接。

更优选地，每个所述在线校验接点信号采样单元均设有至少两个独立的采样接点，可同时对至少两个气体密度继电器的接点自动完成校验，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。

更优选地，所述在线校验接点信号采样单元对被监测的气体密度继电器的接点动作值或其切换值(接点切换开合状态时的气体密度值)的测试电压不低于 24V，即在校验时，在接点的相应端子之间施加不低于24V电压。

更优选地，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。

进一步地，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。

更优选地，所述在线校验接点信号采样单元包括第一连接电路和第二连接电路；所述第一连接电路连接被监测的气体密度继电器的接点与接点信号控制回路，所述第二连接电路连接被监测的气体密度继电器的接点与所述智控单元；

在非校验状态下，接点为常开型密度继电器，所述第二连接电路断开或隔离，所述第一连接电路闭合；在校验状态下，所述第一连接电路断开，所述第二连接电路连通，将所述气体密度继电器的接点与所述智控单元相连接；或者，

在非校验状态下，接点为常闭型密度继电器，所述第二连接电路断开或隔离，所述第一连接电路闭合；在校验状态下，所述接点信号控制回路闭合，气体密度继电器的接点与接点信号控制回路的连接断开，所述第二连接电路连通，将所述气体密度继电器的接点与所述智控单元相连接。

进一步地，所述第一连接电路包括第一继电器，所述第二连接电路包括第二继电器，所述第一继电器设有至少一个常闭接点，所述第二继电器设有至少一个常开接点，所述常闭接点和所述常开接点保持相反的开关状态；所述常闭接点串联在所述接点信号控制回路中，所述常开接点连接在所述气体密度继电器的接点上；在非校验状态下，所述常闭接点闭合，所述常开接点断开，所述气体密度继电器实时监测所述接点的输出状态；在校验状态下，所述常闭接点断开，所述常开接点闭合，所述气体密度继电器的接点通过所述常开接点与所述智控单元相连接。

更进一步地，所述第一继电器与所述第二继电器是两个独立的继电器，或者是同一个继电器。

更优选地，所述的在线校验接点信号采样单元与被监测的气体密度继电器的接点在电路上通过光电隔离。

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、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，所述智控单元对工作环境温度下的气体密度继电器的接点值(报警和/或闭锁动作时的压力值)和/或额定压力值进行测量，并按照气体压力-温度特性自动换算成为20℃时对应的压力值，即气体密度值，在线实现对气体密度继电器的接点值和/或额定压力值的性能检测，完成气体密度继电器的在线校验工作。

优选地，所述智控单元还在线监测电气设备的压力值和温度值、和/或气体密度值，实现对电气设备的气体密度的在线监测。

更优选地，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，所述智控单元获取气体密度继电器发生接点动作或切换时、所述气体密度检测传感器采集的气体密度值，完成气体密度继电器的在线校验；或者，

所述智控单元获取气体密度继电器发生接点动作或切换的信号时、所述气体密度检测传感器采集的压力值和温度值，并按照气体压力-温度特性换算成为对应20℃的压力值，即气体密度值，完成气体密度继电器的在线校验。

优选地，所述智控单元可测量相对压力及绝对压力类型的气体密度继电器。

优选地，所述智控单元的电路包括智控单元保护电路，所述智控单元保护电路包括抗静电干扰电路(如ESD、EMI)、抗浪涌电路、电快速保护电路、抗射频场干扰电路、抗脉冲群干扰电路、电源短路保护电路、电源接反保护电路、电接点误接保护电路、充电保护电路中的一种或者几种。

优选地，所述智控单元还包括通讯模块，用于实现远距离传输测试数据和/ 或校验结果。

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、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，所述智控单元设有电气接口，所述电气接口用于完成测试数据存储，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。

更优选地，所述气体密度监测装置支持气体密度继电器的基本信息输入，所述基本信息包括、但不限于出厂编号、精度要求、额定参数、制造厂、运行位置中的一种或几种。

更优选地，所述电气接口设有防止用户误接造成接口损坏、和/或防止电磁干扰的电气接口保护电路。

优选地，所述智控单元上还设有时钟，所述时钟用于定期设置校验时间，或者记录测试时间，或者记录事件时间。

优选地，所述气体密度监测装置完成检测后，所述智控单元自动生成气体密度继电器的校验报告，如有异常，自动发出报警，和/或上传至远端，和/或发送至指定的接收机上(例如发送至手机上)。

优选地，所述智控单元包括：微处理器、人机界面、阀控制器、压力调节机构位置检测件、执行控制器(部件)。

优选地，所述气体密度检测传感器为一体化结构；或者，所述气体密度检测传感器为一体化结构的气体密度变送器；所述气体密度变送器远传监测的气体密度值，或密度值、压力值、温度值，和/或远传气体密度继电器的接点信号。

优选地，所述气体密度继电器、所述气体密度检测传感器为一体化结构；或者，所述气体密度继电器、所述气体密度检测传感器为一体化结构的远传式气体密度继电器；所述远传式气体密度继电器远传监测的气体密度值，或密度值、压力值、温度值，和/或远传气体密度继电器的接点信号。

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；或者，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，采用石英音叉技术的密度检测传感器。

所述石英音叉技术的密度检测传感器，即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。

更优选地，所述压力传感器安装于所述压力调节机构的气路上。

更优选地，所述温度传感器安装于各支路的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，至少有一个温度传感器设置在被监测的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，或集成于温度补偿元件中。优选地，至少有一个温度传感器设置在被监测的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。

更优选地，所述智控单元将环境温度值，与各温度传感器采集的温度值进行比对，完成对各温度传感器的校验。

更优选地，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。

更优选地，所述压力传感器还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。

更优选地，所述气体密度检测传感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，所述气体密度检测传感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，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。

优选地，所述气体密度监测装置包括至少两个气体密度检测传感器，每一个气体密度检测传感器包括一个压力传感器、一个温度传感器；各个气体密度检测传感器检测的气体密度值进行比对，完成对各个气体密度检测传感器的相互校验。

优选地，所述气体密度监测装置自动实现绝对压力型气体密度继电器、和/ 或相对压力型气体密度继电器的测试。即能够测试绝压结构—绝压显示型的密度继电器、绝压结构—表压显示型的密度继电器、表压结构—绝压显示型的密度继电器、表压结构—表压显示型的密度继电器。具体地，所述气体密度监测装置包括相对压力传感器，和/或绝对压力传感器。

优选地，所述气体密度监测装置还包括用于人机交互的数据显示界面，可实时刷新当前数据值；和/或支持数据输入，例如输入参数设定值。

优选地，所述气体密度监测装置还包括为各个用电设备供电的电源，所述电源包括供电电源电路，或者电池，或者可循环充电电池，或者太阳能，或者互感器取电得到的电源，或者感应电源。

优选地，所述气体密度监测装置还包括用于监控的摄像头。

优选地，所述气体密度监测装置可以进行在线补气。

优选地，所述气体密度监测装置可以进行在线气体干燥。

优选地，所述气体密度监测装置具有自诊断功能，能够对异常及时告示。例如断线、短路报警、传感器损坏、气体压力有升高趋势等告示。

优选地，所述气体密度监测装置具有安全保护功能：当气体密度值、或压力值低于设定值时，就自动不进行校验，并发出告示信号。

优选地，所述气体密度监测装置还设有对电子元器件的温度保护装置，用于保证电子元器件在低温或高温的环境温度下可靠工作。

更优选地，所述温度保护装置包括加热器和/或散热器(例如，风扇)，在温度低于设定值时开启加热器，在温度高于设定值时开启散热器(例如，风扇)。

优选地，所述气体密度监测装置还包括分析系统(例如，专家管理分析系统)，对气体密度值监测、气体密度继电器的电气性能、监测元件进行检测分析、判定。

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：

提供一种实现气体密度继电器免维护的气体密度监测装置及系统，所述气体密度监测装置包括至少一个压力调节机构、至少一个气体检测传感器和至少一个智控单元，所述压力调节机构的气路上连接至少一条支路，每条支路上均设有一个前置阀；通过智控单元控制压力调节机构的压力升降，完成对气体密度继电器的现场监测，无需检修人员到现场操作，实现了对气体密度继电器的免维护。该气体密度监测装置布局紧凑、合理，各部分的连接、拆装易于操作，提高了电网的可靠性，提高了工作效率，降低了成本。

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是实施例一的气体密度监测装置的结构示意图(工作状态，连接气体密度继电器和电气设备)；

图2是实施例二的气体密度监测装置的控制电路示意图；

图3是实施例三的气体密度监测装置的结构示意图(工作状态，连接气体密度继电器和电气设备)；

图4是实施例四的气体密度监测装置的结构示意图(工作状态，连接气体密度继电器和电气设备)；

图5是实施例五的气体密度监测装置的结构示意图(工作状态，连接气体密度继电器和电气设备)；

图6是实施例六的气体密度监测装置的结构示意图(工作状态，连接气体密度继电器和电气设备)；

图7是实施例七的气体密度监测装置的结构示意图(工作状态，连接气体密度继电器和电气设备)；

图8是实施例八的气体密度监测装置的结构示意图(工作状态，连接气体密度继电器和电气设备)；

图9是实施例九的气体密度监测装置的控制电路示意图；

图10是实施例十的气体密度监测装置的控制电路示意图；

图11是实施例十一的气体密度监测装置的控制电路示意图；

图12是实施例十二的气体密度监测装置的控制电路示意图；

图13是实施例十三的气体密度监测装置的控制电路示意图；

图14是实施例十四的气体密度监测装置的控制电路示意图；

图15是实施例十五的气体密度监测装置的控制电路示意图；

图16是实施例十六的气体密度监测装置的一种4-20mA型密度变送器的控制电路示意图；

图17是实施例十七的一种气体密度监测系统的架构示意图；

图18是实施例十八的一种气体密度监测系统的架构示意图；

图19是实施例十九的一种气体密度监测系统的架构示意图。

具体实施方式

本实用新型提供一种实现密度继电器免维护的气体密度监测装置及系统，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：

如图1所示，一种实现密度继电器免维护的气体密度监测装置，包括：压力调节机构5、智控单元7、压力传感器2，所述压力传感器2在气路上与压力调节机构5相连通。所述压力调节机构5的气路通过连接管分成三条支路，分别为第一支路141、第二支路142和第三支路143。每条支路上均设有前置阀、多通接头、后置阀、温度传感器和在线校验接点信号采样单元。其中，每个前置阀的一端设有与其对应的电气设备相连通的接口，前置阀的另一端通过多通接头与其对应的气体密度继电器的气路相连通；每个后置阀的一端通过多通接头与其对应的气体密度继电器的气路相连通，后置阀的另一端与所述压力调节机构5的气路相连通；温度传感器和在线校验接点信号采样单元与其对应的气体密度继电器设置在一起。所述智控单元7分别与各支路的前置阀、后置阀、自封阀、温度传感器和在线校验接点信号采样单元相连接。

具体地，第一支路141上设有前置阀41，前置阀41的一端密封连接于电气设备81上，前置阀41的另一端通过多通接头91与气体密度继电器11的气路相连通；后置阀171的一端通过多通接头91与气体密度继电器11的气路相连通，后置阀171的另一端与所述压力调节机构5的气路相连通；温度传感器 31、在线校验接点信号采样单元61设置在气体密度继电器11上。第二支路142 上设有前置阀42，前置阀42的一端密封连接于电气设备82上，前置阀42的另一端通过多通接头92与气体密度继电器12的气路相连通；后置阀172的一端通过多通接头92与气体密度继电器12的气路相连通，后置阀172的另一端与所述压力调节机构5的气路相连通；温度传感器32、在线校验接点信号采样单元62设置在气体密度继电器12上。第三支路143上设有前置阀43，前置阀 43的一端密封连接于电气设备83上，前置阀43的另一端通过多通接头93与气体密度继电器13的气路相连通；后置阀173的一端通过多通接头93与气体密度继电器13的气路相连通，后置阀173的另一端与所述压力调节机构5的气路相连通；温度传感器33、在线校验接点信号采样单元63设置在气体密度继电器13上。

在一种优选实施例中，各支路还包括自封阀和补气接口，所述自封阀设于各支路对应的电气设备与前置阀之间，所述补气接口设置在各支路的自封阀上。

本实施例中的压力传感器2，包括：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)。

本实施例中的温度传感器(31、32、33)，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。

本实施例中的气体密度继电器(11、12、13)，包括：带指示的密度继电器 (指针显示的密度继电器、或数码显示的密度继电器、液晶显示的密度继电器)，不带指示的密度继电器(即密度开关)。

本实施例中的智控单元7的基本要求或功能是：通过智控单元7完成对前置阀(41、42、43)的控制、压力调节机构5的控制和信号采集，实现：能够检测到支路上的气体密度继电器(11、12、13)的接点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)，即能够检测到支路上的气体密度继电器(11、12、13)的接点动作值P_D20，完成气体密度继电器(11、 12、13)的校验工作。或者，能够直接检测到气体密度继电器(11、12、13)的接点发生动作时的密度值P_D20，完成对气体密度继电器(11、12、13)的校验工作。当然，智控单元7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；当支路上的气体密度继电器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，完成相应的气体密度继电器的额定压力值校验。同时可以通过对支路的气体密度继电器的额定压力值的测试，完成各支路上的气体密度继电器、压力传感器、温度传感器之间的自校验工作，实现免维护。

本实施例的电气设备(81、82、83)，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。

本实施例的压力调节机构5，为一端开口的腔体，所述腔体内设有活塞51 (活塞51设有密封圈510)，所述活塞51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52，所述活塞51的另一端伸入所述开口内，且与所述腔体的内壁相接触，所述驱动部件52驱动所述调节杆进而带动所述活塞51在所述腔体内移动。所述驱动部件52包括、但不限于磁力、电机(变频电机或步进电机)、往复运动机构、卡诺循环机构、气动元件中的一种。

本实施例的工作原理：通过智控单元7关闭设定支路的前置阀，使得设定支路的气体密度继电器在气路上与其对应的气体绝缘电气设备隔断；通过压力调节机构5调节气体压力升降，使得设定的气体密度继电器发生接点信号动作，接点信号动作通过在线校验接点信号采样单元传递到智控单元7，智控单元7根据接点动作时的密度值，检测出相应的气体密度继电器的接点动作值(发送接点动作时的气体密度值)和/或返回值(接点复位时的气体密度值)，在线完成气体密度继电器的校验工作。

实施例二：

图2是一种气体密度监测装置的控制电路示意图。如图2所示，所述压力调节机构5的气路上连接三条支路，每条支路上均设有在线校验接点信号采样单元，其结构相同，分别为在线校验接点信号采样单元61、在线校验接点信号采样单元62和在线校验接点信号采样单元63，每条支路上的在线校验接点信号采样单元均设有与该支路上的气体密度继电器相连接的采样接点，被配置为采样该气体密度继电器的接点信号，每条支路上的在线校验接点信号采样单元还均与智控单元7相连接。

各支路上的在线校验接点信号采样单元的基本要求或功能是：1)在校验时不影响其对应的电气设备的安全运行，就是在校验时，在线校验接点信号采样单元所在支路的气体密度继电器的接点发生动作时，不会影响对应的电气设备的安全运行；2)在线校验接点信号采样单元所在支路的气体密度继电器的接点信号控制回路不影响气体密度监测装置的性能，特别是不影响智控单元7的性能，不会使得气体密度监测装置发生损坏、或影响测试工作。

具体地，以第一支路上的在线校验接点信号采样单元61为例，在线校验接点信号采样单元61主要由继电器J1和继电器J2组成。对于压力值正常时，接点为常开接点的气体密度继电器，其中继电器J1的两对常闭接点J11和J12串联在气体密度继电器的接点信号控制回路中；继电器J2的两对常开接点J21和 J22连接在气体密度继电器的接点P_J1上。也可以是：其中继电器J1的一对常闭接点J11串联在气体密度继电器的接点信号控制回路中；继电器J2的一对常开接点J21连接在气体密度继电器的接点P_J1上；还可以，继电器J1和继电器J2合为一体，即具有常开常闭接点的继电器。总之可以多对，单个，灵活组合使用。在线校验接点信号采样单元62和在线校验接点信号采样单元63的结构与在线校验接点信号采样单元61相同，在此不再赘述。

智控单元7主要由处理器U1(71)、电源U2(72)组成，处理器U1(71) 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，以及其它智能集成电路。电源U2(72)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。而压力采集P的压力传感器2可以是：压力传感器、压力变送器等各种感压元件。温度采集T的温度传感器3可以是：温度传感器、温度变送器等各种感温元件。各支路上的前置阀及后置阀(F)(包括前置阀41、前置阀42、前置阀43、后置阀171、后置阀172、后置阀173)可以是：电磁阀、电动阀、气动阀、球阀、针阀、调节阀、截门等等可开启和关断气路，甚至控制流量的元件。前置阀及后置阀(F)可以是半自动的，还可以是手动阀。压力调节机构(A)5可以是：电动调节活塞、电动调节缸、增压泵、气瓶加压、以及阀门、电磁阀、流量控制器等，可以是半自动的，还可以是手动调节的。

本实施例的工作原理如下：

气体密度监测装置的智控单元7根据压力传感器2、温度传感器3监测到电气设备的气体压力P和温度T，根据气体压力-温度特性，得到相应的20℃压力值P₂₀(即气体密度值)。例如，对于SF6气体而言，可以采用贝蒂-布里奇曼方程来进行计算；对于SF6混合气体而言，可以根据道尔顿分压定律、贝蒂-布里奇曼方程、理想气体状态方程来进行计算。

当需要校验各支路上的气体密度继电器时，此时如果气体密度值P₂₀≥设定的安全校验密度值P_S，气体密度监测装置的就发出指令，即通过智控单元7关闭各支路的前置阀，或关闭部分支路的前置阀，使得该支路上的气体密度继电器在气路上与其对应的电气设备隔断。

接着，智控单元7控制对应支路上的气体密度继电器的接点信号控制回路断开，例如，控制在线校验接点信号采样单元61的电磁继电器J1的接点J11和 J12断开，使得在线校验该支路的气体密度继电器时不会影响其对应的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。因为气体密度监测装置在开始校验前，已经进行气体密度值P₂₀≥设定的安全校验密度值P_S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，气体密度监测装置通过智控单元7的控制，使在线校验接点信号采样单元61的继电器J2的接点J21和J22闭合，此时该气体密度继电器的接点P_J1通过继电器J2的接点J21和J22与智控单元7相连接。

然后，智控单元7控制压力调节机构5的驱动部件52(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51，使得由活塞51、对应支路的气体密度继电器、前置阀等组成的密封腔体发生体积变化，气体密度继电器的气体的压力逐步下降，使得气体密度继电器发生接点动作，其接点动作通过其对应的在线校验接点信号采样单元的继电器J2上传到智控单元7，智控单元7根据接点动作时测得的压力值P和温度T值，按照气体特性换算成为对应20℃时的压力值P₂₀(气体密度值)，就可以检测到对应支路的气体密度继电器的接点动作值P_D20，待气体密度继电器的报警和/或闭锁信号的接点动作值全部检测出来后，再通过智控单元7控制压力调节机构5的电机 (马达、或变频电机)，调节压力调节机构5的活塞51，使气体密度继电器的气体的压力逐步上升，测试到气体密度继电器的报警和/闭锁的接点返回值。气体密度监测装置可以如此反复校验多次(例如2～3次)，然后计算其平均值，这样就完成了对支路上的气体密度继电器的校验工作。

校验完成后，智控单元7控制断开对应支路的气体密度继电器的接点采样电路。例如，在线校验接点信号采样单元61的继电器J2的接点J21和J22断开，此时该支路的气体密度继电器的接点P_J1就不再与智控单元7连接。同时智控单元7控制该支路的前置阀41开启，使得该支路的气体密度继电器在气路上与其对应的电气设备相连通。智控单元7控制在线校验接点信号采样单元61的继电器J1的接点J11和J12闭合，该支路的气体密度继电器的密度监控回路正常工作，使该气体密度继电器安全监控其对应的电气设备的气体密度，实现电气设备安全可靠地工作。这样就方便完成了对该支路的气体密度继电器的在线校验工作，同时在线校验该气体密度继电器时不会影响其对应的电气设备的安全运行。

需要说明的是，智控单元7可以根据需要控制一条支路、多条支路或全部支路的前置阀关闭，使得对应支路上的气体密度继电器在气路上与其对应的电气设备隔断，通过压力调节机构5调节气体压力升降，使得与电气设备隔断的气体密度继电器的中的一个、或部分、或全部发生接点动作。

当完成了对全部或部分气体密度继电器的校验工作后，气体密度监测装置就进行判定，可以告示检测结果，方式灵活。具体来说包括：1)气体密度监测装置可以就地告示，例如通过指示灯、数码或液晶等显示；2)或通过在线远传通讯方式实施上传，例如可以上传到远程后台检测系统；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，气体密度监测装置完成对气体密度继电器的在线校验工作后，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，气体密度监测装置完成对气体密度继电器的在线校验工作后，如有异常，智控单元7可以将气体密度继电器的报警接点信号上传远端(监控室、后台监控平台等)，还可以就地显示告示。简单版的气体密度继电器在线校验，可以把有异常的校验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，可以通过解析获取状况；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，或把校验结果通过单独的校验信号线上传，或就地显示、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，充分保证气体密度监测装置的可靠性能。

气体密度监测装置具有安全保护功能，具体就是低于设定值时，气体密度监测装置就自动不再进行在线校验，而发出告示信号。例如，当设备的气体密度值小于设定值P_S时，就不校验了；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。

气体密度监测装置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，气体密度监测装置的精度要求是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。例如依据 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中每个温度值所对应的精度要求。

气体密度监测装置能够在不同的温度下、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、气体密度监测装置的性能，具有历史各个时期的比对、历史与现在的比对。

气体密度监测装置可以反复校验多次(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。

气体密度监测装置具有压力、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/闭锁接点返回值也可以根据要求不需要测试。

气体密度监测装置在校验时，会自动进行对比判定，如果误差相差大，就会发出异常提示：气体密度继电器或压力传感器、温度传感器等有问题，即气体密度监测装置能够完成气体密度继电器和压力传感器、温度传感器、或密度变送器的相互校验功能；能够完成所述气体密度继电器、压力传感器、温度传感器的相互校验。气体密度监测装置完成校验工作后，会自动生成校验报告，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；气体密度监测装置能够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，具体方式可以灵活；具有实时在线气体密度值、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，或气体密度值、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，判定气体密度继电器的性能。具有历史各个时期的比对、历史与现在的比对功能。还可以对气体密度监测装置进行自检；对气体密度继电器、所监测的电气设备的密度值是否正常进行判定。即可以对电气设备本身的密度值、气体密度继电器、压力传感器、温度传感器等进行正常或异常的判定和分析、比较，进而实现对电气设备的气体密度监控、气体密度监测装置本身、气体密度继电器的状态进行判定、比较、分析；还含有分析系统(专家管理分析系统)，对气体密度值监测、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、气体密度继电器、还是气体密度监测装置自身有问题；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是断开的还是闭合的，从而多一层监控，提高可靠性；还能够对气体密度继电器的温度补偿性能进行检测，或检测和判定；还能够对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。

只要压力传感器2、温度传感器3、气体密度继电器相互之间的数据是吻合的、正常的，就可以说明气体密度监测装置、气体密度继电器是正常的，这样就不用校验气体密度继电器，也不用对气体密度监测装置进行校验，可以全寿命免校验。除非，变电站中某一个电气设备的压力传感器2、温度传感器3、气体密度继电器相互之间的数据是不吻合的、异常的，才安排维修人员去处理。而对于吻合的、正常的，就不需要进行校验，可以大大提高可靠性和效率、降低成本。

实施例三：

如图3所示，本实施例的气体密度监测装置与实施例一的区别有：

本实施例的压力调节机构5主要由气囊53、驱动部件52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52推动气囊53发生体积变化，进而完成压力的升降。通过该压力调节机构5调节压力，使得支路上的气体密度继电器发生接点动作，接点动作通过对应支路上的在线校验接点信号采样单元传递到智控单元7，智控单元7根据对应支路上的气体密度继电器发生接点动作时的压力值以及温度值，换算成对应的密度值，检测到对应支路上的气体密度继电器的接点动作值和/或返回值，从而完成对气体密度继电器的校验工作。

实施例四：

如图4所示，一种实现密度继电器免维护的气体密度监测装置，包括：压力调节机构5、智控单元7、温度传感器3，所述智控单元7和温度传感器3设置在一起。所述压力调节机构5的气路上连接四条支路。每条支路上均设有前置阀、多通接头和在线校验接点信号采样单元。其中，每个前置阀的一端设有与其对应的电气设备相连通的接口，前置阀的另一端通过多通接头与其对应的气体密度继电器的气路相连通。各支路的在线校验接点信号采样单元与其对应的气体密度继电器设置在一起。在一种优选实施例中，所述前置阀的前端还设有阀门，所述阀门的一端用于密封连接于电气设备上，所述阀门的另一端通过所述前置阀与多通接头相连通。在另一种优选实施例中，所述前置阀的前端还设有自封阀，所述自封阀的一端用于密封连接于电气设备上，所述自封阀的另一端通过所述前置阀与多通接头相连通。在另一种优选实施例中，所述多通接头上还设有压力传感器，所述压力传感器通过多通接头与其所在支路的气体密度继电器的气路相连通。在另一种优选实施例中，所述前置阀的后端还设有后置阀，所述后置阀的一端通过多通接头与其对应的气体密度继电器的气路相连通，后置阀的另一端与所述压力调节机构5的气路相连通。所述智控单元7分别与各支路的前置阀、后置阀、自封阀或阀门、在线校验接点信号采样单元相连接。

具体地，第一支路上设有前置阀41，前置阀41的一端通过阀门121密封连接于电气设备81上，前置阀41的另一端通过多通接头91与气体密度继电器 11的气路相连通；在线校验接点信号采样单元61与气体密度继电器11设置在一起；多通接头91上还设有压力传感器21；后置阀171的一端通过多通接头 91与气体密度继电器11的气路相连通，后置阀171的另一端与所述压力调节机构5的气路相连通。第二支路上设有前置阀42，前置阀42的一端通过阀门122 密封连接于电气设备82上，前置阀42的另一端通过多通接头92与气体密度继电器12的气路相连通；在线校验接点信号采样单元62与气体密度继电器12设置在一起；多通接头92上还设有压力传感器22；后置阀172的一端通过多通接头92与气体密度继电器12的气路相连通，后置阀172的另一端与第一支路的后置阀171的一端相连通。第三支路上设有前置阀43，前置阀43的一端通过自封阀111密封连接于电气设备83上，前置阀43的另一端通过多通接头93 与气体密度继电器13的气路相连通；在线校验接点信号采样单元63与气体密度继电器13设置在一起；多通接头93上还设有压力传感器23；多通接头93 与压力调节机构5的气路相连通。第四支路上设有前置阀45，前置阀45的一端通过阀门125密封连接于电气设备85上，前置阀45的另一端通过多通接头95 与气体密度继电器15的气路相连通；在线校验接点信号采样单元65与气体密度继电器15设置在一起；多通接头95上还设有压力传感器25；后置阀175的一端通过多通接头95与气体密度继电器15的气路相连通，后置阀175的另一端与所述压力调节机构5的气路相连通。

本实施例的压力调节机构5主要由气囊53、驱动部件52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52推动气囊53发生体积变化，进而完成压力的升降。

实施例五：

如图5所示，本实施例的气体密度监测装置与实施例一的区别有：

1)所述压力调节机构的气路通过多通接头96分成四条支路，分别为第一支路141、第二支路142、第三支路143和第四支路144。需要指出的是，支路的条数并不受限制，可以根据需要进行增减。

2)每条支路上均设有压力传感器和智控单元，各支路的压力传感器和智控单元均设置在各支路的气体密度继电器上。

3)在线校验接点信号采样单元设置在各支路的气体密度继电器上。

4)本实施例的压力调节机构5主要由电磁阀、第二壳体55组成。压力调节机构5根据各支路的智控单元的控制，使得电磁阀开启，发生压力变化，进而完成压力的升降。通过该压力调节机构5(电磁阀)调节压力，使得支路上的气体密度继电器发生接点动作，接点动作通过各支路的在线校验接点信号采样单元 6传递到各支路的智控单元，智控单元根据其所在支路的气体密度继电器发生接点动作时的压力值以及温度值，换算成对应的密度值，检测到气体密度继电器的报警和/或闭锁接点动作值。支路的气体密度继电器的接点动作值校验完成后，其对应的智控单元就关闭电磁阀，然后开启该支路的前置阀，发生压力变化，进而实现压力的上升，使得支路上的气体密度继电器发生接点复位，接点复位通过各支路的在线校验接点信号采样单元6传递到各支路的智控单元，智控单元根据其所在支路的气体密度继电器的接点复位(返回)时的压力值以及温度值，换算成对应的密度值，检测到气体密度继电器的报警和/或闭锁接点返回值，进而完成气体密度继电器的校验工作。所述放气阀设置在一个密闭的气室中，或所述放气阀与一个密闭的气室连接，确保气体密封，零排放。

实施例六：

如图6所示，一种实现密度继电器免维护的气体密度监测装置，包括：两个压力调节机构，分别为第一压力调节机构51和第二压力调节机构52。

所述第一压力调节机构51在气路上与压力传感器2相连通。第一压力调节机构51的气路通过连接管分成三条支路，分别为第一支路141、第二支路142 和第三支路143。每条支路上均设有前置阀、多通接头、后置阀、温度传感器和补气接口。具体地，第一支路141上设有前置阀41，前置阀41的一端密封连接于电气设备81上，前置阀41的另一端通过多通接头91与气体密度继电器11 的气路相连通；后置阀171的一端通过多通接头91与气体密度继电器11的气路相连通，后置阀171的另一端与所述第一压力调节机构51的气路相连通；温度传感器31与气体密度继电器11设置在一起；多通接头91上还设有补气接口 101。第二支路142上设有前置阀42，前置阀42的一端密封连接于电气设备82 上，前置阀42的另一端通过多通接头92与气体密度继电器12的气路相连通；后置阀172的一端通过多通接头92与气体密度继电器12的气路相连通，后置阀172的另一端与所述第一压力调节机构51的气路相连通；温度传感器32与气体密度继电器12设置在一起；多通接头92上还设有补气接口102。第三支路143上设有前置阀43，前置阀43的一端密封连接于电气设备83上，前置阀 43的另一端通过多通接头93与气体密度继电器13的气路相连通；后置阀173 的一端通过多通接头93与气体密度继电器13的气路相连通，后置阀173的另一端与所述第一压力调节机构51的气路相连通；温度传感器33与气体密度继电器13设置在一起；多通接头93上还设有补气接口103。

所述第二压力调节机构52的气路连接一条支路，该支路上设有前置阀、多通接头、温度传感器、压力传感器和补气接口。具体地，前置阀49的一端密封连接于电气设备89上，前置阀49的另一端通过多通接头99与气体密度继电器 19的气路相连通；第二压力调节机构52通过多通接头99与气体密度继电器19 的气路相连通；温度传感器39设置在气体密度继电器19上；多通接头99上还设有补气接口109。

本实施例的气体密度监测装置，还包括在线校验接点信号采样单元6和智控单元7，所述在线校验接点信号采样单元6和智控单元7设在在一起，且设于各支路外。所述在线校验接点信号采样单元6与智控单元7及各支路上的气体密度继电器相连接，采样各气体密度继电器发生接点动作时的接点信号。所述智控单元7分别与第一压力调节机构51、第二压力调节机构52、各支路上的前置阀、后置阀、温度传感器、压力传感器相连接。

本实施例中，第一压力调节机构51与第二压力调节机构52的结构可以相同或者不同。在一种优选实施例中，第一压力调节机构51主要由波纹管514、驱动部件512组成，波纹管514与各支路上的气体密度继电器密封连接在一起，组成可靠的密封腔体，第一压力调节机构51根据智控单元7的控制，使得驱动部件512推动波纹管514发生体积变化，密封腔体发生体积变化，进而完成压力的升降；第二压力调节机构52主要由气室527、加热元件528(或制冷元件)、保温件529组成。所述加热元件528(或制冷元件)设于所述气室527的外部 (或内部)，通过智控单元7控制加热元件528加热(或控制制冷元件制冷)，导致气室527内的气体的温度发生变化，进而完成压力的升降。

需要指出的是，压力调节机构的数量及其对应支路的条数并不受限制，可以根据需要进行增减。实际应用中，为了节省成本，每个气体密度继电器可以配置单独的压力调节机构，也可以多个气体密度继电器共用一个压力调节机构。

实施例七：

如图7所示，一种实现密度继电器免维护的气体密度监测装置，包括：两个压力调节机构，分别为第一压力调节机构51和第二压力调节机构52。

所述第一压力调节机构51与压力传感器21、温度传感器31相连通，压力传感器21、温度传感器31设置一起，可以组成为气体密度变送器，直接得到气体的密度值、压力值、温度值。第一压力调节机构51的气路上连接有两条支路，为第一支路和第二支路，每条支路上均设有自封阀、前置阀、多通接头、在线校验接点信号采样单元、后置阀和补气接口。具体地，第一支路上设有自封阀111，自封阀111的一端密封连接于电气设备81上，自封阀111的另一端连接前置阀41的一端，前置阀41的另一端通过多通接头91与气体密度继电器11的气路相连通；后置阀171的一端通过多通接头91与气体密度继电器11的气路相连通，后置阀171的另一端与所述第一压力调节机构51的气路相连通；在线校验接点信号采样单元61设置在气体密度继电器11上；多通接头91上还设有补气接口 101。第二支路上设有自封阀115，自封阀115的一端密封连接于电气设备85 上，自封阀115的另一端连接前置阀45的一端，前置阀45的另一端通过多通接头95与气体密度继电器15的气路相连通；后置阀175的一端通过多通接头 95与气体密度继电器15的气路相连通，后置阀175的另一端与所述第一压力调节机构51的气路相连通；线校验接点信号采样单元65设置在气体密度继电器15上；多通接头95上还设有补气接口105。

所述第一压力调节机构51、其第一支路和第二支路上的各前置阀、后置阀、自封阀、在线校验接点信号采样单元以及直接与第一压力调节机构51相连接的压力传感器21、温度传感器31分别与智控单元71相连接。

所述第二压力调节机构52与压力传感器22、温度传感器32相连通，压力传感器22、温度传感器32设置一起，可以组成为气体密度变送器，直接得到气体的密度值、压力值、温度值。第二压力调节机构52的气路上连接有两条支路，为第三支路和第四支路，每条支路上均设有自封阀、前置阀、多通接头、后置阀、和补气接口。具体地，第三支路上设有自封阀116，自封阀116的一端密封连接于电气设备86上，自封阀116的另一端连接前置阀46的一端，前置阀46的另一端通过多通接头96与气体密度继电器16的气路相连通；后置阀176的一端通过多通接头96与气体密度继电器16的气路相连通，后置阀176的另一端与所述第二压力调节机构52的气路相连通；多通接头96上还设有补气接口106。第四支路上设有自封阀118，自封阀118的一端密封连接于电气设备88上，自封阀118的另一端连接前置阀48的一端，前置阀48的另一端通过多通接头98 与气体密度继电器18的气路相连通；后置阀178的一端通过多通接头98与气体密度继电器18的气路相连通，后置阀178的另一端与所述第二压力调节机构 52的气路相连通；多通接头98上还设有补气接口108。

所述第二压力调节机构52、其第三支路和第四支路上的各前置阀、后置阀、自封阀以及直接与第二压力调节机构52相连接的压力传感器22、温度传感器32分别与智控单元76相连接。第三支路上的气体密度继电器16和第四支路上的气体密度继电器18的接点分别与在线校验接点信号采样单元66相连接。在线校验接点信号采样单元66和智控单元76设置在一起，且设于第三支路和第四支路外。

本实施例中，第一压力调节机构51与第二压力调节机构52的结构可以相同或者不同。在一种优选实施例中，第一压力调节机构51为一端开口的腔体，所述腔体内设有活塞511(活塞511设有密封圈5110)，所述活塞511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512，所述活塞511的另一端伸入所述开口内，且与所述腔体的内壁相接触，所述驱动部件512驱动所述调节杆进而带动所述活塞511在所述腔体内移动；第二压力调节机构52为一密闭的气室，所述气室的内部设有活塞521，所述活塞521与所述气室的内壁密封接触，所述气室的外面设有驱动部件522，所述驱动部件522通过电磁力推动所述活塞521在所述气室内移动，使所述气室发生体积变化，进而完成压力的升降。

上述驱动部件512、驱动部件522包括、但不限于磁力、电机(变频电机或步进电机)、往复运动机构、卡诺循环机构、气动元件中的一种。

需要指出的是，压力调节机构的数量及其对应支路的条数并不受限制，可以根据需要进行增减。

实施例八：

如图8所示，一种实现密度继电器免维护的气体密度监测装置，包括：两个压力调节机构，其结构相同，分别为第一压力调节机构51和第二压力调节机构 54。每个压力调节机构的气路上连接一条支路，每条支路上均设有连接头、前置阀、多通接头、温度传感器、压力传感器和微水传感器。

以第一压力调节机构51为例，其支路上设有前置阀41，前置阀41的一端通过连接头161密封连接于电气设备81上，前置阀41的另一端通过多通接头 91与气体密度继电器11的气路相连通；温度传感器31、压力传感器21设在气体密度继电器11上，压力传感器21在气路上与气体密度继电器11的气路相连通；第一压力调节机构51通过多通接头91与气体密度继电器11的气路相连通；多通接头91上还设有微水传感器131，能够结合第一压力调节机构51对气体的循环，准确监测到电气设备81的气室内部的微水含量。其中，所述前置阀41 密封在第一壳体411内部，前置阀41的控制电缆线通过与第一壳体411密封的引出线密封件412引出，这样设计确保前置阀41密封，能够长期可靠工作。在一种优选实施例中，连接头161上还连接有压力传感器181和温度传感器191，压力传感器181和温度传感器191设在在一起，压力传感器21和压力传感器 181监测得到的压力值可以进行比对，相互校验；温度传感器31和温度传感器 191监测得到的温度值可以进行比对，相互校验；根据压力传感器21和温度传感器31监测得到的密度值P1₂₀，根据压力传感器181和温度传感器191监测得到的密度值P2₂₀进行比对，相互校验；甚至还可以在线校验得到气体密度继电器1的额定值的密度值Pe₂₀，相互之间进行比对，相互校验。只要压力传感器21、压力传感器181、温度传感器31、温度传感器191、气体密度继电器1 相互之间吻合的、正常的，就可以说明装置、气体密度继电器都是正常的。这样就可以不用校验气体密度继电器，也不要对装置进行校验，可以全寿命免校验。除非，变电站中某一个电气设备的压力传感器21、压力传感器181、温度传感器31、温度传感器191、气体密度继电器1相互之间不吻合的、异常的，才安排维修人员去处理。而对于吻合的、正常的，就不要进行校验，这样一来，大大提高可靠性，大大提高效率，降低成本。其它依次类推。

第二压力调节机构52的结构与第一压力调节机构51相同，在此不再赘述。

本实施例的气体密度监测装置还包括在线校验接点信号采样单元6和智控单元7，线校验接点信号采样单元6和智控单元7设置在一起，且设于各支路外。所述在线校验接点信号采样单元6与智控单元7及各支路上的气体密度继电器相连接，采样各气体密度继电器发生接点动作时的接点信号。所述智控单元7分别与第一压力调节机构51、第二压力调节机构52、及各支路上的前置阀、温度传感器、压力传感器、微水传感器相连接。

本实施例中，第一压力调节机构51与第二压力调节机构52的结构相同，均为一端开口的腔体，所述腔体内设有活塞(活塞设有密封圈)，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相接触，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。

实施例九：

如图9所示，所述压力调节机构5的气路上连接至少两条支路，例如三条支路，每条支路上均设有在线校验接点信号采样单元，其结构相同，分别为在线校验接点信号采样单元61、在线校验接点信号采样单元62和在线校验接点信号采样单元63，每条支路上的在线校验接点信号采样单元均设有与该支路上的气体密度继电器相连接的采样接点，被配置为采样该气体密度继电器的接点信号，每条支路上的在线校验接点信号采样单元还均与智控单元7相连接。

每条支路上的在线校验接点信号采样单元均设有接点采样电路。以第一支路的在线校验接点信号采样单元61为例，所述接点采样电路包括光电耦合器OC11 和一电阻R11，所述光电耦合器OC11包括一发光二极管和一光敏三极管；所述发光二极管的阳极和该支路的气体密度继电器的接点P_J1串联形成闭合回路；所述光敏三极管的发射极接地；所述光敏三级管的集电极作为在线校验接点信号采样单元61的输出端out61连接所述智控单元7，所述光敏三极管的集电极还通过所述电阻R11与电源相连接。

通过上述接点采样电路，可以方便知道该支路的气体密度继电器的接点P_J1是断开还是闭合的状态。具体地，当所述接点P_J1闭合时，闭合回路通电，所述发光二极管发光，光将所述光敏三极管导通，所述光敏三极管的集电极输出低电平；当所述接点P_J1断开时，闭合回路被断开，所述发光二极管不发光，所述光敏三极管截止，所述光敏三极管的集电极输出高电平。这样，通过在线校验接点信号采样单元61的输出端out61输出高低电平。

本实施例通过光电隔离的方法使智控单元7与第一支路的接点信号控制回路隔离，在校验过程中关闭接点P_J1，或者发生漏气的情况下接点P_J1也会发生关闭，此时，均检测到光敏三极管的集电极输出的低电平。控制校验过程中关闭接点P_J1的时间在一个预设长度，从而非漏气情况下、校验过程中接点P_J关闭状态持续时间的长度是确定的，通过监控接收到的低电平的持续时间，即可判断是否为校验过程中发生接点P_J1关闭。因此，在校验时可通过记录时间，判断该支路的气体密度继电器发出的是校验时的报警信号，而不是漏气时的报警信号。

第二支路的在线校验接点信号采样单元62和第三支路的在线校验接点信号采样单元63，其控制电路与在线校验接点信号采样单元61相同，在此不再赘述。

本实施例中，智控单元7主要由处理器71(U1)、电源72(U2)组成。

实施例十：

如图10所示，所述压力调节机构5的气路上连接至少两条支路，例如三条支路，每条支路上均设有在线校验接点信号采样单元，其结构相同，分别为在线校验接点信号采样单元61、在线校验接点信号采样单元62和在线校验接点信号采样单元63，每条支路上的在线校验接点信号采样单元均设有与该支路上的气体密度继电器相连接的采样接点，被配置为采样该气体密度继电器的接点信号，每条支路上的在线校验接点信号采样单元还均与智控单元7相连接。

每条支路上的在线校验接点信号采样单元均设有接点采样电路。以第一支路上的在线校验接点信号采样单元61为例，所述接点采样电路包括第一光电耦合器OC11和第二光电耦合器OC21。

所述第一光电耦合器OC11的发光二极管和所述第二光电耦合器OC21的发光二极管分别通过限流电阻并联，并联后与该支路的气体密度继电器的接点 P_J1串联形成闭合回路，且所述第一光电耦合器OC11和所述第二光电耦合器 OC21的发光二极管的连接方向相反；所述第一光电耦合器OC11的光敏三极管的集电极与所述第二光电耦合器OC21的光敏三极管的集电极均通过分压电阻与电源相连接，所述第一光电耦合器OC11的光敏三极管的发射极与所述第二光电耦合器OC21的光敏三极管的发射极连接形成输出端out61，该输出端out61 与所述智控单元7相连接，且通过一电阻R51接地。

通过上述接点采样电路，可以方便知道该支路气体密度继电器的接点P_J1是断开还是闭合的状态。具体地，当所述接点P_J1闭合时，闭合回路通电，所述第一光电耦合器OC11导通，所述第二光电耦合器OC21截止，所述第一光电耦合器OC11的光敏三极管的发射极(即输出端out61)输出高电平；或者，所述第一光电耦合器OC11截止，所述第二光电耦合器OC21导通，所述第二光电耦合器OC21的光敏三极管的发射极(即输出端out61)输出高电平。当所述接点P_J1断开时，闭合回路被断电，所述第一光电耦合器OC11、所述第二光电耦合器OC21均截止，所述第一光电耦合器OC11和所述第二光电耦合器OC21 的光敏三极管的发射极(即输出端out61)输出低电平。

在一种优选实施例中，上述接点采样电路还包括第一稳压二极管组和第二稳压二极管组，所述第一稳压二极管组和所述第二稳压二极管组并联在所述接点信号控制回路上，且所述第一稳压二极管组和所述第二稳压二极管组的连接方向相反；所述第一稳压二极管组和所述第二稳压二极管组均由一个、两个或者两个以上的稳压二极管串联构成。本实施例中，所述第一稳压二极管组包括串联的第一稳压二极管D11和第二稳压二极管D21，所述第一稳压二极管D11的负极连接所述第二稳压二极管D21的正极；所述第二稳压二极管组包括串联的第三稳压二极管D31和第四稳压二极管D41，所述第三稳压二极管D31的正极连接所述第四稳压二极管D41的负极。

接点采样电路可以方便实现对该支路的气体密度继电器的接点P_J1的状态进行监测，结合智控单元7，将接点P_J1是断开状态还是闭合状态进行相应处理，并实施远传，从后台就知道接点信号状态，大大提高了电网的可靠性。

本实施例中，智控单元7主要由处理器71(U1)、电源72(U2)组成。

实施例十一：

如图11所示，本实施例与实施例十的区别在于：智控单元7主要由处理器 71(U1)、电源72(U2)、通讯模块73(U3)、智控单元保护电路74(U4)、显示及输出75(U5)、数据存储76(U6)等组成。

其中，通讯模块73(U3)的通讯方式可以是有线，如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；或者是无线，如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。智控单元保护电路74(U4)可以是抗静电干扰电路(如ESD、EMI)、抗浪涌电路、电快速保护电路、抗射频场干扰电路、抗脉冲群干扰电路、电源短路保护电路、电源接反保护电路、电接点误接保护电路、充电保护电路等。这些智控单元保护电路可以为一种、或若干种灵活组合而成。显示及输出75(U5)可以是数码管、LED、LCD、HMI、显示器、矩阵屏、打印机、传真、投影仪、手机等，可以为一种、或若干种灵活组合而成。数据存储76(U6)可以是FLASH、RAM、ROM、硬盘、SD等闪存卡、磁带、打孔纸带、光盘、U盘、碟片、胶卷等，可以为一种、或若干种灵活组合而成。

实施例十二：

如图12所示，所述压力调节机构5的气路上连接至少两条支路，例如三条支路，每条支路上均设有在线校验接点信号采样单元，其结构相同，分别为在线校验接点信号采样单元61、在线校验接点信号采样单元62和在线校验接点信号采样单元63，每条支路上的在线校验接点信号采样单元均设有与该支路上的气体密度继电器相连接的采样接点，被配置为采样该气体密度继电器的接点信号，每条支路上的在线校验接点信号采样单元还均与智控单元7相连接。

每条支路上的在线校验接点信号采样单元均设有接点采样电路。以第一支路上的在线校验接点信号采样单元61为例，所述接点采样电路包括第一霍尔电流传感器H11和第二霍尔电流传感器H21，所述第一霍尔电流传感器H11、所述第二霍尔电流传感器H21和该支路的气体密度继电器的接点P_J1串联形成闭合回路，且所述气体密度继电器的接点P_J1连接在所述第一霍尔电流传感器H11 和所述第二霍尔电流传感器H21之间；所述第一霍尔电流传感器H11的输出端与所述第二霍尔电流传感器H21的输出端均与所述智控单元7相连接。

通过上述接点采样电路，可以方便知道该支路的气体密度继电器的接点P_J1是断开还是闭合的状态。具体地，当所述接点P_J1闭合时，闭合回路通电，所述第一霍尔电流传感器H11和所述第二霍尔电流传感器H21之间流经电流，产生感应电势；当所述接点P_J1断开时，闭合回路被断电，所述第一霍尔电流传感器 H11和所述第二霍尔电流传感器H21之间无电流流过，产生的感应电势为零。

本实施例中，智控单元7主要由处理器71(U1)、电源72(U2)、通讯模块73(U3)、智控单元保护电路74(U4)、显示及输出75(U5)、数据存储76 (U6)等组成。

实施例十三：

如图13所示，所述压力调节机构5的气路上连接至少两条支路，例如三条支路，每条支路上均设有在线校验接点信号采样单元，其结构相同，分别为在线校验接点信号采样单元61、在线校验接点信号采样单元62和在线校验接点信号采样单元63，每条支路上的在线校验接点信号采样单元均设有与该支路上的气体密度继电器相连接的采样接点，被配置为采样该气体密度继电器的接点信号，每条支路上的在线校验接点信号采样单元还均与智控单元7相连接。

每条支路上的在线校验接点信号采样单元均设有接点采样电路。以第一支路上的在线校验接点信号采样单元61为例，所述接点采样电路包括：第一可控硅 SCR11、第二可控硅SCR21、第三可控硅SCR31和第四可控硅SCR41。

第一可控硅SCR11和第三可控硅SCR31串联，第二可控硅SCR21和第四可控硅SCR41串联后与第一可控硅SCR11、第三可控硅SCR31构成的串联线路形成串并联闭合回路；该支路的气体密度继电器的接点P_J1的一端通过线路与所述第一可控硅SCR11、第三可控硅SCR31之间的线路电连接，另一端通过线路与所述第二可控硅SCR21、第四可控硅SCR41之间的线路电连接。这里所述的串并联如图13所示，为上述元器件相互并联、串联的混合连接的电路。

具体地，第一可控硅SCR11的阴极和第二可控硅SCR21的阴极连接形成所述在线校验接点信号采样单元61的输出端与智控单元7相连接；第一可控硅 SCR11的阳极与第三可控硅SCR31的阴极相连接；第二可控硅SCR21的阳极与第四可控硅SCR41的阴极相连接；第三可控硅SCR31的阳极和第四可控硅 SCR41的阳极与所述在线校验接点信号采样单元61的输入端相连接。其中，第一可控硅SCR11、第二可控硅SCR21、第三可控硅SCR31和第四可控硅SCR41 的控制极均与所述智控单元7相连接。所述智控单元7能够控制对应可控硅的通或断。

本实施例的工作过程如下：

当不进行校验，正常运行时，所述接点P_J1断开，接点采样电路触发第三可控硅SCR31和第四可控硅SCR41，第三可控硅SCR31和第四可控硅SCR41 处于导通状态，第一支路的接点信号控制回路处于工作状态。而此时接点采样电路不触发第一可控硅SCR11和第二可控硅SCR21，第一可控硅SCR11和第二可控硅SCR21的阴极无电压输出，处于不通状态。

当进行校验时，接点采样电路不触发第三可控硅SCR31和第四可控硅 SCR41，而触发第一可控硅SCR11和第二可控硅SCR21。此时，第三可控硅SCR31、第四可控硅SCR41处于关断状态，接点P_J1与第一支路的接点信号控制回路隔断。而第一可控硅SCR11、第二可控硅SCR21处于导通状态，所述接点P_J1与所述在线校验接点信号采样单元61连通，与智控单元7相连接。

在线校验接点信号采样单元61也可以由固态继电器或电磁继电器和可控硅混合灵活组成。

第二支路的在线校验接点信号采样单元62和第三支路的在线校验接点信号采样单元63，其控制电路及工作过程与在线校验接点信号采样单元61相同，在此不再赘述。

实施例十四：

如图14所示，本实施例的气体密度监测装置包括：压力传感器2、温度传感器3、阀4、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。其中，压力传感器2、温度传感器3、阀4、压力调节机构5、在线校验接点信号采样单元6均与智控单元7的处理器71(U1)相连接。

智控单元7还包括电源72(U2)、通讯模块73(U3)、智控单元保护电路 74(U4)、显示及输出和操作75(U5)、数据存储76(U6)。处理器71(U1) 含有晶振和滤波电路。智控单元保护电路74(U4)包括浪涌保护电路、滤波电路、短路保护电路、极性保护电路、过压保护电路等。电源有2级，还包括降压模块。通讯模块73(U3)中，由通讯芯片经过浪涌保护电路到通讯接口。

上述通讯模块73(U3)的通讯方式可以是有线：如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；或者是无线：如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。显示及输出75(U5)可以是：数码管、LED、LCD、HMI、显示器、矩阵屏、打印机、传真、投影仪、手机等，可以一种、或若干种灵活组合而成。数据存储 76(U6)可以是：FLASH、RAM、ROM、硬盘、SD等闪存卡、磁带、打孔纸带、光盘、U盘、碟片、胶卷等，可以一种、或若干种灵活组合而成。

实施例十五：

如图15所示，本实施例与实施例十三的区别为：智控单元7包括处理器71 (U1)、电源72(U2)、通讯模块73(U3)和智控单元保护电路74(U4)。压力传感器2经过过压保护电路、运算放大电路，到调制电路后，再经过滤波电路到处理器71(U1)。

实施例十六：

图16为一种气体密度监测装置的4-20mA型密度变送器电路示意图。如图 16所示，4-20Ma型密度变送器主要由微处理器(含有主控制器、晶振和滤波电路)、电源、调制电路、电流环、保护电路、模拟压力传感器、运算放大器、温度传感器、比例调制模块、降压模块等组成。微处理器含有晶振和滤波电路。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、过压保护电路等。模拟压力传感器经过过压保护电路、运算放大电路，到调制电路后，再经过滤波电路到微处理器，这样微处理器就能够采集到压力值，以及采集到温度值，经过微处理器计算换算后，得到密度值信号。密度值信号经过比例调制模块、调制电路、电流环，得到4-20Ma的密度值。

总之，模拟压力传感器、温度传感器、微水传感器经过放大电路后，到A/D 转换，到MCU，实现压力、温度、水分采集。智控单元7可以含有或连接打印机、液晶显示器，还可以实现USB存储、RS232通讯。

实施例十七：

图17是一种气体密度监测系统的架构示意图。如图17所示，多个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，每个气体密度监测装置分别设置在对应的六氟化硫气室的高压电气设备上。

本实施例中，远程后台检测系统PC通过集线器HUB0与多个集线器HUB (HUB1、HUB2、……HUBm)通讯。每个集线器HUB连接一组气体密度监测装置Z，如集线器HUB1连接气体密度监测装置Z11、Z12、……Z1n，集线器 HUB2连接气体密度监测装置Z21、Z22、……Z2n，……，集线器HUBm连接气体密度监测装置Zm1、Zm2、……Zmn，其中，m、n均为自然数。

远程后台检测系统包括：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：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、异常处理等。3)界面组态：例如Form界面、 Web界面、组态界面等。

实施例十八：

图18是另一种气体密度监测系统的架构示意图。本实施例较实施例十七增加了网络交换机Gateway、综合应用服务器Server、规约转换器/在线监测智能单元ProC。

本实施例中，远程后台检测系统PC通过网络交换机Gateway连接两个综合应用服务器Server1、Server2，两个综合应用服务器Server1、Server2通过站控层A网和B网与多个规约转换器/在线监测智能单元ProC(ProC1、 ProC2、……ProCn)通讯，规约转换器/在线监测智能单元ProC通过R5485 网络与多个集线器HUB(HUB1、HUB2、……HUBm)通讯。每个集线器HUB 连接一组气体密度监测装置Z，如集线器HUB1连接气体密度监测装置Z11、 Z12、……Z1n，集线器HUB2连接气体密度监测装置Z21、Z22、……Z2n，……，集线器HUBm连接气体密度监测装置Zm1、Zm2、……Zmn，其中，m、n均为自然数。

实施例十九：

图19是另一种气体密度监测系统的架构示意图。本实施例为无线传输方式的架构示意图，图中虚框表示无线模块Wn和气体密度监测装置Zn可以做成一体或者分体，具体方案可以灵活。

多个综合应用服务器Server1、Server2、……Server n通过云端Cluod、无线网关(Wireless Gateway)、以及各个气体密度监测装置的无线模块与各个气体密度监测装置进行无线通信。其中，n为自然数。

除了在线对气体密度监测装置校验外，系统还可以实时监测断路器、GIS等电气设备内部SF6气体的温度、压力、密度、微水等物理量及其变化趋势，并具有通讯接口，将数据上传到远程后台检测系统，实现断路器、GIS等电气设备 SF6气体密度、微水等物理量的在线监测功能，并且可灵活设定报警界限，就地查询历史数据，准确分析判断设备漏气趋势及漏气率，提前发现设备出现异常情况，从而保障电气设备和变电站整套系统的安全运行，真正实现变电站、尤其是无人值班站的电气设备的在线监测。配置原则：系统应采用总线式分层分布式结构搭建，满足智能变电站的三层体系结构要求：过程层(传感器层，即气体密度监测装置)、间隔层(数据传输、采集处理层)、站控层(监测主机、数据库服务器等)，整体系统采用IEC61850标准电力通信规约。远程后台检测系统负责监测数据的汇集、综合分析、故障诊断、存储和标准化数据转发，具有实时数据展示、变化趋势分析、历史数据查询、实时告警等功能。通过该系统就可以实现无需到现场即可对高压电气设备的气体密度、微水进行在线监测，可在线对气体密度继电器校验检测，可以通过专家分析软件，通过大数据分析，通过趋势分析，为SF6电气设备的状态检修提供坚实的依据，满足电网自动化和设备状态检修的需要，对提高电网系统的安全运行和运行管理水平，开展预期诊断和趋势分析，减少无计划停电检修起到重要作用。

校验精度可以相关电力行业或国家标准。在不同温度下，其校验要求可以根据国标或行业标准，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，即其误差判定要求是不一样的，可以根据标准或另行规定。可以进行不同年度同期(或同季节) 的对比、判定。例如2021年5月份的校验结果，可以与2019年5月份、2020 年5月份的校验结果，作直接比较，趋势分析，进行判定。校验可以在需要校验的时候进行，还可以进行移动式设计，即可以在A变电站工作一段时间，完成任务后，可以移动到B变电站工作一段时间，完成任务后，再移动到C变电站工作。

本申请的气体密度监测装置的校验精度可以达到20度为0.25级，在高温或低温时达到0.625级，校验精度符合要求，从经济上、计量上满足要求或相关规范。

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

1.实现密度继电器免维护的气体密度监测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述接点动作时产生接点信号，所述接点信号包括报警、和/或闭锁。

3.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述压力调节机构的各支路上还包括连接管，每个支路上的所述连接管的一端设有与其对应的气体密度继电器直接或间接相连通的第一连接管接口，所述连接管的另一端设有与其对应的压力调节机构的气路直接或间接相连通的第二连接管接口。

4.根据权利要求1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，通过所述加热元件加热、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，进而完成所述气体密度继电器的压力升降。

5.根据权利要求4所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述加热元件、和/或所述制冷元件为半导体。

6.根据权利要求4所述的气体密度监测装置，其特征在于：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。

7.根据权利要求1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端开口的腔体，所述腔体的另一端直接或间接连通各支路的气体密度继电器的气路；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密闭气室内移动；或者，

所述压力调节机构为一端连接驱动部件的气囊，所述气囊在驱动部件的驱动下发生体积变化；或者，

所述压力调节机构为波纹管，所述波纹管的一端连通各支路的气体密度继电器，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，所述放气阀设置在一个密闭的气室中，或所述放气阀与一个密闭的气室连接；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、电动气泵或电磁气泵；

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、气动元件中的一种。

8.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述压力调节机构密封在一个腔体或外壳内。

9.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述前置阀为电动阀、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。

10.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述前置阀为软管折弯或夹扁方式实现关闭或开启。

11.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述前置阀密封在一个腔体或壳体内。

12.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述前置阀关闭，所述压力调节机构升压、负荷增加，或所述压力调节机构降压、负荷减小，负荷的变化速度为每秒钟不大于被监测的气体密度继电器的量程的10‰。

13.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述前置阀的气路两侧分别设置有压力传感器；或者，所述前置阀的气路两侧分别设置有压力或密度检测器。

14.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述前置阀的前端设有密度继电器或密度开关，输出一个安全校验设定点的信号，该信号与所述智控单元连接。

15.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述气体密度监测装置还包括至少一个后置阀，所述后置阀设于所述支路上，且位于所述前置阀之后，所述后置阀的一端设有与其对应的气体密度继电器的气路相连通的接口，所述后置阀的另一端与所述压力调节机构的气路直接或间接连通；所述后置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。

16.根据权利要求15所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述后置阀自动控制或者手动控制。

17.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述气体密度检测装置还包括至少一个多通接头，所述多通接头设置在各支路上，每个所述多通接头设有连接气体密度继电器的第一接头，设有连接前置阀的第二接头，设有连接压力调节机构第三接头，在所述多通接头的内部，所述第一接头、所述第二接头与所述第三接头相连通。

18.根据权利要求17所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述多通接头的第三接头与所述压力调节机构之间设有至少一个后置阀，所述后置阀的一端通过所述多通接头与其对应的气体密度继电器的气路相连通，所述后置阀的另一端与所述压力调节机构的气路直接或间接连通；所述后置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。

19.根据权利要求17所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述多通接头的第二接头处，设有与其对应的电气设备的气室对接的连接部，所述前置阀内嵌于所述连接部内。

20.根据权利要求17所述的气体密度监测装置，其特征在于：述气体密度监测装置还包括用于在线监测气体微水值的微水传感器，所述微水传所感器设置在所述多通接头上，所述微水传感器与所述智控单元相连接。

21.根据权利要求20所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述气体密度监测装置还包括气体循环机构，所述气体循环机构设置在所述多通接头上，所述气体循环机构与所述智控单元相连接，所述气体循环机构包括毛细管、密封腔室和加热元件，通过加热元件加热，实现气体流动，在线监测气体内部的微水值。

22.根据权利要求17所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述气体密度监测装置还包括用于在线监测气体分解物的分解物传感器，所述分解物传感器设置在所述多通接头上，所述分解物传感器与所述智控单元相连接。

23.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述气体密度监测装置还包括至少一个在线校验接点信号采样单元，所述在线校验接点信号采样单元设置在所述支路上，设有与其所在支路的气体密度继电器相连接的采样接点，被配置为采样其所在支路的气体密度继电器发生接点动作时的接点信号；或者，所述在线校验接点信号采样单元设置在所述支路外，设有与各支路的气体密度继电器相连接的采样接点，被配置为采样各支路的气体密度继电器发生接点动作时的接点信号；所述在线校验接点信号采样单元还与所述智控单元相连接。

24.根据权利要求23所述的气体密度监测装置，其特征在于：每个所述在线校验接点信号采样单元均设有至少两个独立的采样接点，可同时对至少两个气体密度继电器的接点自动完成校验，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。

25.根据权利要求23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对被监测的气体密度继电器的接点动作值或其切换值的测试电压不低于24V。

26.根据权利要求23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。

27.根据权利要求26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密封在一个腔体或壳体内。

28.根据权利要求23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第一连接电路和第二连接电路；所述第一连接电路连接被监测的气体密度继电器的接点与接点信号控制回路，所述第二连接电路连接被监测的气体密度继电器的接点与所述智控单元；

29.根据权利要求28所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述第一连接电路包括第一继电器，所述第二连接电路包括第二继电器，所述第一继电器设有至少一个常闭接点，所述第二继电器设有至少一个常开接点，所述常闭接点和所述常开接点保持相反的开关状态；所述常闭接点串联在所述接点信号控制回路中，所述常开接点连接在所述气体密度继电器的接点上；

在非校验状态下，所述常闭接点闭合，所述常开接点断开，所述气体密度继电器实时监测所述接点的输出状态；在校验状态下，所述常闭接点断开，所述常开接点闭合，所述气体密度继电器的接点通过所述常开接点与所述智控单元相连接。

30.根据权利要求29所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述第一继电器与所述第二继电器是两个独立的继电器，或者是同一个继电器。

31.根据权利要求23所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述的在线校验接点信号采样单元与被监测的气体密度继电器的接点在电路上通过光电隔离。

32.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述智控单元对工作环境温度下的气体密度继电器的接点值和/或额定压力值进行测量，并按照气体压力-温度特性自动换算成为20℃时对应的压力值，即气体密度值，在线实现对气体密度继电器的接点值和/或额定压力值的性能检测，完成气体密度继电器的在线校验工作。

33.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述智控单元还在线监测电气设备的压力值和温度值、和/或气体密度值，实现对电气设备的气体密度的在线监测。

34.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述智控单元获取气体密度继电器发生接点动作或切换时、所述气体密度检测传感器采集的气体密度值，完成气体密度继电器的在线校验；或者，

35.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述智控单元测量相对压力、和/或绝对压力类型的气体密度继电器。

36.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述智控单元的电路包括智控单元保护电路，所述智控单元保护电路包括抗静电干扰电路、抗浪涌电路、电快速保护电路、抗射频场干扰电路、抗脉冲群干扰电路、电源短路保护电路、电源接反保护电路、电接点误接保护电路、充电保护电路中的一种或者几种。

37.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述智控单元还包括通讯模块，用于实现远距离传输测试数据和/或校验结果；所述通讯模块的通讯方式为有线通讯或无线通讯方式。

38.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述智控单元设有电气接口，所述电气接口用于完成测试数据存储，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。

39.根据权利要求38所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述电气接口设有防止用户误接造成接口损坏、和/或防止电磁干扰的电气接口保护电路。

40.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述智控单元上还设有时钟，所述时钟用于定期设置校验时间，或者记录测试时间，或者记录事件时间。

41.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述气体密度监测装置完成检测后，所述智控单元自动生成气体密度继电器的校验报告，如有异常，自动发出报警，和/或上传至远端，和/或发送至指定的接收机上。

42.根据权利要求1所述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为一体化结构；或者，所述气体密度检测传感器为一体化结构的气体密度变送器；所述气体密度变送器远传监测的气体密度值，或密度值、压力值、温度值，和/或远传气体密度继电器的接点信号。

43.根据权利要求1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、所述气体密度检测传感器为一体化结构；或者，所述气体密度继电器、所述气体密度检测传感器为一体化结构的远传式气体密度继电器；所述远传式气体密度继电器远传监测的气体密度值，或密度值、压力值、温度值，和/或远传气体密度继电器的接点信号。

44.根据权利要求1所述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至少一个压力传感器和至少一个温度传感器；或者，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，采用石英音叉技术的密度检测传感器。

45.根据权利要求44所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述压力传感器安装于所述压力调节机构的气路上；

所述温度传感器安装于各支路的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。

46.根据权利要求44所述的气体密度监测装置，其特征在于：至少有一个温度传感器设置在被监测的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，或集成于温度补偿元件中。

47.根据权利要求46所述的气体密度监测装置，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。

48.根据权利要求44所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述智控单元将环境温度值，与各温度传感器采集的温度值进行比对，完成对各温度传感器的校验。

49.根据权利要求44所述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。

50.根据权利要求44所述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。

51.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述气体密度监测装置包括至少两个气体密度检测传感器，每一个气体密度检测传感器包括一个压力传感器、一个温度传感器；各个气体密度检测传感器检测的气体密度值进行比对，完成对各个气体密度检测传感器的相互校验。

52.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述气体密度监测装置还包括用于人机交互的数据显示界面，可实时刷新当前数据值；和/或支持数据输入。

53.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述气体密度监测装置还包括为各个用电设备供电的电源，所述电源包括供电电源电路，或者电池，或者可循环充电电池，或者太阳能，或者互感器取电得到的电源，或者感应电源。

54.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述气体密度监测装置还包括用于监控的摄像头。

55.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述气体密度监测装置可以进行在线补气。

56.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述气体密度监测装置可以进行在线气体干燥。

57.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述气体密度监测装置具有自诊断功能，能够对异常及时告示。

58.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述气体密度监测装置具有安全保护功能：当气体密度值、或压力值低于设定值时，就自动不进行校验，并发出告示信号。

59.根据权利要求1所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述气体密度监测装置还设有对电子元器件的温度保护装置，用于保证电子元器件在低温或高温的环境温度下可靠工作。

60.根据权利要求59所述的气体密度监测装置，其特征在于：所述温度保护装置包括加热器和/或散热器，所述加热器在温度低于设定值时开启，所述散热器在温度高于设定值时开启。

61.实现密度继电器免维护的气体密度监测系统，其特征在于：所述监测系统由权利要求1至60任一项所述的实现密度继电器免维护的气体密度监测装置构成；或者，所述监测系统包括权利要求1至60任一项所述的实现密度继电器免维护的气体密度监测装置。