CN212136345U - 一种具有在线自校验功能的气体密度继电器及监测装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种具有在线自校验功能的气体密度继电器及监测装置，包括气体密度继电器本体、第一压力传感器、第二压力传感器、温度传感器、气压室、压力调节机构、在线校验接点信号采样单元和智控单元。压力调节机构的气路与气压室和第二压力传感器连通；通过压力调节机构调节压力升降，使气体密度继电器本体发生接点动作，接点动作通过在线校验接点信号采样单元传递到智控单元，智控单元根据接点动作时的密度值，检测出气体密度继电器本体的接点信号动作值和/或返回值，完成校验工作，无须检修人员到现场校验。同时由于压力调节机构不与气体密度继电器本体或电气设备的SF6气路连通，降低了其密封要求，提高了电网的可靠性，降低了制造成本。

Description

一种具有在线自校验功能的气体密度继电器及监测装置

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、中压电气设备上，具有在线自校验功能的气体密度继电器及监测装置。

背景技术

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，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。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，所以对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，为此气体密度监测系统(气体密度继电器)应用将蓬勃发展。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，非常必要在现有的气体密度自校验气体密度继电器，尤其是气体密度在线自校验气体密度继电器或系统中，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，无须检修人员到现场校验，提高了工作效率，降低了运维成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有在线自校验功能的气体密度继电器(气体密度监测装置)，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：

本申请第一个方面提供了一种具有在线自校验功能的气体密度继电器，包括：气体密度继电器本体、气压室、第一压力传感器、第二压力传感器、温度传感器、压力调节机构、在线校验接点信号采样单元和智控单元；

所述气体密度继电器本体包括：外壳，以及设于外壳内的压力检测元件、温度补偿元件、信号发生器和信号调节机构；

所述气压室，为所述外壳围成的密封腔体，或者所述气压室为设于所述外壳外的密封腔体，且所述气压室与所述外壳的内部腔体相连通；

所述第一压力传感器，与所述气体密度继电器本体的压力检测元件相连通；

所述第二压力传感器，与所述气压室相连通；

所述压力调节机构的气路，连接气压室，从而将所述压力调节机构的气路与所述气压室和第二压力传感器相连通；所述压力调节机构被配置为调节所述气压室的压力升降，使所述气体密度继电器本体发生接点信号动作；

所述在线校验接点信号采样单元，与所述气体密度继电器本体相连接，被配置为采样所述气体密度继电器本体的接点信号；

所述智控单元，分别与所述压力调节机构、所述第一压力传感器、第二压力传感器、温度传感器和所述在线校验接点信号采样单元相连接，被配置为完成所述压力调节机构的控制，压力值采集和温度值采集、和/或气体密度值采集，以及检测所述气体密度继电器本体的接点信号动作值和/或接点信号返回值；

其中，所述接点信号包括报警、和/或闭锁。

本申请第二个方面提供了一种具有在线自校验功能的气体密度监测装置，包括：气体密度继电器本体、气压室、第一压力传感器、第二压力传感器、温度传感器、压力调节机构、在线校验接点信号采样单元和智控单元；

所述气体密度继电器本体包括：外壳，以及设于外壳内的压力检测元件、温度补偿元件、信号发生器和信号调节机构；

所述气压室，为所述外壳围成的密封腔体，或者所述气压室为设于所述外壳外的密封腔体，且所述气压室与所述外壳的内部腔体相连通；

所述第一压力传感器，与所述气体密度继电器本体的压力检测元件相连通；

所述第二压力传感器，与所述气压室相连通；

所述压力调节机构的气路，连接气压室，从而将所述压力调节机构的气路与所述气压室和第二压力传感器相连通；所述压力调节机构被配置为调节所述气压室的压力升降，使所述气体密度继电器本体发生接点信号动作；

所述在线校验接点信号采样单元，与所述气体密度继电器本体相连接，被配置为采样所述气体密度继电器本体的接点信号；

所述智控单元，分别与所述压力调节机构、所述第一压力传感器、第二压力传感器、温度传感器和所述在线校验接点信号采样单元相连接，被配置为完成所述压力调节机构的控制，压力值采集和温度值采集、和/或气体密度值采集，以及检测所述气体密度继电器本体的接点信号动作值和/或接点信号返回值；

其中，所述接点信号包括报警、和/或闭锁。

优选地，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本体通过所述信号发生器输出接点信号；所述压力检测元件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外壳内封闭的气体。

优选地，所述第一压力传感器、所述在线校验接点信号采样单元和所述智控单元设置在所述气体密度继电器本体上；或者，

所述压力调节机构设置在所述气体密度继电器本体上；或者，

所述第一压力传感器、所述压力调节机构、所述在线校验接点信号采样单元和所述智控单元设置在所述气体密度继电器本体上；或者，

所述压力调节机构、所述第二压力传感器设置在所述气体密度继电器本体上上；或者，

所述在线校验接点信号采样单元和所述智控单元设置在所述所述压力调节机构上。

优选地，所述第二压力传感器设置在所述压力调节机构上；或者，所述第二压力传感器设置在所述气压室上；或者，所述第二压力传感器设置在所述气压室内。

优选地，所述气体密度继电器本体、所述第一压力传感器为一体化结构；或者，所述气体密度继电器本体、所述第一压力传感器、温度传感器为一体化结构的远传式气体密度继电器。

优选地，所述第一压力传感器、温度传感器为一体化结构；或者，所述第一压力传感器、温度传感器为一体化结构的气体密度变送器；或者，所述第一压力传感器和温度传感器组成石英音叉技术的密度检测传感器。

更优选地，所述在线校验接点信号采样单元、所述智控单元设置在所述气体密度变送器上。

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；优选地，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。

优选地，所述第一压力传感器安装于所述气体密度继电器本体的气路上；所述温度传感器安装于所述气体密度继电器本体的气路上或气路外，或所述气体密度继电器本体内，或所述气体密度继电器本体外。

优选地，所述智控单元获取所述第一压力传感器、温度传感器采集的气体密度值；或者，所述智控单元获取所述第一压力传感器、温度传感器采集的压力值和温度值，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。

优选地，所述智控单元获取所述气体密度继电器本体发生接点信号动作或切换时、所述第一压力传感器采集的压力值P1和温度传感器采集的温度值T，以及所述第二压力传感器采集的压力值P2，并根据压力值P1和压力值P2计算得到等效气体压力值P；依照该等效气体压力值P，以及按照气体压力-温度特性换算成为对应20℃的压力值，即气体密度值P₂₀，完成所述气体密度继电器的在线校验；或者，

所述智控单元获取所述气体密度继电器本体发生接点信号动作或切换时、所述第一压力传感器采集的压力值P1和温度传感器采集的温度值T，以及所述第二压力传感器采集的压力值P2，并根据压力值P1、压力值P2和大气压P_大气压计算得到等效气体压力值P；依照该等效气体压力值P，以及按照气体压力-温度特性换算成为对应20℃的压力值，即气体密度值P₂₀，完成所述气体密度继电器的在线校验；或者，

所述智控单元获取所述气体密度继电器本体发生接点信号动作或切换时、所述第一压力传感器和温度传感器采集的气体密度值P1₂₀，以及所述第二压力传感器和温度传感器采集的气体密度值P2₂₀，并根据气体密度值P1₂₀和气体密度值P2₂₀计算得到气体密度值P₂₀，完成所述气体密度继电器的在线校验；或者，

所述智控单元获取所述气体密度继电器本体发生接点信号动作或切换时、所述第一压力传感器和温度传感器采集的气体密度值P1₂₀，以及所述第二压力传感器和温度传感器采集的气体密度值P2₂₀，和大气压P_大气压，并根据气体密度值P1₂₀、气体密度值P2₂₀和大气压P_大气压计算得到气体密度值P₂₀，完成所述气体密度继电器的在线校验。

更优选地，气体密度继电器本体发生接点信号动作或切换时，其等效气体压力值P＝P1-P2；依照该等效气体压力值P，以及按照气体压力-温度特性换算成为对应20℃的压力值，即气体密度值P₂₀，完成所述气体密度继电器的在线校验；或者，气体密度继电器本体发生接点信号动作或切换时，其等效气体压力值P＝P1-P2*K，其中K为预设系数；依照该等效气体压力值P、温度值T，以及按照气体压力-温度特性换算成为对应20℃的压力值，即气体密度值P₂₀，完成所述气体密度继电器的在线校验。

更优选地，气体密度继电器本体发生接点信号动作或切换时，其气体密度值P₂₀和气体密度值P1₂₀、P2₂₀之间的对应关系预设成数据表格，并根据气体密度值P1₂₀和气体密度值P2₂₀查询所述数据表格得到对应的气体密度值P₂₀，完成所述气体密度继电器的在线校验；或者，

气体密度继电器本体发生接点信号动作或切换时，其气体密度值P₂₀和气体密度值P1₂₀、P2₂₀、P_大气压之间的对应关系预设成数据表格，并根据气体密度值P1₂₀、气体密度值P2₂₀和P_大气压查询所述数据表格得到对应的气体密度值P₂₀，完成所述气体密度继电器的在线校验；或者，

气体密度继电器本体发生接点信号动作或切换时，其气体密度值P₂₀和气体压力值P1、P2以及温度值T之间的对应关系预设成数据表格，并根据气体压力值P1、P2以及温度值T查询所述数据表格得到对应的气体密度值P₂₀，完成所述气体密度继电器的在线校验；或者，

气体密度继电器本体发生接点信号动作或切换时，其气体密度值P₂₀和气体压力值P1、P2、P_大气压以及温度值T之间的对应关系预设成数据表格，并根据气体压力值P1、P2、P_大气压以及温度值T查询所述数据表格得到对应的气体密度值P₂₀，完成所述气体密度继电器的在线校验。

优选地，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器为绝对压力型传感器；或者，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器为相对压力型传感器；或者，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器不是同类型传感器时，进行大气压的修正。

优选地，所述气体密度继电器本体带有比对密度值输出信号，该比对密度值输出信号与所述智控单元相连接；或者，所述气体密度继电器本体带有比对压力值输出信号，该比对压力值输出信号与所述智控单元相连接。

优选地，所述气体密度继电器或气体密度监测装置还包括：阀，所述阀的一端设有与大气相连通的连接口，所述阀的另一端与所述压力调节机构或所述气压室连通；优选地，所述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。

优选地，所述压力调节机构密封在一个腔体或壳体内。

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；或者，

所述压力调节机构为一端开口的腔体，所述腔体的另一端连通所述气压室；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腔体内移动；或者，

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

所述压力调节机构为波纹管，所述波纹管的一端连通所述气压室，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，所述放气阀为电磁阀或电动阀，或通过电的或气的方式实现的放气阀；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、电磁气泵中的一种；或者，

所述压力调节机构为增压阀；

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、磁耦合推力机构、加热产生推力机构、电加热产生推力机构、化学反应产生推力机构、气动元件中的一种。

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，所述在线校验接点信号采样单元包括隔离采样元件，所述隔离采样元件由气体密度继电器本体、或压力调节机构、或智控单元控制；在非校验状态时，所述在线校验接点信号采样单元通过隔离采样元件与气体密度继电器本体的接点信号在电路上相对隔离；在校验状态时，所述在线校验接点信号采样单元通过隔离采样元件切断气体密度继电器本体的接点信号控制回路，将所述气体密度继电器本体的接点与所述智控单元相连接；其中，隔离采样元件包括行程开关、微动开关、按钮、电动开关、位移开关、电磁继电器、光耦、可控硅中的一种。

优选地，所述在线校验接点信号采样单元对所述气体密度继电器本体的接点信号采样满足：所述在线校验接点信号采样单元具有独立的至少两组采样接点，可同时对至少两个接点自动完成校验，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。

优选地，所述在线校验接点信号采样单元对所述气体密度继电器本体的接点信号动作值或其切换值的测试电压不低于24V，即在校验时，在接点信号相应端子之间施加不低于24V电压。

优选地，所述气体密度继电器或气体密度监测装置还包括：温度调节机构，所述温度调节机构为温度可调的调节机构，被配置为调节所述气体密度继电器本体的温度补偿元件的温度升降，进而配合或/和结合压力调节机构，使所述气体密度继电器本体发生接点信号动作；所述智控单元与所述温度调节机构相连接，完成所述温度调节机构的控制。

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、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、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、温度控制器、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近；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，所述加热元件包括硅橡胶加热器、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，至少两个气体密度继电器本体、至少两个第一压力传感器、至少两个第二压力传感器、至少两个气压室、至少两个压力调节机构、至少两个在线校验接点信号采样单元和一个智控单元、一个温度传感器相连接，完成所述气体密度继电器的在线校验；或者，

至少两个气体密度继电器本体、至少两个第一压力传感器、至少两个第二压力传感器、至少两个气压室、至少两个在线校验接点信号采样单元和一个智控单元、一个温度传感器、一个压力调节机构相连接，完成所述气体密度继电器的在线校验；或者，

至少两个气体密度继电器本体、至少两个第一压力传感器、至少两个气压室、至少两个在线校验接点信号采样单元和一个智控单元、一个温度传感器、一个压力调节机构、一个第二压力传感器相连接，完成所述气体密度继电器的在线校验。

优选地，所述气体密度继电器或气体密度监测装置还包括：多通接头，所述气体密度继电器本体、所述第一压力传感器设置在所述多通接头上；或者，

所述压力调节机构固定在所述多通接头上；或者，

所述气体密度继电器本体、所述第一压力传感器、所述压力调节机构设置在所述多通接头上；或者，

所述在线校验接点信号采样单元、智控单元、温度传感器设置在所述多通接头上。

优选地，所述气体密度继电器或气体密度监测装置还包括：分别与所述气体密度继电器本体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继电器本体和所述智控单元相连接的分解物传感器。

优选地，所述气体密度继电器本体包括、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。

优选地，所述在线校验接点信号采样单元与所述信号发生器相连接。

优选地，所述气体密度继电器本体还包括显示机构，所述显示机构包括机芯、指针、刻度盘，所述机芯固定在基座上或外壳内；所述温度补偿元件的另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，所述第一压力传感器或第二压力传感器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；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。

优选地，所述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。

优选地，所述电气设备包括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。

具体地，所述电气设备包括GIS、GIL、PASS、断路器、电流互感器、电压互感器、变压器、充气柜、环网柜。

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，所述智控单元具有电气接口，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，所述气体密度继电器或气体密度监测装置支持基本信息输入，所述基本信息包括出厂编号、精度要求、额定参数、制造厂、运行位置中的一种或几种。

优选地，所述智控单元还包括实现远距离传输测试数据、和/或校验结果的通讯模块。

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气体密度继电器的校验时间，或者记录测试时间，或者记录事件时间。

优选地，所述智控单元的控制通过现场控制，和/或通过后台控制。

更优选地，所述气体密度继电器或气体密度监测装置根据所述后台的设置或指令，完成所述气体密度继电器的在线校验；或者，根据设置的所述气体密度继电器的校验时间，完成所述气体密度继电器的在线校验。

优选地，所述气体密度继电器或气体密度监测装置，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，所述气体密度继电器或气体密度监测装置，还包括：用于监控的摄像头。

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本体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本体的压力检测元件靠近温度补偿元件的一端。

优选地，所述气体密度继电器本体或气体密度监测装置还包括接触电阻检测单元；所述接触电阻检测单元与接点信号相连接或直接与信号发生器相连接；在在线校验接点信号采样单元的控制下，气体密度继电器本体的接点信号与其控制回路隔离，在接点信号发生动作时，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气体密度继电器本体的接点接触电阻值。

优选地，所述气体密度继电器本体或气体密度监测装置还包括绝缘电阻检测单元；所述绝缘电阻检测单元与接点信号相连接或直接与信号发生器相连接；在在线校验接点信号采样单元的控制下，气体密度继电器的接点信号与其控制回路隔离，在气体密度继电器的接点信号发生动作时，和/或在接到检测接点绝缘电阻的指令时，绝缘电阻检测单元能够检测到气体密度继电器的接点绝缘电阻值。

优选地，所述气体密度继电器完成校验后，如有异常，能够自动发出报警，并上传至远端、或发送至指定的接收机上。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下有益效果：

本申请提供一种具有在线自校验功能的气体密度继电器(气体密度监测装置)，用于高压、中压电气设备，包括气体密度继电器本体、第一压力传感器、第二压力传感器、温度传感器、气压室、压力调节机构、在线校验接点信号采样单元和智控单元。所述信号发生器或/和信号调节机构设置在所述气压室内，所述压力调节机构的气路，连接气压室，从而将所述压力调节机构的气路与所述气压室和第二压力传感器连通，通过压力调节机构调节气室的气体压力的升降，使得气体密度继电器本体发生接点动作，接点动作通过在线校验接点信号采样单元传递到智控单元，智控单元根据接点动作时的密度值，检测出气体密度继电器本体的报警和/或闭锁接点信号动作值和/或返回值，无须检修人员到现场就能完成气体密度继电器的校验工作，提高了电网的可靠性，提高了效率，降低了成本，可以实现气体密度继电器的免维护，同时整个校验过程实现SF6气体零排放的，符合环保规程要求。本申请进行了技术创新：压力调节机构不是与气体密度继电器或电气设备的SF6主气路相连通，能够提高电网的可靠性，降低其密封要求，以及能够降低制造成本，提高了现场安装的方便性和灵活性。本申请对气体密度继电器实现在线校验，进而实现了对气体密度继电器的全寿命周期智能化管理：有问题才修理，没有问题就不要运维服务。

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是实施例一的具有在线自校验功能的气体密度继电器的结构示意图；

图2是实施例二的具有在线自校验功能的气体密度继电器的结构示意图；

图3是实施例三的具有在线自校验功能的气体密度继电器的结构示意图；

图4是实施例三的具有在线自校验功能的气体密度继电器的电路示意图。

具体实施方式

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，本实用新型实施例一提供的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器或气体密度监测装置，包括：气体密度继电器本体1、第一压力传感器2、第二压力传感器4、温度传感器3、气压室11、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、阀12、多通接头9和补气接口10。其中，所述气压室11为所述气体密度继电器本体1的外壳所围成的密封腔体，外壳内的气体压力为大气压压力或相应规定的气压压力(例如标准大气压压力)；多通接头9与电气设备8相连接；所述气体密度继电器本体1、第一压力传感器2、温度传感器3和补气接口10设置在多通接头9上。

具体地，所述气体密度继电器本体1主要包括：外壳、压力检测元件、温度补偿元件、信号发生器、信号调节机构；压力检测元件、温度补偿元件、信号发生器和信号调节机构都设置在外壳内部，也即压力检测元件、温度补偿元件、信号发生器和信号调节机构都设置在所述气压室11内。所述第一压力传感器2通过多通接头9在气路上与气体密度继电器本体1的压力检测元件(本实施例采用巴登管，内有SF6气体)相连通。气路上，压力调节机构5通过气压室11上的气孔1A与气压室11相连通，所述阀12设置在气压室11和压力调节机构5相连接的气路上；第二压力传感器4设置在压力调节机构5上，即第二压力传感器4、阀12与气压室11、压力调节机构5相互连通。本实施例的所述阀12为电控阀。本实施例的压力调节机构5为一端开口的腔体，所述腔体内有活塞51，所述活塞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。在线校验接点信号采样单元6分别与气体密度继电器本体1和智控单元7相连接；所述阀12、第一压力传感器2、温度传感器3、第二压力传感器4和压力调节机构5分别与智控单元7相连接；所述补气接口10与所述多通接头9相连通。所述压力调节机构5可以灵活设置在电气设备8上、或多通接头9上、或气体密度继电器本体1上。

其中，气体密度继电器本体1，可包括：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、或者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)；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、其它气体密度继电器等等。

第一压力传感器2或第二压力传感器4的类型：可采用绝对压力传感器、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)。

温度传感器3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。

阀12的控制可采用多种传动方式，如手动、电动、液动、气动、涡轮、电磁动、电磁液动、电液动、气液动、正齿轮、伞齿轮驱动等；可以在压力、温度或其它形式传感信号的作用下，按预定的要求动作，或者不依赖传感信号而进行简单的开启或关闭，阀门依靠驱动或自动机构使启闭件作升降、滑移、旋摆或回转运动，从而改变其流道面积的大小以实现其控制功能。所述阀12按驱动方式可以是自动阀类、动力驱动阀类和手动阀类。而自动阀可以包括：电磁驱动、电磁-液压驱动、电-液压驱动、涡轮驱动、正齿轮驱动、伞齿轮驱动、气动驱动、液压驱动、气体-液压驱动、电动驱动、电机(马达)驱动。所述阀可以自动或手动、半自动。校验过程可以是自动完成的，也可以通过人工配合半自动完成。阀通过自封阀、手动阀、或不拆卸阀与电气设备直接或间接连接，一体化或分开来连接。阀根据需要，可以常开型、或常闭型，可以为单向型，或双向型。总之，通过电控阀实现开启或关闭气路。而电控阀采用的方式可以是：电磁阀，电控球阀，电动阀，电控比例阀等等。

所述在线校验接点信号采样单元6主要完成气体密度继电器本体1的接点信号采样。即在线校验接点信号采样单元6的基本要求或功能是：1)在校验时不影响电气设备的安全运行。就是在校验时，气体密度继电器本体1的接点信号发生动作时，不会影响电气设备的安全运行；2)气体密度继电器本体1的接点信号控制回路不影响气体密度继电器的性能，特别是不影响智控单元7的性能，不会使得气体密度继电器发生损坏、或影响测试工作。

所述智控单元7的基本要求或功能是：通过智控单元7完成对阀12的控制、压力调节机构5的控制和信号采集。实现：能够检测到气体密度继电器本体1的接点信号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)，即能够检测到气体密度继电器本体1的接点动作值P_D20，完成气体密度继电器本体1的校验工作。或者，能够直接检测到气体密度继电器本体1的接点信号发生动作时的密度值P_D20，完成气体密度继电器本体1的校验工作。

当然，智控单元7还可以实现：完成测试数据存储；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；当所述的气体密度继电器本体1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，完成气体密度继电器本体1的额定压力值校验。同时可以通过所述的气体密度继电器本体1的额定压力值的测试，完成气体密度继电器本体1、第一压力传感器2、温度传感器3之间的自校验工作，实现免维护。

电气设备8，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。具体地，电气设备包括GIS、GIL、PASS、断路器、电流互感器、电压互感器、变压器、充气柜、环网柜等等。

气体密度继电器本体1、第一压力传感器2、温度传感器3、第二压力传感器4、阀12、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和多通接头9之间可以根据需要进行灵活设置。例如气体密度继电器本体1、第一压力传感器2和温度传感器3可以设置在一起；或者阀12和压力调节机构5可以设置在一起。总之，它们间的设置可以根据具体要求灵活排列组合。

工作原理：

智控单元7根据第一压力传感器2、温度传感器3监测到电气设备8的气体压力和温度，得到相应的20℃压力值P₂₀(即气体密度值)。当需要校验密度继电器本体1时，此时如果气体密度值P₂₀≥设定的安全校验密度值P_S；气体密度继电器或气体密度监测装置就发出指令，智控单元7断开气体密度继电器本体1的控制回路，使得在线校验气体密度继电器本体1时不会影响电气设备8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。因为气体密度继电器在开始校验前，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8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，智控单元7连通气体密度继电器本体1的接点采样电路，然后，通过智控单元7驱动压力调节机构5，使气压室11的气体压力缓慢上升，使得气体密度继电器本体1发生接点动作，接点动作通过在线校验接点信号采样单元6传递到智控单元7，智控单元7根据接点动作时的第一压力传感器2的压力值P1、第二压力传感器4的压力值P2、温度值T，经过计算或查询对应数据表，得到气体密度值P₂₀，检测出气体密度继电器本体1的接点信号动作值P _D20，完成气体密度继电器本体1的接点信号动作值P _D20的校验工作。具体来说，气体密度继电器本体1发生接点信号动作或切换时，其等效气体压力值P＝P1-P2；依照该等效气体压力值P，以及按照气体压力-温度特性换算成为对应20℃的压力值，即气体密度值P₂₀，完成所述气体密度继电器的在线校验。或者也可以是，气体密度继电器本体1发生接点信号动作或切换时，其气体密度值P₂₀和气体密度值P1₂₀、P2₂₀之间的对应关系设计成数据表格，并根据气体密度值P1₂₀和气体密度值P2₂₀查询所述数据表格得到气体密度值P₂₀，完成所述气体密度继电器的在线校验；或者，气体密度继电器本体1发生接点信号动作或切换时，其气体密度值P₂₀和气体压力值P1、P2以及温度值T之间的对应关系设计成数据表格，并根据气体压力值P1、P2以及温度值T查询所述数据表格得到气体密度值P₂₀，完成所述气体密度继电器的在线校验。

然后，再通过智控单元7驱动压力调节机构5，使气压室11的气体压力缓慢下降，使得气体密度继电器本体1发生接点复位，接点复位通过在线校验接点信号采样单元6传递到智控单元7，智控单元7根据接点复位时的第一压力传感器2的压力值P1、第二压力传感器4的压力值P2、温度值T，经过计算或查询对应数据表，得到气体密度值P ₂₀，检测出气体密度继电器本体1的接点信号返回值P _F20，完成气体密度继电器本体1的接点信号返回值P _F20的校验工作；当所有的接点信号校验工作完成后，智控单元7复原压力调节机构5，使气压室11的压力恢复到大气压压力或相应规定的气压压力，并将在线校验接点信号采样单元6调整到工作状态，气体密度继电器本体1的接点信号的控制回路恢复运行正常工作状态。

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、气压室11、阀12等组成的密封腔体发生体积变化，气压室11的气体的压力逐步上升，进而使得气体密度继电器本体1发生接点动作，其接点动作通过在线校验接点信号采样单元6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P1、P2和温度值，按照气体特性换算成为对应20℃时的压力值P₂₀(密度值)，就可以检测到气体密度继电器本体1的接点动作值P_D20，待气体密度继电器本体1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，使气压室11的气体的压力逐步下降，测试到气体密度继电器本体1的报警和/闭锁接点信号的返回值。例如，以所校验的SF6气体密度继电器的参数：额定压力值0.6MPa、报警压力值0.55MPa、闭锁压力值0.50MPa为例子。假设校验的温度T＝5℃，假设在校验报警接点信号动作时、所述第一压力传感器2和温度传感器3采集的压力值P1＝0.5609MPa和温度值T＝5℃，以及所述第二压力传感器4采集的压力值P2＝0.042MPa，其等效气体压力值P＝P1-P2＝0.5609-0.042＝0.5189MPa；依照该等效气体压力值P＝0.5189MPa，以及按照SF6气体压力-温度特性换算成为对应20℃的压力值，即报警接点的动作值P_BJD20为0.5597MPa，其误差为0.5597-0.55＝0.0097MPa，这样就方便地完成所述气体密度继电器报警接点的在线校验；假设在校验闭锁接点信号动作时、所述第一压力传感器2和温度传感器3采集的压力值P1＝0.5609MPa和温度值T＝5℃，以及所述第二压力传感器4采集的压力值P2＝0.086MPa，其等效气体压力值P＝P1-P2＝0.5609-0.086＝0.4749MPa；依照该等效气体压力值P＝0.4749MPa，以及按照气体压力-温度特性换算成为对应20℃的压力值，即报闭锁警接点的动作值P_BSD20为0.5122MPa(abs.)，其误差为0.5122-0.50＝-0.0122MPa，这样就方便地完成所述气体密度继电器闭锁接点的在线校验。如此反复校验多次(例如2～3次)，然后计算其平均值，这样就完成了气体密度继电器本体1的校验工作。然后，智控单元7断开气体密度继电器本体1的接点采样电路，此时气体密度继电器本体1的接点就与智控单元7不相连接。同时智控单元7复原压力调节机构5，使气压室11的压力恢复到大气压压力或相应规定的气压压力。通过智控单元7连通气体密度继电器本体1的控制回路，气体密度继电器本体1的密度监控回路正常工作，气体密度继电器本体1安全监控电气设备8的气体密度，使电气设备8安全可靠地工作。这样就方便完成气体密度继电器本体1的在线校验工作，同时在线校验时不会影响电气设备8的安全运行。

当气体密度继电器本体1完成了校验工作后，气体密度继电器就进行判定，可以告示检测结果。方式灵活，具体来说可以：1)气体密度继电器可以就地告示，例如通过指示灯、数码或液晶等显示；2)或气体密度继电器可以通过在线远传通讯方式实施上传，例如可以上传到在线监测系统的后台；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，气体密度继电器完成气体密度继电器本体1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，气体密度继电器完成气体密度继电器本体1的校验工作后，如有异常，智控单元7可以通过气体密度继电器本体1的报警接点信号上传远端(监控室、后台监控平台等)，以及还可以就地显示告示。简单版的气体密度继电器在线校验，可以把校验有异常的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，可以通过解析得到状况；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，也可以通过远传密度在线监测上传，或把校验结果通过单独的校验信号线上传，或通过就地显示，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、同轴电缆或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、声呐或传感器内置5G/NB-IOT通讯模块(如NB-IOT)等。总之，可以多重方式，多种组合，充分保证气体密度继电器的可靠性能。

气体密度继电器具有安全保护功能，具体就是低于设定值时，气体密度继电器就自动不再对气体密度继电器本体进行在线校验，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，就不进行校验了，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。

气体密度继电器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℃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，可以根据气体密度继电器的精度要求是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。

气体密度继电器能够根据密度继电器在不同的温度下，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。

气体密度继电器本体1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本体1进行在线校验。

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8安全运行的前提下，能够在线检测出气体密度继电器本体1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测试。同时，气体密度继电器还可以在线监测电气设备8的气体密度值，和/或压力值，和/或温度值，并上传到目标设备实现在线监测。

实施例二：

如图2所示，本实用新型实施例二提供的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器或气体密度监测装置，包括：气体密度继电器本体1、第一压力传感器2、第二压力传感器4、温度传感器3、气压室11、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、多通接头9和补气接口10。其中，所述气压室11设置在气体密度继电器本体1的外壳外面，且气压室11与气体密度继电器本体1的外壳内部腔体相连通；多通接头9与电气设备8相连接；所述气体密度继电器本体1、第一压力传感器2、温度传感器3和补气接口10设置在多通接头9上。

具体地，所述气体密度继电器本体1主要包括：外壳、压力检测元件、温度补偿元件、信号发生器、信号调节机构；压力检测元件、温度补偿元件、信号发生器和信号调节机构都设置在外壳内部，也即压力检测元件、温度补偿元件、信号发生器和信号调节机构都设置在所述气压室11内。所述第一压力传感器2通过多通接头9在气路上与气体密度继电器本体1的压力检测元件(本实施例中采用巴登管)相连通。气路上，压力调节机构5与气压室11相连通；第二压力传感器4设置在气压室11上，即第二压力传感器4与气压室11、压力调节机构5相互连通。

与实施例一有明显区别的是，本实施例的所述气压室11设置在气体密度继电器本体1的外壳外面。通过压力调节机构5调节气压室11的气体压力，进而调节了外壳的内部腔体的气体压力，使得气体密度继电器本体1发生接点动作，接点动作通过在线校验接点信号采样单元6传递到智控单元7，智控单元7根据气体密度继电器本体1发生接点动作时的第一压力传感器2的压力值P1、第二压力传感器4的压力值P2以及温度值T，换算成对应的密度值P₂₀，检测到气体密度继电器本体1的报警和/或闭锁接点动作值P_D20和/或返回值P_F20，从而完成对气体密度继电器本体1的校验工作。

实施例三：

如图3和4所示，本实用新型实施例三提供的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器或气体密度监测装置，包括：气体密度继电器本体1、第一压力传感器2、第二压力传感器4、温度传感器3、气压室11、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、阀12和接头13。其中，所述气体密度继电器本体1设有接头13，用于与压力调节机构5固定连接；所述气压室11为所述气体密度继电器本体1的外壳所围成的密封腔体，外壳内的气体压力为大气压压力或相应规定的气压压力；压力传感器2、温度传感器3、在线校验接点信号采样单元6和智控单元7设置在气体密度继电器本体1上。

具体地，所述气体密度继电器本体1主要包括：外壳、压力检测元件、温度补偿元件、信号发生器、信号调节机构；压力检测元件、温度补偿元件、信号发生器和信号调节机构都设置在外壳内部，也即压力检测元件、温度补偿元件、信号发生器和信号调节机构都设置在所述气压室11内。所述第一压力传感器2在气路上与气体密度继电器本体1的压力检测元件(本实施例采用巴登管，内有SF6气体)相连通。本实施例中，所述阀12为电控阀，阀12设置在压力调节机构5上；气路上，压力调节机构5通过气压室11的气孔1A与气压室11相连通；第二压力传感器4设置在气压室11内，即在气路上，第二压力传感器4和阀12与气压室11、压力调节机构5相互连通。

与实施例一有区别的是：

1)本实施例的压力调节机构5主要由波纹管54、驱动部件52组成。波纹管54与气压室11密封连接在一起，组成一个可靠的密封腔体。压力调节机构5根据智控单元7的控制，使得驱动部件52推动波纹管54发生体积变化，密封腔体发生体积变化，进而完成气压室11的气体压力的升降。

2)驱动部件52还设有接点信号连锁件5K，通过接点信号连锁件5K可以控制所述在线校验接点信号采样单元6。如图4所示，所述在线校验接点信号采样单元6通过接点信号连锁件5K控制，主要完成气体密度继电器本体1的接点信号采样。即在线校验接点信号采样单元6的基本要求或功能是：a)在校验时不影响电气设备的安全运行。就是在校验时，气体密度继电器本体1的接点信号发生动作时，不会影响电气设备的安全运行；b)气体密度继电器本体1的接点信号控制回路不影响气体密度继电器的性能，特别是不影响智控单元7的性能，不会使得气体密度继电器发生损坏、或影响测试工作。在校验时，接点信号连锁件5K能够切断气体密度继电器本体1的接点信号控制回路，确保校验时，气体密度继电器本体1的接点动作信号不会上传，进而不会影响电网的安全运行。

通过该压力调节机构5调节气压室11的气体压力升降，使得气体密度继电器本体1发生接点动作，接点动作通过在线校验接点信号采样单元6传递到智控单元7(主要由处理器71(U1)、电源72(U2)组成)，智控单元7根据气体密度继电器本体1的接点动作时的密度值，或者压力值以及温度值，检测到气体密度继电器本体1的报警和/或闭锁接点动作值和/或返回值，完成对气体密度继电器本体1的校验工作。或者，只检测得到气体密度继电器本体1的报警和/或闭锁接点动作值，完成对气体密度继电器本体1的校验工作。

本实施例中，所述第一压力传感器2可以为两个，分别是第一压力传感器、第二压力传感器；所述的温度传感器3可以为两个，分别是第一温度传感器、第二温度传感器。本实施例具有安全保护功能，具体为：1)根据第一压力传感器和第一温度传感器，或第二压力传感器和第二温度传感器监测得到的密度值低于设定值时，气体密度继电器就自动不再对气体密度继电器本体1进行校验，而发出告示信号。例如，当设备的气体密度值小于设定值时，就不进行校验了，只有当设备的气体密度值≥(闭锁压力+0.02MPa)时，才能进行校验。设定值可以任意根据需要设置。2)同时，该气体密度继电器还具有多个压力传感器、温度传感器的相互校验，以及传感器与气体密度继电器的相互校验，确保气体密度继电器工作是正常的。即第一压力传感器和第二压力传感器监测得到的压力值之间进行比对，相互校验；第一温度传感器和第二温度传感器监测得到的温度值之间进行比对，相互校验；第一压力传感器和第一温度传感器监测得到的密度值P11₂₀，与第二压力传感器和第二温度传感器监测得到的密度值P12₂₀之间进行比对，相互校验；甚至还可以将P11₂₀、P12₂₀分别与气体密度继电器本体1的额定值的密度值Pe₂₀进行比对，相互校验。

本申请中，所述的气体密度继电器本体1为绝对压力型气体密度继电器时，所述第一压力传感器2和所述第二压力传感器4都是绝对压力型传感器；所述的气体密度继电器本体1为相对压力型气体密度继电器时，所述第一压力传感器2和所述第二压力传感器4都是相对压力型传感器；另外，所述第一压力传感器2和所述第二压力传感器4不是同类型传感器时，需要进行大气压的修正。总之，可以根据气体密度继电器本体1的特性(绝对压力型或相对压力型)，结合所使用的传感器，进行准确地计算，符合气体密度继电器本体1的特性。

具有在线自校验功能的气体密度继电器，在高温、低温、常温、20℃环境温度校验气体密度继电器本体的接点时，对其误差判定要求可以是不一样的，具体可以根据温度的要求，按照相关标准实施；能够根据气体密度继电器本体在不同的温度下，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，作出判定密度继电器的性能。具有历史各个时期的比对、历史与现在的比对。还可以对气体密度继电器本体进行体检。必要时，可以随时对气体密度继电器接点信号进行校验；对气体密度继电器本体、所监测的电气设备的密度值的是否正常进行判定。即可以对电气设备本身的密度值、气体密度继电器本体、压力传感器、温度传感器进行正常和异常的判定和分析、比较，进而实现对电气设备的气体密度监控、气体密度继电器本体等状态进行判定、比较、分析；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；能够对气体密度继电器本体的温度补偿性能进行检测，或检测和判定；能够对气体密度继电器本体的接点接触电阻进行检测，或检测和判定；还能对气体密度继电器本体的绝缘性能进行检测，或检测和判定。

综上所述，本申请提供的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器，由气路(可以通过管路)连接部分、压力调节部分、信号测量控制部分等组成，主要功能是对环境温度下的气体密度继电器本体的接点值(报警/闭锁动作时的压力值)进行在线校验测量，并自动换算成20℃时的对应压力值，在线实现对气体密度继电器的接点(报警和闭锁)值的性能检测。其气体密度继电器本体、第一压力传感器、第二压力传感器、温度传感器、气压室、压力调节机构、阀、在线校验接点信号采样单元、智控单元的安装位置可以灵活组合。例如：气体密度继电器本体、第一压力传感器、温度传感器、在线校验接点信号采样单元、智控单元可以组合在一起，一体化设计，也可以分体设计；可以安装在壳体上、或多通接头上，也可以通过连接管连接在一起。第一压力传感器、温度传感器、在线校验接点信号采样单元、智控单元可以组合在一起，一体化设计；第一压力传感器、温度传感器可以组合在一起，一体化设计；在线校验接点信号采样单元、智控单元可以组合在一起，一体化设计。总之，结构不拘一格。

本申请进行了技术创新：压力调节机构不是与气体密度继电器本体或电气设备的SF6主气路相连通，从而大大提高了电网的可靠性，降低了其密封要求，以及能够大大降低制造成本，提高了现场安装的方便性和灵活性。

需要说明的是，一种具有在线自校验功能的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。所述气体密度继电器可以利用变电站原有的气体密度继电器进行技术改造升级。

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 (20)

1.一种具有在线自校验功能的气体密度继电器，其特征在于，包括：气体密度继电器本体、气压室、第一压力传感器、第二压力传感器、温度传感器、压力调节机构、在线校验接点信号采样单元和智控单元；

所述气体密度继电器本体包括：外壳，以及设于外壳内的压力检测元件、温度补偿元件、信号发生器和信号调节机构；

所述气压室，为所述外壳围成的密封腔体，或者所述气压室为设于所述外壳外的密封腔体，且所述气压室与所述外壳的内部腔体相连通；

所述第一压力传感器，与所述气体密度继电器本体的压力检测元件相连通；

所述第二压力传感器，与所述气压室相连通；

所述压力调节机构的气路，连接气压室，从而将所述压力调节机构的气路与所述气压室和第二压力传感器相连通；所述压力调节机构被配置为调节所述气压室的压力升降，使所述气体密度继电器本体发生接点信号动作；

所述在线校验接点信号采样单元，与所述气体密度继电器本体相连接，被配置为采样所述气体密度继电器本体的接点信号；

所述智控单元，分别与所述压力调节机构、所述第一压力传感器、第二压力传感器、温度传感器和所述在线校验接点信号采样单元相连接，被配置为完成所述压力调节机构的控制，压力值采集和温度值采集、和/或气体密度值采集，以及检测所述气体密度继电器本体的接点信号动作值和/或接点信号返回值；

其中，所述接点信号包括报警、和/或闭锁。

2.根据权利要求1所述的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器，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，所述气体密度继电器本体通过所述信号发生器输出接点信号；所述压力检测元件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外壳内封闭的气体。

3.根据权利要求1所述的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器，其特征在于：所述第一压力传感器、所述在线校验接点信号采样单元和所述智控单元设置在所述气体密度继电器本体上；或者，

所述压力调节机构设置在所述气体密度继电器本体上；或者，

所述第一压力传感器、所述压力调节机构、所述在线校验接点信号采样单元和所述智控单元设置在所述气体密度继电器本体上；或者，

所述压力调节机构、所述第二压力传感器设置在所述气体密度继电器本体上；或者，

所述在线校验接点信号采样单元和所述智控单元设置在所述压力调节机构上。

4.根据权利要求1所述的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器，其特征在于：所述第二压力传感器设置在所述压力调节机构上；或者，所述第二压力传感器设置在所述气压室上；或者，所述第二压力传感器设置在所述气压室内。

5.根据权利要求1所述的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器，其特征在于：所述气体密度继电器本体、所述第一压力传感器为一体化结构；或者，所述气体密度继电器本体、所述第一压力传感器、温度传感器为一体化结构的远传式气体密度继电器。

6.根据权利要求1所述的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器，其特征在于：所述第一压力传感器、温度传感器为一体化结构；或者，所述第一压力传感器、温度传感器为一体化结构的气体密度变送器；或者，所述第一压力传感器和温度传感器组成石英音叉技术的密度检测传感器。

7.根据权利要求1所述的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器，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。

8.根据权利要求1所述的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器，其特征在于：所述第一压力传感器安装于所述气体密度继电器本体的气路上；所述温度传感器安装于所述气体密度继电器本体的气路上或气路外，或所述气体密度继电器本体内，或所述气体密度继电器本体外。

9.根据权利要求1所述的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器，其特征在于：所述智控单元获取所述第一压力传感器、温度传感器采集的气体密度值；或者，所述智控单元获取所述第一压力传感器、温度传感器采集的压力值和温度值，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。

10.根据权利要求1所述的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器，其特征在于：所述第一压力传感器和所述第二压力传感器为绝对压力型传感器；或者，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器为相对压力型传感器；或者，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器不是同类型传感器时，进行大气压的修正。

11.根据权利要求1所述的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器，其特征在于：还包括阀，所述阀的一端设有与大气相连通的连接口，所述阀的另一端与所述压力调节机构或所述气压室连通。

12.根据权利要求11所述的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器，其特征在于：所述阀为电动阀、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。

13.根据权利要求1所述的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器，其特征在于：所述压力调节机构密封在一个腔体或壳体内。

14.根据权利要求1所述的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器，其特征在于：校验时，所述压力调节机构为一密闭气室，所述密闭气室连通所述气压室，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；或者，

所述压力调节机构为一端开口的腔体，所述腔体的另一端连通所述气压室；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，所述密闭气室连通所述气压室，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腔体内移动；或者，

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

所述压力调节机构为波纹管，所述波纹管的一端连通所述气压室，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，所述放气阀包括电磁阀或电动阀；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、电磁气泵中的一种；或者，

所述压力调节机构为增压阀；

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、磁耦合推力机构、加热产生推力机构、电加热产生推力机构、化学反应产生推力机构、气动元件中的一种。

15.根据权利要求1所述的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器，其特征在于：所述在线校验接点信号采样单元包括隔离采样元件，所述隔离采样元件由气体密度继电器本体、或压力调节机构、或智控单元控制；在非校验状态时，所述在线校验接点信号采样单元通过隔离采样元件与气体密度继电器本体的接点信号在电路上相对隔离；在校验状态时，所述在线校验接点信号采样单元通过隔离采样元件切断气体密度继电器本体的接点信号控制回路，将所述气体密度继电器本体的接点与所述智控单元相连接；其中，隔离采样元件包括行程开关、微动开关、按钮、电动开关、位移开关、电磁继电器、光耦、可控硅中的一种。

16.根据权利要求1所述的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器，其特征在于：还包括温度调节机构，所述温度调节机构为温度可调的调节机构，被配置为调节所述气体密度继电器本体的温度补偿元件的温度升降，进而配合或/和结合压力调节机构，使所述气体密度继电器本体发生接点信号动作；所述智控单元与所述温度调节机构相连接，完成所述温度调节机构的控制。

17.根据权利要求16所述的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器，其特征在于：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、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、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、温度控制器、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近；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，所述加热元件包括硅橡胶加热器、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。

18.根据权利要求1所述的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器，其特征在于：还包括多通接头，所述气体密度继电器本体、所述第一压力传感器设置在所述多通接头上；或者，

所述压力调节机构固定在所述多通接头上；或者，

所述气体密度继电器本体、所述第一压力传感器、所述压力调节机构设置在所述多通接头上；或者，

所述在线校验接点信号采样单元、智控单元、温度传感器设置在所述多通接头上。

19.根据权利要求1所述的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器，其特征在于：所述智控单元的控制通过现场控制，和/或通过后台控制。

20.一种具有在线自校验功能的气体密度监测装置，其特征在于：所述气体密度监测装置由权利要求1～19任一项所述的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器构成；或者，所述气体密度监测装置包括权利要求1～19任一项所述的一种具有在线自校验功能的气体密度继电器。

Images