用于在线校验密度继电器的变送器及监测系统技术方案

本申请提供一种用于在线校验密度继电器的变送器，包括壳体，以及设于所述壳体内的压力传感器、温度传感器、通讯模块、智控单元及设备连接接头，所述变送器通过所述设备连接接头与电气设备相连通；所述变送器还包括气体密度继电器、阀、压力调节机构和在线校验接点信号采样单元。所述变送器通过智控单元控制压力调节机构的压力升降，使得气体密度继电器发生接点动作，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的接点动作值和/或返回值，并通过通讯模块实现远传，完成对气体密度继电器的校验工作，无需检修人员到现场操作，实现了对电气设备的免维护。本申请还提供一种应用上述变送器的监测系统。

【技术实现步骤摘要】
用于在线校验密度继电器的变送器及监测系统
本技术涉及电力
，尤其涉及一种应用在高压、中压电气设备上，用于在线校验密度继电器的变送器及其监测系统。
技术介绍
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，过多的水份可能形成凝露水，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。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种应用在高压、中压电气设备上，用于在线校验密度继电器的变送器及其监测系统，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，本技术采用以下技术方案：本申请第一个方面提供了一种用于在线校验密度继电器的变送器。本申请第二个方面提供了一种监测系统，所述监测系统由第一个方面所述的用于在线校验密度继电器的变送器构成，或者包括第一个方面所述的用于在线校验密度继电器的变送器。本申请所述的一种用于在线校验密度继电器的变送器，包括：壳体，以及设于所述壳体内的压力传感器、温度传感器、通讯模块、智控单元及设备连接接头，所述变送器通过所述设备连接接头与电气设备、气体密度继电器相连通；所述变送器还包括阀、压力调节机构和在线校验接点信号采样单元；其中，所述阀，其一端与设备连接接头相连通，其另一端与气体密度继电器、压力传感器的气路相连通；所述压力调节机构，其气路与所述气体密度继电器、压力传感器的气路相连通，所述压力调节机构被配置为调节所述气体密度继电器的气路的压力升降，使所述气体密度继电器发生接点动作；所述压力传感器在气路上与所述气体密度继电器相连通；所述在线校验接点信号采样单元，分别与所述气体密度继电器的信号发生器和所述智控单元相连接，用于采样所述气体密度继电器发生接点动作时产生的接点信号，并将接点信号传递至所述智控单元；所述智控单元，还分别于所述阀、所述压力调节机构、所述压力传感器、所述温度传感器和所述通讯模块相连接，用于将所述压力传感器、温度传感器采集的数据变换成标准信号，控制所述阀的关闭或开启，完成所述压力调节机构的控制，接收所述气体密度继电器的接点发生动作时的压力值和温度值、和/或气体密度值，并通过所述通讯模块将所述压力值和温度值、和/或气体密度值远传至相应的检测系统或目标设备；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通过所述信号发生器输出接点信号。优选地，所述智控单元将所述压力传感器、所述温度传感器采集的数据变换为气体密度值(即对应20℃时的压力值)；或者转换为气体密度值(即对应20℃时的压力值)的数字信号，完成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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于在线校验密度继电器的变送器，其特征在于，包括：壳体，以及设于所述壳体内的压力传感器、温度传感器、通讯模块、智控单元及设备连接接头，所述变送器通过所述设备连接接头与电气设备、气体密度继电器相连通；所述变送器还包括阀、压力调节机构和在线校验接点信号采样单元；其中，/n所述阀，其一端与设备连接接头相连通，其另一端与气体密度继电器、压力传感器的气路相连通；/n所述压力调节机构，其气路与所述气体密度继电器、压力传感器的气路相连通，所述压力调节机构被配置为调节所述气体密度继电器的气路的压力升降，使所述气体密度继电器发生接点动作；/n所述压力传感器在气路上与所述气体密度继电器相连通；/n所述在线校验接点信号采样单元，分别与所述气体密度继电器的信号发生器和所述智控单元相连接，用于采样所述气体密度继电器发生接点动作时产生的接点信号，并将接点信号传递至所述智控单元；/n所述智控单元，还分别与所述阀、所述压力调节机构、所述压力传感器、所述温度传感器和所述通讯模块相连接，用于将所述压力传感器、温度传感器采集的数据变换成标准信号，控制所述阀的关闭或开启，完成所述压力调节机构的控制，接收所述气体密度继电器的接点发生动作时的压力值和温度值、和/或气体密度值，并通过所述通讯模块将所述压力值和温度值、和/或气体密度值远传至相应的检测系统或目标设备；/n其中，所述接点信号包括报警、和/或闭锁。/n...

【技术特征摘要】
1.用于在线校验密度继电器的变送器，其特征在于，包括：壳体，以及设于所述壳体内的压力传感器、温度传感器、通讯模块、智控单元及设备连接接头，所述变送器通过所述设备连接接头与电气设备、气体密度继电器相连通；所述变送器还包括阀、压力调节机构和在线校验接点信号采样单元；其中，
所述阀，其一端与设备连接接头相连通，其另一端与气体密度继电器、压力传感器的气路相连通；
所述压力调节机构，其气路与所述气体密度继电器、压力传感器的气路相连通，所述压力调节机构被配置为调节所述气体密度继电器的气路的压力升降，使所述气体密度继电器发生接点动作；
所述压力传感器在气路上与所述气体密度继电器相连通；
所述在线校验接点信号采样单元，分别与所述气体密度继电器的信号发生器和所述智控单元相连接，用于采样所述气体密度继电器发生接点动作时产生的接点信号，并将接点信号传递至所述智控单元；
所述智控单元，还分别与所述阀、所述压力调节机构、所述压力传感器、所述温度传感器和所述通讯模块相连接，用于将所述压力传感器、温度传感器采集的数据变换成标准信号，控制所述阀的关闭或开启，完成所述压力调节机构的控制，接收所述气体密度继电器的接点发生动作时的压力值和温度值、和/或气体密度值，并通过所述通讯模块将所述压力值和温度值、和/或气体密度值远传至相应的检测系统或目标设备；
其中，所述接点信号包括报警、和/或闭锁。


2.根据权利要求1所述的用于在线校验密度继电器的变送器，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通过所述信号发生器输出接点信号。


3.根据权利要求1所述的用于在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述智控单元将所述压力传感器、所述温度传感器采集的数据变换为气体密度值，即对应20℃时的压力值；或者转换为气体密度值的数字信号，完成气体密度的在线监测。


4.根据权利要求1所述的用于在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述智控单元将所述压力传感器、所述温度传感器采集的数据变换为对应密度值的电流信号。


5.根据权利要求4所述的用于在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述电流信号为直流电流信号。


6.根据权利要求5所述的用于在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述直流电流信号为0～10mA或4～20mA。


7.根据权利要求1所述的用于在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述智控单元将所述压力传感器、所述温度传感器采集的数据变换为对应密度值的电压信号。


8.根据权利要求7所述的用于在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述电压信号为直流电压信号。


9.根据权利要求8所述的用于在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述直流电压信号为1～5V。


10.根据权利要求1所述的用于在线校验密度继电器的变送器，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。


11.根据权利要求10所述的用于在线校验密度继电器的变送器，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。


12.根据权利要求1所述的用于在线校验密度继电器的变送器，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。


13.根据权利要求1所述的用于在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述变送器在线监测电气设备的气体密度值，如有异常，所述变送器启动对气体密度继电器的在线校验。


14.根据权利要求1所述的用于在线校验密度继电器的变送器，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。


15.根据权利要求1所述的用于在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述阀为软管折弯或夹扁方式实现关闭或开启。


16.根据权利要求1所述的用于在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述阀密封在一个腔体或外壳内；或者，
所述阀和所述压力调节机构密封在一个腔体或外壳内。


17.根据权利要求1所述的用于在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述阀关闭，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所述气体密度继电器的量程的10‰。


18.根据权利要求1所述的用于在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述阀的气路两侧分别设置有压力传感器；或者，所述阀的气路两侧分别设置有压力或密度检测器。


19.根据权利要求1所述的用于在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述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。


20.根据权利要求1所述的用于在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述温度传感器设置在气体密度继电器的壳体上或壳体内，或设置在变送器的壳体上或壳体内。


21.根据权利要求1所述的用于在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：至少有一个温度传感器设置在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，所述温度补偿元件采用温度补偿片或壳体内封闭的气体。


22.根据权利要求21所述的用于在线校验密度继电器的变送器，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。


23.根据权利要求1所述的用于在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述压力传感器、所述温度传感器为一体化结构；或者，所述压力传感器、所述温度传感器组成的一体化结构具有远传功能，远传监测到的压力值、温度值，和/或气体密度值，和/或远传气体密度继电器的接点信号。


24.根据权利要求1所述的用于在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述变送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，完成各个压力传感器之间的相互校验。


25.根据权利要求1所述的用于在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述变送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，完成各个温度传感器之间的相互校验。


26.根据权利要求1所述的用于在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述变送器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，所述变送器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。


27.根据权利要求1所述的用于在线校验密度继电器的变送器，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。


28.根据权利要求27所述的用于在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述加热元件、和/或所述制冷元件为半导体。


29.根据权利要求27所述的用于在线校验密度继电器的变送器，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。


30.根据权利要求1所述的用于在线校验密度继电器的变送器，其特征在于：所述压力调节机构为一端开口的腔体，所述腔体的另一端连通气体密度继电器的气路；所述腔体内有活塞，所述活塞的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：常敏，郭正操，王乐乐，曾伟，廖海明，张元昊，
申请(专利权)人：上海乐研电气有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31