一种具有在线自校验功能的气体密度继电器及监测装置的制作方法

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：

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。sf6气体密度继电器是核心和关键部件。

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，以提高工作效率，降低运行维护成本。

技术实现要素：

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及监测装置，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、第一压力传感器、温度传感器、施加作用力机构、测力传感器、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，以及外壳内与电气设备的绝缘气室连通的第一密封气室、充有标准补偿气体的第二密封气室，以及设有信号发生器和信号调节机构的第三气室；

所述第一压力传感器，与所述第一密封气室相连通；

所述施加作用力机构，设置于所述信号调节机构的上方，所述施加作用力机构包括施力机构和运动机构，运动机构与信号调节机构相对设置，运动机构在施力机构的驱动下向信号调节机构运动，使信号调节机构触发信号发生器产生接点信号动作；

所述测力传感器，设置在所述信号调节机构或所述施加作用力机构上，被配置为检测所述施加作用力机构对所述信号调节机构施加的力的大小；

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的信号发生器相连接，被配置为采样所述气体密度继电器本体发生接点信号动作的接点信号；

所述智控单元，分别与所述施加作用力机构、第一压力传感器、温度传感器、测力传感器和在线校验接点信号采样单元相连接，被配置为完成所述施加作用力机构的控制，压力值采集和温度值采集、和/或气体密度值采集，采集所述测力传感器的力数据，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、第一压力传感器、温度传感器、施加作用力机构、测力传感器、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，以及外壳内与电气设备的绝缘气室连通的第一密封气室、充有标准补偿气体的第二密封气室，以及设有信号发生器和信号调节机构的第三气室；

所述第一压力传感器，与所述第一密封气室相连通；

所述施加作用力机构，设置于所述信号调节机构的上方，所述施加作用力机构包括施力机构和运动机构，运动机构与信号调节机构相对设置，运动机构在施力机构的驱动下向信号调节机构运动，使信号调节机构触发信号发生器产生接点信号动作；

所述测力传感器，设置在所述信号调节机构或所述施加作用力机构上，被配置为检测所述施加作用力机构对所述信号调节机构施加的力的大小；

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的信号发生器相连接，被配置为采样所述气体密度继电器本体发生接点信号动作的接点信号；

所述智控单元，分别与所述施加作用力机构、第一压力传感器、温度传感器、测力传感器和在线校验接点信号采样单元相连接，被配置为完成所述施加作用力机构的控制，压力值采集和温度值采集、和/或气体密度值采集，采集所述测力传感器的力数据，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，所述气体密度继电器本体包括：外壳，第一波纹管、第二波纹管、信号发生器、信号调节机构；其中，所述第一波纹管的第一开口端固定在所述外壳的内壁上，所述第一波纹管的第二开口端与第一密封件密封连接，所述第一波纹管的内壁、所述第一密封件、所述外壳的内壁共同围成第一密封气室，所述第一密封气室设有与电气设备的绝缘气体相连通的接口；所述第二波纹管的第一开口端与所述第一密封件密封连接，所述第二波纹管的第二开口端口通过第二密封件与所述外壳的内壁连接，所述第一波纹管的外壁、所述第一密封件、所述第二波纹管的外壁、所述第二密封件及所述外壳的内壁共同围成第二密封气室，所述第二密封气室内充有标准补偿气体；所述第二波纹管的内壁、所述第二密封件及所述外壳的内壁共同围成第三气室，所述信号发生器和信号调节机构设置在所述第三气室内，所述信号调节机构与所述第一密封件连接，所述信号发生器对应所述信号调节机构设置。

更优选地，所述第一波纹管的外径大于所述第二波纹管的外径。

更优选地，所述信号调节机构包括一移动杆，所述移动杆的一端伸入所述第二波纹管内，与所述第一密封件连接，并随第一波纹管的形变产生位移；所述移动杆的另一端伸出所述第二波纹管，固定连接一横杆，所述横杆设有调节螺钉，所述调节螺钉用于在移动杆的推动力下触动所述信号发生器。

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。

优选地，所述测力传感器包括重力传感器、压力传感器、磁力传感器、位移传感器、形变量传感器、光电传感器、角度传感器、摄像机中的一种。

优选地，所述施力机构包括驱动部件和由驱动部件驱动的传力件；所述运动机构包括推杆，所述推杆朝向施力机构的一端设有固定件，所述推杆的另一端贯穿固定于所述外壳内的固定架，并延伸至固定架的下方与信号调节机构正对。

更优选地，所述固定件与固定架之间的推杆上套设有复位弹簧。

更优选地，所述测力传感器与所述推杆相连接，或者，所述测力传感器通过接触件与所述推杆相连接。

更优选地，所述传力件在所述驱动部件的驱动下转动，所述运动机构的顶端位于所述传力件转动的路径上；或者，所述传力件在所述驱动部件的驱动下沿直线运动，所述运动机构的顶端位于所述传力件沿直线运动的路径上。

更优选地，所述驱动部件包括磁力、重力、电机、电动推杆电机、步进电机、往复运动机构、卡诺循环机构、空压机、压缩机、放气阀、造压泵、增压泵、增压阀、电动气泵、电磁气泵、气动元件、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中的一种。

更优选地，所述传力件包括凸轮、连接杆、弹簧、金属件、非金属件、伸缩件、非伸缩件中的一种。

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，以及所述测力传感器采集的力f，根据力f计算或换算成为对应的压力值p4，并根据压力值p1和压力值p4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，以及所述测力传感器采集的力f，结合温度传感器采集的温度值t，经过计算或换算成为对应的气体密度值p420，并根据气体密度值p120和气体密度值p420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，所述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-p4；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-p4*m，其中m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，所述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、p420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p420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、p4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、p4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本体的在线校验。

优选地，所述气体密度继电器或气体密度监测装置，还包括第二压力传感器，所述第二压力传感器与充有标准补偿气体的第二密封气室相连通。

更优选地，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采集的压力值和温度传感器采集的温度值，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；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包括至少一个压力传感器；或者，所述第一压力传感器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，所述第一压力传感器采用石英音叉技术的密度检测传感器。

优选地，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、或施加作用力机构、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，至少两个气体密度继电器本体、至少两个第一压力传感器、至少两个测力传感器、至少两个施加作用力机构、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，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、至少两个测力传感器、至少两个施加作用力机构、至少两个温度传感器、至少两个在线校验接点信号采样单元和一个智控单元，完成所述气体密度继电器的在线校验。

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(或监测装置)支持气体密度继电器(或监测装置)的基本信息输入，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rs232总线、rs422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，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，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，所述第一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为相对压力型传感器。

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。

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：

本申请通过智控单元控制施加作用力机构对气体密度继电器本体的信号调节机构施加外力，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，智控单元能够检测出气体密度继电器本体发生接点动作，完成气体密度继电器本体的接点信号动作值的校验工作，无须检修人员到现场校验，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。本申请的施加作用力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，提高了电网的可靠性，大大降低其密封要求，提高了效率，降低了成本，提高了现场安装的方便性和灵活性，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，符合环保规程要求。

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。

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，本实施例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、施加作用力机构15、在线校验接点信号采样单元6、智控单元7、多通接头9、测力传感器16和电气设备接头13。其中，气体密度继电器本体1、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设置在多通接头9上。

所述气体密度继电器本体1主要包括：外壳、第一波纹管104、第二波纹管103、信号发生器102(本实施例为微动开关)、信号调节机构101。其中，所述第一波纹管104的第一开口端固定在所述外壳的内壁上，所述第一波纹管104的第二开口端与第一密封件108密封连接，所述第一波纹管104的内壁、所述第一密封件108及所述外壳的内壁共同围成第一密封气室g1，所述第一压力传感器2与所述第一密封气室g1连通。所述第一密封气室g1通过多通接头9、电气设备接头13与电气设备8的绝缘气体相连通。所述第二波纹管103的第一开口端与所述第一密封件108密封连接，所述第二波纹管103的第二开口端口通过第二密封件109与所述外壳的内壁连接，所述第一波纹管104的外壁、所述第一密封件108、所述第二波纹管103的外壁、所述第二密封件109及所述外壳的内壁共同围成第二密封气室g2，所述第二密封气室g2内充有密度值为p20bc的标准补偿气体，即第二密封气室g2为温度补偿标准气室，所述第二压力传感器4设置在所述第二密封气室g2内，用于检测第二密封气室g2内的气体压力。所述第二波纹管103的内壁、所述第二密封件109及所述外壳的内壁共同围成第三气室(腔体)g3，第三气室(腔体)g3可以是半敞开或封闭式的。所述信号调节机构101和所述信号发生器102设置在所述第三气室(腔体)g3内。所述信号调节机构101与所述第一密封件108连接，所述信号发生器102对应所述信号调节机构101设置，所述气体密度继电器本体1通过所述信号发生器102输出接点信号。本实施例中，所述信号调节机构101包括一移动杆，所述移动杆的一端伸入所述第二波纹管103内，与所述第一密封件108固定连接，并随第一波纹管104的形变产生位移；所述移动杆的另一端伸出所述第二波纹管103，固定连接一横杆(或板件)，所述横杆(或板件)设有若干个调节螺钉10101，所述调节螺钉10101与信号发生器102相对应设置。通过所述第一密封气室g1和第二密封气室g2监测气体密度，并结合信号发生器102实现对气体密度的监控，当气体密度低于或/和高于所设定的气体密度时，通过信号发生器102输出报警或/和闭锁接点信号。本实施例中，所述第一密封气室g1设有与电气设备8的绝缘气体相连通的接口，所述第二密封气室g2内充有标准补偿气体；或者，所述第二密封气室g2设有与电气设备8的绝缘气体相连通的接口，所述第一密封气室g1内充有标准补偿气体，具体可以根据需要灵活设计。

所述施加作用力机构15设置在所述气体密度继电器本体1的信号调节机构101的上方，被配置为对信号调节机构101施加作用力，推动移动杆移动，第一密封气室g1和第三气室g3作用于第一波纹管104的上端面上的力的平衡被打破，第一波纹管104随移动杆的移动发现形变，产生一定的位移。移动杆带动调节螺钉10101触动信号发生器102的按钮，信号发生器102发出报警、闭锁信号。本实施例中，所述施加作用力机构15，设置于所述信号调节机构101的上方；或者还可以，所述施加作用力机构15设置于所述信号调节机构101的下方，具体可以根据实际要求灵活设置。

本实施例中，所述施加作用力机构15包括施力机构和运动机构，施力机构驱动运动机构运动。其中，施力机构包括驱动部件151和由驱动部件151驱动的传力件152(本实施例中为凸轮，凸轮在驱动部件151的驱动下转动)；运动机构包括推杆153，推杆153靠近施力机构的一端设有固定件156，推杆153的另一端穿过固定于气体密度继电器本体1的外壳内的固定架155，与信号调节机构101的移动杆正对。固定件156与固定架155之间的推杆153上套设有复位弹簧154，即推杆153在施力机构的作用下做竖直方向的往复运动。测力传感器16(本案例为位移传感器、或形变量传感器)可以直接或通过接触件1501与推杆153相连接。施力机构没有施力时，在复位弹簧154的作用下，推杆153远离信号调节机构101的移动杆，推杆153对信号调节机构101的移动杆不施加力。施力机构施力时，推杆153受到驱动部件151和传力件152的作用，其对复位弹簧154的作用力f可以通过测力传感器16检测复位弹簧154的形变量得到(f＝l*n，式中：l为形变量，mm；n为弹性系数，kg/mm)。校验时，传力件152在驱动部件151的驱动下转动，推动推杆153向下运动，进而对弹簧154和信号调节机构101施加作用力f，即所述驱动部件151通过传力件152对信号调节机构101施加作用力，使所述气体密度继电器本体1发生接点信号动作。

所述驱动部件151包括、但不限于磁力、重力、电机、电动推杆电机、步进电机、往复运动机构、卡诺循环机构、空压机、压缩机、放气阀、造压泵、增压泵、增压阀、电动气泵、电磁气泵、气动元件、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中的一种；所述传力件152包括、但不限于凸轮、连接杆、弹簧、金属件、非金属件、伸缩件、非伸缩件中的一种。所述测力传感器16与所述施加作用力机构15或信号调节机构101相连接；所述测力传感器16还与智控单元7相连接；所述测力传感器16被配置为检测所述施加作用力机构15对所述信号调节机构101所施加的力f；所述测力传感器16包括、但不限于重力传感器、压力传感器、磁力传感器、位移传感器、形变量传感器、光电传感器、角度传感器、形变片传感器、力传感器、摄像机中的一种。

所述在线校验接点信号采样单元6，与所述气体密度继电器本体1的信号发生器102直接或间接相连接，被配置为采样所述气体密度继电器本体1发生接点信号动作的接点信号，所述接点信号包括报警、和/或闭锁。

所述智控单元7，分别与所述施加作用力机构15、第一压力传感器2、第二压力传感器4、温度传感器3、测力传感器16和在线校验接点信号采样单元6相连接，被配置为完成所述施加作用力机构15的控制，压力值采集和温度值采集、和/或气体密度值采集，采集所述测力传感器的力数据f，以及检测所述气体密度继电器本体1的接点信号动作值和/或接点信号返回值。

工作原理：

非校验状态，智控单元7根据第一压力传感器2、温度传感器3监测到电气设备的气体压力和温度，得到相应的20℃压力值p20(即气体密度值)，可以远传在线监测，即所述智控单元7获取所述第一压力传感器2、温度传感器3采集的气体密度值；或者，所述智控单元7获取所述第一压力传感器2采集的压力值和温度传感器3采集的温度值，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。此时，第一密封气室g1的气体密度值大于第三气室g3的气体密度值，即第一密封气室g1的气体密度值与第三气室g3的气体密度值的差值大于某一设定值，由图1可知，信号调节机构101的调节螺钉10101和信号发生器102之间存在相应的距离，此时的调节螺钉10101没有接触信号发生器102，即没有触发信号发生器102，信号发生器102没有动作，其接点信号没有输出。

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ps；气体密度继电器就发出指令，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ps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，智控单元7连通气体密度继电器本体1的接点采样电路。

接着，智控单元7控制施加作用力机构15的驱动部件151驱动传力件152转动，传力件152转动推动推杆153向下运动，进而对弹簧154和信号调节机构101施加作用力f，即所述驱动部件151通过传力件152对信号调节机构101的移动杆施加作用力f，作用于第一波纹管104的上端面的压力增大，带动第一波纹管104向下产生位移，发生形变。移动杆向下产生位移，使得调节螺钉10101和信号发生器102之间的距离减小，当距离小于相应的值，信号调节机构101的调节螺钉10101接触到了信号发生器102，即触发信号发生器102，信号发生器102的接点动作(接通)，发出相应的接点信号(报警或闭锁)。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，所述智控单元7获取所述气体密度继电器本体1发生接点信号动作或切换时、所述第一压力传感器2采集的压力值p1和温度传感器3采集的温度值t，以及所述测力传感器16采集的力f，根据力f计算或换算成为对应的压力值p4，并根据压力值p1和压力值p4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7获取所述气体密度继电器本体1发生接点信号动作或切换时、所述第一压力传感器2和温度传感器3采集的气体密度值p120，以及所述测力传感器16采集的力f，结合温度传感器3采集的温度值t，经过计算或换算成为对应的气体密度值p420，并根据气体密度值p120和气体密度值p420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。进一步来说，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-p4；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1发生接点信号动作或切换时，其等效气体压力值p＝p1-p4*m，其中m为预设系数，根据气体密度继电器本体特性得到；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。或者还可以，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、p420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p420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、p4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、p4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本体的在线校验。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。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安全监控电气设备的气体密度，使电气设备安全可靠地工作。这样就方便完成气体密度继电器本体1的在线校验工作，同时在线校验气体密度继电器本体1时不会影响电气设备的安全运行。

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、rs422、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，充分保证气体密度继电器的可靠性能。

其中，第一压力传感器2、第二压力传感器4的类型：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。

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：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pd20，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pd20，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、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，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密度继电器进行在线校验，而发出告示信号。例如，当设备的气体密度值小于设定值ps时，就不校验了。例如：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，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/t259《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/或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、施加作用力机构15、在线校验接点信号采样单元6、智控单元7、多通接头9、测力传感器16和电气设备接头13。其中，气体密度继电器本体1、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设置在多通接头9上。

与实施例一有区别的是：

本实施例的施加作用力机构15包括施力机构和运动机构，施力机构驱动运动机构运动。其中，施力部件包括驱动部件151、直线驱动件158和传力件159，直线驱动件158在驱动部件151的驱动下沿直线运动，从而推动传力件159运动；运动机构包括推杆153，推杆153靠近施力机构的一端设有固定件156，推杆153的另一端穿过气体密度继电器本体1的外壳内的固定架155与信号调节机构101正对，固定件156与固定架155之间的推杆153上套设有复位弹簧154。测力传感器17(本案例为重力传感器、力传感器、形变片传感器)通过接触件157与推杆153相连接。施力机构没有施力时，在复位弹簧154的作用下，推杆153远离信号调节机构101的移动杆，推杆153对信号调节机构101的移动杆不施加力。施力机构施力时，通过施力部件151驱动直线驱动件158向左运动，继而推动传力件159向左运动，传力件159上设有朝向推杆153倾斜的施力面，施力面向推杆153施加向下的作用力，使得推杆153向下运动，进而对信号调节机构101的移动杆的上端面产生作用力f，其作用力f通过测力传感器17检测到。即所述驱动部件151通过传力件158对信号调节机构101的移动杆施加作用力，使所述气体密度继电器本体1发生接点信号动作。所述驱动部件151包括、但不限于磁力、重力、电机、电动推杆电机、步进电机、往复运动机构、卡诺循环机构、空压机、压缩机、放气阀、造压泵、增压泵、增压阀、电动气泵、电磁气泵、气动元件、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中的一种；所述传力件159包括、但不限于凸轮、连接杆、弹簧、金属件、非金属件、伸缩件、非伸缩件中的一种。所述测力传感器17与所述施加作用力机构15或信号调节机构101相连接；所述测力传感器17还与智控单元7相连接；所述测力传感器17被配置为检测所述施加作用力机构15对所述信号调节机构101所施加的力f；所述测力传感器17也可以包括、但不限于重力传感器、压力传感器、磁力传感器、位移传感器、形变量传感器、光电传感器、角度传感器、摄像机中的一种。

综上所述，本申请通过智控单元7控制施加作用力机构15对气体密度继电器本体1的信号调节机构101施加外力，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能够检测出气体密度继电器本体1发生接点动作，完成气体密度继电器本体1的接点信号动作值的校验工作，无须检修人员到现场校验，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。本申请的施加作用力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，提高了电网的可靠性，大大降低其密封要求，提高了工作效率，降低了运行维护成本，提高了现场安装的方便性和灵活性，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，符合环保规程要求。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。

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。

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。