一种压力可控型SF6气体密度继电器信号模拟测试仪的制作方法

本实用新型涉及电力设备的模拟测试领域，具体涉及一种压力可控型SF6气体密度继电器信号模拟测试仪。

背景技术：

目前，我国新建或在建智能变电站大多为气体绝缘变电站，简称GIS（Gas Insulated Substation），其运行可靠性及安全性较高，占地面积较少。GIS中绝缘介质采用SF6气体，绝缘强度是空气的2.33倍，灭弧能力是空气的100倍。GIS设备上安装有气体密度继电器用于检测SF6气体密度的变化，实时监测设备SF6压力的运行状况，其性能好坏直接影响到SF6电气设备的可靠安全运行，由此，SF6气体密度继电器是SF6电气开关的关键元件之一。

在实际运行中，安装于现场的SF6气体密度继电器因不经常动作，经过一段时期后常出现动作不灵活或触点接触不良的现象，有的还会出现温度补偿性能变差，当环境温度变化时容易导致SF6气体密度继电器误动作。DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》规定：各SF6电气开关使用的单位应定期对SF6气体密度继电器进行校验及信号模拟。因此，对现场的SF6气体密度继电器进行定期校验是防患于未然，保障电力设备安全可靠运行的必要手段之一。

在现场模拟信号时，传统的信号模拟方法是通过使用尖锐器物按压放气孔进行模拟。该方法虽然能够在一定范围内验证气体密度继电器的性能是否正常，但还是存在以下几个问题：第一，手动按压对压力具有不可控性，往往会造成压力过大或是过小，需要重复多次试验，效率不高；第二，在过去的试验中，发生了多次气体密度继电器气嘴损坏或是气嘴处漏气现场，这与试验过程中的不可控压力释放具有一定关系；第三，操作人员近距离靠近气压表，释放的SF6气体易被操作人员吸入，对身体造成伤害；第四，释放的SF6气体直接排入大气，对空气造成污染，并造成气体浪费；第五，无温度参照标准，不同环境下的测试结果，不能精确表达设备运行状况。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点和不足，提供一种精确可控、轻便易操作、安全快速的压力可控型SF6气体密度继电器信号模拟测试仪。该测试仪能很好的适应现场工作，与传统的信号模拟方法相比，能够更加高效安全地完成SF6密度继电器的校验工作，并可在气压低于规定值时及时进行补气。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种压力可控型SF6气压表信号模拟测试仪，包括SF6气体通道单元和气体压力智能控制单元。

其中，SF6气体通道单元包括：

内置SF6钢瓶：存储有合格SF6气体，用以对气压不足的GIS设备进行补气；

内置钢瓶压力表：与内置SF6钢瓶连通，用以显示内置钢瓶气体压力；

内置补气通道：包括有连通内置SF6钢瓶的补气管道、位于补气管道上的电控补气阀门和补气嘴，电控补气阀门可以调节补气速率，补气嘴通过SF6专用软管连接SF6气体密度继电器附补气口；在SF6电气设备的气压低于规定值时可选择进行补气；

内置测试通道：包括有测试管道，位于测试管道上的电控测试阀门和测试气嘴，测试气嘴通过SF6专用软管连接SF6气体密度继电器附测试口；

排气通道：包括有连通测试管道的排气管道，位于排气管道上的电控排气阀门和排气嘴；排气通道用以排出内置测试通道内的SF6气体，进而对测试气压进行调节，实现低气压模拟。

气体压力智能控制单元包括：

传感器：包括有温度传感器和气体压力传感器，其被置放于测试管道内，用以实时监测测试管道内部温度及气压，并将温度及气压值数据上传给微处理器MCU；

触摸显示屏：用以向微处理器MCU输入报警压力值和闭锁压力值并用于实验数据的实时显示；

控制器：包括排气阀门高速控制器和补气及测试阀门高速控制器，两者分别通过微处理器MCU的下行命令来控制电控排气阀门、电控补气和电控测试阀门动作；

微处理器MCU：微处理器MCU控制电控排气阀门排气以模拟低气压，微处理器MCU通过外部的测试线接收SF6气体密度继电器的报警信号和闭锁信号，以校验SF6气体密度继电器是否能在气压等于或低于报警压力值时正常报警及是否能在压力值等于或低于闭锁压力值时正常控制SF6电气开关闭锁。

微处理器MCU接收传感器上传的温度及气压值数据，并将实测气压值转换为标准温度下气压值；微处理器MCU将该标准温度下气压值与设定的门限值（报警压力值和闭锁压力值）进行对比，从而输出相应动作信号至控制器，控制器控制相应电控阀门开启或关闭来实现低气压模拟；微处理器MCU还通过测试线与SF6气体密度继电器相连，来接收SF6气体密度继电器的报警信号或闭锁信号，以校验SF6气体密度继电器是否能在测试气压等于或低于报警压力值时正常报警及在压力值等于或低于闭锁压力值时正常控制SF6电气开关闭锁，具体如下：

当实测压力值高于报警压力值时，微处理器MCU发令开放电控排气阀门，待测试通道内部气压逐渐降低至报警压力值或报警压力值以下时，微处理器MCU发令关闭电控排气阀门，此时微处理器MCU可通过外部的测试线接收SF6气体密度继电器的报警信号以校验SF6气体密度继电器是否能在气压等于或低于报警压力值时正常报警；所述微处理器MCU还可接收触摸显示屏的继续校验指令，微处理器MCU接收到继续校验指令后发令再次打开电控排气阀门，当测试通道内的压力值逐渐降低至闭锁压力值或闭锁压力值以下时，微处理器MCU可通过外部的测试线接收SF6气体密度继电器的闭锁信号以校验SF6气体密度继电器是否能在压力值等于或低于闭锁压力值时正常控制SF6电气开关闭锁。

实验的数据可通过触摸显示屏实时显示。

作为更优，还设有内置热敏打印机，以用于试验数据的打印输出，实现记录和保存试验数据。

作为更优，前述的内置钢瓶压力表的刻度盘分为红、绿、白三色，指针指向白色区域表示压力正常，指向绿色区域表示气压低，应注意使用量，指向红色区域则禁止使用，并及时对内置钢瓶进行补气或更换。

本实用新型的有益效果是：可实现压力精准可控、模拟低气压来校验SF6气体密度继电器，并能自动补气，效率较高，安全可靠，测量结果更加精确，能够有效避免由操作不当引起的设备损坏，同时避免近距离操作人员吸入SF6气体。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型的结构原理图。

图2为本实用新型的主视结构示意图。

图3为本实用新型的测试工作示意图。

图中，1为内置SF6钢瓶、2为内置钢瓶压力表、3为电控测试阀门、4为电控补气阀门、5为补气嘴、6为补气及测试阀门高速控制器、7为内置热敏打印机、8为数控总线、9为测试嘴、10为温度传感器、11为电控排气阀门、12为数模转换器、13为触摸显示屏、14为微处理器MCU、15为通信串口、16为排气阀门高速控制器、17为排气嘴、18为SF6气体密度继电器、19为气体压力传感器、20为内置SF6管道、21为测试线、22为继电器动作信号输入端口、23为电源模块、24为电源开关、25为继电器电流输入口、26为交流充电端口、27为SF6专用软管。

具体实施方式

附图为本实用新型的一种具体实施例。如图1所示，该实施例包括有SF6气体通道单元和气体压力智能控制单元。SF6气体通道单元包括内置SF6钢瓶1、内置钢瓶压力表2、电控测试阀门3、电控补气阀门4、补气嘴5、测试嘴9、电控排气阀门11、电控排气嘴17、SF6通道20。补气嘴5和测试嘴9分别通过两根SF6专用软管27与被测SF6密度继电器18连接，用于补气和测试。测试完成之后通过电控排气嘴17将测试通道内SF6气体排出。气体压力智能控制单元包括测试及补气阀门高速控制器6、微处理器14、触摸显示屏13、温度传感器10、排气阀门高速控制器11、内置热敏打印机7、通信串口15、数控总线8、气体压力传感器19、继电器动作信号输入端口22(继电器报警信号和闭锁信号)、电源模块23、电源开关24、继电器电流输入口25（校验中为继电器提供电源）、交流充电端口26。电源模块23为蓄电池组，为整套装置提供电源。继电器动作信号输入端口22和继电器电流信号输入口25通过测试线21与被测SF6密度继电器18连接，实现同被测SF6密度继电器18的数据交互。微处理器MCU分析并处理来自于温度传感器10、气体压力传感器19以及被测密度继电器18的数据，并能够根据数据处理结果向测试及补气阀门高速控制器6和排气阀门高速控制器11发布动作信号，进而控制电控测试阀门3、电控补气阀门4和电控排气阀门。试验数据可通过触摸显示屏13实时显示，并可以通过内置热敏打印机7打印出结果。

如图2所示，本实用新型压力可控型SF6气压表模拟测试仪主视结构包括内置钢瓶压力表2、电控补气阀门4、电控测试阀门3、补气嘴5、内置热敏打印机7、测试嘴9、触摸显示屏13、通信串口15、电控排气嘴17、测试继电器动作信号输入端口22、电源开关24、继电器电流信号输入口25以及交流充电端口26。

如图3所示，SF6通道A为GIS组合电气设备本体的一段气体通道，通过充放气阀门B与SF6气体密度继电器连接，阀门B与SF6气体密度继电器的气室F之间为气体通道C，通道C通过气嘴及补气通道D与压力可控型SF6气压表模拟测试仪的补气嘴相连，通道D为SF6专用软管。测试过程中，SF6气体密度继电器（气体密度表）的气室F通过测试通道E与压力可控型SF6气压表模拟测试仪的测试嘴相连，通道E同通道D一样为SF6专用软管。

本实用新型利用压力平衡原理，电控阀门控制测试通道的内部气压，并经过数模计算，转换成一定温度下的标准气压，在触摸显示屏幕上显示实时数值，进行气体密度继电器信号模拟测试，其具体测量方法包含如下步骤：

S1.使用前先打开充放气阀门B，并将压力可控型SF6气压表模拟测试仪通过测试通道E与SF6气体密度继电器连通，此时A、C、E、F四者联通，气压一致。通道C与气室F时刻相通。

S2.将充放气阀门B拧紧，此时A与C、E、F中断，C、E、F仍然连通，C、E、F气压相同。

S3.通过触摸显示屏设置压力可控型SF6气压表模拟测试仪的两个内部定值，分别为报警压力值和闭锁压力值。若微处理器MCU判断出通道C（同气室F）内的压力高于设置的气体报警信号压力值，则向电控排气阀门11发出开放动作命令，此时C、E、F内的气体排向外界，当通道C内的压力值等于或略低于模拟测试仪设定的报警压力值时，微处理器向电控排气阀门11发出关闭动作命令，E不再向外界排气，通道C（同气室F）的压力是密度表报警压力，此时密度表发报警信号，并通过测试线上传给压力可控型SF6气体密度继电器模拟测试仪。通过触摸显示屏选择继续试验，电控排气阀门11将再次打开，当通道C内的压力值等于或略低于模拟测试仪设定的闭锁压力值时，电控排气阀门11接收到微处理器关闭命令，密度表将发送闭锁信号，通过测试线上传给压力可控型SF6气体密度继电器模拟测试仪。

在工作中，SF6气体密度继电器和压力可控型SF6气体密度继电器模拟测试仪的压力始终一致，模拟测试仪通过补气通道D和气嘴与通道C联通，当微处理器判断出C、E、F内的压力低于规定压力时，可选择控制电控补气阀门开放，使气体从SF6钢瓶通过补气通道D流向GIS气室，为GIS设备及时充气。