一种具有在线自校验功能的气体密度继电器及其校验方法与流程

本发明涉及电力技术领域，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其校验方法。

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等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：

本发明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其校验方法，以解决上述技术背景中提出的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

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、测力传感器、驱使接点动作机构和智控单元；

所述气体密度继电器本体包括：壳体，以及设于壳体内的压力检测元件、温度补偿元件、信号发生器、信号动作机构；

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；

所述驱使接点动作机构，设置于所述壳体内或壳体外，包括施力机构和运动机构，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，所述推杆在施力机构的驱动下运动，直接或间接地使信号动作机构发生位移，以触发信号发生器产生接点信号动作；

所述测力传感器，设置在驱使接点动作机构上或设置在壳体内，被配置为检测所述驱使接点动作机构对所述气体密度继电器本体施加的力的大小；

所述智控单元，分别与所述驱使接点动作机构、第一压力传感器、温度传感器、测力传感器相连接，被配置为完成所述驱使接点动作机构的控制，压力值采集和温度值采集、和/或气体密度值采集，或/和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、测力传感器、驱使接点动作机构和智控单元；

所述气体密度继电器本体包括：壳体，以及设于壳体内的压力检测元件、温度补偿元件、信号发生器、信号动作机构；

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；

所述驱使接点动作机构，设置于所述壳体内或壳体外，包括施力机构和运动机构，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，所述推杆在施力机构的驱动下运动，直接或间接地使信号动作机构发生位移，以触发信号发生器产生接点信号动作；

所述测力传感器，设置在驱使接点动作机构上或设置在壳体内，被配置为检测所述驱使接点动作机构对所述气体密度继电器本体施加的力的大小；

所述智控单元，分别与所述驱使接点动作机构、第一压力传感器、温度传感器、测力传感器相连接，被配置为完成所述驱使接点动作机构的控制，压力值采集和温度值采集、和/或气体密度值采集，或/和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。

优选地，所述温度补偿元件采用温度补偿片或壳体内封闭的气体。

优选地，所述压力检测元件包括巴登管或波纹管。

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。

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，所述测力传感器设置在驱使接点动作机构的推杆上；或者，

所述测力传感器设置在压力检测元件上；或者，

所述测力传感器设置在温度补偿元件上；或者，

所述测力传感器设置在信号动作机构上。

优选地，所述气体密度继电器本体还包括设于所述壳体内的基座、端座、机芯；所述机芯固定在所述基座上；所述压力检测元件为内充有密封气体的巴登管，其一端固定在所述基座上并与之连通，另一端通过所述端座与所述温度补偿元件的一端相连接，所述温度补偿元件的另一端设有信号动作机构；所述信号动作机构上设有推动所述信号发生器、使所述信号发生器的接点接通或断开的调节螺钉或触发件，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；所述驱动接点动作机构设于所述气体密度继电器本体的壳体外，所述驱动接点动作机构还包括设有开口的外罩，所述外罩固定连接于所述壳体上，且所述开口朝向所述壳体，所述驱动部件、传力件、推杆设置在所述外罩内；或者，所述驱动接点动作机构设于所述气体密度继电器本体的壳体内。

更优选地，所述推杆朝向施力机构的一端设有固定件，所述固定件固定于所述外罩内，所述推杆的另一端贯穿固定于所述外罩的开口处的固定架，所述推杆穿出所述固定架的端部自所述气体密度继电器本体的壳体上的气孔伸入所述壳体内；所述壳体内的所述端座上设有端座接触板，所述推杆伸入所述壳体的端部与所述端座接触板相对设置。

进一步地，所述测力传感器通过接触件与所述推杆相连接，或者，所述测力传感器直接与所述推杆相连接。

进一步地，所述固定件与固定架之间的推杆上套设有复位弹簧。

更进一步地，所述传力件为凸轮，所述凸轮上与所述凸轮的凸起部相对的端面与所述推杆朝向凸轮的一端相接触，所述复位弹簧为自然伸展状态；所述驱动部件驱动所述凸轮转动，所述凸轮的凸起部击打所述推杆，驱动所述推杆沿其轴向方向运动，所述凸轮的凸起部离开所述推杆时，所述推杆在所述复位弹簧的弹力作用下复位。

更优选地，所述推杆朝向施力机构的一端穿过一固定架，所述固定架固定设置在气体密度继电器本体的壳体上，所述推杆远离施力机构的一端自所述外罩的开口伸出后，通过气体密度继电器本体的壳体上的气孔伸入所述壳体内；所述推杆伸入所述壳体的端部与壳体内的压力检测元件相对设置。

进一步地，所述测力传感器通过接触件与所述压力检测元件相接触，或者，所述测力传感器直接与所述压力检测元件相接触。

进一步地，所述固定架与所述气孔之间的推杆上套设有复位弹簧。

更进一步地，所述传力件为凸轮，所述凸轮上与所述凸轮的凸起部相对的端面与所述推杆朝向凸轮的一端相接触，所述复位弹簧为自然伸展状态；所述驱动部件驱动所述凸轮转动，所述凸轮的凸起部击打所述推杆，驱动所述推杆沿其轴向方向运动，所述凸轮的凸起部离开所述推杆时，所述推杆在所述复位弹簧的弹力作用下复位。

更优选地，所述机芯包括扇形齿轮和中心齿轮，扇形齿轮的第一端部与中心齿轮相啮合，扇形齿轮的第二端部通过连杆或直接与所述温度补偿元件的另一端连接；所述扇形齿轮的第二端部固定连接扇形齿轮接触件的一端，扇形齿轮接触件的另一端自所述气体密度继电器本体的壳体的气孔伸出所述壳体外、与所述驱使接点动作机构的推杆远离施力机构的一端相对设置。

进一步地，所述施力机构通过所述推杆对扇形齿轮接触件施加作用力，扇形齿轮的第二端部产生位移，扇形齿轮与中心齿轮啮合的第一端部驱动中心齿轮转动，中心齿轮和指针均安装在驱动杆上，中心齿轮的转动带动驱动杆转动，使指针移动指示在刻度盘上。

更进一步地，所述指针上设有触发器，所述触发器用于使所述信号发生器的接点接通或断开。

进一步地，所述测力传感器设置在所述驱使接点动作机构的施力机构上。

优选地，所述气体密度继电器本体包括设于所述壳体内作为压力检测元件的第一波纹管，还包括第二波纹管，所述第一波纹管的第一开口端固定在所述壳体的内壁上，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、所述壳体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壳体的内壁连接，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壳体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，构成温度补偿元件；所述第二波纹管的内壁、所述第二密封件及所述壳体的内壁共同围成第三气室，所述信号发生器和信号动作机构设置在所述第三气室内，所述信号动作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动作机构设置；所述驱动接点动作机构设于所述气体密度继电器本体的壳体内，所述推杆靠近所述传力件的一端设有固定件，所述推杆远离所述传力件的一端贯穿固定于壳体内壁的固定架，并延伸至固定架的下方与信号动作机构相对设置。

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，所述信号动作机构包括一移动杆，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，固定连接一调节固定件，所述调节固定件设有调节螺钉，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。

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，所述测力传感器通过接触件与所述推杆相连接，或者，所述测力传感器直接与所述推杆相连接。

进一步地，所述测力传感器设于所述推杆朝向传力件的一端，或者，所述测力传感器设于所述推杆背向传力件的一端。

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，用于完成气体密度继电器对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，并根据压力值p1、t和f计算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。

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之间的对应关系预先设计成数据表格，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之间的对应关系预先设计成数据表格，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；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、所述测力传感器采集的力f、以及温度值t之间的对应关系预先设计成数据表格，并根据气体压力值p1、f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在线校验接点信号采样单元，在线校验接点信号采样单元分别与所述气体密度继电器本体的信号发生器和智控单元相连接，被配置为采样所述气体密度继电器本体的接点信号。

更优选地，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、或驱使接点动作机构、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。

进一步地，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所述气体密度继电器本体的接点与接点信号控制回路，所述第二连接电路连接所述气体密度继电器本体的接点与所述智控单元；在非校验状态下，所述第二连接电路断开，所述第一连接电路闭合；在校验状态下，所述在线校验接点信号采样单元切断所述第一连接电路，连通所述第二连接电路，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。

更优选地，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、所述驱使接点动作机构、所述在线校验接点信号采样单元、所述智控单元、所述温度传感器中的一个或多个设置在所述多通接头上。

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。

优选地，所述气体密度继电器本体的壳体上还设有用于显示绝缘气体密度的显示机构。

更优选地，所述显示机构包括连接机构、机芯、指针和刻度盘，所述机芯通过所述连接机构与所述信号动作机构相连接，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；或者，所述显示机构包括液晶或/和数码管。

本申请第三个方面提供了一种气体密度继电器的校验方法，包括：

正常工作状态时，气体密度继电器或气体密度监测装置监控电气设备内的气体密度值；

气体密度继电器或气体密度监测装置根据设定的校验时间或/和校验指令，以及气体密度值情况，在允许校验气体密度继电器的状况下：

通过智控单元驱动驱使接点动作机构，使驱动接点动作机构的运动机构在施力机构的驱动下向气体密度继电器本体内的元件施加作用力，使气体密度继电器本体的信号动作机构发生位移，触发信号发生器产生接点信号动作；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，并根据压力值p1、t和f计算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；

当所有的接点信号校验工作完成后，智控单元复原驱使接点动作机构。

优选地，所述气体密度继电器或气体密度监测装置还包括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分别与所述气体密度继电器本体的信号发生器和智控单元相连接，被配置为采样所述气体密度继电器本体的接点信号；所述校验方法，包括：

正常工作状态时，气体密度继电器或气体密度监测装置监控电气设备内的气体密度值，同时气体密度继电器或气体密度监测装置通过第一压力传感器、温度传感器以及智控单元在线监测电气设备内的气体密度值；

气体密度继电器或气体密度监测装置根据设定的校验时间或/和校验指令，以及气体密度值情况，在允许校验气体密度继电器的状况下：

通过智控单元把在线校验接点信号采样单元调整到校验状态，在校验状态下，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的控制回路，将气体密度继电器本体的接点连接至智控单元；

智控单元驱动驱使接点动作机构，使驱动接点动作机构的运动机构在施力机构的驱动下向气体密度继电器本体内的元件施加作用力，使气体密度继电器本体的信号动作机构发生位移，触发信号发生器产生接点信号动作，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，并根据压力值p1、t和f计算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；

当所有的接点信号校验工作完成后，智控单元复原驱使接点动作机构，并将在线校验接点信号采样单元调整到工作状态，气体密度继电器本体的接点信号的控制回路恢复运行正常工作状态。

优选地，一种气体密度继电器的校验方法，包括：

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；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之间的对应关系预先设计成数据表格，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之间的对应关系预先设计成数据表格，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；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、所述测力传感器采集的力f以及温度值t之间的对应关系预先设计成数据表格，并根据气体压力值p1、所述测力传感器采集的力f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。

与现有技术相比，本发明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及其校验方法，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、温度传感器、测力传感器、驱使接点动作机构和智控单元。所述驱使接点动作机构被配置为直接、或间接驱使所述气体密度继电器本体的信号动作机构发生位移，使所述气体密度继电器本体发生接点信号动作，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。最重要的是，由于本发明技术进行了技术创新：驱使接点动作机构不是与气体密度继电器本体或电气设备的sf6的主气路相连通，能够大大提高电网的可靠性，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了在线校验，进而实现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是实施例四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

为使本发明的目的、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发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

图1为本申请一种实施例一的气体密度继电器的结构示意图。如图1所示，一种气体密度继电器包括：气体密度继电器本体1、第一压力传感器2、温度传感器3、测力传感器16、驱使接点动作机构15、在线校验接点信号采样单元6和智控单元7。

其中，气体密度继电器本体1包括壳体101，以及设于所述壳体101内的基座102、端座108、压力检测元件103、温度补偿元件104、若干信号发生器109、机芯105、指针106、连杆112、刻度盘107。所述机芯105固定在所述基座102上；所述压力检测元件103(巴登管)的一端固定在所述基座102上并与之连通，所述压力检测元件103(巴登管)内充有密封气体，所述压力检测元件103(巴登管)的另一端通过所述端座108与所述温度补偿元件104的一端相连接，所述温度补偿元件104采用温度补偿片，所述温度补偿元件104的另一端设有信号动作机构111；所述信号动作机构111上设有推动所述信号发生器109、使所述信号发生器109的接点接通或断开的调节件(例如调节螺钉)，所述信号发生器109包括微动开关或磁助式电接点，所述气体密度继电器本体1通过所述信号发生器109输出接点信号。端座108上设有端座接触板108a。所述温度补偿元件104的另一端还通过连杆112与所述机芯105连接或直接与所述机芯105连接；所述指针106安装于所述机芯105上且设于所述刻度盘107之前，所述指针106结合所述刻度盘107显示气体密度值。所述气体密度继电器本体1还可以包括具有示值显示的数码器件或液晶器件。

本实施例的气体密度继电器本体1可以包括：充油型密度继电器、无油型密度继电器、气体密度表、气体密度开关或者气体压力表。第一压力传感器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设置在接头110上。测力传感器16和驱使接点动作机构15设置在壳体101的外面。第一压力传感器2、温度传感器3、在线校验接点信号采样单元6、测力传感器16和智控单元7相连接；所述在线校验接点信号采样单元6与所述信号发生器109相连接。

所述驱使接点动作机构15设置在壳体101的外面，与所述气体密度继电器本体1的端座108上的端座接触板108a相对应设置；所述驱使接点动作机构15被配置为间接地使所述气体密度继电器本体1的信号动作机构111发生相应位移，进而使所述气体密度继电器本体1发生接点信号动作。具体地，所述接点动作机构15包括设有开口的外罩158，以及设于外罩158内的驱动部件151、传力件152和推杆153，推杆153与端座接触板108a相对应设置，所述外罩158的开口朝向所述气体密度继电器本体1的壳体101。传力件152在驱动部件151的驱动下转动；推杆153靠近传力件152的一端设有固定件156，固定件156固定设置在外罩158的内壁上，推杆153远离传力件152的一端贯穿固定于所述外罩158的开口处的固定架155，固定架155上设有贯通的供推杆153穿过安装的导向孔，导向孔的内径大于推杆153的外径，推杆153远离传力件152的一端穿过固定架155上的导向孔后，通过气体密度继电器本体1的壳体101上的气孔伸入所述壳体101内，所述推杆153伸入所述壳体101的端部与壳体101内的端座接触板108a相对设置。

本实施例中，所述驱动部件151为电机，传力件152为凸轮，凸轮在电机的驱动下转动。电机驱动凸轮转动的具体方式有很多，例如，两个支撑板之间通过轴承连接有转轴，将凸轮通过转轴设置在两个支撑板之间，电机的输出轴与转轴的一端固定连接，电机转动时，带动转轴转动，从而带动转轴上固定安装的凸轮转动。再例如，在推杆的上方架设一可转动的转动轴，将凸轮和一大齿轮同轴固定安装在转动轴上，将一小齿轮固定安装在电机的输出轴上，小齿轮与大齿轮啮合连接，电机转动时，带动小齿轮转动，大齿轮随之转动，带动用于安装大齿轮的转动轴发生转动，从而带动转动轴上固定安装的凸轮发生转动。

固定件156与固定架155之间的推杆153上套设有复位弹簧154，复位弹簧154的一端与固定件156固定连接，另一端与固定架155固定连接。推杆153在未受力状态下，凸轮上与凸轮的凸起部相对的端面与推杆153设有固定件156的一端相接触，复位弹簧154处于自然伸展状态，推杆153伸出固定架155的部分位于气体密度继电器本体1的端座接触板108a的一侧且与端座接触板108a不接触。当电机驱动凸轮转动，凸轮的凸起部击打推杆153，驱动推杆153沿其轴向方向运动，凸轮的凸起部离开推杆153设有固定件156的一端时，推杆153又在复位弹簧154的弹力作用下复位。

所述接点动作机构15还包括测力传感器16，测力传感器16通过接触件1501与推杆153相连接。本实施例中，测力传感器16为位移传感器或形变量传感器，设于推杆153设有固定件156的一端。所述测力传感器16与智控单元7相连接，用于检测所述驱使接点动作机构15对所述端座108所施加的力f。

驱动部件151没有施力时，在弹簧154的作用下，推杆153远离端座接触板108a，推杆153对端座接触板108a不施加力。测力传感器16通过接触件1501与推杆153相连接，推杆153受到施力部件151和传力件152的作用，其对弹簧154的作用力f可以通过测力传感器16检测到弹簧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，通过施力部件151转动传力件152，继而推动推杆153向右运动，进而对弹簧154和端座接触板108a(也即端座108)施加作用力f，即所述施力部件151通过传力件152对端座108施加作用力，使气体密度继电器本体1发生接点信号动作。

上述驱动部件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，而位移传感器包括、但不限于激光位移传感器、红外位移传感器、接触式位移传感器、非接触式位移传感器的一种。

其工作原理如下：

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)。当需要校验气体密度继电器本体1时，此时如果气体密度值p20≥设定的安全校验密度值ps；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。

通过智控单元7驱动驱使接点动作机构15，使所述气体密度继电器本体1的端座108发生位移，借助于温度补偿元件104，使信号动作机构111发生位移，信号动作机构111上的调节件(例如，调节螺钉)推动信号发生器109(例如，微动开关)，信号发生器109的接点接通，发出相应的接点信号(报警或闭锁)。

接着，推杆153在复位弹簧154的弹力作用下复位，不再给端座接触板108a施加作用力，温度补偿元件104复位，调节件远离信号发生器109，信号发生器109的接点断开，接点信号(报警或闭锁)解除。

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。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-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1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，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、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、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。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，通过智控单元7复原驱使接点动作机构15。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)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，完成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，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、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。

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/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。

上述的气体密度继电器本体1，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。

上述的第一压力传感器2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)。

上述的温度传感器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。

上述的在线校验接点信号采样单元6用于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。

上述的智控单元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。

上述的电气设备，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。

气体密度继电器本体1、第一压力传感器2、温度传感器3、驱动驱使接点动作机构15、在线校验接点信号采样单元6和智控单元7可以根据需要进行灵活设置。例如气体密度继电器本体1、压力传感器2和温度传感器3可以设置在一起；总之，它们间的设置可以灵活排列组合。

施力机构和运动机构也可以一体化设计；或者，所述施力机构的驱动部件和由驱动部件驱动的传力件也可以一体化设计；所述运动机构的推杆泛指推动件，所述推杆(推动件)在施力机构的驱动下运动，直接或间接地使信号动作机构发生位移。所述传力件泛指传力部件，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。所述驱动接点动作机构可以设于所述气体密度继电器本体的壳体内。所述推杆穿出所述固定架的端部自所述气体密度继电器本体的壳体上的气孔伸入所述壳体内，所述推杆与所述壳体的内壁可以密封接触，也可以没有接触；所述推杆与压力检测元件、或温度补偿元件、或信号发生器、或信号动作机构相对设置，或者所述推杆直接或间接与压力检测元件、或温度补偿元件、或信号发生器、或信号动作机构相连接或接触。所述测力传感器还可以通过接触件或直接与所述压力检测元件、或温度补偿元件、或信号发生器、或信号动作机构相连接。所述信号动作机构上设有推动所述信号发生器、使所述信号发生器的接点接通或断开的触发件，具体来说，所述触发件根据气体密度值完成信号发生器(具体为磁助式电接点)的接点接通或断开，所述气体密度继电器本体通过所述信号发生器(具体为磁助式电接点)输出接点信号。

实施例二：

如图2所示，本发明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。

与实施例一有区别的是：

1)所述驱使接点动作机构15设置在壳体101的外面，与所述气体密度继电器本体1的压力检测元件103(巴登管)相对应设置；所述驱使接点动作机构15被配置为间接地使所述气体密度继电器本体1的信号动作机构111产生相应位移，进而使所述气体密度继电器本体1发生接点信号动作。

所述驱使接点动作机构15包括一端开口的外罩158，以及设于外罩158内的驱动部件151、传力件152(凸轮)、推杆153、弹簧154、固定架155；其中，外罩158的开口朝向气体密度继电器本体1的壳体101，推杆153与壳体101内的压力检测元件103(巴登管)相对设置。测力传感器16(本案例为压力传感器、或位移传感器、或形变量传感器、或光电传感器、或形变片传感器)与压力检测元件103(巴登管)相对设置，其中测力传感器16的力接触件16a与压力检测元件103(巴登管)接触，通过该测力传感器16能够检测到推杆153对压力检测元件103(巴登管)所施加的力f。

传力件152在驱动部件151的驱动下转动；固定架155固定设置在气体密度继电器本体1的壳体101上；推杆153靠近传力件152的一端贯穿固定架155，推杆153远离传力件152的一端自所述外罩158的开口伸出后，通过气体密度继电器本体1的壳体101上的气孔伸入所述壳体101内且与所述壳体101的内壁密封接触，所述推杆153伸入所述壳体101的端部与壳体101内的压力检测元件103(巴登管)相对设置。固定架155与壳体101的气孔之间的推杆153上套设有复位弹簧154，复位弹簧154的一端与固定架155固定连接，另一端与壳体101固定连接。推杆153在未受力状态下，传力件152(凸轮)上与传力件152(凸轮)的凸起部相对的端面与推杆153穿过固定架155的一端相接触，复位弹簧154处于自然伸展状态，推杆153伸入壳体101的部分位于气体密度继电器本体1的压力检测元件103(巴登管)的一侧且与压力检测元件103(巴登管)不接触，即推杆153对压力检测元件103(巴登管)不施加力。

校验时，驱动部件151(电机)驱动传力件152(凸轮)转动，传力件152(凸轮)的凸起部击打推杆153，驱动推杆153沿其轴向方向运动，推杆153对压力检测元件103(巴登管)施加力f，迫使压力检测元件103(巴登管)末端的端座108发生位移，借助于温度补偿元件104，使信号动作机构111发生位移，信号动作机构111上的调节件(例如，调节螺钉)推动信号发生器109(例如，微动开关)，信号发生器109的接点接通，发出相应的接点信号(报警或闭锁)。接着，传力件152(凸轮)的凸起部离开推杆153穿过固定架155的一端时，推杆153在复位弹簧154的弹力作用下复位，不再给压力检测元件103(巴登管)施加作用力，温度补偿元件104复位，调节件远离信号发生器109，信号发生器109的接点断开，接点信号(报警或闭锁)解除。

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，以及所述根据测力传感器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。

2)本实施例中，第一压力传感器2、在线校验接点信号采样单元6和智控单元7设置在接头110上。温度传感器3设置在壳体101内且靠近温度补偿元件104设置，或者，温度传感器3直接设置在温度补偿元件104上。第一压力传感器2、温度传感器3、在线校验接点信号采样单元6、测力传感器16分别与智控单元7相连接；在线校验接点信号采样单元6还与信号发生器109相连接。

实施例三：

如图3所示，本发明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。

与实施例一有区别的是：

1)所述驱使接点动作机构15设置在壳体101的外面，包括一端开口的外罩158，以及设于外罩158内的驱动部件151、传力件152(凸轮)和推杆153；外罩158密封(主要防水侵入)连接于气体密度继电器本体1的壳体101上，且外罩158的开口朝向所述壳体101。所述驱使接点动作机构15被配置为间接地使所述气体密度继电器本体1的信号动作机构111发生相应位移，进而使所述气体密度继电器本体1发生接点信号动作。

气体密度继电器本体1的机芯105包括扇形齿轮1051和中心齿轮，扇形齿轮1051的第一端部与中心齿轮相啮合，扇形齿轮1051的第二端部通过连杆112或直接与所述温度补偿元件104的另一端连接；所述扇形齿轮1051的第二端部固定连接扇形齿轮接触件1051a的一端，扇形齿轮接触件1051a的另一端自所述气体密度继电器本体1的壳体101的气孔伸出所述壳体101外、与所述驱使接点动作机构15的推杆153远离施力机构的一端相对设置。所述驱动部件151、传力件152通过所述推杆153对扇形齿轮接触件1051a施加作用力，扇形齿轮1051的第二端部产生位移，扇形齿轮1051与中心齿轮啮合的第一端部驱动中心齿轮转动，中心齿轮和指针106均安装在驱动杆上，中心齿轮的转动带动驱动杆转动，使指针106移动指示在刻度盘107的某一刻度上。

测力传感器16(本案例为压力传感器、或位移传感器、或形变量传感器、或光电传感器、或形变片传感器)设置在驱使接点动作机构15上，能够检测到推杆153对扇形齿轮接触件1051a所施加的力f。

其工作原理为：所述驱动部件151没有施力时，推杆153远离扇形齿轮接触件1051a，推杆153对扇形齿轮接触件1051a不施加力。校验时，所述驱动部件151通过推杆153对扇形齿轮接触件1051a施加力f，使得扇形齿轮1051发生相应位移，借助于连杆112、温度补偿元件104，带动信号动作机构111产生位移，使得信号动作机构111上的调节件(例如调节螺钉)推动信号发生器109，使信号发生器109的接点接通或断开，驱使所述气体密度继电器本体1发生接点信号动作。同时，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，以及所述根据测力传感器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；依照等效气体该压力值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。

2)本实施例中，在线校验接点信号采样单元6和智控单元7设置在接头110上。第一压力传感器2设置在基座102上，温度传感器3设置在壳体101内部。第一压力传感器2、温度传感器3、在线校验接点信号采样单元6、测力传感器16分别与智控单元7相连接。

实施例四：

如图4所示，本发明实施例四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。如图4所示，一种气体密度继电器包括：气体密度继电器本体1、第一压力传感器2、温度传感器3、测力传感器16、驱使接点动作机构15、在线校验接点信号采样单元6和智控单元7。

与实施例一有区别的是：

1)本实施例的气体密度继电器本体1采用波纹管式气体密度继电器。具体地，包括壳体101、第一波纹管103(即压力检测元件)、第二波纹管113、信号发生器109(本实施例为微动开关)、信号动作机构111。其中，所述第一波纹管103的第一开口端固定在所述壳体101的内壁上，所述第一波纹管103的第二开口端与第一密封件118密封连接，所述第一波纹管103的内壁、所述第一密封件118、所述壳体101的内壁共同围成第一密封气室g1，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113的第一开口端与所述第一密封件118密封连接，所述第二波纹管113的第二开口端口通过第二密封件119与所述壳体101的内壁连接，所述第一波纹管103的外壁、所述第一密封件118、所述第二波纹管113的外壁、所述第二密封件119及所述壳体101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，构成温度补偿元件。所述第二波纹管113的内壁、所述第二密封件119及所述壳体101的内壁共同围成第三气室g3，第三气室g3可以相对密封，或者半敞开式。所述信号动作机构111和所述信号发生器109设置在所述第三气室g3内。所述信号动作机构111与所述第一密封件118连接，所述信号发生器109对应所述信号动作机构111设置，所述气体密度继电器本体1通过所述信号发生器109输出接点信号。本实施例中，所述信号动作机构111包括一移动杆，所述移动杆的一端伸入所述第二波纹管113内，与第一密封件118固定连接，并随第一波纹管103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113，固定连接一调节固定件，所述调节固定件的外侧设有若干调节螺钉10101，所述若干调节螺钉10101与相应的信号发生器109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109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109输出报警或/和闭锁接点信号。

所述驱使接点动作机构15设置在气体密度继电器本体1的壳体101内，位于信号动作机构111的上方，被配置为直接对信号动作机构111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103的上端面上的力的平衡被打破，第一波纹管103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109的按钮，信号发生器109发出报警、闭锁信号。

传力件152(凸轮)没有施力时，在复位弹簧154的作用下，推杆153远离信号动作机构111的移动杆，推杆153对信号动作机构111的移动杆不施加力。传力件152(凸轮)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和信号动作机构111施加作用力f，即所述驱动部件151通过传力件152对信号动作机构111施加作用力，信号动作机构111上的调节螺钉10101推动信号发生器109，信号发生器109的接点接通，发出相应的接点信号(报警或闭锁)，即驱使接点动作机构15使所述气体密度继电器本体1发生接点信号动作。所述测力传感器16设于所述推杆153朝向传力件的一端，也可以设置于调节固定件的上方或下方，与调节固定件相对设置。

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)，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3可知，信号动作机构111的调节螺钉10101和信号发生器109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109，即没有触发信号发生器109，信号发生器109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，智控单元7控制驱使接点动作机构15的驱动部件151驱动传力件152转动，传力件152转动从而推动推杆153向下运动，进而对弹簧154和信号动作机构111施加作用力f，即所述驱动部件151通过传力件152对信号动作机构111的移动杆施加作用力f，作用于第一波纹管103的上端面的压力增大，带动第一波纹管103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109之间的距离减小，当距离小于相应的值，信号动作机构111的调节螺钉10101接触到了信号发生器109，即触发信号发生器109，信号发生器109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。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-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1发生接点信号动作或切换时，其等效气体压力值p＝p1-p2*m，其中m为预设系数，根据气体密度继电器特性得到；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、p220之间的对应关系预先设计成数据表格，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、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。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的在线校验工作，同时在线校验气体密度继电器时不会影响电气设备的安全运行。

综上所述，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其校验方法，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、温度传感器、测力传感器、驱使接点动作机构和智控单元。所述驱使接点动作机构被配置为对气体密度继电器本体的至少一个主要元件施加作用力，例如，驱使所述气体密度继电器本体的端座、或压力检测元件、或机芯等发生位移，进而使信号动作机构发生位移，使所述气体密度继电器本体发生接点信号动作；或者，所述驱使接点动作机构直接驱使所述气体密度继电器本体的信号动作机构发生位移，使所述气体密度继电器本体发生接点信号动作。所述测力传感器与驱使接点动作机构或气体密度继电器本体的至少一个主要元件相连接或相关联，用于检测施加作用力机构对体密度继电器本体的主要元件所施加的力，这里，主要元件可以包括：压力检测元件、端座、温度补偿元件、信号发生器、信号动作机构、机芯、指针。或者，还可以在气体密度继电器本体上设置至少一个诊断传感器，用于采集气体密度继电器本体的主要元件中的至少一个的对应位置、和/或对应位移、和/或对应形变量。根据监测时的气体压力和驱使接点动作机构所施加的力，判断诊断传感器监测的数据是否符合预设要求，从而诊断所述气体密度继电器本体的当前工作状态是否为正常工作状态。当发生接点动作时，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，提高了工作效率，降低了运行维护成本，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。最重要的是，由于本发明技术进行了技术创新：驱使接点动作机构不是与气体密度继电器本体或电气设备的sf6的主气路相连通，能够大大提高电网的可靠性，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了在线校验，进而实现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。

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。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明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，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。