一种免维护的气体密度继电器

摘要

本申请提供了一种免维护的气体密度继电器，包括在气路上连通的气体密度继电器本体和第一气体密度检测传感器，以及分别与气体密度继电器本体和第一气体密度检测传感器相连接的智控单元；智控单元对同一气体压力下采集的第一压力值和第二压力值进行比对校验，和/或对同一气体温度下采集的第一温度值和第二温度值进行比对校验，或者对同一气体密度下采集的第一密度值和第二密度值进行比对校验；智控单元也可将接收的数据上传至后台，由后台进行数据比对。本申请用于解决对气体绝缘或灭弧的电气设备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自检或相互校验，提高效率，无需维护，降低成本，保障电网安全运行。

权利要求

1.一种免维护的气体密度继电器，其特征在于，包括：气体密度继电器本体、第一气体密度检测传感器和智控单元；其中，

所述第一气体密度检测传感器，与所述气体密度继电器本体在气路上连通，用于采集压力值和温度值、和/或气体密度值；所述智控单元与所述气体密度继电器本体、和/或所述第一气体密度检测传感器相连接，接收和/或计算所述气体密度继电器本体、所述第一气体密度检测传感器监测的数据；

所述智控单元对同一气体压力下采集的第一压力值和第二压力值进行比对校验；和/或，所述智控单元对同一气体温度下采集的第一温度值和第二温度值进行比对校验；或者，所述智控单元对同一气体密度下采集的第一密度值和第二密度值进行比对校验，获取气体密度继电器的监测部分的当前工作状态；或者，所述智控单元将接收的数据上传至后台，所述后台对同一气体压力下采集的第一压力值和第二压力值进行比对校验；和/或，所述后台对同一气体温度下采集的第一温度值和第二温度值进行比对校验；或者，所述后台对同一气体密度下采集的第一密度值和第二密度值进行比对校验，获取气体密度继电器的监测部分的当前工作状态；

其中，所述第一压力值、第二压力值中的两个均来自于所述第一气体密度检测传感器；

所述第一温度值、第二温度值中的两个均来自于所述第一气体密度检测传感器；所述第一密度值、第二密度值中的两个均来自于所述第一气体密度检测传感器。

2.一种免维护的气体密度监测装置，其特征在于，包括：气体密度继电器本体、第一气体密度检测传感器和智控单元；其中，

所述第一气体密度检测传感器，与所述气体密度继电器本体在气路上连通，用于采集压力值和温度值、和/或气体密度值；所述智控单元与所述气体密度继电器本体、和/或所述第一气体密度检测传感器相连接，接收和/或计算所述气体密度继电器本体、所述第一气体密度检测传感器监测的数据；

所述智控单元对同一气体压力下采集的第一压力值和第二压力值进行比对校验；和/或，所述智控单元对同一气体温度下采集的第一温度值和第二温度值进行比对校验；或者，所述智控单元对同一气体密度下采集的第一密度值和第二密度值进行比对校验，获取气体密度监测装置的监测部分的当前工作状态；或者，所述智控单元将接收的数据上传至后台，所述后台对同一气体压力下采集的第一压力值和第二压力值进行比对校验；和/或，所述后台对同一气体温度下采集的第一温度值和第二温度值进行比对校验；或者，所述后台对同一气体密度下采集的第一密度值和第二密度值进行比对校验，获取气体密度监测装置的监测部分的当前工作状态；

其中，所述第一压力值、第二压力值中的两个均来自于所述第一气体密度检测传感器；

所述第一温度值、第二温度值中的两个均来自于所述第一气体密度检测传感器；所述第一密度值、第二密度值中的两个均来自于所述第一气体密度检测传感器。

3.根据权利要求1所述的气体密度继电器，其特征在于：包括至少两个第一气体密度检测传感器，每一个第一气体密度检测传感器包括一个压力传感器、一个温度传感器；各个第一气体密度检测传感器检测的压力值和温度值、或气体密度值进行比对，完成对各个第一气体密度检测传感器的相互校验。

4.根据权利要求1所述的气体密度继电器，其特征在于：还包括第二气体密度检测传感器，第一气体密度检测传感器和第二气体密度检测传感器均包括一个压力传感器、一个温度传感器；第一气体密度检测传感器的压力值和温度值、或气体密度值与第二气体密度检测传感器检测的压力值和温度值、或气体密度值进行比对，完成对第一气体密度检测传感器和第二气体密度检测传感器的相互校验。

5.根据权利要求4所述的气体密度继电器，其特征在于：第一气体密度检测传感器、第二气体密度检测传感器中任意一个的压力传感器采集的压力值为第一压力值PA，温度传感器采集的温度值为第一温度值TA；第一气体密度检测传感器、第二气体密度检测传感器中任意另一个的压力传感器采集的压力值为第二压力值PB，温度传感器采集的温度值为第二温度值TB；所述智控单元和/或后台将第一压力值PA与第二压力值PB进行比对，获得压力差|PA‑PB|，将第一温度值TA与第二温度值TB进行比对，获得温度差|TA‑TB|；若压力差|PA‑PB|和/或温度差|TA‑TB|分别在其预设阈值内，则所述气体密度继电器的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态；或者，第一气体密度检测传感器、第二气体密度检测传感器中任意一个采集的气体密度值为第一密度值PA20，任意另一个采集的气体密度值为第二密度值PB20；所述智控单元和/或后台将第一密度值PA20与第二密度值PB20进行比对，获得密度差|PA20‑PB20|；若密度差|PA20‑PB20|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态。

6.根据权利要求1所述的气体密度继电器，其特征在于：所述第一气体密度检测传感器包括至少一个压力传感器和至少一个温度传感器；或者，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，采用石英音叉技术的密度检测传感器。

7.根据权利要求6所述的气体密度继电器，其特征在于：所述智控单元和/或后台将环境温度值，与各温度传感器采集的温度值进行比对，完成对各温度传感器的校验。

8.根据权利要求7所述的气体密度继电器，其特征在于：任意一个温度传感器采集的温度值为第一温度值TA，环境温度值为第二温度值TB，所述智控单元和/或后台将第一温度值TA与第二温度值TB进行比对，获得温度差|TA‑TB|；若温度差|TA‑TB|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态。

9.根据权利要求6所述的气体密度继电器，其特征在于：所述第一气体密度检测传感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，完成对各个压力传感器的相互校验。

10.根据权利要求9所述的气体密度继电器，其特征在于：任意一个压力传感器采集的压力值为第一压力值PA，任意另一个压力传感器采集的压力值为第二压力值PB，所述智控单元和/或后台将第一压力值PA与第二压力值PB进行比对，获得压力差|PA‑PB|；若压力差|PA‑PB|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态。

11.根据权利要求6所述的气体密度继电器，其特征在于：所述第一气体密度检测传感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，完成对各个温度传感器的相互校验。

12.根据权利要求11所述的气体密度继电器，其特征在于：任意一个温度传感器采集的温度值为第一温度值TA，任意另一个温度传感器采集的温度值为第二温度值TB，所述智控单元和/或后台将第一温度值TA与第二温度值TB进行比对，获得温度差|TA‑TB|；若温度差|TA‑TB|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态。

13.根据权利要求6所述的气体密度继电器，其特征在于：所述第一气体密度检测传感器包括至少一个压力传感器和至少一个温度传感器；各个压力传感器采集的压力值和各个温度传感器采集的温度值随机排列组合，并将各个组合按照气体压力‑温度特性换算成为多个对应20℃的压力值，即气体密度值，各个气体密度值进行比对，完成对各个压力传感器、各个温度传感器的相互校验；或者，各个压力传感器采集的压力值和各个温度传感器采集的温度值历遍所有排列组合，并将各个组合按照气体压力‑温度特性换算成为多个对应20℃的压力值，即气体密度值，各个气体密度值进行比对，完成对各个压力传感器、各个温度传感器的相互校验；或者，将各个压力传感器、各个温度传感器得到的多个气体密度值、压力值、温度值进行比对，完成对气体密度继电器本体、各个压力传感器、各个温度传感器的相互校验。

14.根据权利要求1所述的气体密度继电器，其特征在于：所述气体密度继电器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，所述温度调节机构被配置为调节气体密度继电器本体的温度补偿元件的温度升降，使所述气体密度继电器本体的气体密度发生变化；所述智控单元采集气体密度继电器本体的接点发生动作时输出的接点信号值，为第一密度值PX20，预设的接点信号值为第二密度值PB20，所述智控单元和/或后台将第一密度值PX20与第二密度值PB20进行比对，获得接点信号差值|PX20‑PB20|；若接点信号差值|PX20‑PB20|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态。

15.根据权利要求1所述的气体密度继电器，其特征在于：所述气体密度继电器还包括压力调节机构，所述压力调节机构为压力可调的调节机构，所述压力调节机构被配置为调节气体密度继电器本体的压力升降，使所述气体密度继电器本体的气体密度发生变化；所述智控单元采集气体密度继电器本体的接点发生动作时输出的接点信号值，为第一密度值PX20，预设的接点信号值为第二密度值PB20，所述智控单元和/或后台将第一密度值PX20与第二密度值PB20进行比对，获得接点信号差值|PX20‑PB20|；若接点信号差值|PX20‑PB20|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态。

16.根据权利要求1所述的气体密度继电器，其特征在于：所述气体密度继电器本体包括壳体，以及设于壳体内的基座、压力检测器、温度补偿元件、比对信号器、至少一个信号发生器，所述气体密度继电器本体通过压力检测器和温度补偿元件监测气体密度，并通过所述信号发生器输出接点信号值；

所述气体密度继电器本体还带有比对压力值输出信号，所述压力检测器所监测的气体密度继电器本体的气体压力上升或下降到一设定的气体压力值，所述比对信号器输出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；和/或，所述气体密度继电器本体还带有比对密度值输出信号，所述压力检测器和所述温度补偿元件所监测的气体密度继电器本体的气体密度上升或下降到一设定的气体密度值，所述比对信号器输出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。

17.根据权利要求16所述的气体密度继电器，其特征在于：所述比对信号器包括微动开关、电接点、水银开关、光电开关、舌簧开关、接近开关、电子开关、可变电阻、电压或电流测量器中的一种；所述信号发生器包括微动开关、电接点、水银开关、光电开关、舌簧开关、接近开关、电子开关中的一种；所述压力检测器包括巴登管、波纹管、波纹管加弹簧、压力传感器中的一种。

18.根据权利要求16所述的气体密度继电器，其特征在于：所述比对信号器输出的比对压力值输出信号为第一压力值PS，所述第一气体密度检测传感器在同一时刻采集的压力值为第二压力值PJ，所述智控单元和/或后台将第一压力值PS与第二压力值PJ进行比对，获得压力差|PJ‑PS|；若压力差|PJ‑PS|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态。

19.根据权利要求16所述的气体密度继电器，其特征在于：所述比对信号器输出的比对密度值输出信号为第一密度值PS20，所述第一气体密度检测传感器在同一时刻采集的气体密度值为第二密度值PJ20，所述智控单元和/或后台将第一密度值PS20与第二密度值PJ20进行比对，获得密度差|PJ20‑PS20|；当密度差|PJ20‑PS20|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态。

20.根据权利要求1所述的气体密度继电器，其特征在于：所述气体密度继电器还包括摄像头，所述摄像头通过图像识别技术获取气体密度继电器本体的指针显示值或数显示值，为第一密度值PZ20，所述第一气体密度检测传感器在同一时刻采集的气体密度值为第二密度值PJ20，所述智控单元和/或后台将第一密度值PZ20与第二密度值PJ20进行比对，获得密度差|PJ20‑PZ20|；若密度差|PJ20‑PZ20|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态。

21.根据权利要求1所述的气体密度继电器，其特征在于：所述智控单元获取所述第一气体密度检测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气体密度检测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气体密度的在线监测。

22.根据权利要求1所述的气体密度继电器，其特征在于：所述智控单元获取所述气体密度继电器本体发生接点动作或切换时、所述第一气体密度检测传感器采集的气体密度值，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动作或切换时、所述第一气体密度检测传感器采集的压力值和温度值，并按照气体压力‑温度特性换算成为对应20℃的压力值，即气体密度值，完成所述气体密度继电器的在线校验。

23.根据权利要求1所述的气体密度继电器，其特征在于：所述气体密度继电器本体、所述第一气体密度检测传感器为一体化结构；或者，所述气体密度继电器本体、所述第一气体密度检测传感器为一体化结构的远传式气体密度继电器。

24.根据权利要求1所述的气体密度继电器，其特征在于：所述第一气体密度检测传感器为一体化结构；或者，所述第一气体密度检测传感器为一体化结构的气体密度变送器。

25.根据权利要求1所述的气体密度继电器，其特征在于：至少两个所述气体密度继电器均通过通讯设备与远程后台检测系统连接；其中，所述气体密度继电器设置在其对应气室的电气设备上，所述通讯设备的通讯方式包括有线通讯方式和无线通讯方式。

26.根据权利要求1所述的气体密度继电器，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。

27.根据权利要求1所述的气体密度继电器，其特征在于：至少两个所述气体密度继电器均依次通过集线器、协议转换器与远程后台检测系统连接；其中，所述气体密度继电器设置在其对应气室的电气设备上。

28.根据权利要求27所述的气体密度继电器，其特征在于：所述集线器采用RS485集线器；所述协议转换器采用IEC61850或IEC104协议转换器。

29.根据权利要求1所述的气体密度继电器，其特征在于：所述气体密度继电器本体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、或双金属片和气体补偿混合型的气体密度继电器。

30.根据权利要求1所述的气体密度继电器，其特征在于：所述气体密度继电器本体包括完全机械的气体密度继电器、数字型气体密度继电器、或机械和数字结合型的气体密度继电器；其中，所述气体密度继电器本体为数字型气体密度继电器时，所述智控单元是数字型气体密度继电器本体内自带的，或者所述智控单元是数字型气体密度继电器本体外单独设置的。

31.根据权利要求1所述的气体密度继电器，其特征在于：所述气体密度继电器本体包括带指针显示的气体密度继电器、数显型气体密度继电器、或不带显示或指示的气体密度开关。

32.根据权利要求1所述的气体密度继电器，其特征在于：所述气体密度继电器本体包括SF6气体密度继电器、SF6混合气体密度继电器、或N2气体密度继电器。

33.一种免维护的气体密度继电器的相互校验方法，其特征在于，包括：将第一气体密度检测传感器，与气体密度继电器本体在气路上连通；

将智控单元与所述气体密度继电器本体和/或所述第一气体密度检测传感器相连接；

所述智控单元对同一气体压力下采集的第一压力值和第二压力值进行比对校验；和/或，所述智控单元对同一气体温度下采集的第一温度值和第二温度值进行比对校验；或者，所述智控单元对同一气体密度下采集的第一密度值和第二密度值进行比对校验，获取气体密度继电器的监测部分的当前工作状态；或者，所述智控单元将接收的数据上传至后台，所述后台对同一气体压力下采集的第一压力值和第二压力值进行比对校验；和/或，所述后台对同一气体温度下采集的第一温度值和第二温度值进行比对校验；或者，所述后台对同一气体密度下采集的第一密度值和第二密度值进行比对校验，获取气体密度继电器的监测部分的当前工作状态；

其中，所述第一压力值、第二压力值中的两个均来自于所述第一气体密度检测传感器；

所述第一温度值、第二温度值中的两个均来自于所述第一气体密度检测传感器；所述第一密度值、第二密度值中的两个均来自于所述第一气体密度检测传感器。

34.根据权利要求33所述的一种免维护的气体密度继电器的相互校验方法，其特征在于，所述第一气体密度检测传感器至少为两个，每一个气体密度检测传感器包括一个压力传感器、一个温度传感器；所述气体密度继电器还包括第二气体密度检测传感器，第二气体密度检测传感器包括一个压力传感器、一个温度传感器；所述相互校验方法包括：第一气体密度检测传感器、第二气体密度检测传感器中任意一个的压力传感器采集的压力值为第一压力值PA，温度传感器采集的温度值为第一温度值TA；第一气体密度检测传感器、第二气体密度检测传感器中任意另一个的压力传感器采集的压力值为第二压力值PB，温度传感器采集的温度值为第二温度值TB；所述智控单元或后台将第一压力值PA与第二压力值PB进行比对，获得压力差|PA‑PB|，将第一温度值TA与第二温度值TB进行比对，获得温度差|TA‑TB|；若压力差|PA‑PB|和/或温度差|TA‑TB|分别在其预设阈值内，则所述气体密度继电器的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态；或者，第一气体密度检测传感器、第二气体密度检测传感器中任意一个采集的气体密度值为第一密度值PA20，任意另一个采集的气体密度值为第二密度值PB20；所述智控单元和/或后台将第一密度值PA20与第二密度值PB20进行比对，获得密度差|PA20‑PB20|；若密度差|PA20‑PB20|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态。

35.根据权利要求33所述的一种免维护的气体密度继电器的相互校验方法，其特征在于，所述第一气体密度检测传感器包括至少两个压力传感器和至少两个温度传感器；所述相互校验方法包括：

任意一个温度传感器采集的温度值为第一温度值TA，环境温度值为第二温度值TB，所述智控单元和/或后台将第一温度值TA与第二温度值TB进行比对，获得温度差|TA‑TB|；若温度差|TA‑TB|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，无需维护，否则，为异常工作状态；或者，任意一个压力传感器采集的压力值为第一压力值PA，任意另一个压力传感器采集的压力值为第二压力值PB，所述智控单元和/或后台将第一压力值PA与第二压力值PB进行比对，获得压力差|PA‑PB|；若压力差|PA‑PB|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，无需维护，否则，为异常工作状态；或者，任意一个温度传感器采集的温度值为第一温度值TA，任意另一个温度传感器采集的温度值为第二温度值TB，所述智控单元和/或后台将第一温度值TA与第二温度值TB进行比对，获得温度差|TA‑TB|；若温度差|TA‑TB|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，无需维护，否则，为异常工作状态。

36.根据权利要求33所述的一种免维护的气体密度继电器的相互校验方法，其特征在于，所述第一气体密度检测传感器包括至少一个压力传感器和至少一个温度传感器；所述相互校验方法包括：

各个压力传感器采集的压力值和各个温度传感器采集的温度值随机排列组合，并将各个组合按照气体压力‑温度特性换算成为多个对应20℃的压力值，即气体密度值，各个气体密度值进行比对，完成对各个压力传感器、各个温度传感器的相互校验；或者，各个压力传感器采集的压力值和各个温度传感器采集的温度值历遍所有排列组合，并将各个组合按照气体压力‑温度特性换算成为多个对应20℃的压力值，即气体密度值，各个气体密度值进行比对，完成对各个压力传感器、各个温度传感器的相互校验；或者，将各个压力传感器、各个温度传感器得到的多个气体密度值、压力值、温度值进行比对，完成对气体密度继电器本体、各个压力传感器、各个温度传感器的相互校验。

37.根据权利要求33所述的一种免维护的气体密度继电器的相互校验方法，其特征在于，所述气体密度继电器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，所述温度调节机构被配置为调节气体密度继电器本体的温度补偿元件的温度升降，使所述气体密度继电器本体的气体密度发生变化；所述相互校验方法包括：将所述温度调节机构设置在所述气体密度继电器本体的壳体内或壳体外；

将所述温度调节机构与所述智控单元相连接；

所述智控单元采集气体密度继电器本体的接点发生动作时输出的接点信号值，为第一密度值PX20，预设的接点信号值为第二密度值PB20，所述智控单元和/或后台将第一密度值PX20与第二密度值PB20进行比对，获得接点信号差值|PX20‑PB20|；若接点信号差值|PX20‑PB20|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，无需维护，否则，为异常工作状态。

38.根据权利要求33所述的一种免维护的气体密度继电器的相互校验方法，其特征在于，所述气体密度继电器还包括压力调节机构，所述压力调节机构为压力可调的调节机构，所述压力调节机构被配置为调节气体密度继电器本体的压力升降，使所述气体密度继电器本体的气体密度发生变化；所述相互校验方法包括：将所述压力调节机构的气路与所述气体密度继电器本体的气路相连通；

将所述压力调节机构与所述智控单元相连接；

所述智控单元采集气体密度继电器本体的接点发生动作时输出的接点信号值，为第一密度值PX20，预设的接点信号值为第二密度值PB20，所述智控单元和/或后台将第一密度值PX20与第二密度值PB20进行比对，获得接点信号差值|PX20‑PB20|；若接点信号差值|PX20‑PB20|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，无需维护，否则，为异常工作状态。

39.根据权利要求33所述的一种免维护的气体密度继电器的相互校验方法，其特征在于，所述气体密度继电器本体还带有比对压力值输出信号和/或比对密度值输出信号；其中，所述比对压力值输出信号由气体密度继电器本体的压力检测器监测气体压力，并通过气体密度继电器本体的比对信号器输出，所述比对密度值输出信号由气体密度继电器本体的压力检测器和温度补偿元件监测气体密度，并通过气体密度继电器本体的比对信号器输出；所述相互校验方法包括：

将所述比对压力值输出信号与所述智控单元相连接；

所述比对信号器输出的比对压力值输出信号为第一压力值PS，所述第一气体密度检测传感器在同一时刻采集的压力值为第二压力值PJ，所述智控单元和/或后台将第一压力值PS与第二压力值PJ进行比对，获得压力差|PJ‑PS|；若压力差|PJ‑PS|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，无需维护，否则，为异常工作状态；

和/或，

将所述比对密度值输出信号与所述智控单元相连接；

所述比对信号器输出的比对密度值输出信号为第一密度值PS20，所述第一气体密度检测传感器在同一时刻采集的气体密度值为第二密度值PJ20，所述智控单元和/或后台将第一密度值PS20与第二密度值PJ20进行比对，获得密度差|PJ20‑PS20|；当密度差|PJ20‑PS20|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，无需维护，否则，为异常工作状态。

40.根据权利要求33所述的一种免维护的气体密度继电器的相互校验方法，其特征在于，所述气体密度继电器还包括摄像头，所述相互校验方法包括：将所述摄像头与所述智控单元相连接；

所述摄像头通过头像识别技术，获取气体密度继电器本体的指针显示值或数显示值，为第一密度值PZ20，所述第一气体密度检测传感器在同一时刻采集的气体密度值为第二密度值PJ20，所述智控单元和/或后台将第一密度值PZ20与第二密度值PJ20进行比对，获得密度差|PJ20‑PZ20|；若密度差|PJ20‑PZ20|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，无需维护，否则，为异常工作状态。

说明书

一种免维护的气体密度继电器

技术领域

[0001] 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、免维护的气体密度继电器。

背景技术

[0002] 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。

[0003] 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，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，远传式SF6气体密度继电器或气体密度变送
器是核心和关键部件，对其如何保证正常工作非常关键。

[0004] 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》都要求要定期的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。另外如果对气体密度
在线监测装置或远传密度继电器进行校验或检验，需要大量的人力和物力。

[0005] 因此，现在非常需要发明创造出一种免维护的气体密度继电器或气体密度监测装置，应用在基于泛在电力物联网的气体密度监测系统中，能够实现气体密度继电器机械部
分与电子部分的相互校验，实现免维护，提高效率，保证安全。

发明内容

[0006] 本发明提供一种高压或中压电气设备用的、免维护的气体密度继电器(气体密度监测装置)及相互校验方法，用于解决对气体绝缘或灭弧的电气设备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自检或相互校验，提高效率，无需维护，降低运行维
护成本，保障电网安全运行。

[0007] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

[0008] 本申请第一个方面公开了一种免维护的气体密度继电器，包括：气体密度继电器本体、第一气体密度检测传感器和智控单元；其中，

[0009] 所述第一气体密度检测传感器，与所述气体密度继电器本体在气路上连通，用于采集压力值和温度值、和/或气体密度值；所述智控单元与所述气体密度继电器本体、和/或
所述第一气体密度检测传感器相连接，接收和/或计算所述气体密度继电器本体、所述第一
气体密度检测传感器监测的数据；

[0010] 所述智控单元对同一气体压力下采集的第一压力值和第二压力值进行比对校验；和/或，所述智控单元对同一气体温度下采集的第一温度值和第二温度值进行比对校验；或
者，所述智控单元对同一气体密度下采集的第一密度值和第二密度值进行比对校验，获取
气体密度继电器的监测部分的当前工作状态；或者，

[0011] 所述智控单元将接收的数据上传至后台，所述后台对同一气体压力下采集的第一压力值和第二压力值进行比对校验；和/或，所述后台对同一气体温度下采集的第一温度值
和第二温度值进行比对校验；或者，所述后台对同一气体密度下采集的第一密度值和第二
密度值进行比对校验，获取气体密度继电器的监测部分的当前工作状态；

[0012] 其中，所述第一压力值、第二压力值中的一个、或两个来自于所述第一气体密度检测传感器或来自于所述气体密度继电器本体；所述第一温度值、第二温度值中的一个、或两
个来自于所述第一气体密度检测传感器或来自于所述气体密度继电器本体；所述第一密度
值、第二密度值中的一个、或两个来自于所述第一气体密度检测传感器或来自于所述气体
密度继电器本体。

[0013] 本申请第二个方面公开了一种免维护的气体密度监测装置，包括：气体密度继电器本体、第一气体密度检测传感器和智控单元；其中，

[0014] 所述第一气体密度检测传感器，与所述气体密度继电器本体在气路上连通，用于采集压力值和温度值、和/或气体密度值；所述智控单元与所述气体密度继电器本体、和/或
所述第一气体密度检测传感器相连接，接收和/或计算所述气体密度继电器本体、所述第一
气体密度检测传感器监测的数据；

[0015] 所述智控单元对同一气体压力下采集的第一压力值和第二压力值进行比对校验；和/或，所述智控单元对同一气体温度下采集的第一温度值和第二温度值进行比对校验；或
者，所述智控单元对同一气体密度下采集的第一密度值和第二密度值进行比对校验，获取
气体密度监测装置的监测部分的当前工作状态；或者，

[0016] 所述智控单元将接收的数据上传至后台，所述后台对同一气体压力下采集的第一压力值和第二压力值进行比对校验；和/或，所述后台对同一气体温度下采集的第一温度值
和第二温度值进行比对校验；或者，所述后台对同一气体密度下采集的第一密度值和第二
密度值进行比对校验，获取气体密度监测装置的监测部分的当前工作状态；

[0017] 其中，所述第一压力值、第二压力值中的一个、或两个来自于所述第一气体密度检测传感器或来自于所述气体密度继电器本体；所述第一温度值、第二温度值中的一个、或两
个来自于所述第一气体密度检测传感器或来自于所述气体密度继电器本体；所述第一密度
值、第二密度值中的一个、或两个来自于所述第一气体密度检测传感器或来自于所述气体
密度继电器本体。

[0018] 优选地，所述气体密度继电器或气体密度监测装置的监测部分的当前工作状态包括：正常工作状态、异常工作状态。

[0019] 更优选地，所述当前工作状态为异常工作状态时，所述气体密度继电器或气体密度监测装置发出异常提示。

[0020] 优选地，所述气体密度继电器或所述气体密度监测装置包括至少两个第一气体密度检测传感器，每一个第一气体密度检测传感器包括一个压力传感器、一个温度传感器；各
个第一气体密度检测传感器检测的压力值和温度值、或气体密度值进行比对，完成对各个
第一气体密度检测传感器的相互校验。

[0021] 优选地，所述气体密度继电器或所述气体密度监测装置还包括第二气体密度检测传感器，第一气体密度检测传感器和第二气体密度检测传感器均包括一个压力传感器、一
个温度传感器；第一气体密度检测传感器的压力值和温度值、或气体密度值与第二气体密
度检测传感器检测的压力值和温度值、或气体密度值进行比对，完成对第一气体密度检测
传感器和第二气体密度检测传感器的相互校验。

[0022] 更优选地，第一气体密度检测传感器、第二气体密度检测传感器中任意一个的压力传感器采集的压力值为第一压力值PA，温度传感器采集的温度值为第一温度值TA；第一
气体密度检测传感器、第二气体密度检测传感器中任意另一个的压力传感器采集的压力值
为第二压力值PB，温度传感器采集的温度值为第二温度值TB；所述智控单元或/和后台将第
一压力值PA与第二压力值PB进行比对，获得压力差|PA‑PB|，将第一温度值TA与第二温度值
TB进行比对，获得温度差|TA‑TB|；若压力差|PA‑PB|或/和温度差|TA‑TB|分别在其预设阈
值内，则所述气体密度继电器或气体密度监测装置的监测部分的当前工作状态为正常工作
状态，否则，为异常工作状态。

[0023] 更优选地，第一气体密度检测传感器、第二气体密度检测传感器中任意一个采集的气体密度值为第一密度值PA20，任意另一个采集的气体密度值为第二密度值PB20；所述
智控单元或/和后台将第一密度值PA20与第二密度值PB20进行比对，获得密度差|PA20‑
PB20|；若密度差|PA20‑PB20|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器或气体密度监测装
置的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态。

[0024] 更优选地，所述第二气体密度检测传感器至少为两个，每一个第二气体密度检测传感器包括一个压力传感器、一个温度传感器；各个第二气体密度检测传感器检测的压力
值和温度值、或气体密度值进行比对，完成对各个第二气体密度检测传感器的相互校验。

[0025] 更优选地，比对校验方法除了包括、但不限于相应差值分别在其预设阈值内、检测值在其设定范围内、两个对应检测值相除在其预设阈值内中的一种。

[0026] 优选地，所述第一气体密度检测传感器包括至少一个压力传感器和至少一个温度传感器；或者，

[0027] 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，

[0028] 采用石英音叉技术的密度检测传感器。

[0029] 具体地，所述石英音叉技术的密度检测传感器，即利用处于真空中的石英振荡器恒定的共鸣频率与一个处于被测气体中同源的石英振荡器的共鸣频率差，与被测气体的密
度成正比，经过处理后得到气体密度值的模拟信号或数字信号。

[0030] 更优选地，所述压力传感器安装于所述气体密度继电器本体的气路上。

[0031] 更优选地，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。

[0032] 更优选地，至少有一个温度传感器设置在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，或集成于温度补偿元件中。优选地，至少有一个温度传感器
设置在气体密度继电器本体的压力检测器靠近温度补偿元件的一端。

[0033] 更优选地，所述智控单元或/和后台将环境温度值，与各温度传感器采集的温度值进行比对，完成对各温度传感器的校验。

[0034] 进一步地，任意一个温度传感器采集的温度值为第一温度值TA，环境温度值为第二温度值TB，所述智控单元或/和后台将第一温度值TA与第二温度值TB进行比对，获得温度
差|TA‑TB|；若温度差|TA‑TB|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器或气体密度监测装
置的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态。

[0035] 进一步地，所述环境温度值是由气体密度继电器或气体密度监测装置组成的系统的其它检测点的温度值经过综合判断得到的；或者是根据天气预报得到的；或者是由同一
个变电站的其它检测点的温度值经过综合判断得到的。

[0036] 更优选地，所述第一气体密度检测传感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，完成对各个压力传感器的相互校验。

[0037] 进一步地，任意一个压力传感器采集的压力值为第一压力值PA，任意另一个压力传感器采集的压力值为第二压力值PB，所述智控单元或/和后台将第一压力值PA与第二压
力值PB进行比对，获得压力差|PA‑PB|；若压力差|PA‑PB|在其预设阈值内，则所述气体密度
继电器或气体密度监测装置的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工
作状态。

[0038] 更优选地，所述第一气体密度检测传感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，完成对各个温度传感器的相互校验。

[0039] 进一步地，任意一个温度传感器采集的温度值为第一温度值TA，任意另一个温度传感器采集的温度值为第二温度值TB，所述智控单元或/和后台将第一温度值TA与第二温
度值TB进行比对，获得温度差|TA‑TB|；若温度差|TA‑TB|在其预设阈值内，则所述气体密度
继电器或气体密度监测装置的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工
作状态。

[0040] 更优选地，所述第一气体密度检测传感器包括至少一个压力传感器和至少一个温度传感器；各个压力传感器采集的压力值和各个温度传感器采集的温度值随机排列组合，
并将各个组合按照气体压力‑温度特性换算成为多个对应20℃的压力值，即气体密度值，各
个气体密度值进行比对，完成对各个压力传感器、各个温度传感器的相互校验；或者，

[0041] 各个压力传感器采集的压力值和各个温度传感器采集的温度值历遍所有排列组合，并将各个组合按照气体压力‑温度特性换算成为多个对应20℃的压力值，即气体密度
值，各个气体密度值进行比对，完成对各个压力传感器、各个温度传感器的相互校验；或者，

[0042] 将各个压力传感器、各个温度传感器得到的多个气体密度值、压力值、温度值进行比对，完成对气体密度继电器本体、各个压力传感器、各个温度传感器的相互校验。以上可
以由后台或智控单元完成。

[0043] 更优选地，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；可以为数字式和模拟式。

[0044] 更优选地，所述压力传感器还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。

[0045] 优选地，所述气体密度继电器或所述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，所述温度调节机构被配置为调节气体密度继电器
本体的温度补偿元件的温度升降，使所述气体密度继电器本体的气体密度发生变化；所述
智控单元采集气体密度继电器本体的接点发生动作时输出的接点信号值，为第一密度值
PX20，预设的接点信号值为第二密度值PB20，所述智控单元或/和后台将第一密度值PX20与
第二密度值PB20进行比对，获得接点信号差值|PX20‑PB20|；若接点信号差值|PX20‑PB20|
在其预设阈值内，则所述气体密度继电器或气体密度监测装置的监测部分的当前工作状态
为正常工作状态，否则，为异常工作状态。

[0046] 优选地，所述气体密度继电器或所述气体密度监测装置还包括压力调节机构，所述压力调节机构为压力可调的调节机构，所述压力调节机构被配置为调节气体密度继电器
本体的压力升降，使所述气体密度继电器本体的气体密度发生变化；所述智控单元采集气
体密度继电器本体的接点发生动作时输出的接点信号值，为第一密度值PX20，预设的接点
信号值为第二密度值PB20，所述智控单元或/和后台将第一密度值PX20与第二密度值PB20
进行比对，获得接点信号差值|PX20‑PB20|；若接点信号差值|PX20‑PB20|在其预设阈值内，
则所述气体密度继电器或气体密度监测装置的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，
否则，为异常工作状态。

[0047] 上述预设的接点信号值为气体密度继电器本体的标准(额定参数)要求接点信号值。

[0048] 更优选地，所述温度调节机构为加热元件；或者，

[0049] 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，

[0050] 所述温度调节机构包括加热元件和温度控制器；或者，

[0051] 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，

[0052] 所述温度调节机构包括加热元件、制冷元件、功率调节器和温度控制器；或者，

[0053] 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，

[0054] 所述温度调节机构包括加热元件、控制器、温度检测器；或者，

[0055] 所述温度调节机构为加热元件，所述加热元件设置在气体密度继电器本体的温度补偿元件附近；或者，

[0056] 所述温度调节机构为微型恒温箱；

[0057] 其中，所述加热元件的数量为至少一个，所述加热元件包括、但不限于硅橡胶加热器(硅橡胶加热板、硅橡胶加热带、硅橡胶加热线)、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；

[0058] 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、但不限于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。

[0059] 更优选地，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本体的压力升降；或者，

[0060] 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体密度继电器本体；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，

[0061] 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，

[0062] 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体密度继电器本体；或者，

[0063] 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体密度继电器本体，所述波纹管的另一端在驱动部件的驱动下伸缩；或者，

[0064] 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，或其它通过电的或气的方式实现的放气阀；或者，

[0065] 所述压力调节机构为一压缩机；或者，

[0066] 所述压力调节机构为一泵，所述泵包括、但不限于造压泵、增压泵、电动气泵、电磁气泵中的一种；

[0067] 其中，所述驱动部件包括、但不限于磁力、电机、往复运动机构、卡诺循环机构、气动元件中的一种。

[0068] 优选地，所述气体密度继电器本体包括壳体，以及设于壳体内的基座、压力检测器、温度补偿元件、比对信号器、至少一个信号发生器，所述气体密度继电器本体通过压力
检测器和温度补偿元件监测气体密度，并通过所述信号发生器输出接点信号值；

[0069] 所述气体密度继电器本体还带有比对压力值输出信号，所述压力检测器所监测的气体密度继电器本体的气体压力上升或下降到一设定的气体压力值，所述比对信号器输出
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；和/或，

[0070] 所述气体密度继电器本体还带有比对密度值输出信号，所述压力检测器和所述温度补偿元件所监测的气体密度继电器本体的气体密度上升或下降到一设定的气体密度值，
所述比对信号器输出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。

[0071] 更优选地，所述接点信号包括报警、和/或闭锁。

[0072] 更优选地，所述比对信号器包括、但不限于微动开关、电接点、水银开关、光电开关、舌簧开关、接近开关、电子开关、可变电阻、电压或电流测量器中的一种。

[0073] 更优选地，所述信号发生器包括、但不限于微动开关、电接点、水银开关、光电开关、舌簧开关、接近开关、电子开关中的一种。

[0074] 更优选地，所述压力检测器包括、但不限于巴登管、波纹管、波纹管+弹簧、压力传感器中的一种。

[0075] 更优选地，所述比对信号器输出的比对压力值输出信号为第一压力值PS，所述第一气体密度检测传感器在同一时刻采集的压力值为第二压力值PJ，所述智控单元或/和后
台将第一压力值PS与第二压力值PJ进行比对，获得压力差|PJ‑PS|；若压力差|PJ‑PS|在其
预设阈值内，则所述气体密度继电器或气体密度监测装置的监测部分的当前工作状态为正
常工作状态，否则，为异常工作状态。

[0076] 更优选地，所述比对信号器输出的比对密度值输出信号为第一密度值PS20，所述第一气体密度检测传感器在同一时刻采集的气体密度值为第二密度值PJ20，所述智控单元
或/和后台将第一密度值PS20与第二密度值PJ20进行比对，获得密度差|PJ20‑PS20|；当密
度差|PJ20‑PS20|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器或气体密度监测装置的监测部
分的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态。

[0077] 优选地，所述气体密度继电器或所述气体密度监测装置还包括摄像头，所述摄像头通过头像识别技术获取气体密度继电器本体的指针显示值或数显示值，为第一密度值
PZ20，所述第一气体密度检测传感器在同一时刻采集的气体密度值为第二密度值PJ20，所
述智控单元或/和后台将第一密度值PZ20与第二密度值PJ20进行比对，获得密度差|PJ20‑
PZ20|；若密度差|PJ20‑PZ20|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器或气体密度监测装
置的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态。

[0078] 优选地，所述智控单元获取所述第一气体密度检测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气体密度检测传感器采集的压力值和温度值，完成所述气
体密度继电器或气体密度监测装置对气体密度的在线监测，即完成对所监测的电气设备的
气体密度的在线监测。

[0079] 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，

[0080] 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N个不同压力值所对应的密度值
进行平均值计算处理，得到其气体密度值；

[0081] 其中，N为大于等于1的正整数。

[0082] 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动作或切换时、所述第一气体密度检测传感器采集的气体密度值，完成所述气体密度继电器的在线校验；或
者，

[0083] 所述智控单元获取所述气体密度继电器本体发生接点动作或切换时、所述第一气体密度检测传感器采集的压力值和温度值，并按照气体压力‑温度特性换算成为对应20℃
的压力值，即气体密度值，完成所述气体密度继电器或气体密度监测装置的在线校验。

[0084] 优选地，所述气体密度继电器本体、所述第一气体密度检测传感器为一体化结构；或者，所述气体密度继电器本体、所述第一气体密度检测传感器为一体化结构的远传式气
体密度继电器。

[0085] 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。

[0086] 其中，所述气体密度继电器本体为数字型气体密度继电器时，所述智控单元可以是数字型气体密度继电器本体内部自带的(即智控单元集成于数字型气体密度继电器本体
的集成电路或芯片内，或者数字型气体密度继电器本体的集成电路或芯片本身也作为本申
请的智控单元)，或者所述智控单元也可以是在数字型气体密度继电器本体外单独设置的
(即本申请智控单元不集成于数字型气体密度继电器本体的集成电路或芯片内，数字型气
体密度继电器本体的集成电路或芯片也不作为本申请所述的智控单元)。

[0087] 优选地，所述第一气体密度检测传感器为一体化结构；或者，所述第一气体密度检测传感器为一体化结构的气体密度变送器。

[0088] 优选地，所述智控单元完成校验报告，如有异常，发出报警，并上传至远端，或发送至指定的接收机上。

[0089] 优选地，所述智控单元设有电气接口，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。

[0090] 优选地，所述智控单元还包括实现远距离传输测试数据、和/或自校结果的通讯模块，所述通讯模块的通讯方式为有线通讯方式或无线通讯方式。

[0091] 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本体的自校时间，或者记录测试时间，或者记录事件时间。

[0092] 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、所述第一气体密度检测传感器和所述智控单元设置在所述多通接头上。

[0093] 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。

[0094] 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。

[0095] 优选地，所述气体密度继电器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所述气体密度继电器本体的接点信号相连接或直接与所述气体密
度继电器本体内的信号发生器相连接；在气体密度继电器本体的接点发生动作时，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。

[0096] 优选地，至少两个所述气体密度继电器或气体密度监测装置均通过通讯设备与远程后台检测系统连接；其中，所述气体密度继电器或气体密度监测装置设置在其对应气室
的电气设备上。

[0097] 更优选地，所述通讯设备的通讯方式包括有线通讯方式和无线通讯方式。

[0098] 进一步地，所述有线通讯方式包括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。

[0099] 进一步地，所述无线通讯方式包括传感器内置5G/NB‑IOT通讯模块(如5G、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。

[0100] 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。

[0101] 更优选地，所述智控单元根据远程后台检测系统的设置或远程遥控指令，完成对气体密度继电器或气体密度监测装置的在线校验；或者，根据设置的气体密度继电器的校
验时间，完成对气体密度继电器或气体密度监测装置的在线校验。

[0102] 更优选地，至少两个所述气体密度继电器或气体密度监测装置均依次通过集线器、协议转换器与远程后台检测系统连接；其中，所述气体密度继电器或气体密度监测装置
设置在其对应气室的电气设备上。

[0103] 进一步地，所述集线器采用RS485集线器。

[0104] 进一步地，所述协议转换器采用IEC61850或IEC104协议转换器。

[0105] 进一步地，所述协议转换器还分别与网络服务打印机和网络数据路由器连接。

[0106] 本申请第三个方面公开了一种免维护的气体密度继电器的相互校验方法，包括：

[0107] 将第一气体密度检测传感器，与气体密度继电器本体在气路上连通；

[0108] 将智控单元与所述气体密度继电器本体和/或所述第一气体密度检测传感器相连接；

[0109] 所述智控单元对同一气体压力下采集的第一压力值和第二压力值进行比对校验；和/或，所述智控单元对同一气体温度下采集的第一温度值和第二温度值进行比对校验；或
者，所述智控单元对同一气体密度下采集的第一密度值和第二密度值进行比对校验，获取
气体密度继电器的监测部分的当前工作状态；或者，

[0110] 所述智控单元将接收的数据上传至后台，所述后台对同一气体压力下采集的第一压力值和第二压力值进行比对校验；和/或，所述后台对同一气体温度下采集的第一温度值
和第二温度值进行比对校验；或者，所述后台对同一气体密度下采集的第一密度值和第二
密度值进行比对校验，获取气体密度继电器的监测部分的当前工作状态；

[0111] 其中，所述第一压力值、第二压力值中的一个、或两个来自于所述第一气体密度检测传感器或来自于所述气体密度继电器本体；所述第一温度值、第二温度值中的一个、或两
个来自于所述第一气体密度检测传感器或来自于所述气体密度继电器本体；所述第一密度
值、第二密度值中的一个、或两个来自于所述第一气体密度检测传感器或来自于所述气体
密度继电器本体。

[0112] 优选地，所述第一气体密度检测传感器至少为两个，每一个气体密度检测传感器包括一个压力传感器、一个温度传感器；所述气体密度继电器或所述气体密度监测装置还
包括第二气体密度检测传感器，第二气体密度检测传感器包括一个压力传感器、一个温度
传感器；所述相互校验方法包括：

[0113] 第一气体密度检测传感器、第二气体密度检测传感器中任意一个的压力传感器采集的压力值为第一压力值PA，温度传感器采集的温度值为第一温度值TA；第一气体密度检
测传感器、第二气体密度检测传感器中任意另一个的压力传感器采集的压力值为第二压力
值PB，温度传感器采集的温度值为第二温度值TB；所述智控单元或后台将第一压力值PA与
第二压力值PB进行比对，获得压力差|PA‑PB|，将第一温度值TA与第二温度值TB进行比对，
获得温度差|TA‑TB|；若压力差|PA‑PB|和/或温度差|TA‑TB|分别在其预设阈值内，则所述
气体密度继电器或气体密度监测装置的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，否则，
为异常工作状态；或者，

[0114] 第一气体密度检测传感器、第二气体密度检测传感器中任意一个采集的气体密度值为第一密度值PA20，任意另一个采集的气体密度值为第二密度值PB20；所述智控单元或/
和后台将第一密度值PA20与第二密度值PB20进行比对，获得密度差|PA20‑PB20|；若密度差
|PA20‑PB20|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器或气体密度监测装置的监测部分的
当前工作状态为正常工作状态，否则，为异常工作状态。

[0115] 优选地，所述第一气体密度检测传感器包括至少一个压力传感器和至少一个温度传感器；所述相互校验方法包括：

[0116] 任意一个温度传感器采集的温度值为第一温度值TA，环境温度值为第二温度值TB，所述智控单元或/和后台将第一温度值TA与第二温度值TB进行比对，获得温度差|TA‑TB
|；若温度差|TA‑TB|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器或气体密度监测装置的监测
部分的当前工作状态为正常工作状态，无需维护，否则，为异常工作状态；或者，

[0117] 任意一个压力传感器采集的压力值为第一压力值PA，任意另一个压力传感器采集的压力值为第二压力值PB，所述智控单元或/和后台将第一压力值PA与第二压力值PB进行
比对，获得压力差|PA‑PB|；若压力差|PA‑PB|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器或气
体密度监测装置的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，无需维护，否则，为异常工作
状态；或者，

[0118] 任意一个温度传感器采集的温度值为第一温度值TA，任意另一个温度传感器采集的温度值为第二温度值TB，所述智控单元或/和后台将第一温度值TA与第二温度值TB进行
比对，获得温度差|TA‑TB|；若温度差|TA‑TB|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器或气
体密度监测装置的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，无需维护，否则，为异常工作
状态。

[0119] 优选地，所述第一气体密度检测传感器包括至少一个压力传感器和至少一个温度传感器；所述相互校验方法包括：

[0120] 各个压力传感器采集的压力值和各个温度传感器采集的温度值随机排列组合，并将各个组合按照气体压力‑温度特性换算成为多个对应20℃的压力值，即气体密度值，各个
气体密度值进行比对，完成对各个压力传感器、各个温度传感器的相互校验；或者，

[0121] 各个压力传感器采集的压力值和各个温度传感器采集的温度值历遍所有排列组合，并将各个组合按照气体压力‑温度特性换算成为多个对应20℃的压力值，即气体密度
值，各个气体密度值进行比对，完成对各个压力传感器、各个温度传感器的相互校验；或者，

[0122] 将各个压力传感器、各个温度传感器得到的多个气体密度值、压力值、温度值进行比对，完成对气体密度继电器本体、各个压力传感器、各个温度传感器的相互校验。

[0123] 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，所述温度调节机构被配置为调节气体密度继电器本体
的温度补偿元件的温度升降，使所述气体密度继电器本体的气体密度发生变化；所述相互
校验方法包括：

[0124] 将所述温度调节机构设置在所述气体密度继电器本体的壳体内或壳体外；

[0125] 将所述温度调节机构与所述智控单元相连接；

[0126] 所述智控单元采集气体密度继电器本体的接点发生动作时输出的接点信号值，为第一密度值PX20，预设的接点信号值为第二密度值PB20，所述智控单元或/和后台将第一密
度值PX20与第二密度值PB20进行比对，获得接点信号差值|PX20‑PB20|；若接点信号差值|
PX20‑PB20|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器或气体密度监测装置的监测部分的当
前工作状态为正常工作状态，无需维护，否则，为异常工作状态。

[0127] 优选地，所述气体密度继电器或气体密度监测装置还包括压力调节机构，所述压力调节机构为压力可调的调节机构，所述压力调节机构被配置为调节气体密度继电器本体
的压力升降，使所述气体密度继电器本体的气体密度发生变化；所述相互校验方法包括：

[0128] 将所述压力调节机构的气路与所述气体密度继电器本体的气路相连通；

[0129] 将所述压力调节机构与所述智控单元相连接；

[0130] 所述智控单元采集气体密度继电器本体的接点发生动作时输出的接点信号值，为第一密度值PX20，预设的接点信号值为第二密度值PB20，所述智控单元或/和后台将第一密
度值PX20与第二密度值PB20进行比对，获得接点信号差值|PX20‑PB20|；若接点信号差值|
PX20‑PB20|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器或气体密度监测装置的监测部分的当
前工作状态为正常工作状态，无需维护，否则，为异常工作状态。

[0131] 优选地，所述气体密度继电器本体还带有比对压力值输出信号和/或比对密度值输出信号；其中，所述比对压力值输出信号由气体密度继电器本体的压力检测器监测气体
压力，并通过气体密度继电器本体的比对信号器输出，所述比对密度值输出信号由气体密
度继电器本体的压力检测器和温度补偿元件监测气体密度，并通过气体密度继电器本体的
比对信号器输出；所述相互校验方法包括：

[0132] 将所述比对压力值输出信号与所述智控单元相连接；和/或，

[0133] 将所述比对密度值输出信号与所述智控单元相连接；

[0134] 所述比对信号器输出的比对压力值输出信号为第一压力值PS，所述第一气体密度检测传感器在同一时刻采集的压力值为第二压力值PJ，所述智控单元或/和后台将第一压
力值PS与第二压力值PJ进行比对，获得压力差|PJ‑PS|；若压力差|PJ‑PS|在其预设阈值内，
则所述气体密度继电器或气体密度监测装置的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，
无需维护，否则，为异常工作状态；和/或，

[0135] 所述比对信号器输出的比对密度值输出信号为第一密度值PS20，所述第一气体密度检测传感器在同一时刻采集的气体密度值为第二密度值PJ20，所述智控单元或/和后台
将第一密度值PS20与第二密度值PJ20进行比对，获得密度差|PJ20‑PS20|；当密度差|PJ20‑
PS20|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器或气体密度监测装置的监测部分的当前工
作状态为正常工作状态，无需维护，否则，为异常工作状态。

[0136] 优选地，所述气体密度继电器或所述气体密度监测装置还包括摄像头，所述相互校验方法包括：

[0137] 将所述摄像头与所述智控单元相连接；

[0138] 所述摄像头通过头像识别技术，获取气体密度继电器本体的指针显示值或数显示值，为第一密度值PZ20，所述第一气体密度检测传感器在同一时刻采集的气体密度值为第
二密度值PJ20，所述智控单元或/和后台将第一密度值PZ20与第二密度值PJ20进行比对，获
得密度差|PJ20‑PZ20|；若密度差|PJ20‑PZ20|在其预设阈值内，则所述气体密度继电器或
气体密度监测装置的监测部分的当前工作状态为正常工作状态，无需维护，否则，为异常工
作状态。

[0139] 上述对同一气体压力下采集的第一压力值和第二压力值进行比对校验；和/或对同一气体温度下采集的第一温度值和第二温度值进行比对校验；或者，对同一气体密度下
采集的第一密度值和第二密度值进行比对校验可以是智控单元进行比对计算，也可以将上
述数据传输至后台，由后台进行比对计算。

[0140] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

[0141] 1)提供一种免维护的气体密度继电器，用于解决对气体绝缘或灭弧的电气设备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自检或相互校验，提高了效率，无
需维护，降低了运行维护成本，保障了电网安全运行。

[0142] 2)提供一种免维护的气体密度继电器的相互校验方法，能够支持上述免维护的气体密度继电器的正常运行。

附图说明

[0143] 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：

[0144] 图1是实施例一的高中压电气设备用的、免维护的气体密度继电器的结构示意图；

[0145] 图2是实施例二的高中压电气设备用的、免维护的气体密度继电器或气体密度监测装置的结构示意图；

[0146] 图3是实施例三的高中压电气设备用的、免维护的气体密度继电器或气体密度监测装置的结构示意图；

[0147] 图4是实施例四的高中压电气设备用的、免维护的气体密度继电器或气体密度监测装置的结构示意图；

[0148] 图5～图7是实施例五的具有免维护的气体密度监测系统的结构示意图。

具体实施方式

[0149] 本发明提供一种免维护的气体密度继电器，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。

[0150] 实施例一：

[0151] 图1为本发明实施例一高中压电气设备用的、免维护的气体密度继电器的结构示意图，如图1所示，一种免维护的气体密度继电器或气体密度监测装置，主要包括：气体密度
继电器本体1、气体密度检测传感器(压力传感器2、温度传感器3)和智控单元7；气路上，所
述气体密度检测传感器的压力传感器2与所述气体密度继电器本体1连通。还包括相互自校
单元，通过智控单元7对相互自校单元所检测的数据进行对比，实现免维护；或者，通过智控
单元7和相互自校单元对所检测的数据进行对比，实现免维护。

[0152] 本实施例中，所述相互自校单元由比对压力值输出信号和压力传感器2组成。其中，气体密度继电器本体1包括：壳体102，以及设于所述壳体内的基座、压力检测器103、温
度补偿元件104、端座108、若干信号发生器109、比对信号器1012和比对信号调节件1013；其
中，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；所述压力检测器103包括巴登管或波纹管；所述温度补偿
元件104采用温度补偿片或壳体内封闭的气体。本实施例中，比对信号器1012为微动开关，
其电压可以是弱电级的(1～36v)、市电级的(110～220v)。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通过压力检测器103和温度补偿元件104
监测气体密度，并通过所述信号发生器109输出气体密度接点信号。其原理是：基于压力检
测器103并利用温度补偿元件104对变化的压力和温度进行修正，以反映六氟化硫气体密度
的变化。即在被测介质六氟化硫(SF6)气体的压力作用下，由于有了温度补偿元件104的作
用，六氟化硫(或其它)气体密度值变化时，六氟化硫气体的压力值也相应地变化，迫使压力
检测器103的末端产生相应的弹性变形位移，借助于温度补偿元件104，传递给机芯105，机
芯105又传递给指针106，遂将被测的六氟化硫气体密度值在刻度盘上指示出来。信号发生
器109作为输出报警闭锁接点。这样气体密度继电器本体1就能把六氟化硫气体密度值显示
出来了。如果漏气了，六氟化硫气体密度值下降了，压力检测器103产生相应地向下位移，通
过温度补偿元件104，传递给机芯105，机芯105又传递给指针106，指针106就往示值小的方
向走，在刻度盘上具体显示漏气程度；同时，压力检测器103通过温度补偿元件104带动横梁
向下位移，横梁上的调节件107渐离信号发生器109，到一定程度时，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)，达到监视和控制电气开关等设备中的六氟化硫
气体密度，使电气设备安全工作。如果气体密度值升高了，即密封气室内的六氟化硫气体压
力值大于设定的六氟化硫气体压力值时，压力值也相应地升高，压力检测器103的末端和温
度补偿元件104产生相应的向上位移，温度补偿元件104使横梁也向上位移，横梁上的调节
件107就向上位移并推动信号发生器109的接点断开，接点信号(报警或闭锁)就解除。

[0153] 比对压力值输出信号由压力检测器103监测气体压力，并通过比对信号器1012输出。其工作原理为：(六氟化硫)气体的压力值随着环境温度的变化，其压力值也相应的发生
变化，压力值变化了就会迫使压力检测器103的末端产生相应的弹性变形位移，气体压力值
到了所设定的比对压力值输出信号所对应的压力值PS时，压力检测器103通过端座108带动
比对信号调节件1013触发比对信号器1012，比对信号器1012就输出所设定值的比对压力值
信号。而相互自校单元就由该比对压力值输出信号和压力传感器2组成。就是说：当气体密
度继电器所监测的气体压力下降或上升到所规定的(或设定的)比对压力值PS时，比对信号
器1012就输出所设定值的比对压力值输出信号。该信号可以与远传气体密度继电器或气体
密度监测装置(或系统)连接，如与智控单元7连接，利用环境温度变化引起的压力变化，或
在气路关闭时，压力调节机构调节压力而引起的压力变化，通过远传气体密度继电器或气
体密度监测装置(或系统)电子部分的智控单元7所采集的当时的气体压力值PJ，当时的气
体压力值PJ就是比对信号器1012输出比对压力值输出信号时，电子部分所采集的气体压力
值PJ。简单地讲，在同一气体压力值下，比对压力值PS就是气体密度继电器的机械部分的压
力检测器103所检测的压力值，而PJ值就是气体密度继电器的电子部分(主要通过压力传感
器)所采集的气体压力值。远传气体密度继电器或气体密度监测装置(或系统)对检测到的
气体压力值PJ与比对压力值PS进行比对，如果其一致性好就说明远传气体密度继电器或气
体密度监测装置(或系统)在线监测压力监测部分工作是正常的，无需维护。即│PJ‑PS│在其
允许设定值内，就说明远传气体密度继电器或气体密度监测装置(或系统)在线监测压力监
测部分工作是正常的，气体密度继电器的压力检测器103也是正常的，无需维护。比对压力
值输出信号所对应的压力值范围为气体密度继电器本体的额定值所对应20℃时压力值的
60％～130％。例如，额定压力为0.6MPa的气体密度继电器本体，其比对压力值输出信号所
对应的压力值范围为0.36～0.78MPa，具体可以根据其所在地区的天气温度而合理设定。

[0154] 需要说明的是，当所述气体密度继电器本体为数字型气体密度继电器时，所述智控单元可以是数字型气体密度继电器本体内部自带的，或者所述智控单元也可以是另外单
独设置的。

[0155] 例如，数字型气体密度继电器本体内部自带集成电路或芯片，可以是通过程序写入实现所述智控单元的功能(即作为智控单元)，或者采用可编程控制器或芯片，后续写入
程序实现所述智控单元的功能(即作为智控单元)，此时，本申请不再额外增加智控单元。具
体来说，免维护的数字型(或数字式)气体密度继电器或气体密度监测装置包括气体密度继
电器本体和第一气体密度检测传感器；而气体密度继电器本体包括继电器本体密度检测传
感器、信号器、通讯模块和智控单元。其中，在气路上，所述继电器本体密度检测传感器，与
所述第一气体密度检测传感器在气路上连通，用于采集压力值和温度值、和/或气体密度
值；所述智控单元分别和继电器本体密度检测传感器、信号器、通讯模块、第一气体密度检
测传感器相连接；所述智控单元获取所述继电器本体密度检测传感器采集的气体密度值；
或者，所述智控单元获取所述继电器本体密度检测传感器采集的压力值或/和温度值，根据
气体压力‑温度特性转换成气体密度值；所述智控单元通过通讯模块上传气体密度值、压力
值、温度值中的一种或更多种，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；当所述的气体密度值低于或/和高于所设定的接点预设阈值时，智控单元控制
信号器，使信号器输出报警、和/或闭锁接点信号，完成电气设备内的气体密度值的监控；所
述智控单元对同一气体压力下由继电器本体密度检测传感器采集的气体压力值PS和由第
一气体密度检测传感器采集的气体压力值PJ进行比对诊断，如│PJ‑PS│在其允许设定值内，
就说明数字型气体密度继电器或气体密度监测装置(或系统)在线监测压力的监测部分工
作是正常的，数字型气体密度继电器的继电器本体密度检测传感器的压力检测器也是正常
的，无需维护；和/或，所述智控单元对同一气体温度下由继电器本体密度检测传感器采集
的温度值TA和由第一气体密度检测传感器采集的温度值TB进行比对诊断；或者，所述智控
单元对同一气体密度下由继电器本体密度检测传感器采集的气体密度值PS20和由第一气体
密度检测传感器采集的气体密度值PJ20进行比对诊断，获取气体密度继电器监测部分的当
前工作状态，如│PJ20‑PS20│在其允许设定值内，就说明气体密度继电器或气体密度监测装置
(或系统)在线监测密度的监测部分工作是正常的，无需维护。或者，所述智控单元将接收的
数据通过通讯模块上传至后台，所述后台对同一气体压力下由继电器本体密度检测传感器
采集的气体压力值和由第一气体密度检测传感器采集的气体压力值进行比对诊断；和/或，
所述后台对同一气体温度下由继电器本体密度检测传感器采集的温度值和由第一气体密
度检测传感器采集的温度值进行比对诊断；或者，所述后台对同一气体密度下由继电器本
体密度检测传感器采集的气体密度值和由第一气体密度检测传感器采集的气体密度值进
行比对诊断，获取气体密度继电器的监测部分的当前工作状态。其中，所述继电器本体密度
检测传感器包括一个本体压力传感器和一个本体温度传感器；或者，采用由压力传感器和
温度传感器组成的本体气体密度变送器；或者，采用石英音叉技术的本体密度检测传感器。
另外，所述第一气体密度检测传感器可以只包括至少一个压力传感器，温度传感器可以采
用本体温度传感器。本体温度传感器的比对可以由智控单元或/和后台将环境温度值，与继
电器本体密度检测传感器的本体温度传感器采集的温度值进行比对，完成对继电器本体密
度检测传感器的本体温度传感器的校验。还可以，对于同一个变电站，电气设备X、电气设备
Y、电气设备Z的温度传感器所监测的温度值分别为TX、TY、TZ，依次类推，后台可以对温度值
TX、TY、TZ进行比对诊断，如哪个明显偏离，则监测该设备的温度传感器的当前工作状态为异
常工作状态；如果基本接近，则说明所述气体密度继电器或气体密度监测装置的监测部分
的当前工作状态皆为正常工作状态。

[0156] 实施例二：

[0157] 图2为本发明实施例二高压电气设备用的、免维护的气体密度继电器的正面结构示意图，如图2所示，与实施例一不同的是，本实施例中是输出比对密度值输出信号。所述的
气体密度继电器设有比对密度值输出信号时，也是可以利用密度继电器与电气设备之间存
在温差引起气体密度继电器的密度值变化(或利用温度调节机构调节温度补偿元件而引起
的密度继电器密度值变化；或在气路关闭时，压力调节机构调节压力而引起的密度变化)，
气体密度继电器电子部分的智控单元7通过压力传感器2和温度传感器3实时采集气体密度
值，气体密度继电器机械部分的压力检测器103和温度补偿元件104也实时监测气体密度
值。当气体密度所监测的气体密度值下降或升高到一定值时，比对密度值输出信号输出信
号，此时，电子部分的智控单元7通过压力传感器2和温度传感器3采集到气体密度值PJ20，而
机械部分的压力检测器103和温度补偿元件104监测到的气体压力值为PS20(比对密度值)。
也就是在同一气体密度值下，气体密度继电器的机械部分的压力检测器103和温度补偿元
件104所检测的气体压力值为PS20(比对密度值)与电子部分(主要通过压力传感器2和温度
传感器3)所采集的气体密度值为PJ20进行比对，如果其一致性好就说明气体密度继电器或
气体密度监测装置(或系统)在线监测密度监测部分工作是正常的，无需维护。即│PJ20‑PS20│
在其允许设定值内，就说明气体密度继电器或气体密度监测装置(或系统)在线监测密度监
测部分工作是正常的，无需维护。

[0158] 实施例三：

[0159] 图3为本发明实施例三高压电气设备用的、免维护的气体密度继电器或气体密度监测装置的结构示意图，如图3所示，本发明实施例三的免维护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、压力传感器2、温度传感器3、阀4、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。所述阀4的一端与设备连接接头相
连通，所述阀4的另一端与多通接头9相连接。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、智控单元7设置在多通接头9上；压力传感器2在气路
上与气体密度继电器本体1的压力检测器相连通；所述压力调节机构5安装在多通接头9上，
压力调节机构5与气体密度继电器本体1的压力检测器相连通；在线校验接点信号采样单元
6和智控单元7设置在一起；温度传感器3设置在气体密度继电器本体1附近，或设置在其壳
体内部的温度补偿元件附近。所述压力传感器2、温度传感器3与智控单元7相连接；所述阀4
与智控单元7相连接；所述压力调节机构5与智控单元7相连接。本实施例的压力调节机构5
主要由气室57、加热元件58、保温件59、温度传感器(图中未示出)组成。气室57外部(也可以
内部)设有所述加热元件58，通过加热，导致温度的变化，进而完成压力的升降。通过该压力
调节机构5调节压力，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的接点动作时的
压力值以及温度值，换算成对应的密度值PX20，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，完成气体密度继电器的校验工作。加热元件58也可以采用制冷
元件替代。

[0160] 本实施例的工作原理如下：当需要校验密度继电器时，装置发出指令，对压力调节机构5的加热元件58进行加热，当压力调节机构5的温度传感器的温度值T510与温度传感器
3的温度值T的温差达到设定值后，装置或系统发出指令，即可以通过智控单元7关闭阀4，使
得气体密度继电器本体1在气路上与设备连接接头隔断，进而与电气设备隔断；接着立即关
断调节机构5的加热元件58，停止对加热元件58进行加热，压力调节机构5的密闭气室57的
气体的压力就逐步下降，使得气体密度继电器本体1发生报警和/或闭锁接点动作，其接点
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根据报警和/或闭锁接
点动作时的气体密度值，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，完成气体密度继电器本体1的校验工作。本实施例中，所述相互自校单元主要由压
力调节机构5和智控单元7组成。利用压力调节机构5调节压力而引起的气体密度变化，通过
智控单元7及时采集当时的气体密度继电器本体1的接点信号值PX20，将检测到的气体密度
继电器本体1的接点信号值PX20与密度继电器的标准(额定参数)要求接点信号值PB20进行比
对，如果其一致性好就说明气体密度继电器或气体密度监测装置的在线监测密度监测部分
的工作是正常的，无需维护。即│PX20‑PB20│在其允许设定值内，就说明气体密度继电器或气
体密度监测装置的在线监测密度监测部分工作是正常的，无需维护。

[0161] 总之，气体密度继电器完成气体密度继电器本体的在线校验工作后，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的校验工作后，如有异常，智控单元7可以通过密
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，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。

[0162] 实施例四：

[0163] 图4为本发明实施例四高压电气设备用的、免维护的气体密度继电器或气体密度监测装置的结构示意图。如图4所示，本发明实施例四免维护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、压力传感器21、压力传感器22、温度传感器31、温度
传感器32、阀4、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、设备连接接头
1010。在运行中所述设备连接接头1010的一端密封连接于气体绝缘电气设备上，所述设备
连接接头1010的另一端与阀4相连通；而所述阀4的另一端与压力调节机构5相连通。气体密
度继电器本体1、温度传感器31、在线校验接点信号采样单元6、智控单元7设置在一起，且设
置在压力调节机构5上；压力传感器21设置在压力调节机构5上。压力传感器22、温度传感器
32设置在设备连接接头1010侧(阀4与连接接头1010连接一侧)。压力传感器21、气体密度继
电器本体1的压力检测器在气路上与压力调节机构5相连通；所述压力传感器21、压力传感
器22、温度传感器31、温度传感器32与智控单元7相连接；所述阀4与智控单元7相连接；所述
压力调节机构5与智控单元7相连接。本实施例中，所述压力传感器有两个，分别是压力传感
器21、压力传感器22；所述的温度传感器有两个，分别是温度传感器31、温度传感器32。本案
例中温度传感器32也可以省去。本发明实施例四免维护的气体密度继电器或气体密度监测
装置具有若干个压力传感器和温度传感器。例如，本实施例中，所述相互自校单元由两个气
体密度检测传感器A、B构成，具体就是利用气体密度检测传感器A和气体密度检测传感器B
(压力传感器21、压力传感器22，温度传感器31、温度传感器32)分别检测到的压力值PA和PB
进行比对，温度值TA和TB进行比对，如果其一致性好就说明气体密度继电器或气体密度监测
装置的在线监测部分工作是正常的，无需维护。即│PA‑PB│，以及│TA‑TB│分别在其允许设定
值内，就说明气体密度继电器或气体密度监测装置的在线监测部分工作是正常的，无需维
护。

[0164] 这样的目的是：压力传感器21和压力传感器22监测得到的压力值可以进行比对，相互校验；温度传感器31和温度传感器32监测得到的压力值可以进行比对，相互校验；另
外，还可以根据压力传感器21和温度传感器31监测得到的密度值PA20，根据压力传感器22和
温度传感器32监测得到的密度值PB20进行比对，相互校验；即：所述相互自校单元由多个(至
少两个)气体密度检测传感器A、B构成，利用气体密度检测传感器A和气体密度检测传感器B
分别检测到的密度值PA20和PB20进行比对，如果其一致性好就说明气体密度继电器或气体密
度监测装置的在线监测部分工作是正常的，无需维护。即│PA20‑PB20│在其允许设定值内，就
说明气体密度继电器或密度监测装置的在线监测部分工作是正常的，无需维护。

[0165] 甚至还可以在线校验得到气体密度继电器本体的额定值的密度值Pe20，相互之间进行比对，相互校验。只要压力传感器21、压力传感器22、温度传感器31、温度传感器32、气
体密度继电器本体相互之间吻合的、正常的，就可以说明气体密度继电器或气体密度监测
装置是正常的，这样就可以不用人工到现场对气体密度继电器进行校验，可以全寿命免人
工校验。除非，变电站中某一个电气设备的压力传感器21、压力传感器22、温度传感器31、温
度传感器32、气体密度继电器自身相互之间不吻合的、异常的，才安排维修人员去处理。而
对于吻合的、正常的，就不要进行校验，这样一来，大大提高了可靠性，提高了效率，降低成
本。

[0166] 本发明实施例四提供的气体绝缘高压电气设备用的、免维护的气体密度继电器或气体密度监测装置具有安全保护功能，具体就是：1)无论是根据压力传感器21和温度传感
器31，还是根据压力传感器22和温度传感器32，只要监测得到的密度值低于设定值，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。接点报警有状态指示。2)或在校验时，此时阀4关闭时，当压力传感器22
和温度传感器32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，同时发出告示信号(漏气)。例如，当设备的气体密度值小于设定值
(闭锁压力+0.02MPa)时，就不校验了。设定值可以根据需要设置。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，以及压力传感器、温度传感器与气体密度继
电器本体1的相互校验，确保气体密度继电器工作是正常的。

[0167] 气体密度继电器能够在不同的温度下，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，作出判定电气设备、气体密度继电器的性能。具有历史
各个时期的比对、历史与现在的比对。还能对气体密度继电器进行体检。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，然后计算其平均值。必要时，可以随
时对密度继电器进行在线校验。

[0168] 压力传感器类型：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)。温度传感器可以是：热
电偶、热敏电阻、半导体式；温度传感器可以接触式和非接触式；传感器材料及电子元件特
性，温度传感器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。气体密度继电器本体，包括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)。

[0169] 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需要测试。

[0170] 所述智控单元7主要完成阀的控制、压力调节机构的控制、信号采集。即智控单元7的基本要求或功能是：通过智控单元7完成对阀4的控制、压力调节机构5的控制、信号采集。
能够检测到气体密度继电器本体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的接点动作值PD20，完成气体密
度继电器本体的校验工作。或者，能够直接检测到气体密度继电器本体的接点信号发生动
作时的密度值PD20，完成气体密度继电器本体的校验工作，这是最基本的要求。当然，智控单
元7还可以实现：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的额
定压力值校验。气体密度继电器会自动进行对比判定，如果误差相差大，就会发出异常提
示：气体密度继电器自身的压力检测器或压力传感器、温度传感器等有问题。即气体密度继
电器能够完成气体密度继电器自身的压力检测器和压力传感器、温度传感器、或密度变送
器等的相互校验功能；能够完成所述气体密度继电器自身的压力检测器、压力传感器、温度
传感器等的相互校验。气体密度继电器完成气体密度继电器的校验时，会自动进行相互对
比判断，如果误差相差大，就会发出异常提示：气体密度继电器自身的压力检测器或压力传
感器、温度传感器等有问题。即气体密度继电器能够完成气体密度继电器自身的压力检测
器、或压力传感器、温度传感器、或密度变送器等的相互校验功能。具有人工智能校对能力；
完成气体密度继电器的校验工作后，能够自动生成密度继电器的校验报告，如有异常，能够
自动发出报警，或可以发送到指定的接收机上，例如发送到手机；现场就地显示密度值和校
验结果，或通过后台显示密度值和校验结果，具体方式可以灵活；具有实时在线密度值、压
力值、温度值等数据显示、变化趋势分析、历史数据查询、实时告警等功能；可以在线监测气
体密度值，或密度值、压力值、温度值；具有自诊断功能，能够对异常及时告示，例如断线、短
路报警、传感器损坏等告示；能够在不同的温度下，不同的时间段进行气体密度继电器的误
差性能的比较，即不同时期，相同温度范围内的比较，作出判定气体密度继电器的性能。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进行自身体检；对气
体密度继电器自身、所监测的电气设备的密度值是否正常进行判定。即可以对电气设备本
身的密度值、气体密度继电器自身的压力检测器、压力传感器、温度传感器等进行正常和异
常的判定和分析、比较，进而实现对电气设备气体密度监控、气体密度继电器本身等状态进
行判定、比较、分析；还含有分析系统(专家管理分析系统)，对气体密度监测、气体密度继电
器、监测元件进行检测分析，判定，知道问题点在哪里，是电气设备、还是气体密度继电器自
身有问题；还对气体密度继电器本体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本体的接点信号状态：断开的还是闭合的，从而多一层监控，
提高可靠性；还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；还能
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；具有数据分析、数据处
理功能，能够对电气设备进行相应的故障诊断和预测。

[0171] 只要压力传感器2、温度传感器3、压力检测器103、温度补偿元件104等相互之间的检测数据是吻合的、正常的，就说明气体密度继电器自身是正常的，这样就不用采用传统的
方式由维护人员到现场对气体密度继电器进行校验，可以全寿命免人工校验。除非，变电站
中某一个电气设备的压力传感器2、温度传感器3、气体密度继电器的压力检测器103、温度
补偿元件104等相互之间的检测数据是不吻合的、异常的，才安排维修人员去处理。而对于
吻合的、正常的，就不要进行人工校验，这样一来，大大提高了可靠性提高了效率，降低了成
本。

[0172] 实施例五：

[0173] 图5～图7是一种具有免维护的气体密度监测系统，所述气体密度监测系统包括上述的具有免维护的气体密度继电器或气体密度监测装置。

[0174] 如图5所示，多个设有气室的电气设备、多个免维护的气体密度继电器或气体密度监测装置均依次通过集线器、IEC61850协议转换器与远程后台检测系统连接；其中，免维护
的气体密度继电器或气体密度监测装置分别设置在对应气室的电气设备上。

[0175] 见图5和6所示，PC为在线监测后台主机及系统，Gateway为网络交换机，Server为综合应用服务器，ProC为规约转换器/在线监测智能单元，HUB为集线器，而Z为免维护的气
体密度继电器或气体密度监测装置。在线监测系统架构包括：详列简单架构(图5)、常规架
构(图6)、复杂架构等系统图。

[0176] 系统架构图及简单说明：1)、后台软件平台：基于Windows、Linux及其他等，或VxWorks、Android、Unix、UCos、FreeRTOS、RTX、embOS、MacOS。2)、后台软件关键业务模块、基
本功能：例如权限管理、设备管理、数据存储于查询等；以及用户管理、报警管理、实时数据、
历史数据、实时曲线、历史曲线、配置管理、数据采集、数据解析、记录条件、异常处理。3)、界
面组态：例如Form界面、Web界面、组态界面等。

[0177] 图7为无线传输方式的架构系统图。图中虚框表示无线模块Wn和气体密度继电器Zn可以做成一体或者分体，具体方案可以灵活。多个综合应用服务器Server1、
Server2、……Server n通过云端Cluod、无线网关(Wireless Gateway)、以及各个气体密度
继电器的无线模块与各个气体密度继电器进行无线通信。其中，n为自然数。

[0178] 免维护的气体密度继电器或气体密度监测装置可以实现的功能：1)、进行气体密度在线监测，或可以实现气体密度、微水在线监测，或可以实现气体密度、微水、分解物含量
在线监测；2)、密度继电器自身的在线校验(可以在线校验密度继电器的接点信号值、显示
值)；3)、可以通过电子式检测(监测)与机械检测(监测)的相互校验，实现系统的可靠性能，
进而可以全寿命免人工校验。除非，变电站中某一个电气设备的压力传感器2、温度传感器
3、气体密度继电器本体1相互之间不吻合的、异常的，才安排维修人员去处理。而对于吻合
的、正常的，就不要进行校验，这样一来，大大提高了可靠性，提高了效率，降低了成本；4)、
甚至可以进行压力传感器2的零位校验。

[0179] 免维护的气体密度继电器或气体密度监测装置具有自身诊断功能，可以对各元件进行自诊断，对过程进行诊断，例如对监测或校验过程进行诊断；该气体密度继电器具有自
身校验、比对的性能。

[0180] 免维护的气体密度继电器或气体密度监测装置含有多个压力传感器、温度传感器，多个压力传感器、温度传感器的测试数据的相互校验，以及这些传感器与气体密度继电
器本体的测试数据的相互校验，确保气体密度继电器工作正常。

[0181] 免维护的气体密度继电器或气体密度监测装置将传来的环境温度值与温度传感器的采样值进行比对，完成对温度传感器的校对。

[0182] 需要说明的是，本申请中所述的一种免维护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。气体温度泛指气体里的温度、或对应的环境温度。本发明中的比对校验方法除了包
括、但不限于相应差值分别在其预设阈值内、检测值在其设定范围内、两个对应检测值相除
在其预设阈值内中的一种。相互校验方法中，可以由智控单元或/和后台完成对应检测结果
的比对，方式可以灵活。

[0183] 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。