CN104299846A - 一种无线远传式六氟化硫气体密度继电器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线远传式六氟化硫气体密度继电器，可以应用在六氟化硫电气设备上。包括壳体(8)，在该壳体(8)外侧上分别固定安装有接线座(15)和接头(9)，在该壳体(8)内固定安装有基座(5)，其特点是：还包括波登管(3)，该波登管(3)的一端固定在所述基座(5)上而其另一端与温度补偿片(4)的一端连接，该温度补偿片(4)的另一端通过连接件与位移缩小机构(7)的输入端连接，该位移缩小机构(7)的输出端与指针(2)连接，另外在基座(5)上还固定安装有刻度盘(1)。本发明提供了一种精度高、信号发生器的电气性能好、接点接触好，同时还可以实现具有密度无线远传功能的六氟化硫气体密度继电器。

Description

一种无线远传式六氟化硫气体密度继电器

技术领域

本发明涉及一种无线远传式六氟化硫气体密度继电器，可以应用在六氟化硫电气设备上。

背景技术

六氟化硫电气产品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。保证六氟化硫电气产品的可靠安全运行已成为电力部门的重要任务之一。六氟化硫电气产品的灭弧介质和绝缘介质是六氟化硫气体，不能发生漏气，若发生漏气，就不能保证六氟化硫电气产品可靠安全运行。所以监测六氟化硫电气产品的六氟化硫密度值是十分必要的。目前，用来监测六氟化硫气体密度普遍采用一种机械的指针式六氟化硫气体密度继电器(参见图1)来监测六氟化硫气体密度，即当六氟化硫电气产品发生漏气时该继电器能够报警及闭锁，同时还能显示现场密度值。该密度继电器一般采用刻度盘、指针、单巴登管、单温度补偿片、基座、机芯和游丝型磁助式电接点。当触点(报警或闭锁)闭合时，其闭合力仅靠触头游丝的微小力，即使加上磁助式的力，也还是很小，因此极其怕振，而且接触闭合也不够牢靠。且最重要的是在受到氧化或污染时，常发生电接点接触不良的现象，造成严重后果。另外特别强调的是磁助式电接点的分断速度较慢，而且触点容量小，造成使用寿命短。所以该密度继电器就难以保证电气性能和寿命，一旦出现问题，用户只有重新更换，造成经济损失，不能很好满足要求。

同时最为重要的是，目前用来监测SF6气体密度的这种一种机械的SF6气体密度继电器来监测SF6气体密度，还存在以下突出缺陷：1)SF6电气产品发生漏气时，只有当其气体压力下降到报警值时，才发出报警信号，而此时SF6气体已经泄漏了很多。例如额定压力为0.6Mpa的SF6电气设备普遍采用报警压力为0.52Mpa、闭锁压力0.50Mpa的密度继电器。现在很多变电站都是无人值守变电站，这样对于这种SF6电气设备而言，如果发生漏气了，其气体从额定压力0.6Mpa下降到报警压力0.52Mpa时，值班人员才发现，才通知检修人员去现场处理泄漏事故，而此时SF6气体已经泄漏了很多。所以在无人值守变电站，非常需要在线监测SF6电气设备的密度，及时发现SF6电气设备的气体泄漏。2)该密度继电器触点一般采用游丝型磁助式电接点。其触点闭合时，其闭合力很小，接触闭合不够牢靠。且最重要的是在受到氧化或污染时，常发生电接点接触不良的现象，造成失效，产生严重后果。

因此迫切需要改进和创新，创新出一种接点电气性能好、接点接触稳定、抗震好的远传式六氟化硫气体密度继电器。为了保证SF6电气设备的可靠运行，提高电力***连续可靠运行能力，对其性能实现在线状态检测、监测与故障预测，成为SF6电气设备应用中重要研究方向。随着无人值守变电站对遥控、遥测的要求，在线监测SF6电气设备的SF6气体密度值具有非常重要的实际意义。另外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SF6气体密度的在线监测也具有重要的现实意义。同时，由于运行的变电站需要重新布置信号传输线是一项非常困难的事，一是由于设备带电运行，布置信号传输线是不允许的，涉及到人身安全问题，而停电一般是不允许的，时间非常有限，所以难以重新布置信号传输线。二是由于现场重新布置信号传输线，带作业人员来说是项费时、费力的工作。所以需要采用无线传输信号。

综上所述，目前的六氟化硫气体密度继电器的电气性能不够好、或接点接触不够稳定、无法实现密度值的远传功能，难以实现对SF6电气设备的SF6气体密度的在线监测，所以迫切需要创新一种电气性能好、接点接触可靠、抗震好、同时实现具有密度无线远传功能的密度继电器。

发明内容

本发明的目的是提供一种精度高、具有减震功能、信号发生器的电气性能好、接点接触好的无线远传式六氟化硫气体密度继电器。

一种无线远传式六氟化硫气体密度继电器，包括壳体，在该壳体外侧上分别固定安装有接线座和接头，在该壳体内固定安装有基座，其特别之处在于：还包括波登管，该波登管的一端固定在所述基座上而其另一端与温度补偿片的一端连接，该温度补偿片的另一端通过连接件与位移缩小机构的输入端连接，该位移缩小机构的输出端与指针连接，另外在基座上还固定安装有刻度盘。

其中波登管采用C型波登管，连接件采用连接杆。

其中接头通过管道与基座上的温度传感器和压力传感器连通。

其中温度传感器和压力传感器的输出端依次通过放大电路、单片机、数据采集器与微型无线数传电台连接，该微型无线数传电台还与壳体外的天线连接。

其中在壳体上通过密封圈安装有表玻璃，在表玻璃上还安装有罩壳。

其中位移缩小机构采用扇形曲面传动机构，其具体包括上夹板和下夹板，在该上夹板和下夹板之间通过转轴分别安装有相啮合的扇形曲面齿轮和中心齿轮，该扇形曲面齿轮作为位移缩小机构的输入端，而该中心齿轮的转轴作为位移缩小机构的输出端。

其中扇形曲面齿轮的半径比中心齿轮的半径小。

其中在所述壳体内还设有信号发生器，该信号发生器包括固定在基座上的至少一个微型开关，而在中心齿轮的转轴上安装有与该微型开关配合的信号调节机构，从而能在该中心齿轮的转轴旋转到一定角度时触发微型开关，并且所有微型开关均与接线座连接。

其中信号调节机构具体是在中心齿轮的转轴上安装的与微型开关数量相等的偏心轮。

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种精度高、信号发生器的电气性能好、接点接触好、同时实现具有密度无线远传功能的六氟化硫气体密度继电器，用于控制和监视密封容器中六氟化硫气体的密度，并针对六氟化硫电气设备中出现的气体泄漏情况，及时发出报警信号和闭锁信号，同时实现对SF6电气设备的SF6气体密度的在线监测，为保障电力安全起到作用。

与现有技术相比，还具有以下明显的优点和特点：由于还采用压力传感器、温度传感器，通过压力传感器、温度传感器采集压力和温度信号，经过单片机处理转换成密度值，经过数字采集器把单片机传来的数据进行缓存处理，然后送微型无线数传电台。微型数传电台接收到数据后，将其调制成无线射频信号向空中辐射，实现远距离传输，进而实现在线监测六氟化硫气体电气设备的密度。并且波登管和温度补偿片的位移经位移缩小机构把该位移缩小，再去控制信号发生器(若干微型开关)，达到减震的目的。该位移缩小机构根据气体密度值的大小控制微型开关，使微型开关发出相应的信号，完成密度继电器的功能，从而克服了现有技术的抗振性能不高问题，确保了密度继电器的电气性能好、接点接触好、工作寿命长等优点，保证了***可靠工作，可以很好地应用在六氟化硫电气设备上。

附图说明

图1为背景技术中指针式六氟化硫气体密度继电器的结构示意图；

图2为本发明气体密度继电器的结构示意图；

图3为本发明气体密度继电器的局部结构示意图；

图4为本发明气体密度继电器中位移缩小机构7部分的结构示意图；

图5为本发明气体密度继电器的电路原理图。

具体实施方式

如图2、3、4、5所示，本发明提供了一种无线远传式六氟化硫气体密度继电器，包括壳体8，在该壳体8外侧上分别固定安装有接线座15和接头9，在该壳体8内固定安装有基座5，还包括波登管3，该波登管3的一端固定在所述基座5上而其另一端与温度补偿片4的一端连接，该温度补偿片4的另一端通过连接件与位移缩小机构7的输入端连接，该位移缩小机构7的输出端与指针2连接，另外在基座5上还固定安装有刻度盘1。

其中波登管3采用C型波登管，连接件采用连接杆6。其中(六氟化硫气体)接头9通过管道与基座5上的温度传感器20连通(压力传感器21与六氟化硫气体直接接触，温度传感器20与六氟化硫气体可以直接接触或可以不直接接触)。其中温度传感器20和压力传感器21的输出端依次通过放大电路、单片机23、数据(字)采集器与微型无线数传电台连接，该微型无线数传电台还与壳体8外的天线261连接,具体可以通过接线座15进行连接。其中在壳体8上通过密封圈安装有表玻璃17，在表玻璃17上还安装有罩壳16。

进一步的，其中位移缩小机构7采用扇形曲面传动机构，其具体包括上夹板75和下夹板，在该上夹板75和下夹板之间通过转轴分别安装有相啮合的扇形曲面齿轮71和中心齿轮73，该扇形曲面齿轮71作为位移缩小机构7的输入端，而该中心齿轮73的转轴作为位移缩小机构7的输出端。其中扇形曲面齿轮71的半径比中心齿轮73的半径小。

另外在所述壳体8内还设有信号发生器，该信号发生器包括固定在基座5上的至少一个(例如3个)微型开关10，而在中心齿轮73的转轴上安装有与该微型开关10配合的信号调节机构11，从而能在该中心齿轮73的转轴旋转到一定角度时触发微型开关10(以3个微型开关10为例，既可以同时触发，也可以使3个开关的触发量不同，以分别代表三种不同的气体压力状况)，另外所有微型开关10均与接线座15连接。其中信号调节机构11具体是在中心齿轮73的转轴上安装的与微型开关10数量相等的若干偏心轮。

为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体的实施例并结合附图对本发明进行详细地说明：

实施例1：

请参阅图2、3、4和5，本发明是一种无线远传式六氟化硫气体密度继电器，包括波登管3、温度补偿片4、基座5、连接杆6、位移缩小机构7、壳体8、接头9、微型开关10、信号调节机构11、连接臂13、管冒座14、接线座15、表玻璃17、罩壳16、温度传感器20、压力传感器21、放大电路、单片机、电源模块、数字模拟转换器、电压电流转换器、电流恒流器、印制(电路)板28、电线12及开关加强机构，本实施例以三个微型开关10作为气体密度继电器信号发生器，该气体密度继电器还带有用于显示示值的刻度盘1和指针2。其中，温度传感器20密封固定在基座5的右侧面，并且温度传感器20与六氟化硫气体相互接触，可以精确测量到六氟化硫气体的温度值。压力传感器21密封固定在基座5的后面，而放大电路、单片机、电源模块、数字模拟转换器、电压电流转换器、电流恒流器固定在印制(电路)板上，而印制板28位于基座5的后面，并且在壳体8的后面，放大电路、单片机、电源模块、数字模拟转换器、电压电流转换器、电流恒流器位于压力传感器21的四周。

本发明的无线远传式六氟化硫气体密度继电器的工作原理或步骤如下：通过压力传感器21、温度传感器20对压力和温度的测量，经过放大电路22对测量到的压力和温度的信号放大，该放大的压力和温度的信号经过单片机23的采集，经过单片机23内部计算得到六氟化硫气体密度P₂₀，而后经过数据(字)采集器把单片机23传来的数据P₂₀进行缓存处理，然后送微型无线数传电台。微型数传电台接收到数据后，将其调制成无线射频信号通过天线261向空中辐射。这样远端的六氟化硫气体在线监测***处的无线数传电台即可从空中收到来自微型无线数传电台的信号后，经放大，解调、恢复数据信号送六氟化硫气体在线监测***中心计算机处理，计算和显示，生成数据报表等相关信息，这样本产品就可以将六氟化硫气体密度值通过无线远传方式，实现远距离传输，进而有利于实现在线监测六氟化硫气体电气设备的密度P₂₀。上述单片机的信号采集、内部计算、以电压信号输出等均采用现有常规技术手段。例如内部计算过程具体通过公式计算或查询相应温度压力条件下的SF₆密度数据即可获得。

而密度继电器的波登管3的一端焊接在基座5上，另一端焊接在管冒座14上，管冒座14与温度补偿片4的一端固定在一起，温度补偿片4的另一端与连接臂13固定在一起；连接臂13又与连接杆6的一端相固定，连接杆6的另一端与位移缩小机构7的起始端连接；位移缩小机构7为扇形曲面传动机构。微型开关10分别固定在基座5上，微型开关10分别带有接点操作手柄1011。信号调节机构11与三个微型开关10相应成对设置并分别安装在中心轴72上，中心轴72为齿轮轴70的延伸段并且与齿轮轴70构成一体。信号调节机构11为三个间隔地安装在中心轴72上的偏心轮。刻度盘1固定在基座5上，指针2固定在机芯齿轮轴70的前端。信号调节机构11根据气体密度值和压力值驱动接点操作手柄1011，使微型开关10上的接点接通或断开；微型开关10的接点通过电线12连接到接线座15上，接线座15固定在壳体8上；接头9固定在壳体8上，表玻璃17、罩壳16及其密封圈分别固定在壳体8上，能保护壳体8内部机构免受机械损伤和污物、雨水侵入。道管的一端与基座5相连接，且可靠密封；道管的另一端与接头9相连接，且可靠密封；开关加强机构(开关加强机构由若干个加强件联成一体用螺钉、螺母固定在各微动(型)开关的侧面，形成分别与开关外壳的宽度适配的加强机构，仅对每个微动开关的外壳起很好的加强作用，其形状为长方形)固定在微型开关10上，在开关进行分合闸操作产生强烈振动时，可避免微型开关10外壳断裂，并避免微型开关10的接点操作手柄1011脱落，因而可大大提高继电器的抗振性能，保证***可靠工作。

参见图4，连接臂13又与连接杆6的一端相连接，连接杆6的另一端与位移缩小机构7的起始端连接；位移缩小机构7为扇形曲面传动机构，它包括齿轮轴70、扇形曲面齿轮71、中心齿轮73、上夹板75、下夹板；上夹板75和下夹板间隔并平行地固定在机座5上，上夹板75和下夹板之间连接一扇形曲面齿轮转轴710，扇形曲面齿轮71的圆心还径向地一体延伸一传动臂711，扇形曲面齿轮71安装在扇形曲面齿轮转轴710上，传动臂711的一端作为位移缩小机构7的起始端与连接杆6的另一端连接；中心齿轮73作为位移缩小机构7的缩小端固定安装在齿轮轴70上并且与扇形曲面齿轮71啮合连接；由于扇形曲面齿轮71的半径比中心齿轮73的半径小3倍即为其1/3，所以能够起到缩小作用。本发明的六氟化硫气体密度继电器由于信号发生器采用微型开关10，并且微型开关10接点的控制全部由位移缩小机构7通过缩小后来控制的，利用该位移缩小机构7把位移缩小，目的使振动减少，达到减震的效果。

当气体密度值发生变化，波登管3和温度补偿片4产生位移，该位移通过连接杆6传递到位移缩小机构7的起始端，位移缩小机构7的缩小端(中心齿轮73及齿轮轴70)通过信号调节机构11与微型开关10的接点操作手柄1011连接，根据气体密度值和压力值驱动接点操作手柄1011，使微型开关10上的接点接通或断开，进而使微型开关10发出相应的(开关量)信号，完成密度继电器的功能。

本发明的六氟化硫气体密度继电器是基于弹性元件波登管3，利用温度补偿片4对变化的压力和温度进行修正，反应六氟化硫气体密度的变化。即在被测介质六氟化硫气体的压力作用下，由于有了温度补偿片4的作用，其密度值的变化，压力值也相应的变化，迫使波登管3之末端产生相应的弹性变形—位移，借助于温度补偿片4和连接杆6，传递给位移缩小机构7的齿轮轴70，齿轮轴70又传递给指针2，遂将被测的六氟化硫气体密度值在刻度盘1上指示出来。如果漏气了，其密度值下降到一定程度(达到报警或闭锁值)，波登管3产生相应的向下位移，通过温度补偿片4，使连接臂13向下位移，传递给连接杆6，连接杆6传递给位移缩小机构7，扇形轴71传递给中心轴并进行缩小，中心轴72带动相应的信号调节机构11转动，到一定程度时，信号调节机构11就触发相应的微型开关10的接点操作手柄1011，相应的微型开关10接点就接通，发出相应的信号(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。如果其密度值升高了，压力值也相应的升高，升高到一定程度，波登管3也产生相应的向上位移，通过温度补偿片4，使连接臂13向上位移，传递给连接杆6，连接杆6传递给位移缩小机构7，扇形轴71传递给中心轴72，中心轴72带动相应的信号调节机构11，到一定程度时，信号调节机构11就不触发相应的微型开关10，相应的微型开关10接点就断开，信号(报警或闭锁)就解除。

综上所述，本发明的六氟化硫气体密度继电器采用压力传感器21、温度传感器20，通过压力传感器21、温度传感器20采集压力和温度信号，经过放大电路22对测量到的压力和温度的信号放大，该放大的压力和温度的信号经过单片机23的采集，经过单片机23内部计算得到六氟化硫气体密度P₂₀，而后经过数据(字)采集器把单片机23传来的数据P₂₀进行缓存处理，然后送微型无线数传电台。微型数传电台接收到数据后，将其调制成无线射频信号通过天线261向空中辐射。上述单片机的信号采集、内部计算、以电压信号输出等均采用现有常规技术手段。例如内部计算过程具体通过公式计算或查询相应温度压力条件下的SF₆密度数据即可获得。

另外该密度继电器由于信号发生器采用微型开关10，并且微型开关10接点的控制全部由位移缩小机构7通过缩小后来控制的，目的使振动减少，达到减震的效果，所以抗振性能高、接点电气性能好、寿命长、温度补偿性能更准确。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化变型都落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (9)

1.一种无线远传式六氟化硫气体密度继电器，包括壳体(8)，在该壳体(8)外侧上分别固定安装有接线座(15)和接头(9)，在该壳体(8)内固定安装有基座(5)，其特征在于：还包括波登管(3)，该波登管(3)的一端固定在所述基座(5)上而其另一端与温度补偿片(4)的一端连接，该温度补偿片(4)的另一端通过连接件与位移缩小机构(7)的输入端连接，该位移缩小机构(7)的输出端与指针(2)连接，另外在基座(5)上还固定安装有刻度盘(1)。

2.如权利要求1所述的一种无线远传式六氟化硫气体密度继电器，其特征在于：其中波登管(3)采用C型波登管(3)，连接件采用连接杆(6)。

3.如权利要求1所述的一种无线远传式六氟化硫气体密度继电器，其特征在于：其中接头(9)通过管道与基座(5)上的温度传感器(20)和压力传感器(21)连通。

4.如权利要求3所述的一种无线远传式六氟化硫气体密度继电器，其特征在于：其中温度传感器(20)和压力传感器(21)的输出端依次通过放大电路、单片机(23)、数据采集器与微型无线数传电台连接，该微型无线数传电台还与壳体(8)外的天线(261)连接。

5.如权利要求1所述的一种无线远传式六氟化硫气体密度继电器，其特征在于：其中在壳体(8)上通过密封圈安装有表玻璃(17)，在表玻璃(17)上还安装有罩壳(16)。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的一种无线远传式六氟化硫气体密度继电器，其特征在于：其中位移缩小机构(7)采用扇形曲面传动机构，其具体包括上夹板(75)和下夹板，在该上夹板(75)和下夹板之间通过转轴分别安装有相啮合的扇形曲面齿轮(71)和中心齿轮(73)，该扇形曲面齿轮(71)作为位移缩小机构(7)的输入端，而该中心齿轮(73)的转轴作为位移缩小机构(7)的输出端。

7.如权利要求6所述的一种无线远传式六氟化硫气体密度继电器，其特征在于：其中扇形曲面齿轮(71)的半径比中心齿轮(73)的半径小。

8.如权利要求6所述的一种无线远传式六氟化硫气体密度继电器，其特征在于：其中在所述壳体(8)内还设有信号发生器，该信号发生器包括固定在基座(5)上的至少一个微型开关(10)，而在中心齿轮(73)的转轴上安装有与该微型开关(10)配合的信号调节机构(11)，从而能在该中心齿轮(73)的转轴旋转到一定角度时触发微型开关(10)，并且所有微型开关(10)均与接线座(15)连接。

9.如权利要求8所述的一种无线远传式六氟化硫气体密度继电器，其特征在于：其中信号调节机构(11)具体是在中心齿轮(73)的转轴上安装的与微型开关(10)数量相等的偏心轮。