CN104698371A - 一种多功能气体密度继电器校验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电气仪器的校验设备。一种多功能气体密度继电器校验装置，包括，外壳，外壳内设有一套控制连接相对压力传感器和绝对压力传感器的计算机控制***，两个传感器各自连接在一个五通的第一、第二接口，五通的第三个接口通过一个阀门连接一个四通，四通第二个接口连接一个真空泵；一个储气缸，它并联一个调节气缸后连接在所述五通和四通之间的阀门靠近四通侧；外壳外设有内设调节气缸、温度传感器、储气缸和一个带有三通的测试架的恒温箱，储气缸和调节气缸连接到所述五通的第四、第五接口；一组为待测密度继电器补充气体的气缸；所述控制器控制连接各电磁阀。本发明能在全温度都能准确的校验各种测量原理的气体密度继电器。

Description

一种多功能气体密度继电器校验装置

技术领域

    本发明涉及一种电气仪器的校验设备，特别涉及一种气体密度继电器的校验装置。

背景技术

SF₆电气开关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。如何保证SF₆电气开关的可靠安全运行已成为电力部门的重要任务之一。SF₆气体密度继电器是SF₆电气开关的关键元件之一，它用来检测SF₆电气开关本体中SF₆气体密度的变化，它的性能好坏直接影响到SF₆电气开关的可靠安全运行。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。因此原电力部制定了DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》。该试验规程规定：各SF₆电气开关使用单位应定期对SF₆气体密度继电器进行校验。从实际运行情况来看，对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。所以目前SF₆气体密度继电器的校验在电力***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配置相关的SF₆气体密度继电器校验仪。而这些SF₆气体密度继电器校验仪只能在常温状态下对SF₆气体密度继电器进行检验，而不能实行全工作温度范围内对SF₆气体密度继电器进行校验，特别是在极限低温或高温状态下对SF₆气体密度继电器进行校验。因为在常温下，其精度是容易实现的，不能反映出安全质量问题。而密度继电器实际上是运行在低温或高温环境中，我们只有对其进行全温度范围内的校验，才能真正检验其质量状况，反映其问题。例如2009年年初，由于遇到极端寒冷天气，在我国华北电网、新疆电网，运行中的SF₆电气设备的密度继电器出现大面积的报警、或闭锁现象，据分析有的是SF₆气体液化而报警或闭锁，而有的是密度继电器出现误报警或闭锁，甚至不报警或闭锁。所以如果我们仅仅对这些SF₆气体密度继电器进行常温校验，对密度继电器的很好校验工作就无从谈起，对密度继电器的好坏判断就无从谈起。而SF₆气体密度继电器质量存在问题其原因如下:

(1)由于设计上的缺陷，在低温时会存在失效（永远不动作），这种状况在常温难以发现问题。

(2)由于设计上的缺陷，在高温时，动作和显示值会严重变差，这种状况在常温难以发现问题。

(3)由于本身制造质量问题，存在温度补偿不准确，误差严重偏大，这种状况在常温难以发现问题。

(4)由于时效或材质问题，时间一长，就会漂移，特别在低温或高温下，精度会严重偏大。

(5)对于相对腔式密度继电器，由于内在或外在原因，标准腔会漏气，存在动作值误差大或甚至失效。这种状况在常温难以发现问题，只有在低温或高温校验时才能发现问题。

(6)由于普遍使用的继电器其接点为磁助式电接点，本身触头闭合力小，时间稍长，触头一氧化，接点就会不通或接触不可靠。对于无油型的，磁助式电接点触头暴露在空气中，非常容易氧化或积有灰尘，其触点容易接触不良或不通；对于充油型的，磁助式电接点触头虽然浸在硅油里，但时间长，动作数次后，其接触性能会下降，加上油膜有绝缘作用，其触点也会接触不良或不通。这种状况在常温难以发现问题，只有在低温或高温校验时才能发现问题。

(7)本身抗振性能不过关，在开关分合强烈冲击后，出现指针卡死、接点永远失效（不动作或一直动作）、偏差超标等故障。

(8)由于漏油，其抗振性能下降，在开关分合强烈冲击后，出现指针卡死、接点永远失效（不动作或一直动作）、偏差超标等故障。

(9)由于运输时受剧烈振动，会造成继电器失效，精度变差。

(10)由于元器件质量问题，时间稍长，可能会造成密度继电器失效，使其精度变差。

以上充分说明对SF₆气体密度继电器进行全温度范围内的检验是非常必要的，只有这样才能保证SF₆密度继电器的质量，电网的安全运行。还有，目前电力基层单位对SF₆气体密度继电器的校验比较茫然，比较头痛。明明知道要对所用的SF₆气体密度继电器进行工作温度范围内的校验，可不知道去哪里校验？也不知道如何校验？对他们的工作带来非常的麻烦和不方便，大大影响工作效率，最关键的也影响电网的安全运行。而目前还没有这样的相关设备，所以研发一种“全温度”SF₆气体密度继电器校验装置是非常必要和重要的。

另外随着全球气候的变化，极端气候时常发生。正常出现极端低温天气，造成许多SF₆开关的SF₆气体出现液化现象，而造成大面积停电。所以许多地方，尤其北方，现在越来越多采用SF₆混合气体的电气设备，因而SF₆混合气体密度继电器使用也越来越多。因此也需要解决SF₆混合气体密度继电器的校验问题，所以就需要开发一种具有校验SF₆混合气体密度继电器的装置。

目前SF₆气体密度继电器的校验方法，工程上主要有以下几种：

1、利用SF₆设备充气过程对密度继电器进行校验。这种方法主要用于现场，但存在以下问题：（1）温度影响大，很难保证准确度；（2）利用SF₆贮气瓶上的表计(相对压力表)读数，精确度很差，也不能保证准确度，另外对用测量绝对压力值方法的密度继电器（绝对压力继电器），在海拔高的地区就可能直接产生较大的误差；3）SF₆密度继电器实际应用于降压过程，而用充气过程来校验，与实际应用情况不相符，也影响校验准确性。

2、利用SF₆设备放气过程对密度继电器校验。用这种方法存在与方法1中（1）、（2）同样的问题，并且放气时要对SF₆气体回收，需要用专门的SF₆气体回收装置，很不方便。

3、在恒温室校验。这种校验方法在恒温环境中进行，消除了温度对校验带来的误差，因此校验的准确度较高。但用这种方法校验时间长，需要建立专门的恒温实验室，并要增设专职工作人员，增大了现场的工作难度，既不经济也不方便。实际上，在现场是不现实的。同样，对用测量绝对压力值方法的密度继电器（绝对压力继电器），在海拔高的地区就可能直接产生较大的误差。

4、目前所使用的各种型号的SF₆气体密度继电器校验仪，虽然基本上都采用测试密度继电器动作时的压力和温度值，然后根据SF₆气体的压力-温度特性关系，利用计算机自动换算成20℃时的压力值，即能够进行自动的动态温度补偿。但这些校验装置，都存在着同样的缺陷或错误：这些SF₆气体密度继电器校验仪只能在常温状态下对SF₆气体密度继电器进行检验，而不能实行全工作温度范围内对SF₆气体密度继电器进行校验，特别是在极限低温或高温状态下对SF₆气体密度继电器进行校验，因为在常温下，其精度是容易实现的，不能反映出安全质量问题；另外根据SF₆气体的压力-温度特性关系，主要依据SF₆气体的压力-温度间的数学模型而利用计算机自动换算成20℃时的压力值，即能够进行自动的动态温度补偿，会存在误差；同时这些校验仪只能校验纯SF₆气体密度继电器，而不能校验SF₆混合气体密度继电器。另外这些SF₆气体密度继电器校验仪对用测量绝对压力值方法进行的密度继电器（绝对压力继电器），在海拔高的地区就可能直接产生较大的误差，在很多地方气压高的季节或低的季节，也可能会产生较大的误差，严重影响测试准确性。因为目前这些SF₆气体密度继电器校验装置都是采用测量相对压力值的方法来进行的。在测试实际上是用测量绝对压力值方法来进行的密度继电器时，如果要准确，就必须人工对其测试值进行修正，这是非常麻烦和不方便的。

为了解决上述问题，本申请人曾提供多种SF₆气体密度继电器校验装置(见中国专利申请201220002322.6、201210347926.9、201220478301.1、201210347820.9和201220477478.X)。这些SF₆气体密度继电器校验装置能解决上述的一些问题，为电网的安全运行提供作用。但是随着SF₆混合气体电气设备的出现，对SF₆混合气体密度继电器的校验就显得非常迫切，可是这些SF₆气体密度继电器校验装置就显得无能为力。另外对于专利201220002322.6、201210347926.9和201220478301.1只有采用软件补偿测量法，就存在着精度不高的问题，难以满足实验室高精度校验密度继电器。而对于专利201210347820.9和201220477478.X只能校验纯SF₆气体密度继电器，而不能校验SF₆混合气体密度继电器；另外由于采用实际气体补偿测量，其效率低，非常费时，而在许多工程应用中，采用软件补偿测量法就能满足要求。所以需要对现有的技术进行创新，或者进行“杂交”创新。

综上所述，目前还没有这样的多功能的相关设备，所以现在非常需要发明创造出一种多功能的校验装置和其校验方法能在“全温度”都能准确的测试各种测量原理的SF₆气体密度继电器，同时又能准确的校验SF₆混合气体密度继电器，满足实验室高精度测量各种密度继电器的要求；同时又具有软件补偿测量法，能在全温度都能测试各种测量原理的SF₆气体及SF₆混合气体密度继电器，满足工程应用测试各种密度继电器的需求，同时能够提高效率。

 

发明内容

本发明的目的，在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种多功能密度继电器校验装置：能在全温度利用实际气体补偿测量法准确的校验各种测量原理的SF₆气体及SF₆混合气体密度继电器的SF₆气体密度继电器校验装置，满足实验室高精度需求；同时，能在全温度利用软件补偿测量法校验各种测量原理的SF₆气体及SF₆混合气体密度继电器的SF₆气体密度继电器校验装置，满足工程应用和高效的需求。

本发明的目的是这样实现的： 

一种多功能气体密度继电器校验装置，它包括：校验装置的外壳，外壳内设有：

一套带有键盘和显示器的计算机控制***，输入连接计算机控制***控制的相对压力传感器和绝对压力传感器，相对压力传感器连接在一个五通的第一接口，绝对压力传感器通过一个阀门连接在该五通的第二接口，该五通的第三个接口通过一个阀门连接一个四通，该四通第二个接口通过一个阀门、电磁阀连接一个设在外壳内的真空泵；

一个储气缸，它通过一个阀门并联一个调节气缸后依次通过一个电磁阀和阀门后连接在所述五通和四通之间的阀门靠近四通处；

外壳外设有：

可设定温度的恒温箱，恒温箱内设有调节气缸E2、温度传感器I、SF6或混合气体储气缸D2和一个安装待测密度继电器的测试架；该测试架具有一个三通，所述SF6或混合气体储气缸D2连通安装支架并通向外壳内的五通的第四接口，所述恒温箱内的调节气缸通过一个电磁阀和一个阀门连接到所述五通的第五接口；所述的每个电磁阀均由计算机控制***控制连接；

一组气缸，包括可为待测密度继电器补充气体的SF6气缸和混合气体的气缸，两个气缸各自通过一个电磁阀连接所述四通的第三和第四接口；

所述控制器控制连接各电磁阀。

所述的一种多功能SF6及SF6混合气体密度继电器校验装置，所述混合气体为氮气或四氟化碳气体。

本发明的校验装置的计算机数据处理***通过控制器、阀门、电磁阀，能够可以利用SF₆混合气体对SF₆混合气体密度继电器进行高低温温度补偿试验，通过高低温恒温箱设置各种温度，在所设置的温度的高低温恒温箱里，通过调节气缸可以很好的调节SF₆混合气体密度，对SF₆混合气体密度继电器进行温度补偿试验，能够对SF₆混合气体密度继电器试品进行额定值、接点动作值的性能测试；又，能够可以利用纯SF₆气体对SF₆气体密度继电器进行高低温温度补偿试验，通过高低温恒温箱设置各种温度，在所设置的温度的高低温恒温箱里，通过调节气缸可以很好的调节SF₆气体密度，对SF₆气体密度继电器进行温度补偿试验，能够对SF₆气体密度继电器试品进行额定值、接点动作值的性能测试；又，还可以采用软件补偿测量法对SF₆混合气体密度继电器进行高低温温度补偿试验，通过高低温恒温箱设置各种温度，在所设置的温度的高低温恒温箱里，通过调节气缸可以很好的调节SF₆气体压力，利用软件补偿测量法对SF₆混合气体密度继电器进行温度补偿试验，能够对SF₆混合气体密度继电器试品进行额定值、接点动作值的性能测试；又，还可以采用软件补偿测量法对SF₆气体密度继电器进行高低温温度补偿试验，通过高低温恒温箱设置各种温度，在所设置的温度的高低温恒温箱里，通过调节气缸可以很好的调节SF₆气体压力，利用软件补偿测量法对SF₆气体密度继电器进行温度补偿试验，能够对SF₆气体密度继电器试品进行额定值、接点动作值的性能测试。同时具有SF₆混合气体充气***，可以对SF₆混合气体密度继电器试品充相应比例的SF₆混合气体；具有纯SF₆气体充气***，可以对SF₆气体密度继电器试品充相应密度的纯SF₆气体。以及能够自动测试接点动作值、返回值，并能自动存数据，提供报告。

本发明的多功能SF₆及混合气体密度继电器校验装置，能在全温度都能准确的校验各种测量原理的SF₆气体密度继电器，同时又能准确的校验SF₆混合气体密度继电器。同时，能在全温度利用软件补偿测量法校验各种测量原理的SF₆气体及SF₆混合气体密度继电器的SF₆气体密度继电器校验装置，满足工程应用和高效的需求。

附图说明

图1为本发明多功能SF₆及混合气体密度继电器校验装置的结构示意图；

图2是本发明多功能SF₆及混合气体密度继电器校验装置的总原理图；

图3是本发明多功能SF₆及混合气体密度继电器校验装置的SF₆混合气体补偿测量法的原理图；

图4是本发明多功能SF₆及混合气体密度继电器校验装置的SF₆气体补偿测量法的原理图；

图5是本发明多功能SF₆及混合气体密度继电器校验装置的软件补偿测量法的原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面通过实施例对本发明的一种多功能SF₆及混合气体密度继电器校验装置作进一步的说明。参见图1和图2，本发明的多功能校验装置包括两个SF6或混合气体储气缸D1 50、D2 2、两个调节气缸E1 48 、E2 1、一个绝对压力传感器H 12、一个相对压力传感器G 13、一个温度传感器I 10、恒温箱 8、密度继电器测试架 4、阀门B1 49、阀门B2 33、阀门B3 46、阀门B4 35、阀门B5 39、阀门B6、阀门B7 3、电磁阀A1 21、电磁阀A2 24、电磁阀A3 33、电磁阀A4 47、电磁阀A5 41、真空泵F 29、SF₆气瓶C1 28、N2或CF4气瓶C2 27、壳体18、四通接头19、五通接头37、若干连接气管4、9、20、22、23、25、26、30、32、34、35、38、40、42、43、44、45、接点连接线6、一个计算机数据处理***15、控制器14、一个操作键盘17和一个显示器16。其中恒温箱8，用于向箱内测试环境提供高温恒温或低温恒温；被测继电器安装架4，设置于恒温箱8内，用于安装被测的SF₆气体或或混合密度继电器7；温度传感器10，设置于恒温箱8内，用于检测箱内测试环境的温度数据；SF₆或其混合气体储气缸D2 2，设置于恒温箱8内，在高温恒温或低温恒温时，用于提供试验用的纯SF₆气体或SF₆混合气体；调节气缸E2 1，设置于恒温箱8内，在高温恒温或低温恒温时，用于调节纯SF₆气体或SF₆混合气体的压力（密度）；被测继电器接点，设置于温恒温箱8内，通过接点连接线6与计算机数据处理***15相连接；阀门B7 3，设置于恒温箱8内，用于校验结束时，关闭SF₆或其混合气体储气缸D2 2，防止气体外漏，以便下次再用。

绝对压力传感器H 12、相对压力传感器G 13、阀门B2 33、阀门B4 35、阀门B5 39、电磁阀A1 21、电磁阀A2 24、电磁阀A3 33、电磁阀A5 41、真空泵F 29、四通接头19、五通接头37、计算机数据处理***15、控制器14、操作键盘17和显示屏16安装在校验装置的壳体18上。

SF₆或其混合气体储气缸D2上安装有阀门B7 3，阀门B7 3通过连接气管4与密度继电器测试架4相连接，而密度继电器测试架4又通过连接气管9与五通接头37相连接，另外被测的SF₆气体或或混合密度继电器7安装在密度继电器测试架4上；调节气缸E2 1通过连接气管42与电磁阀41相连接，电磁阀41又通过连接气管40与阀门B5 39相连接，阀门B5 39通过连接气管38与五通接头37相连接；绝对压力传感器H通过连接气管44与阀门B6 11相连接，用于检测绝对压力数据和***的真空度，阀门B6 11通过连接气管43与五通接头37相连接；相对压力传感器G 13，通过连接气管45与五通接头37相连接，用于检测相对压力数据；五通接头37通过连接气管36与阀门B4 35相连接，阀门B4 35又通过连接气管34与四通接头19相连接；四通接头19通过连接气管20与电磁阀A1 21相连接，电磁阀A1 21又通过连接气管23与SF₆气瓶C1 28相连接；四通接头19通过连接气管22与电磁阀A2 24相连接，电磁阀A2 24又通过连接气管25与N₂或CF₄气瓶C2 27相连接；四通接头19通过连接气管30与阀门B2 31相连接，阀门B2 31又通过连接气管32与电磁阀A3 33相连接，电磁阀A3 33又通过连接气管26与真空泵F 29相连接；计算机数据处理***15，分别与温度传感器10、被测继电器7、绝对压力传感器12以及相对压力传感器13相连，用于数据处理；显示器16，与计算机数据处理***15相连接，用于显示校验数据；操作键盘17，与计算机数据处理***15相连接，用于输入操作数据；控制器14，与计算机数据处理***15相连接，用于控制电磁阀等操作。而SF₆气瓶C1 28和N₂或CF₄气瓶C2 27用于向被测继电器7提供气体。

另外，阀门B3 46与阀门B4 35相连接，与电磁阀A4 47相连接，而电磁阀A4 47又与调节气缸E1 48相连接，调节气缸E1 48与阀门B1 49相连接，阀门B1 49与气体储气缸D1 50相连接。

实施例一

通过实施例对本发明的一种多功能SF₆及混合气体密度继电器校验装置作进一步的说明。结合图1、图2和图3所示，使用SF₆混合气体对SF₆混合气体密度继电器进行高低温温度补偿试验。本实施例的SF₆气体密度继电器校验装置的操作步骤如下：

1)     如用混合气体做测试，需先根据混合气体的比例，换算成20℃对应的压力

比例，然后对气路进行充气，先充入SF₆气体到相应的压力，然后再充入N₂或CF₄，到相应的压力值；

2)     关闭手阀B3，即该部分在此结构下不用(以下提及电磁阀、手阀不包含该

部分)；将气瓶和真空泵同气路连接好，所有的电磁阀和手动阀门初始状态都为关闭状态；

3)     将被测密度继电器安装到测试架上（只需安装一只，其余连接口用专用堵

头密封），安装完成后，将测试架放入到高低温试验箱中，将气路和电路连接好后，开始高低温检测：

   混合气体密度继电器的额定值检测：

4)     打开计算机数据处理***15，选择使用SF₆混合气体进行高低温温度

补偿试验，计算机数据处理***15首先会自动打开电磁阀A1、A2、A3、A5，然后再提示打开手动阀门B2、B4、B5、B6、B7。此时气路结构如上图3所示；

5)     打开上述阀门后，计算机数据处理***15自动开启真空泵Ｆ２９，

对整个气路开始抽真空，达到真空度要求后（真空度可通过绝对压力传感器读取），计算机数据处理***15自动关闭电磁阀A1、A2、A3，和真空泵，并提示关闭手动阀门B2、B4；

6)     上述操作完成后，准备对气路充SF₆气体，此时确保气瓶连接部分准备完

成，然后给计算机数据处理***15一个继续的指令，此时计算机数据处理***15自动打开电磁阀A1，对测试架充入相应压力的SF₆气体，当气体压力达到充气要求时，计算机数据处理***15根据压力传感器采集的数据，自动关闭电磁阀A1；

7)     上述操作完成后，准备对气路充N₂或CF₄气体，此时确保气瓶连接部分准

备完成后，人为给计算机数据处理***15一个继续的指令，此时计算机数据处理***15自动打开电磁阀A 2，对测试架充入相应压力的N₂或CF₄气体，当气体压力达到充气要求时，计算机数据处理***15根据压力传感器采集的数据，自动关闭电磁阀A2，并提示关闭手动阀门1；

8)     此时将高低温试验箱设置到要测试的温度，待到达测试温度，且温度平衡

后（2h，可以任意设置时间长短），通过调节轮１A调节调节气缸E2 1，让混合气体密度继电器指针指示到额定值，然后手动关闭阀门B5，确保气路密封后，将高低温温度设置为20℃；

9)     待温度恢复到20℃且平衡后（2h），计算机数据处理***15（人工发

命令或以设定的时间为准）从压力传感器自动读取此时气路压力（该压力即为密度继电器在测试温度下额定值对应的20℃压力，即额定密度值P20），然后将数据同额定值误差对比，进行判断是否合格；如果要测试其他点的精度类似，此过程电磁阀A5和手动阀门B7要求一直是打开状态。

接点值检测：

10) 测完额定值后，将高低温箱温度再恢复到测试温度，待温度平衡后（2h），

计算机数据处理***15提示打开手动阀门B5（此时电磁阀A5是打开的），继续调节调节气缸E2１，将气体压力缓慢下降，接近报警或闭锁接点时，尽量确保气路的气压以小于0.0005MPa的变化量降低；

11) 当接点接通后，由计算机数据处理***15自动控制，立即关闭电磁阀

A5，并发出提示声音，为了确保气路密封，计算机数据处理***15同时提示关闭手动阀门A5，确保气路密封后，将高低温温度设置为20℃；

12) 待温度恢复到20℃且平衡后（2h），计算机数据处理***15从压力传

感器处读取此时气路压力（该压力即为密度继电器在测试温度下接点值对应的20℃压力，即P₂₀），然后将数据同接点值误差对比，进行判断是否合格；

13) 完成后需将高低温箱温度再恢复到测试温度，然后再进行其他接点的检测，

过程同上；

14) 注意对电磁阀A5的控制，它的逻辑判断要准确：该开时要开，该关断时要

立即关断。

15)测试返回值类似。

实施例二

本实施例对本发明的一种多功能SF₆及混合气体密度继电器校验装置作进一步的说明。结合图1、图2和图4所示，使用SF₆气体对SF₆气体密度继电器进行高低温温度补偿试验。本实施例的SF₆气体密度继电器校验装置的操作步骤如下：

1)     关闭电磁阀A2，手阀B3，即该部分在此结构下不用(以下提及电磁阀、手

阀不包含该部分)；将气瓶和真空泵同气路连接好，所有的电磁阀和手动阀门初始状态都为关闭状态；

2)     将被测密度继电器安装到测试架上（只需安装一只，其余连接口用专用堵

头密封），安装完成后，将测试架放入到高低温试验箱中，将气路和电路连接好后，开始高低温检测：

   额定值检测：

3)     打开计算机数据处理***15，选择使用SF₆气体进行高低温温度补偿

试验，计算机数据处理***15首先会自动打开电磁阀A1、A3、A5，然后再提示打开手动阀门B2、B4、B5、B6、B7。（此时气路结构如上图4所示）；

4)     打开上述阀门后，计算机数据处理***15自动开启真空泵，对整个气

路开始抽真空，达到真空度要求后（真空度可通过绝对压力传感器读取），计算机数据处理***15自动关闭电磁阀A1、A3、A5，和真空泵，并提示关闭手动阀门B2、B6；

5)     上述操作完成后，准备对气路充SF₆气体，此时确保气瓶连接部分准备完

成，然后给计算机数据处理***15一个继续的指令，此时计算机数据处理***15自动打开电磁阀A1，对测试架充入额定压力的SF₆气体，当气体压力达到充气要求时，计算机数据处理***15根据压力传感器采集的数据，自动关闭电磁阀A1，并提示关闭手动阀门B4；

6)     此时将高低温试验箱设置到测试温度，待到达测试温度，且温度平衡后（2h，

可以任意设置时间长短），调节调节气缸E2，让密度继电器指针指示到额定值，然后手动关闭阀门B5，确保气路密封后，将高低温温度设置为20℃；

7)     待温度恢复到20℃且平衡后2h，计算机数据处理***15（人工发

命令或以设定的时间为准）从压力传感器自动读取此时气路压力（该压力即为密度继电器在测试温度下额定值对应的20℃压力，即P20），然后将数据同额定值误差对比，进行判断是否合格；如果要测试其他点的精度类似，此过程电磁阀A5和手动阀门B7要求一直是打开状态。

接点值检测：

8) 测完额定值后，将高低温箱温度再恢复的测试温度，待温度平衡后（2h），计算机数据处理***15提示打开手动阀门B5（此时电磁阀A5是打开的），继续调节调节气缸，将气体压力缓慢下降，接近报警或闭锁接点时，尽量确保气路的气压以小于0.0005MPa的变化量降低；

9) 当接点接通后，由计算机数据处理***15自动控制，立即关闭电磁阀A5，并发出提示声音，为了确保气路密封，计算机数据处理***15同时提示关闭手动阀门B5，确保气路密封后，将高低温温度设置为20℃；

10)   待温度恢复到20℃且平衡后（2h），计算机数据处理***15从压力传感器处读取此时气路压力（该压力即为密度继电器在测试温度下接点值对应的20℃压力，即P20），然后将数据同接点值误差对比，进行判断是否合格；

11)   完成后需将高低温箱温度再恢复到测试温度，然后再进行其他接点的检测，过程同上；

12)   注意对电磁阀A5的控制，它的逻辑判断要准确：该开时要开，该关断时要立即关断。

13)   测试返回值类似。

实施例三

通过实施例对本发明的一种多功能SF₆气体密度继电器校验装置作进一步的说明。结合图1、图2和图5所示，使用软件测量法对SF₆气体密度继电器进行校验。其基本原理是：采用先进的工控机技术（一个计算机数据处理***15）、温控***及全封闭SF₆气体压力调节***，选用高性能数字智能式压力传感器G、温度传感器I。校验装置同时采样被测密度继电器动作时的气体压力和温度值至工控机，利用SF₆气体压力和温度之间关系的数学模型，采用软件补偿测量的方法，经过工控机的运算处理得到SF₆气体的密度值。具体的过程是，根据SF₆气体密度曲线方程求解，该方程是：

式中：

p —— 压力，′0.1MPa；

d —— 密度，kg/m³；

T —— 温度，K。

p为绝对压力，单位为。利用上述关系式，在测量得到温度和压力值以后，利用皮尔卡丹公式求解，即可得到密度d的唯一解，并自动换算成20℃时的标准压力值，从而完成了压力、温度的动态自动补偿，完成了SF₆气体密度继电器的性能校验。软件补偿测量法的原理图见图5。

软件补偿测量法操作简单，对全封闭SF₆气体压力调节***的密封要求不高，整个校验测试时间短，但是由于利用SF₆气体压力和温度之间关系的数学模型来进行换算，其准确度不是非常高，难以满足计量要求高的场合，但可以满足工程校验要求。本实施例的SF₆气体密度继电器校验装置的操作步骤如下：

1)关闭电磁阀A1，手阀B2、B5、B7，即该部分在此测量方法下不用(以下提及电磁阀、手阀不包含该部分)；

2)将气瓶C2同气路连接好，所有的电磁阀(A2、A4)和手动阀门(B1、B3、B4、B6)初始状态都为关闭状态

3)将被测密度继电器安装到测试架上（可同时安装4只密度继电器），安装完成后，将测试架放入到高低温恒温试验箱中，将气路和电路连接好后，开始高低温检测：

额定值检测：

4)打开工控机，选择使用软件补偿测量法进行高低温温度补偿试验；

5)工控机自动打开电磁阀A2、A4，并提示打开手动阀门B1、B3、B4，完成后，工控机会提示对测试架充入额定压力的气体（空气或者N₂），当气体压力达到充气要求时，工控机根据压力传感器采集的数据，自动关闭电磁阀A2、A4，然后工控机再提示关闭手动阀门B1，将恒温箱设置到测试温度，到达设定温度且平衡（2h）后，此时气路结构如上图2所示；

6)工控机自动打开电磁阀A4，通过调节调节气缸E1，分别让密度继电器的指针指示到其表盘额定值（如果气体压力不够，可打开手动阀门B1进行补气）；

7)此时人为给工控机一个指令，让工控机自动采集和记录压力传感器的测试数据（该数据即为该密度继电器在该温度下的气体压力，即Pt），该采集的数据通过工控机换算到20℃的压力值（即P20），再同该密度继电器的额定值误差对比，进行判断是否合格。

接点值检测：

8)测完额定值后，继续调节调节气缸，将气体压力缓慢下降，接近报警或闭锁接点时，尽量确保气路的气压以每秒钟小于0.0005MPa的变化量降低；

9)当接点接通后，工控机会自动记录此时压力传感器采集的压力数据（Pt），并将该数据通过SF₆气体压力不同温度的换算公式，将该温度下的压力（Pt）换算到SF₆气体对应的20℃下的压力值（P20），再将该数据同密度继电器的接点值误差对比，进行判断是否合格。

本发明实施例的多功能SF₆及混合气体密度继电器的校验装置的技术创新是：（1）通过建立密度继电器测试架、连接气管、恒温箱、控制器、电磁阀、SF₆或混合气体储气缸、调节气缸、绝对压力传感器、相对压力传感器、温度传感器、阀门、真空泵F、SF₆气瓶、N2或CF4气瓶、计算机数据处理***，实现多功能全工作温度范围内对SF₆及SF₆混合气体密度继电器进行校验，特别是在极限低温或高温状态下对SF₆气体及SF₆混合气体密度继电器进行校验。（２）具有方便的SF₆混合气体充气***，可以对SF₆混合气体密度继电器试品充相应比例的SF₆混合气体；（3）具有方便的纯SF₆气体充气***，可以对SF₆气体密度继电器试品充相应密度的纯SF₆气体；（4）能自动测试接点动作值、返回值，并能自动存数据，提供报告；（５）其最大创新点或核心创新点是：采用实际的纯SF₆气体或SF₆混合气体检测，克服了传统的SF₆气体密度继电器校验仪由于采用SF₆气体的压力-温度特性数学模型关系进行数据处理而存在的误差，最大的提高了校验精度；同时又具有软件补偿测量法，能在全温度都能测试各种测量原理的SF₆气体及SF₆混合气体密度继电器，满足工程应用测试各种密度继电器的需求，同时能够提高效率。该校验装置是一种多功能的SF₆及混合气体密度继电器的校验装置。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种多功能气体密度继电器校验装置，其特征在于，它包括：校验装置的外壳，外壳内设有：

一套带有键盘和显示器的计算机控制***，输入连接计算机控制***控制的相对压力传感器和绝对压力传感器，相对压力传感器连接在一个五通的第一接口，绝对压力传感器通过一个阀门连接在该五通的第二接口，该五通的第三个接口通过一个阀门连接一个四通，该四通第二个接口通过一个阀门、电磁阀连接一个设在外壳内的真空泵；

一个储气缸，它通过一个阀门并联一个调节气缸后依次通过一个电磁阀和阀门后连接在所述五通和四通之间的阀门靠近四通处；

外壳外设有：

    可设定温度的恒温箱，恒温箱内设有调节气缸E2、温度传感器I、SF₆或混合气体储气缸D2和一个安装待测密度继电器的测试架；该测试架具有一个三通，所述SF₆或混合气体储气缸D2连通安装支架并通向外壳内的五通的第四接口，所述恒温箱内的调节气缸通过一个电磁阀和一个阀门连接到所述五通的第五接口；所述的每个电磁阀均由计算机控制***控制连接；

一组气缸，包括可为待测密度继电器补充气体的SF₆气缸和混合气体的气缸，两个气缸各自通过一个电磁阀连接所述四通的第三和第四接口；

所述控制器控制连接各电磁阀。

2.如权利要求1所述的一种多功能SF₆及SF₆混合气体密度继电器校验装置，其特征在于：所述混合气体为氮气或四氟化碳气体。