Page 54 - 电力与能源2024年第三期

328 杨 奕，等：一种密度继电器的全自动在线校验方式

行校验，无需额外加入气体。利用外部气源推动
阀芯，控制仪表气室的独立与缩放，使得仪表与本
体气路可以轻松断开，实现气路控制和气压调节
的作用。压力表继电器示意如图 1 所示。

图 2 气体的等容线（P-T 曲线）
校验已测量的压力值。
2.2 调压装置

图 1 压力表继电器示意 在校验过程中，调压装置起到了关键的作用。
1.2 检测仪表 它通过控制气路控制模块对空压机气室进行压缩
检测仪表部分的核心功能在于实现电接点信 升压，调压装置设计了双速升/降压模式，气缸内
号控制与采集、气体密度的检测、电阻绝缘性能的 置压力传感器，实时采集气室内压力值并上传密
测量。 度变送器信号。为提高校验效率，首先选择快速
1.3 控制系统 升/降压方式，当采集的信号值接近额定值时，为

控制系统主要实现气源控制、电接点的自动 保证采集数据的精度选择慢速升/降压方式调节。
断开与连接、电接点信号的采集等功能。 处理单元会根据已设定的不同气体温度特性曲
1.4 软件系统 线，将采集到的压力、密度和温度模拟量自动转换
软件系统将采集到的数据通过调压装置实现 为某一固定温度下的标准压力值（如 SF 6 气体设
自动压力控制，并将当前温度下样本气体密度值 定固定温度为 20 ℃）。通过与设定的标准数据进
换算为 20 ℃时的标准密度值，从而实现在线密度 行对比，调压装置能够完成对温度和压力的动态

监测和自动校验功能。 补偿，从而实现对设备的在线校验。
为了实现这一目标，调压装置采用了先进的
2 校验原理分析
算法和技术。通过内置混合气体温度特性曲线，
通过对样本气体压力和温度的变化规律进行 调压装置可以根据温度的变化来调整气路控制模
研究，建立了相应的数学模型，并结合物理试验数 块的工作状态。同时，它还可以自动转换压力和
据，为校验方法的设计提供了理论依据。据此提 温度的模拟量，并进行动态补偿。这样，无论在不
出了一种基于内置样本气体温度特性曲线的数据 同的温度条件下，还是在不同的压力范围内，调压
处理方法，实现对压力和温度模拟量的自动转换 装置都可以对气路控制模块进行准确的控制，以

和动态补偿。 实现密度继电器的自动、精确校验。
2.1 充置气体
3 数据处理方法
为了保证密度继电器在不同工况下的稳定性
和精度，充置气体的样本使用了纯 SF 6、50%SF 6+ 3.1 内置样本气体温度特性曲线
50%N 2 混合气体以及其他比例混合样本 3 种气 通过内置样本气体温度特性曲线可以准确地
体，并对气体的密度和压力进行了合理的设定和 判断继电器的工作状态。

控制。根据气体热力学方程，同种气体在密封系 以 SF 6 气体为例，在密闭空间内，其密度会随
统中的密度与压力之间的关系是由温度决定的， 着温度的变化而发生相应的变化。SF 6 密度继电
这是气体固有的特性。气体的等容线见图 2。 器作为实时监测电气设备内气体正常压力的设
因此，在自动校验系统中可以根据等容线来 备，其核心作用在于准确所映 SF 6 气体的状态变