CN104655997A - 一种基于脉冲射线的gis设备内部可视化识别方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于脉冲射线的GIS设备内部可视化识别方法，本发明包括如下步骤：A.对GIS设备进行局放检测，将检测到的局放数据进行图谱特征提取，分析数据，并确定缺陷大致位置；B.利用脉冲X射线数字成像检测系统，对局放检测异常区域应用脉冲X射线照射，形成可视化透照图片，并进行特征提取；等等。本发明的有益效果是：在针对GIS设备应用脉冲X射线进行无损检测时，能够实现对GIS设备内部缺陷位置和性质的可视化识别，大大减少了电力系统工作人员对GIS设备缺陷检测的盲目性，提高了GIS设备内部缺陷检测和诊断的科学性、高效性和准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力设备内部缺陷检测方法，尤其涉及一种基于脉冲射线的GIS设备内部可视化识别方法。
背景技术
在电力工业中，GIS指的是六氟化硫封闭式组合电器，国际上称为“气体绝缘金属封闭开关设备”(Gas Insulated Switchgear)，简称GIS，它将一座变电站中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机地组合成一个整体。GIS的优点明显，其紧凑的布置以及全封闭的带电部分让变电站占地面积大大减小。
但是，近年来，随着电网的电压等级和装机容量的不断增加，GIS设备的故障率也慢慢增加。全封闭的GIS设备一旦发生故障，检修起来的难度可想而知，停电检修不但浪费时间，而且在检修期间的经济损失也数目惊人。因此，GIS设备的稳定运行对于电力行业的安全、稳定的运行有着十分重要的意义。
随着无损检测技术的快速发展，X射线成像及检测技术在检测电力设备内部缺陷方面有着快速、准确、直观的优势，X射线数字成像技术可以在不拆卸设备、不停电的情况下进行内部探伤试验，可以直观的看出设备是否异常。针对GIS设备紧凑、密封的特点，X射线可以很好的对GIS设备的部件松落、脱落、变形等缺陷进行检测，直观、即时的发现GIS设备中的缺陷，可以将损失降低到最小。
发明内容
本发明目的是：为了完全确定GIS设备内部是否存在缺陷，同时直观地确定和识别出GIS设备内部缺陷的位置和性质，本发明提出了一种基于脉冲射线的GIS设备内部可视化识别方法及其装置。
本发明解决的技术方案是：
A.对GIS设备进行局放检测(以下简称局放)，将检测到的局放数据进行图谱特征提取，分析数据，并确定缺陷大致位置；
B.利用脉冲X射线数字成像检测系统，对局放异常区域应用脉冲X射线照射，形成可视化透照图片，并进行特征提取；
C.对提取的局放数据的图谱特征和预设的图谱特征进行相似性分析，同时，对脉冲X射线成像系统得到的可视化透射图片的特征与预设的X射线透射图片特征进行相似性分析；
D.分析相似性结果，确定GIS设备缺陷的位置及其性质。
本发明所述步骤A采用超声波或超高频检测法。
本发明所述步骤B是指对检测到的局放检测数据进行直方图处理，时域自相关分析和能谱特征的提取。
本发明所述的直方图是检测到的局放数据中放电量Q随相位θ分布的直方图；时域自相关分析采用如下公式：其中，ρx(τ)为时域自相关分析，τ为时差，x(t)为局放数据中放电量Q随时间t的信号序列；能谱表达式为：其中Wx(ω)为能谱，ρx(τ)为时域自相关分析，ω为时域自相关分析，τ为时差。
本发明所述步骤B的具体步骤为：
B1.在GIS设备局放异常位置一侧紧贴放置X射线成像板，另一侧放置脉冲X射线机，将脉冲X射线机的X射线发射口的中心对准GIS设备局放异常位置，保持X射线成像板中心、脉冲X射线机的发射口中心和GIS设备局放异常位置在一条直线上；
B2.将脉冲X射线机与脉冲X射线机通过发射延长线相连，将X射线成像板通过数据线与X射线数字检测移动工作站相连；
B3.根据生产现场脉冲X射线机、GIS设备局放异常位置等信息，在0-99之间设定脉冲数量，透照时间为30-60s；
B4.设定X射线数字成像系统参数后，按下脉冲X射线机发射延长线上的射线启动按钮，对GIS设备内部局放异常位置进行无损检测，并获得数字图片；
B5.将数字图像在X射线数字检测移动工作站进行滤波去噪；
B6.如图像不清晰，调整X射线成像板或X射线机的位置，并重复步骤Bl、B4、B5，透照不同部位。
本发明所述步骤B的具体方法是对获得的X射线透照图片进行直方图特征提取。
本发明所述步骤C的具体方法是，对提取的局放数据的图谱特征和预设的图谱特征进行相似性分析，同时，对脉冲X射线成像系统得到的可视化透射图片的特征与预设的X射线透射图片特征进行相似性分析，分别得到获得的局放数据的图谱特征与预设图谱特征的欧式距离和利用X射线数字成像检测系统获得的X射线透照图片的特征与预设的X射线透照图片特征的欧式距离，欧式距离相似度计算公式为：其中，D(X,Y)代表欧式距离，x、y是两幅图像对应的特征矢量，xi、yi代表特征分量，在本发明中，x代表图谱特征矢量或X射线透照图片特征矢量，y代表预设图谱特征矢量或预设X射线透照图片特征矢量；xi代表图谱特征中的直方图、时域自相关分析、能谱特征分量或X射线透照图片中的直方图特征分量，yi代表预设图谱特征中的直方图、时域自相关分析、能谱特征分量或预设X射线透照图片中的直方图特征分量。
本发明所述步骤D的具体方法是根据与预设图谱特征库和预设X射线透照图片特征库内所有特征进行相似度度量，拥有与预设图谱特征和预设X射线透照图片特征的最大相似度即为GIS设备图谱特征和X射线透照图片特征，从而实现对GIS设备局放的可视化识别，并确定出GIS设备内部缺陷的性质和位置。
如上文所述的一种基于脉冲射线的GIS设备内部可视化识别方法及其装置，该装置由脉冲X射线发射机(1)、X射线数字成像板(2)、待检测GIS罐体(3)、数字连接线(4)、成像板供电装置(5)和电源线(6)组成；X射线数字成像板(2)、数字连接线(4)、成像板供电装置(5)、电源线(6)依序连接。
本发明的有益效果是：在针对GIS设备应用脉冲X射线进行无损检测时，能够实现对GIS设备内部缺陷位置和性质的可视化识别，大大减少了电力系统工作人员对GIS设备缺陷检测的盲目性，提高了GIS设备内部缺陷检测和诊断的科学性、高效性和准确性。
附图说明
图1为基于脉冲射线的GIS设备内部可视化识别的流程图；
图2为基于脉冲射线的GIS设备内部可视化识别系统布置示意图；
图3为基于脉冲射线的GIS设备内部可视化识别系统布置示意图。
具体实施方式
A.对GIS设备进行局放检测(以下简称局放)，将检测到的局放数据进行图谱特征提取，分析数据，并确定缺陷大致位置；
B.利用脉冲X射线数字成像检测系统，对局放异常区域应用脉冲X射线照射，形成可视化透照图片，并进行特征提取；
C.对提取的局放数据的图谱特征和预设的图谱特征进行相似性分析，同时，对脉冲X射线成像系统得到的可视化透射图片的特征与预设的X射线透射图片特征进行相似性分析；
D.分析相似性结果，确定GIS设备缺陷的位置及其性质。
本发明所述步骤A采用超声波或超高频检测法。
本发明所述步骤B是指对检测到的局放检测数据进行直方图处理，时域自相关分析和能谱特征的提取。
本发明所述的直方图是检测到的局放数据中放电量Q随相位θ分布的直方图；时域自相关分析采用如下公式：其中，ρx(τ)为时域自相关分析，τ为时差，x(t)为局放数据中放电量Q随时间t的信号序列；能谱表达式为：其中Wx(ω)为能谱，ρx(τ)为时域自相关分析，ω为时域自相关分析，τ为时差。
本发明所述步骤B的具体步骤为：
B1.在GIS设备局放异常位置一侧紧贴放置X射线成像板，另一侧放置脉冲X射线机，将脉冲X射线机的X射线发射口的中心对准GIS设备局放异常位置，保持X射线成像板中心、脉冲X射线机的发射口中心和GIS设备局放异常位置在一条直线上；
B2.将脉冲X射线机与脉冲X射线机通过发射延长线相连，将X射线成像板通过数据线与X射线数字检测移动工作站相连；
B3.根据生产现场脉冲X射线机、GIS设备局放异常位置等信息，在0-99之间设定脉冲数量，透照时间为30-60s；
B4.设定X射线数字成像系统参数后，按下脉冲X射线机发射延长线上的射线启动按钮，对GIS设备内部局放异常位置进行无损检测，并获得数字图片；
B5.将数字图像在X射线数字检测移动工作站进行滤波去噪；
B6.如图像不清晰，调整X射线成像板或X射线机的位置，并重复步骤Bl、B4、B5，透照不同部位。
本发明所述步骤B的具体方法是对获得的X射线透照图片进行直方图特征提取。
本发明所述步骤C的具体方法是，对提取的局放数据的图谱特征和预设的图谱特征进行相似性分析，同时，对脉冲X射线成像系统得到的可视化透射图片的特征与预设的X射线透射图片特征进行相似性分析，分别得到获得的局放数据的图谱特征与预设图谱特征的欧式距离和利用X射线数字成像检测系统获得的X射线透照图片的特征与预设的X射线透照图片特征的欧式距离，欧式距离相似度计算公式为：其中，D(X,Y)代表欧式距离，x、y是两幅图像对应的特征矢量，xi、yi代表特征分量，在本发明中，x代表图谱特征矢量或X射线透照图片特征矢量，y代表预设图谱特征矢量或预设X射线透照图片特征矢量；xi代表图谱特征中的直方图、时域自相关分析、能谱特征分量或X射线透照图片中的直方图特征分量，yi代表预设图谱特征中的直方图、时域自相关分析、能谱特征分量或预设X射线透照图片中的直方图特征分量。
本发明所述步骤D的具体方法是根据与预设图谱特征库和预设X射线透照图片特征库内所有特征进行相似度度量，拥有与预设图谱特征和预设X射线透照图片特征的最大相似度即为GIS设备图谱特征和X射线透照图片特征，从而实现对GIS设备局放的可视化识别，并确定出GIS设备内部缺陷的性质和位置。
如上文所述的一种基于脉冲射线的GIS设备内部可视化识别方法及其装置，该装置由脉冲X射线发射机1、X射线数字成像板2、待检测GIS罐体3、数字连接线4、成像板供电装置5和电源线6组成；X射线数字成像板2、数字连接线4、成像板供电装置5、电源线6依序连接。
Claims (9)
1.一种基于脉冲射线的GIS设备内部可视化识别方法，其特征是，包括如下步骤：
A.对GIS设备进行局放检测，将检测到的局放数据进行图谱特征提取，分析数据，并确定缺陷大致位置；
B.利用脉冲X射线数字成像检测系统，对局放检测异常区域应用脉冲X射线照射，形成可视化透照图片，并进行特征提取；
C.对提取的局放检测数据的图谱特征和预设的图谱特征进行相似性分析，同时，对脉冲X射线成像系统得到的可视化透射图片的特征与预设的X射线透射图片特征进行相似性分析；
D.分析相似性结果，确定GIS设备缺陷的位置及其性质。
2.如权利要求1所述的一种基于脉冲射线的GIS设备内部可视化识别方法，其特征在于，所述步骤A采用超声波检测法或超高频检测法。
3.根据权利要求1所述的一种基于脉冲射线的GIS设备内部可视化识别方法，其特征在于，所述步骤B是指对检测到的局放检测数据进行直方图处理，时域自相关分析和能谱特征的提取。
4.如权利要求3所述的GIS设备内部可视化识别方法，其特征在于，所述的直方图是检测到的局放数据中放电量Q随相位θ分布的直方图；时域自相关分析采用如下公式：其中，ρx(τ)为时域自相关分析，τ为时差，x(t)为局放数据中放电量Q随时间t的信号序列；能谱表达式为：其中Wx(ω)为能谱，ρx(τ)为时域自相关分析，ω为时域自相关分析，τ为时差。
5.如权利要求1所述的一种基于脉冲射线的GIS设备内部可视化识别方法，其特征在于，所述步骤B的具体步骤为：
B1.在GIS设备局放异常位置一侧紧贴放置X射线成像板，另一侧放置脉冲X射线机，将脉冲X射线机的X射线发射口的中心对准GIS设备局放异常位置，保持X射线成像板中心、脉冲X射线机的发射口中心和GIS设备局放异常位置在一条直线上；
B2.将脉冲X射线机与脉冲X射线机通过发射延长线相连，将X射线成像板通过数据线与X射线数字检测移动工作站相连；
B3.根据生产现场脉冲X射线机、GIS设备局放异常位置等信息，在0-99之间设定脉冲数量，透照时间为30-60s；
B4.设定X射线数字成像系统参数后，按下脉冲X射线机发射延长线上的射线启动按钮，对GIS设备内部局放异常位置进行无损检测，并获得数字图片；
B5.将数字图像在X射线数字检测移动工作站进行滤波去噪；
B6.如图像不清晰，调整X射线成像板或X射线机的位置，并重复步骤Bl、B4、B5，透照不同部位。
6.如权利要求1所述的一种基于脉冲射线的GIS设备内部可视化识别方法，其特征在于，所述步骤B的具体方法是对获得的X射线透照图片进行直方图特征提取。
7.如权利要求1所述的一种基于脉冲射线的GIS设备内部可视化识别方法，其特征在于，所述步骤C的具体方法是，对提取的局放数据的图谱特征和预设的图谱特征进行相似性分析，同时，对脉冲X射线成像系统得到的可视化透射图片的特征与预设的X射线透射图片特征进行相似性分析，分别得到获得的局放数据的图谱特征与预设图谱特征的欧式距离和利用X射线数字成像检测系统获得的X射线透照图片的特征与预设的X射线透照图片特征的欧式距离，欧式距离相似度计算公式为：其中，D(X,Y)代表欧式距离，x、y是两幅图像对应的特征矢量，xi、yi代表特征分量，在本发明中，x代表图谱特征矢量或X射线透照图片特征矢量，y代表预设图谱特征矢量或预设X射线透照图片特征矢量；xi代表图谱特征中的直方图、时域自相关分析、能谱特征分量或X射线透照图片中的直方图特征分量，yi代表预设图谱特征中的直方图、时域自相关分析、能谱特征分量或预设X射线透照图片中的直方图特征分量。
8.如权利要求1所述的一种基于脉冲射线的GIS设备内部可视化识别方法，其特征在于，所述步骤D的具体方法是根据与预设图谱特征库和预设X射线透照图片特征库内所有特征进行相似度度量，拥有与预设图谱特征和预设X射线透照图片特征的最大相似度即为GIS设备图谱特征和X射线透照图片特征，从而实现对GIS设备局放的可视化识别，并确定出GIS设备内部缺陷的性质和位置。
9.采用一种基于脉冲射线的GIS设备内部可视化识别方法的装置，其特征在于，该装置由脉冲X射线发射机(1)、X射线数字成像板(2)、待检测GIS罐体(3)、数字连接线(4)、成像板供电装置(5)和电源线(6)组成；X射线数字成像板(2)、数字连接线(4)、成像板供电装置(5)、电源线(6)依序连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150527 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |