CN105716810A - 变电站gis设备sf6泄漏检测系统及方法 - Google Patents

变电站gis设备sf6泄漏检测系统及方法 Download PDF

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    • G01N21/3504Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infra-red light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis

Abstract

本发明公开了一种变电站GIS设备SF6泄漏检测系统及方法,涉及结构部件的流体密封性的测试方法技术领域。所述系统包括傅里叶红外光谱仪、扫描云台以及可编程控制的机器人小车,所述扫描云台设置在所述机器人小车上,可相对于所述小车进行水平和俯仰旋转,所述光谱仪固定在所述扫描云台上,在所述扫描云台的带动下可相对于所述小车进行水平和俯仰旋转。通过使用傅里叶红外光谱仪,实现了远距离、大范围、单对多的SF6泄露检测和定位,具有使用方便,工作效率高的特点。

Description

变电站GIS设备SF6泄漏检测系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及结构部件的流体密封性的测试方法技术领域,尤其涉及一种变电站GIS设备SF6泄漏检测系统及方法。
背景技术
[0002]由于六氟化硫(SF6)气体具有优良的绝缘和灭弧性能,目前,在我国电力系统中,六氟化硫电气设备特别是六氟化硫全封闭组合电器(GIS)的应用已相当广泛。六氟化硫气体泄漏的检测是设备投入运行或日常维护工作的重要环节。时至今日,SF6气体泄漏检测仍然停留在接触式测量或者近距离遥测,采用单对单或多对单检测的方式,国内外仍无远距离、大范围的单对多点的泄漏检测技术。单对单的在线检测,不仅增加了投入费用,也增加了运行人员对电气设备气体泄漏监督管理的负担。
[0003] 现有的GIS设备SF6泄露检测技术都只能接触式测量,或者因信噪比过低只能近距离遥测,检测距离短,范围小,只能对单个漏点进行在线监测,或者人工对疑似漏点进行近距离检测。无法做到单台设备对整个变电站的大范围,动态不间断的在线监测。同时特高压变电站的很多GIS设备及其管路离地高度较高,现有的近距离检测设备很难进行泄露检测。
发明内容
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种变电站GIS设备SF6泄漏检测系统及方法,通过使用傅里叶红外光谱仪,实现了远距离、大范围、单对多的SF6泄露检测和定位,具有使用方便,工作效率高的特点。
[0005]为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:一种变电站GIS设备SF6泄漏检测系统,其特征在于:包括傅里叶红外光谱仪、扫描云台以及可编程控制的机器人小车,所述扫描云台设置在所述机器人小车上,可相对于所述小车进行水平和俯仰旋转,所述光谱仪固定在所述扫描云台上,在所述扫描云台的带动下可相对于所述小车进行水平和俯仰旋转;所述机器人小车按照规划的巡检路线进行运动,并配合所述红外光谱仪对整个变电站不同高度和检测距离的GIS设备进行自动的SF6泄漏在线监测,当发现有SF6泄漏时,发送报警信息。
[0006]进一步的技术方案在于:所述傅里叶红外光谱仪使用同轴可见光CCD的傅里叶红外光谱仪。
[0007]进一步的技术方案在于:在变电站的巡检路线上铺设有磁条和NFC点,所述小车上设有电控板,所述电控板上设有无线传输模块和雨量传感器,所述无线传输模块与所述电控板双向连接,用于实现远距离通信;所述雨量传感器与所述电控板的信号输入端连接,用于感应雨量信息。
[0008]本发明还公开了一种变电站GIS设备SF6泄漏检测方法,所述检测方法使用所述的SF6泄漏检测系统,其特征在于包括如下步骤:
[0009] I)控制所述扫描云台将所述红外光谱仪的视场紧贴GIS设备,并与之平行,然后控制所述机器人小车,然后控制所述机器人小车,将最外侧GIS设备的两侧作为检测点进行检测,通过检测GIS设备一侧路径上空气中的SF6浓度,来识别该GIS设备该侧面是否存在泄漏,对所述GIS设备进行粗检;
[0010] 2)在粗检过程中如果在空气中发现SF6则转入细检方式,对漏点进行定位;具体的,当发现空气中有SF6气体时,移动所述机器人小车,并控制所述扫描云台,使所述光谱仪的视场与GIS设备的待测面形成一定的夹角,并通过检测视场SF6浓度的变化趋势来确定漏点的位置,然后上传报警信息并保存泄漏点的图像。
[0011]进一步的技术方案在于:在细检过程中,通过若干个测量点的测试并结合SF6浓度的变化趋势来确定漏点位置。
[0012]进一步的技术方案在于:所述的GIS设备沿南北方向布置,并沿东西方向排列,粗检是通过所述机器人小车移动和扫描云台旋转,在靠近GIS设备南、北端面处时,将光谱仪视场紧贴GIS设备的东侧或西侧,并与之平行,通过检测设备一侧路径上空气中的SF6浓度变化来识别该GIS设备的该侧面是否存在泄漏,通过机器人小车的移动,完成对每台GIS设备东西两个检测面,每个检测面南北检测点各一次,共四次粗检。
[0013]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明基于傅里叶红外光谱技术,傅里叶红外光谱仪信噪比高、检测距离远,可以对GIS设备进行远距离遥测,对被测点的高度和距离限制较小,可监测范围和灵活度远大于人工巡检。配合自动巡检机器人小车和扫描云台,可实现一台设备完成整个变电站的全自动动态巡检,节省了人力和成本。利用加装在光谱仪红外光路中的同轴可见CXD,通过量温光谱识别法,可对SF6泄露进行报警,并对泄露点做到可视化定位,为故障的排查和维修提供了便利。
附图说明
[0014]下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0015]图1是本发明所述系统的结构示意图;
[0016]图2-3是本发明所述检测方法的流程图;
[0017]图4是本发明所述方法中的粗检示意图;
[0018]图5_7是本发明所述方法中的细检不意图;
[0019]其中:1、红外光谱仪2、扫描云台3、机器人小车4、GIS设备。
具体实施方式
[0020]下面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的一部分实施例,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。
[0021]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0022]如图1所示,本发明公开了一种变电站GIS设备SF6泄漏检测系统,包括傅里叶红外光谱仪1、扫描云台2以及可编程控制的机器人小车3,优选的,所述傅里叶红外光谱仪I使用同轴可见光CCD的傅里叶红外光谱仪。所述扫描云台2设置在所述机器人小车3上,可相对于所述小车进行水平和俯仰旋转,所述光谱仪I固定在所述扫描云台2上,在所述扫描云台2的带动下可相对于所述小车进行水平和俯仰旋转;所述机器人小车按照规划的巡检路线进行运动,并配合所述红外光谱仪对整个变电站不同高度和检测距离的GIS设备进行自动的SF6泄漏在线监测,当发现有SF6泄漏时,发送报警信息。
[0023]在变电站巡检路线的地面上铺设磁条和NFC点,正常情况下机器人小车沿铺设好的磁条进行移动,并在NFC点按照设定好的程序进行检测,如有特殊需要也可使用遥控装置控制小车的移动和检测。小车带4G通讯模块,每次巡检离开充电站前会通过短信方式向指定手机号发送申请,或得批准后开始巡检任务,在巡检中如果检测到SF6泄露、下雨或者出现任何故障等异常情况,将会通过短信方式进行报警。小车带有雨量传感器,如果发现下雨等影响检测的天气情况,将会结束巡检任务,自动返回充电站。每次巡检完成后,小车将会自动回到充电站进行充电。
[0024]光谱仪自带同轴可见相机(CCD),配合扫描云台可对所需的检测区域进行扫描,每个测量点的检测结果将通过伪彩色叠加到所测区域的可见光图像上,通过颜色的深浅来表示浓度的大小,并将扫描区域的图像和结果进行拼接,最终给出一个总的检测区域叠加了伪彩色检测结果的图像,可以通过图像上伪彩颜色的深浅和分布,来判断是否有泄露以及泄露点的位置。
[0025]本发明还公开了一种变电站GIS设备SF6泄漏检测方法,所述检测方法使用所述SF6泄漏检测系统,包括如下步骤(具体的检测流程如图2-3所示,其中图2中的A、B与图3中的A、B连接后构成整个流程图):
[0026] I)控制所述扫描云台2将所述红外光谱仪I的视场紧贴GIS设备4,并与之平行,然后控制所述机器人小车3,依次沿所述GIS设备的延伸方向的两侧来回运动一次,通过检测GIS设备4 一侧路径上空气中的SF6浓度,来识别该GIS设备4该侧面是否存在泄漏,对所述GIS设备进彳丁粗检;
[0027]具体的,假设所述的GIS设备沿南北方向布置,并沿东西方向排列,如图4所示,图上每个箭头代表了一个检测点及其检测方向。粗检是通过所述机器人小车移动和扫描云台旋转,在靠近GIS设备南、北端面处时,将光谱仪视场紧贴GIS设备的东侧或西侧,并与之平行,通过检测设备一侧路径上空气中的SF6浓度变化来识别该GIS设备的该侧面是否存在泄漏,通过机器人小车的移动,完成对每台GIS设备东西两个检测面,每个检测面南北检测点各一次,共四次粗检。
[0028] 2)在粗检过程中如果在空气中发现SF6则转入细检方式,对漏点进行定位;具体的,当发现空气中有SF6气体时,移动所述机器人小车,并控制所述扫描云台,使所述光谱仪的视场与GIS设备的待测面形成一定的夹角,如图5-6所示,并通过检测视场SF6浓度的变化趋势来确定漏点的位置,然后上传报警信息并保存泄漏点的图像。
[0029]光谱仪每次的检测视场,随着检测距离变远而变大,导致远端的漏点定位精度下降,如图7所示,可以通过对多个检测点的测量来进行弥补。
[0030]本发明基于傅里叶红外光谱技术,傅里叶红外光谱仪信噪比高、检测距离远,可以对GIS设备进行远距离遥测,对被测点的高度和距离限制较小,可监测范围和灵活度远大于人工巡检。配合自动巡检机器人小车和扫描云台,可实现一台设备完成整个变电站的全自动动态巡检,节省了人力和成本。利用加装在光谱仪红外光路中的同轴可见CCD,通过量温光谱识别法,可对SF6泄露进行报警,并对泄露点做到可视化定位,为故障的排查和维修提供了便利。

Claims (6)

1.一种变电站GIS设备SF6泄漏检测系统,其特征在于:包括傅里叶红外光谱仪(I)、扫描云台(2)以及可编程控制的机器人小车(3),所述扫描云台(2)设置在所述机器人小车(3)上,可相对于所述小车进行水平和俯仰旋转,所述光谱仪(I)固定在所述扫描云台(2)上,在所述扫描云台(2)的带动下可相对于所述小车进行水平和俯仰旋转;所述机器人小车按照规划的巡检路线进行运动,并配合所述红外光谱仪对整个变电站不同高度和检测距离的GIS设备进行自动的SF6泄漏在线监测,当发现有SF6泄漏时,发送报警信息。
2.如权利要求1所述的变电站GIS设备SF6泄漏检测系统,其特征在于:所述傅里叶红外光谱仪(I)使用同轴可见光CCD的傅里叶红外光谱仪。
3.如权利要求1所述的变电站GIS设备SF6泄漏检测系统,其特征在于:在变电站的巡检路线上铺设有磁条和NFC点,所述小车上设有电控板,所述电控板上设有无线传输模块和雨量传感器,所述无线传输模块与所述电控板双向连接,用于实现远距离通信;所述雨量传感器与所述电控板的信号输入端连接,用于感应雨量信息。
4.一种变电站GIS设备SF6泄漏检测方法,所述检测方法使用如权利要求1或2所述的SF6泄漏检测系统,其特征在于包括如下步骤: 1)控制所述扫描云台(2)将所述红外光谱仪(I)的视场紧贴GIS设备(4),并与之平行,然后控制所述机器人小车(3),将最外侧GIS设备的两侧作为检测点进行检测,通过检测GIS设备(4) 一侧路径上空气中的SF6浓度,来识别该GIS设备(4)该侧面是否存在泄漏,对所述GIS设备进彳丁粗检; 2)在粗检过程中如果在空气中发现SF6则转入细检方式,对漏点进行定位;具体的,当发现空气中有SF6气体时,移动所述机器人小车,并控制所述扫描云台,使所述光谱仪的视场与GIS设备的待测面形成一定的夹角,并通过检测视场SF6浓度的变化趋势来确定漏点的位置,然后上传报警信息并保存泄漏点的图像。
5.如权利要求4所述的变电站GIS设备SF6泄漏检测方法,其特征在于:在细检过程中,通过若干个测量点的测试并结合SF6浓度的变化趋势来确定漏点位置。
6.如权利要求4所述的变电站GIS设备SF6泄漏检测方法,其特征在于:所述的GIS设备沿南北方向布置,并沿东西方向排列,粗检是通过所述机器人小车移动和扫描云台旋转,在靠近GIS设备南、北端面处时,将光谱仪视场紧贴GIS设备的东侧或西侧,并与之平行,通过检测设备一侧路径上空气中的SF6浓度变化来识别该GIS设备的该侧面是否存在泄漏,通过机器人小车的移动,完成对每台GIS设备东西两个检测面,每个检测面南北检测点各一次,共四次粗检。
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