CN210426903U - 基于荧光光谱检测的油浸式套管绝缘油渗漏检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于荧光光谱检测的油浸式套管绝缘油渗漏检测系统，包括荧光监测系统；所述荧光监测系统包括辐照光源、微光摄像机、便携三脚架；所述辐照光源包括紫外辐照灯、特定波长滤光片，所述特定波长滤光片固定设置在紫外辐照灯前端，用于滤除部分不需要的光波使得特定光波通过；所述辐照光源固定安装在一个固定座上，该固定座上还固定安装有微光摄像机；所述固定座与便携三脚架固定连接。具有便携、易安装及拆卸的特点以适应现场诊断的需要，同时结合其图像的实时显示与无线传输两种方式，以及供电所采用的电池供电与有线供电双模形式，可以满足短时设备故障诊断以及长期状态监测等各种现场需求。

Description

基于荧光光谱检测的油浸式套管绝缘油渗漏检测系统

技术领域

本实用新型涉及油浸式套管绝缘油渗漏检测技术领域，特别涉及一种基于荧光光谱检测的油浸式套管绝缘油渗漏检测系统。

背景技术

油浸式高压电力套管是大型电力变压器重要的附属安全装置，采用油纸复合材料作为绝缘结构，其中绝缘油在散热、绝缘方面具有重要作用，确保电气元件安全可靠运行。在套管长期运行过程中的老化、设备异常运行或环境因素等特殊工况可能导致充油装置发生渗漏油现象，而渗漏油的隐患若没有及时发现可能会进一步引发设备的漏油，尤其是对当前无人值守的变电站而言，缺陷隐患则会由微小缺陷发展成为严重缺陷迫使设备非计划停运，影响电网的安全稳定运行。

绝缘油是一种多芳香烃有机物，其分子结构多为共轭双键物质，具有可吸收激发光的分子结构。当紫外线光或是波长较短的可见光投射到这类共轭双键物质上时，该物质会发射出各种不同颜色，不同强度的可见光，当紫外光源停止投射时，这种光线便随之消失不见，即是说，绝缘油是典型的具有荧光效应的物质。

针对这一问题，结合绝缘油的荧光特性，本专利借鉴了石油管道领域采用荧光光谱判断管道是否泄漏的思路，基于绝缘油分子结构本征所具有的荧光特性，提出一种适用于变电站的基于荧光光谱检测的油浸式套管绝缘油渗漏检测系统，可快速辨别油浸式电力套管是否有油渗漏情况，并分析其在实际变电站中的应用效果，为变电站众多注油设备渗油检测提供一种可靠的技术手段和工具。以确保变电站设备的安全可靠运行，为智能化电网的建设增砖添瓦。

实用新型内容

为解决上述在套管长期运行过程中的老化、设备异常运行或环境因素等特殊工况可能导致充油装置发生渗漏油现象，而渗漏油的隐患若没有及时发现可能会进一步引发设备的漏油，尤其是对当前无人值守的变电站而言，缺陷隐患则会由微小缺陷发展成为严重缺陷迫使设备非计划停运，影响电网的安全稳定运行的问题，本实用新型采用如下技术方案实现：

一种基于荧光光谱检测的油浸式套管绝缘油渗漏检测系统，包括荧光监测系统；

所述荧光监测系统包括辐照光源、微光摄像机、便携三脚架；

所述辐照光源包括紫外辐照灯、特定波长滤光片，所述特定波长滤光片固定设置在紫外辐照灯前端，用于滤除部分不需要的光波使得特定光波通过；

所述辐照光源固定安装在一个固定座上，该固定座上还固定安装有微光摄像机；

所述固定座与便携三脚架固定连接。

优选地，还包括收纳盒，所述收纳盒套设在所述荧光监测系统外，用于保护所述荧光监测系统。

优选地，所述微光摄像机自带有无线通讯模块，能够通过无线通讯模块与外部设备进行数据通讯。

优选地，还包括后台计算机，微光摄像机通过无线通讯模块与后台计算机连接。

优选地，所述辐照光源发出的光波为365nm。

优选地，所述荧光监测系统采用充电电池和/或外部电源混合供电。

本实用新型具有如下特点和效益：

1）本实用新型创新性地提出了通过绝缘油的荧光效应对以充油套管为代表的油浸式电力设备的油渗漏情况进行诊断和监测的思路，在电力故障诊断领域尚无先例可循，为电力设备的密封性检验提供了新的解决思路；

2）所设计系统具有便携、易安装及拆卸的特点以适应现场诊断的需要，同时结合其图像的实时显示与无线传输两种方式，以及供电所采用的电池供电与有线供电双模形式，可以满足短时设备故障诊断以及长期状态监测等各种现场需求；

3）本设计的理论基础基于绝缘油材料的分子结构，对设备无特殊选择性，因此，虽然本系统的设计针对充油套管，但对其他诸如互感器、变压器、分接开关等油浸式设备均可借鉴本系统实现油渗漏的诊断和监测；

附图说明

图1是本实用新型的系统构成图。

具体实施方式

为使本申请实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的图1，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示，一种基于荧光光谱检测的油浸式套管绝缘油渗漏检测系统，包括荧光监测系统200、后台计算机300。荧光监测系统200采用一体化设计，主要包括紫外光源和微光探测相机，均为市场中常见设备，对缺陷套管的残油区域提供紫外辐照光并探测绝缘油的反射荧光，同时包含无线通讯模块实现与后台设备的信息交互；后台计算机300用以接收信号并显示图像或视频，通过无线信号与辐照光源和荧光监测系统200实现信息交互，接收现场图像。

具体地，荧光监测系统200包括：辐照光源、微光摄像机203、便携三脚架204以及收纳盒205。

辐照光源包括紫外辐照灯201、特定波长滤光片202，特定波长滤光片202固定设置在紫外辐照灯201前端，用于滤除部分不需要的光波使得特定光波通过。辐照紫外光线的波长集中于365nm附近，使绝缘油的荧光效应达到最佳状态。辐照光源固定安装在一个固定座上。

安装辐照光源的固定座上还固定安装有微光摄像机203，该微光摄像机203自带有4G/wifi模块，能够通过无线电波与后台计算机300进行数据传输。当然，后台计算机300也设置有相应的无线通讯模块。在缺陷套管外壁渗漏油渍产生的荧光在白天强光环境下难以通过肉眼察觉，但微光摄像机对荧光敏感，可有效显示荧光区域。

便携三脚架204与固定座连接。为了保证运输安全以及便于携带，荧光监测系统200被收纳在收纳盒205内，收纳盒205相当于荧光监测系统200的保护外壳。

荧光监测系统200配有锂电池为光源和微光摄像机供电，同时也可通过线缆和插销利用220V市电进行供电。光线发射和接收装置可以通过锂电池供电方式在现场便捷变换位置，通过摄像机自带屏幕获得实时拍摄照片，供现场工作人员判断是否存在荧光，进而获得套管诊断信息。光线发射和接收装置可以通过市电供电方式长期工作，实现套管渗漏油的在线监测。系统采用在线监测的工作模式时，摄像机通过无线模块向后台计算机传输实时监控视频，后台计算机通过无线传输模块接收数据，并利用相关软件实现对该缺陷的长期监控。系统采用在线监测模式下，设备处于良好状态下，后台计算机所得画面套管外壁无荧光，当产生荧光时表明设备出现渗漏油，可实现这一缺陷的及时预警

工作时，利用便携三脚架204将荧光监测系统200固定在被测设备斜下方。如图1所示，被测套管设备100为变电站现场在运设备，存在缺陷的套管将在渗漏绝缘油，在其外壁形成残油区域。被测套管设备100由导杆101、内部油纸绝缘102和外壁伞裙103组成，如果设备具有渗漏油缺陷，则在外壁伞裙处可能出现残油区域104。残油区域104的绝缘油污为多芳香烃有机物，其分子结构多为共轭双键物质，受紫外光辐照后将散发出荧光光线。

通过紫外辐照光源经过滤光片后，光源将发出特定波长的紫外光对套管进行紫外辐照，相关研究表明，分子具有刚性平面结构，具有大的离域π键。π电子相对于饱和烃稳定的σ电子，更容易被激发射出荧光，属于强荧光性物质，苯就具有这种结构特点，因此在变压器油的成分中，除了饱和烃( 烷烃和环烷烃) 不发荧光外，其他组分均有发光现象，尤其以多环芳烃和非烃发光强度最大，而通常手段加工的环烷基变压器油中芳香烃含量一般为8%～9%。各种芳烃化合物有其特定的荧光光谱，它主要取决于每个单体化合物的含量。低环数芳香烃强度越大，荧光光谱的主波长越长。目前已确定365nm为变压器油的理想辐照波长，经紫外辐照的变压器油将发出可见光波段的荧光光谱。荧光在白天的强光环境下具有较高辨识度，但荧光光强较弱时难以有效识别，通过微光摄像机拍摄的图像可以明显辨识荧光区域，进而诊断套管是否存在漏油现象。

从上面描述可知，通过图像就能判断是否漏油，因此，为了便携，也可以直接采用在摄像机上观察的方式判断，不需要后台计算机。

通过本实用新型所设计系统对现场在运套管进行渗漏油诊断，首先将系统的光源和相机对准预测量设备，并利用三脚架将系统固定至适当位置，通过云台将光源及相机的集成盒调至水平。利用设备进行实时诊断时，对光源和相机采用锂电池供电，将经滤光片获得特定波长的紫外光，并直接将微光摄像机所得图像通过相机显示屏显示。现场工作人员通过摄像机的自带显示器可以快速判断所拍摄套管是否存在渗漏油现象及渗漏油区域位置。由于变电站现场设备繁多，实用新型可以方便移动至合适位置，对不同套管、同一套管的不同位置实现全面诊断。

实用新型可以通过线缆市电供电的方式实现不断电工作，将实用新型放置在合适的位置后，连续对所监控套管进行拍摄，并通过无线通讯模块实现与后台计算机的信息交互，将图片和视频信息实时传输至计算机上。后台计算机通过专门的软件，可以对微光摄像机的实时拍摄画面进行监控，在套管或其他充油式电力设备长期运行的过程中，如果出现渗漏油情况，则后天软件中的监控画面将从无荧光转变为有荧光，及时预警可以在缺陷初发阶段为设备的状态检修提供辅助决策，避免缺陷的进一步发展。

Claims (6)

1.一种基于荧光光谱检测的油浸式套管绝缘油渗漏检测系统，其特征在于：包括荧光监测系统；

所述荧光监测系统包括辐照光源、微光摄像机、便携三脚架；

所述辐照光源包括紫外辐照灯、特定波长滤光片，所述特定波长滤光片固定设置在紫外辐照灯前端，用于滤除部分不需要的光波使得特定光波通过；

所述辐照光源固定安装在一个固定座上，该固定座上还固定安装有微光摄像机；

所述固定座与便携三脚架固定连接。

2.根据权利要求1所述的基于荧光光谱检测的油浸式套管绝缘油渗漏检测系统，其特征在于：

还包括收纳盒，所述收纳盒套设在所述荧光监测系统外，用于保护所述荧光监测系统。

3.根据权利要求1所述的基于荧光光谱检测的油浸式套管绝缘油渗漏检测系统，其特征在于：

所述微光摄像机自带有无线通讯模块，能够通过无线通讯模块与外部设备进行数据通讯。

4.根据权利要求3所述的基于荧光光谱检测的油浸式套管绝缘油渗漏检测系统，其特征在于：

还包括后台计算机，微光摄像机通过无线通讯模块与后台计算机连接。

5.根据权利要求1所述的基于荧光光谱检测的油浸式套管绝缘油渗漏检测系统，其特征在于：

所述辐照光源发出的光波为365nm。

6.根据权利要求1所述的基于荧光光谱检测的油浸式套管绝缘油渗漏检测系统，其特征在于：

所述荧光监测系统采用充电电池和/或外部电源混合供电。

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