激光检测SF₆泄漏速率的可视化模板比对方法

专利名称：激光检测SF₆泄漏速率的可视化模板比对方法
技术领域：
本发明涉及电力工程用SF6设备或其它充有SF6气体的密封设备状况，充有 SF6气体设备由于密封不良等原因，产生SF6气体的外泄，通过SF6气体泄漏激光 测试仪，对泄漏气体云雾的分布进行视频图像拍摄，并根据被测设备视频图像与 一系列不同流速视频图像(可视化模板)的比对，确定被测设备SF6气体的泄漏 速率。
背景技术：
通过"反向散射吸收气体成像技术(BAGI)"的SF6气体泄漏激光测试仪，在 相同外界条件下，不同泄漏速率的SF6气体，在视频图像呈现出云雾分布面积和 对比度的区别。而这种区别对应不同泄漏速率之间是有相关性的，泄漏速率大的 SF6气体云雾分布面积广，图像对比度大(云雾影像越深)。通过SF6气体激光视 频图像的云雾分布面积和对比度，与各种已知泄漏速率的激光视频图像(可视化 模板)的比对，间接得到SF6气体的泄漏速率，可以满足电力工程为了解SF6设 备内部气体状况，对泄漏速率测试的需求。
目前主要技术有
采用"反向散射吸收气体成像技术(BAGI)"，利用SF6对特定波长红外光谱 的吸收特性，用于定位SF6气体泄漏或跟踪气体云雾为主要目的激光远程检测技 术。通过视频图像能非常直观地得到气体云雾的浓度分布，但没有提供泄漏速率 与浓度分布状态的量化指标。
采用"多光谱传感技术(IMSS)"基于衍射光学原理，它能调节到任意一个光 谱波段，逆着天空和远处的背景即可成像。IMSS摄像机不能量化测量泄漏量和定 位气体泄漏点。
采用"纹影成像技术(SCHILEREN)"基于在摄像机与照明条件下光栅之间的 泄漏气体比周围空气的折射率高，引起光线达到摄像机时产生位移，生成纹影图 像。几乎任何泄漏气体均可以用SCHILEREN技术检测并可视化，而且能估计泄漏 量。但由于必须有对着检测区的背景扫描光源，对超过一点高度的设备尚无可使
3用的背景扫描光源，故只能用于较矮小的被测设备，而大多数电力工程用SF6设 备较高。
采用定量检漏仪可对采集到的气体浓度进行量化测量，但泄漏气体的采集需 采用扣罩法、局部包扎法等，而在进行泄漏量计算时，罩内设备占有的或包扎的 实际容积因现状不规则，引入的计算容积与实际存在非常大的误差，所以设备泄 漏率的量化也非常困难。同时所有型号的定量检漏仪都不能进行设备带电检测。
上述技术方案中，除"反向散射吸收气体成像技术(BAGI)"已成功地运用于 对带电SF6设备的检测外，其它非接触的光学测试技术未见国内电力工程设备检 测的成功运行报道。定量检漏仪属接触式检测方法，不能用于带电设备的检测。
目前采用BAGI技术对SF6气体泄漏检测己在实际带电测试中应用，但要确定 设备气体的泄漏速率尚无简单、直观、有效的方法。由于不了解SF6气体泄漏对 设备内部绝缘造成的危害程度，无法进行针对性地治理和采取必要的防范措施。

发明内容
本发明的目的是提供一种能用于带电设备，简单、直观、有效的激光检测SF6 泄漏速率的可视化模板比对方法。
本发明的目的是这样实现的 一种激光检测SF6泄漏速率的可视化模板比对
方法，按以下步骤进行
a) 、采用SF6气体泄漏激光测试仪，制作一套不同风速，不同测试距离的， 采用标准流量设备产生一系列SF6气体不同泄漏速率的激光视频图像模板；
b) 、将上述系列图像模板嵌入SF6气体泄漏激光成像检测分析管理软件，作 为比对用可视化泄漏速率模板；
c) 、采用SF6气体泄漏激光测试仪现场拍摄设备的SF6泄漏视频图像；
d) 、从b步的系列模板中选择三个以上的模板与c步辯到的SF6泄漏视频图 像，通过图像的气体云雾面积和对比度进行比对，最终确定最接近的泄漏速率模 板，从而确定被测设备SF6气体的泄漏速率。
本方法通过制作的一套不同风速，不同测试距离的(即在不同风速，不同测 试距离条件下)，采用标准流量设备产生一系列SF6气体不同泄漏速率的激光视 频图像模板。该模板嵌入自主开发的《SF6气体泄漏激光成像检测分析管理 软件》，来确定SF6设备气体的泄漏速率。适合在电力设备带电检测SF6设备气体泄漏时使用。
采用自主开发的各种"标准"的SF6泄漏速率可视化模板，在《SF6气体泄漏 激光成像检测分析管理系统》中与实际测试的图像进行SF6气体云雾分布面积和 对比度的比对，量化带电运行的SF6设备泄漏速率，从而得到SF6设备泄漏的危 急程度或设备年泄漏率，指导SF6设备的维护工作或采取的应对措施。
本方法发明的积极效果是
本发明是以BAGI技术为基础，能用于带电设备测量，方法简单、直观、有效， 能量化测量泄漏量和定位气体泄漏点。
在1997年的京都最高级会议上，SF6是6种作为减少排放的温室气体类型之 一，要求到2012年SF6气体减少将占温室气体排放量的14%。国外对各种温室气 体向大气排放，以及与运行设备泄漏有关的经济成本问题的关注，已集中在了促 使电力公司对SF6设备绝缘气体的检测和堵漏上。
我国随着SF6设备的不断增加，气体泄漏的问题已凸现出来，SF6激光成像技 术改变了过去必须停电的测试方法。由于扣罩法、局部包扎法等容积根本无法知 晓，所谓定量检漏也就无从而定。至今尚未有任何能够定量进行检査的方法，所 以本方法对了解SF6设备的内部气体状况，必将起到良好的作用，有利于确认设 备当前绝缘状态、预测发展趋势，对控制突发性电力事故及设备检修制度向状态 检修制转变，对电网的安全运行都具有重大意义。所以无论从"节能减排"保护 环境，减少温室效应气体对大气环境的污染，还是保障供电让民众安居乐业，其 社会效益都是巨大的。


图l-l、图卜2、图l-3是本方法的部分可视化泄漏速率模板的视频截图；其
中，图1-1为无风，测试距离5m，泄漏速率为11. 11 u L/s;
图1-2为无风，测试距离5m,泄漏速率为13. 89u L/s;
图1-3为无风，测试距离5m，泄漏速率为55. 55 n L/s;
图2-l是在四川乐山220kV九里变电站，现场带电对SF6设备(GIS)泄漏的 测试视频截图，外界为无风，测试距离5ra;
图2-2是现场GIS设备泄漏位置照片。GIS是"气体绝缘金属封闭开关设备" 的英文縮写，也称组合电器，GIS是电力工程中价格较高且非常重要的输配电设备；
5图3是分析管理系统中可视化泄漏速率模板比对流程图。
具体实施例方式
一种激光检测SF6泄漏速率的可视化模板比对方法，按以下步骤进行
a) 、采用SF6气体泄漏激光测试仪，制作一套不同风速，不同测试距离的， 采用标准流量设备(如计量泵)产生一系列SF6气体不同泄漏速率的激光视频图 像模板；
b) 、将上述系列图像模板嵌入SF6气体泄漏激光成像检测分析管理软件，作 为比对用可视化泄漏速率模板；
c) 、采用SF6气体泄漏激光测试仪现场拍摄设备的SF6泄漏视频图像；
d) 、从b步的系列模板中选择三个以上的模板与c步得到的SF6泄漏视频图 像，通过图像的气体云雾面积和对比度进行比对，最终确定最接近的泄漏速率模 板，从而确定被测设备SF6气体的泄漏速率。
a步中，可视化泄漏速率模板视频图像是在l、 2或3级风速，测试距离分别 为3m、 5m、 8m、 15m， SF6泄漏速率按lnL/s、 2|aL/s、 3. 05|xL/s、 5. 55)nL/s、 8. 33|aL/s、 11. llpL/s、 13. 89pL/s、 20.83|aL/s、 27. 77pL/s、 41. 66pL/s或55. 55jaL/s (微 升/秒)条件下制作；所述d步骤确定泄漏速率后，按下式可确定被测设备的SF6 年泄漏率年漏气率(%)=19乂泄漏流量(pL/s) /气室充气质量(kg)。
参见图l (指所有脚标以l开头的附图，下同)，在可视化泄漏速率模板的视 频中对微小的气体流动也能观察，但视频截图呈静态，细微气体流动无法表现， 故有意拉大了视频截图中各泄漏速率阶梯差距，以表明各泄漏速率的差别。
可视化泄漏速率模板视频图像，采用标准流速装置在不同风速，不同测试距 离，由激光测试仪拍摄的SF6气体不同泄漏速率的视频图像组成。该模板嵌入《SF6 气体泄漏激光成像检测分析管理系统》中，对现场检测的视频图像进行分析与管 理。
可视化泄漏速率模板视频图像在l、 2或3级风速，测试距离分别为3m、 5m、 8m、 15m的环境下均按l|aL/s、 2pL/s、 3. 05pL/s、 5. 55pL/s、 8. 33|aL/s、 11. 11^L/s、 13.89pL/s、 20.83pL/s、 27. 77pL/s、 41.66|xL/s、 55. 55|_iL/s (微升/秒，即10-6 升/秒)制作了系列模板。
参见图2。图2-1为现场测试拍摄的SF6设备(GIS)的泄漏视频图像，图2-2
6为现场设备照片，普通摄像机无法拍摄其SF6气体泄漏情况，照片中红点为GIS 正在泄漏SF6气体的漏点。
参见图3。分析管理系统中可视化泄漏速率模板比对流程图，将被测设备的泄 漏视频图像载入《SF6气体泄漏激光成像检测分析管理系统》数据库中，通过分析 管理软件菜单，进入"泄漏速率比对"界面。根据测试现场的环境条件(如风力、 距离)，选择对应的可视化泄漏速率模板运行，同时可选择三个以上的模板进行比 对。通过被测设备SF6泄漏浓度产生的气体云雾面积和对比度，最终确定对应的 泄漏速率模板，从而确定被测设备SF6气体的泄漏速率。再按被测气室充入的SF6 气体重量(质量)，计算得到该泄漏点的(年)泄漏率。
本方法的主要功能与技术指标
主要功能通过嵌入《SF6气体泄漏激光成像检测分析管理系统》软件中的各 种标准的可视化泄漏速率模板，与实际测试的视频图像进行SF6泄漏气体云雾分 布面积和对比度的比对，得到被测设备气体泄漏速率，代入下式可确定被测带电 运行的SF6设备气体年泄漏率。年漏气率(%)=19乂泄漏流量(pL/s) /气室充气质 量(kg)
技术指标风速范围0 3级；测试距离0 15m;模板灰度256级；最小泄
漏速率l斗/s;最大泄漏速率55. 55pL/s。
仪器名称SF6气体泄漏激光成像仪(浙江红相科技有限公司)，仪器型号 HX-1。
仪器技术参数检漏范围0-15m;视场角水平9° X垂直6。；聚焦范围
0 50m;探测灵敏度1X10-3scc/sec;光学分辨率256级灰度，，1毫弧度； 视频图象实时，262频/线，440线/帧；电源要求220VAC， 50Hz。
权利要求
1、一种激光检测SF6泄漏速率的可视化模板比对方法，其特征是按以下步骤进行a)、采用SF6气体泄漏激光测试仪，制作一套不同风速，不同测试距离的，采用标准流量设备产生一系列SF6气体不同泄漏速率的激光视频图像模板；b)、将上述系列图像模板嵌入SF6气体泄漏激光成像检测分析管理软件，作为比对用可视化泄漏速率模板；c)、采用SF6气体泄漏激光测试仪现场拍摄设备的SF6泄漏视频图像；d)、从b步的系列模板中选择三个以上的模板与c步得到的SF6泄漏视频图像，通过图像的气体云雾面积和对比度进行比对，最终确定最接近的泄漏速率模板，从而确定被测设备SF6气体的泄漏速率。
2、 根据权利要求1所述激光检测SF6泄漏速率的可视化模板比对方法，其 特征是所述a步中，可视化泄漏速率模板视频图像是在1、 2或3级风速， 测试距离分别为3m、 5m、 8m、 15m， SF6泄漏速率按lpL/s、 2pL/s、 3. 05|aL/s、 5. 55pL/s、 8. 33^L/s、 11. 11pL/s、 13. 89pL/s、 20. 83^L/s、 27. 77pL/s、 41. 66|aL/s 或55.55pL/s (微升/秒)条件下制作；所述d步骤确定泄漏速率后，按下式可 确定被测设备的SF6年泄漏率年漏气率(%)=19乂泄漏流量(nL/s) /气室充气 质量(kg)。
3、 根据权利要求1或2任一权利要求所述激光检测SF6泄漏速率的可视化 模板比对方法，其特征是所述标准流量设备为计量泵。
全文摘要
一种激光检测SF₆泄漏速率的可视化模板比对方法，属电力工程用设备的SF₆气体泄漏的检测方法。通过SF₆气体泄漏激光测试仪，对泄漏气体云雾的分布进行视频图像拍摄，并根据被测设备视频图像与一系列不同流速视频图像(可视化模板)的比对，确定被测设备SF₆气体的泄漏速率。其方法简单、直观、有效，能量化测量泄漏量和定位气体泄漏点，可减少温室效应气体对大气环境的污染，保障设备安全运行。
文档编号G01M3/26GK101504325SQ20091005870
公开日2009年8月12日 申请日期2009年3月26日 优先权日2009年3月26日
发明者丁丹一, 力 张, 曹永兴, 康 朱, 晶 李, 甘德刚, 伟 肖, 灿 胡, 陈贤顺 申请人:四川电力试验研究院