气体绝缘设备内部放电检测装置及GIS测试系统的制作方法

气体绝缘设备内部放电检测装置及gis测试系统
技术领域
1.本发明涉及气体绝缘设备技术领域，尤其涉及一种气体绝缘设备内部放电检测装置及gis测试系统。


背景技术：

2.气体绝缘输电线路(gil)和气体绝缘组合电器设备(gis)在电力系统中应用广泛，内部的气体绝缘设备作为gis/gil的核心器件主要承担绝缘、支撑、隔离等功能。然而由气体绝缘设备产生的放电诱发的绝缘故障偶有发生，放电时间越长对设备的危害越大，一般情况下，放电的初始阶段能量很小，短期内不会影响到设备的绝缘强度，但是如果放电一直存在，在长期运行电压作用下，会产生一系列不良的效应，并慢慢侵害绝缘，最终导致整个绝缘被击穿，这样会对gis/gil和电网的安全运行产生潜在威胁。因此，气体绝缘设备放电的检测对于提高气体绝缘电气设备运行的可靠性具有重要的意义。
3.目前，气体绝缘设备内部放电的主流检测技术为超声波检测方法，超声波在复杂的gis/gil设备结构和绝缘材料中的衰减很大，灵敏度比较低，检测范围有限，且无法进行定量分析。
4.为此，针对上述的技术问题还需进一步解决。


技术实现要素：

5.本发明实施例的目的是提供一种气体绝缘设备内部放电检测装置及gis测试系统，以避免对封闭腔体内造成电场的畸变，不影响设备的实际运行，以及既能够检测绝缘设备是否放电，又能够诊断其放电类型。
6.为解决上述技术问题，本发明实施例提供如下技术方案：
7.本发明第一方面提供一种气体绝缘设备内部放电检测装置，包括封闭腔体以及位于所述封闭腔体内的导杆，所述封闭腔体上设置有便于对封闭腔体内进行操作的第一通孔，所述第一通孔上连接有盖板，靠近所述第一通孔处的所述封闭腔体内设置有屏蔽层；
8.所述盖板的外部设置有可见光源，所述可见光源通过第一光纤将可见光导入所述封闭腔体内，部分所述第一光纤穿入所述盖板内和所述屏蔽层内；
9.所述盖板的外部设置有紫外成像设备，所述紫外成像设备连接有信号输出光纤，部分所述信号输出光纤穿入所述盖板内和所述屏蔽层内，所述紫外成像设备连接有收发器，所述紫外成像设备和所述收发器均被第一终端设备进行操控；
10.所述盖板的外部设置有图像数据获取设备，所述图像数据获取设备通过第二光纤连接有第一接口，靠近所述盖板侧的所述第二光纤分别连接有用于导出紫外光图像数据的第三光纤以及用于导出可见光图像数据的第四光纤，所述第三光纤和所述第四光纤位于所述封闭腔体内，所述图像数据获取设备被第二终端设备进行操控。
11.进一步地，位于所述封闭腔体内部的所述信号输出光纤将采集到的光信号生成图像数据，所述图像数据通过所述第三光纤和所述第四光纤传输到位于所述第二光纤上的所
述相机，所述相机将获取到的所述图像数据传输至所述第二终端设备。
12.进一步地，所述第一通孔处的所述封闭腔体上设置有第一凸起部，所述屏蔽层和所述第一凸起部的侧壁以及所述盖板之间形成第一空间；
13.所述盖板设置在靠近所述紫外成像设备侧的所述第一凸起部的端部；
14.所述屏蔽层设置在远离所述紫外成像设备侧的所述第一凸起部的端部。
15.进一步地，所述盖板上设置有第二通孔，所述第二通孔上连接有第一接口转换件；
16.所述第一光纤包括位于所述盖板内的第一段光纤和位于所述盖板外的第二段光纤，所述第一段光纤和所述第二段光纤通过所述第一接口转换件电连接。
17.进一步地，所述盖板上还设置有第三通孔，所述第三通孔上连接有第二接口转换件；
18.所述信号输出光纤包括位于所述盖板内的第一段信号输出光纤和位于所述盖板外的第二段信号输出光纤，所述第一段信号输出光纤和所述第二段信号输出光纤通过所述第二接口转换件电连接。
19.进一步地，所述盖板上还设置有第四通孔，所述第四通孔上连接有第三接口转换件；
20.所述第三光纤包括位于所述盖板内的第三段光纤和位于所述盖板外的第四段光纤，所述第三段光纤和所述第四段光纤通过所述第三接口转换件电连接。
21.进一步地，所述盖板上还设置有第五通孔，所述第五通孔上连接有第四接口转换件；
22.所述第四光纤包括位于所述盖板内的第五段光纤和位于所述盖板外的第六段光纤，所述第五段光纤和所述第六段光纤通过所述第四接口转换件电连接。
23.进一步地，所述信号输出光纤包括物镜、光纤束和中继镜头，所述物镜设置在所述光纤束的前端，所述中继镜头位于光纤束的后端并且与所述紫外成像设备相连接。
24.进一步地，所述光纤束的外部设置有包层，所述包层的外部设置有涂覆层。
25.进一步地，所述封闭腔体的外部设置有接口柜；
26.所述可见光源、所述紫外成像设备、所述收发器、所述第一终端设备、第一接口、所述图像数据获取设备以及所述第二终端设备均位于所述接口柜内。
27.本发明第二方面提供一种gis测试系统，具有上述气体绝缘设备内部放电检测装置。
28.相较于现有技术，本发明第一方面提供的气体绝缘设备内部放电检测装置，第一光纤的一端位于封闭腔体的外部接收可见光源发出的可见光，第一光纤的另一端位于封闭腔体的内部并且将可见光传输至封闭腔体内。信号输出光纤的一端位于封闭腔体的内部并且获取图像数据，信号输出光纤的另一端位于封闭腔体的外部与紫外成像设备相连接并且将图像数据传输至紫外成像设备，紫外成像设备将图像数据通过收发器远程传输至第一终端设备上。在同一时间内，第三光纤将紫外光图像数据结合第四光纤将可见光图像数据同时通过第二光纤传输至图像数据获取设备内形成一张图像，该图像同步传输至第二终端设备上。因此，该气体绝缘设备内部放电检测装置避免使用超声波检测，提升了灵敏度，能够为整个封闭腔体1的内壁进行检测，且能够进行定量分析。
29.本发明第二方面提供一种gis测试系统，与气体绝缘设备内部放电检测装置具有
相同的技术效果。
附图说明
30.通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
31.图1示意性地示出了气体绝缘设备内部放电检测装置的侧视结构示意图；
32.图2示意性地示出了气体绝缘设备内部放电检测装置的主视结构示意图；
33.图3示意性地示出了气体绝缘设备内部放电检测装置的俯视结构示意图；
34.图4示意性地示出了信号输出光纤的示意图；
35.附图标号说明：
36.1、封闭腔体；11、导杆；12、第一凸起部；13、第一空间；14、第一通孔；
37.2、屏蔽层；
38.3、盖板；31、第一接口转换件；32、第二接口转换件；33、第三接口转换件；34、第四接口转换件；
39.4、紫外成像设备；41、信号输出光纤；411、中继镜头；412、物镜；413、涂覆层；414、包层；415、光纤束；
40.5、收发器；
41.6、可见光源；61、第一光纤；
42.7、第一终端设备；
43.8、第二终端设备；
44.9、图像数据获取设备；91、第一接口；92、第三光纤；93、第四光纤；
45.10、第二光纤。
具体实施方式
46.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
47.需要注意的是，除非另有说明，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“连接”、“相连”等术语应作广义理解，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；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要
素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
48.本发明实施例提供了一种气体绝缘设备内部放电检测装置，结合图1和图2，包括封闭腔体1以及位于封闭腔体1内的导杆11，封闭腔体1上设置有便于对封闭腔体1内进行操作的第一通孔14，第一通孔14上连接有盖板3，靠近第一通孔14处的封闭腔体1内设置有屏蔽层2。盖板3的外部设置有可见光源6，可见光源6通过第一光纤61将可见光导入封闭腔体1内，部分第一光纤61穿入盖板3内和屏蔽层2内。盖板3的外部设置有紫外成像设备4，紫外成像设备4连接有信号输出光纤41，部分信号输出光纤41穿入盖板3内和屏蔽层2内，紫外成像设备4连接有收发器5，紫外成像设备4和收发器5均被第一终端设备7进行操控。盖板3的外部设置有图像数据获取设备9，图像数据获取设备9通过第二光纤10连接有第一接口91，靠近盖板3侧的第二光纤10分别连接有用于导出紫外光图像数据的第三光纤92以及用于导出可见光图像数据的第四光纤93，第三光纤92和第四光纤93位于封闭腔体1内，图像数据获取设备9被第二终端设备8进行操控。
49.具体地，第一光纤61的一端位于封闭腔体1的外部接收可见光源6发出的可见光，第一光纤61的另一端位于封闭腔体1的内部并且将可见光传输至封闭腔体1内。信号输出光纤41的一端位于封闭腔体1的内部并且获取图像数据，信号输出光纤41的另一端与紫外成像设备4相连接并且将图像数据传输至紫外成像设备4，紫外成像设备4将图像数据通过收发器5远程传输至第一终端设备7上。在同一时间内，第三光纤92将紫外光图像数据结合第四光纤93将可见光图像数据同时通过第二光纤10传输至图像数据获取设备9内形成一张图像，该图像同步传输至第二终端设备8上。因此，该气体绝缘设备内部放电检测装置避免使用超声波检测，提升了灵敏度，能够为整个封闭腔体1的内壁进行检测，且能够进行定量分析。
50.导杆是gil/gis设备的组件之一，用来传递电能，维持整个设备的正常运转。
51.为了进一步地说明图像数据的生成过程以及传输过程，位于封闭腔体1内部的信号输出光纤41将采集到的光信号生成图像数据，并且图像数据传输到紫外成像设备4，紫外成像设备4将获取到的图像数据通过收发器5无线传输至第一终端设备7。
52.为了进一步地说明图像数据的生成过程以及传输过程，位于封闭腔体1内部的第三光纤92将采集到的光信号生成紫外光图像数据，位于封闭腔体1内部的第四光纤93将采集到的光信号生成可见光图像数据。紫外光图像数据通过第三光纤92传输到位于第二光纤10上的图像数据获取设备9，同时可见光图像数据通过第四光纤93传输到位于第二光纤10上的图像数据获取设备9，从而生成图像数据。图像数据获取设备9将获取到的图像数据传输至第二终端设备8。
53.在具体实施例中，结合图1、图2和图3，第一通孔14处的封闭腔体1上设置有第一凸起部12。盖板3设置在靠近紫外成像设备4侧的第一凸起部12的端部。屏蔽层2设置在远离紫外成像设备4侧的第一凸起部12的端部。
54.具体地，通过局部设置第一凸起部12而进一步地增加了整体封闭腔体1内的空间，同时减少了位于第一凸起部12外的设备对封闭腔体1内的影响。
55.盖板3设置在靠近紫外成像设备4侧的第一凸起部12的端部，能够更进一步地增加整体封闭腔体1内的空间以及减少位于第一凸起部12外的设备对封闭腔体1内的影响。
56.屏蔽层2的材质为金属材料并且在屏蔽层2的外表面涂有绝缘漆，以屏蔽信号输出
光纤41与盖板3的连接处、第一光纤61与盖板3的连接处、第三光纤92与盖板3的连接处、第四光纤93与盖板3的连接处的棱角等尖端而出现的放电。
57.在具体实施例中，如图1所示，屏蔽层2和第一凸起部12的侧壁以及盖板3之间形成第一空间。
58.具体地，第一空间13进一步地防止外部设备对封闭腔体1内造成干扰。
59.屏蔽层2作为第一空间13的一侧壁，更进一步地屏蔽外部设备的干扰信息。
60.在具体实施例中，结合图1和图2，盖板3上设置有第二通孔，第二通孔上连接有第一接口转换件31。第一光纤61包括位于盖板3内的第一段光纤和位于盖板3外的第二段光纤，第一段光纤和第二段光纤通过第一接口转换件31电连接。
61.具体地，第二通孔和第一接口转换件31之间通过粘结剂进行粘结。
62.屏蔽层2还能够防止第一接口转换件31处放电。
63.第一接口91位于第二通孔处。第一接口91一方面用于连接第二光纤10，另一方面用于连接第一接口转换件31。
64.为了更进一步地减小图像数据在传输过程中的损耗，在具体实施例中，结合图1和图2，盖板3上还设置有第三通孔，第三通孔上连接有第二接口转换件32。信号输出光纤41包括位于盖板3内的第一段信号输出光纤和位于盖板3外的第二段信号输出光纤，第一段信号输出光纤和第二段信号输出光纤通过第二接口转换件32电连接。
65.具体地，第三通孔和第二接口转换件32之间通过粘结剂进行粘结。
66.第一光纤61将可见光导入封闭腔体1内，使信号输出光纤41在密闭且黑暗的封闭腔体1内获取图像数据，获取到的图像数据通过信号输出光纤41自身的光信号传递至封闭腔体1外部的紫外成像设备4上。从而减小了图像数据在传输过程中的损耗，提高成像水平。
67.为了减小紫外光图像数据在传输过程中的损耗，在具体实施例中，结合图1和图2，盖板3上还设置有第四通孔，第四通孔上连接有第三接口转换件33。第三光纤92包括位于盖板3内的第三段光纤和位于盖板3外的第四段光纤，第三段光纤和第四段光纤通过第三接口转换件33电连接。
68.具体地，第四通孔和第三接口转换件33之间通过粘结剂进行粘结。
69.根据不同的应用情况，靠近图像数据获取设备9侧的第三光纤92的端部也可以穿出盖板3连接至第一接口91。
70.为了减小可见光图像数据在传输过程中的损耗，在具体实施例中，结合图1和图2，盖板3上还设置有第五通孔，第五通孔上连接有第四接口转换件34。第四光纤93包括位于盖板3内的第五段光纤和位于盖板3外的第六段光纤，第五段光纤和第六段光纤通过第四接口转换件34电连接。
71.具体地，第五通孔和第四接口转换件34之间通过粘结剂进行粘结。
72.根据不同的应用情况，靠近图像数据获取设备9侧的第四光纤93的端部也可以穿出盖板3连接至第一接口91。
73.在具体实施例中，如图4所示，位于封闭腔体1内的信号输出光纤41包括物镜412、光纤束415和中继镜头411。物镜412设置在光纤束415的前端，中继镜头411位于光纤束415的后端并且与紫外成像设备4相连接。
74.具体地，物镜412和中继镜头411均位于封闭腔体1内，同时采用信号输出光纤41作
为信息传递的载体，对光信号进行导入与导出，减小对封闭腔体1的影响，体积小不占用封闭腔体1内的空间，并且图像数据传输质量高，提高了图像的清晰度。
75.信号输出光纤41的光衰减较低，更容易成像。因此，对于封闭腔体1内部的热成像具有良好效果。
76.物镜412和中继镜头411均位于包层414内，光纤束415的外部设置有包层414，包层414的外部设置有涂覆层413。，包层414和涂覆层413对物镜142、光纤束415和中继镜头411进行防护。
77.在本发明中，第三光纤92包括物镜412、光纤束415和中继镜头411，第四光纤93也包括物镜412、光纤束415和中继镜头411。其中，每个光纤束415的外部设置有包层414，包层414的外部设置有涂覆层413。
78.分别采用第三光纤92和第四光纤93作为信息传递的载体，对光信号进行导入与导出，减小对封闭腔体1的影响，体积小不占用封闭腔体1内的空间，并且图像数据传输质量高，提高了图像的清晰度。
79.为了方便在设备密集的位置进行检修以及节约空间，封闭腔体1的外部设置有接口柜。可见光源6、紫外成像设备4、收发器5、第一终端设备7、第一接口91、图像数据获取设备9以及第二终端设备8均位于接口柜内。
80.在本发明中，第一通孔14与盖板3之间设置有用于安装密封圈的密封槽，防止第一通孔14与盖板3之间的连接处漏气。其中，密封槽可以设置在第一通孔14的边缘处或者设置在与第一通孔14相接触的盖板3上。
81.在本发明中，对密闭的封闭腔体1内进行可视化的过程，可不用将封闭腔体1打开，只需在第一终端设备7和/或第二终端设备8上观察信号输出光纤4或者第三光纤92和第四光纤93获取到的图像数据，减少封闭腔体1的拆卸次数，缩短图像数据的获取时间，所需的sf6气体也大幅度减少，节省了时间和成本。
82.在本发明中，盖板3可替换为带有法兰的可视窗。
83.一种gis测试系统，具有上述气体绝缘设备内部放电检测装置，并且具有与气体绝缘设备内部放电检测装置具有相同的技术效果。
84.第一终端设备7和第二终端设备8均为台式计算机、笔记本电脑、平板电脑、手机中的任一种。
85.第一终端设备7同时对紫外成像设备4、收发器5、可见光源6、信号输出光纤41以及第一光纤61进行操控，操控过程中的操控系统为现有技术中的成熟技术，因此不对其进行详细说明。其中，由于第一终端设备7与紫外成像设备4之间为无线连接的方式，因此可使用第一终端设备7进行远程操控。
86.第二终端设备8对图像数据获取设备9、第三光纤92以及第四光纤93进行操控，操控过程中的操控系统为现有技术中的成熟技术，因此不对其进行详细说明。其中，第二终端设备8与图像数据获取设备9之间为有线连接的方式，因此可在试验现场进行操控。
87.在本发明中，由于可见光源6位于封闭腔体1的外部而避免对封闭腔体1内造成电场的畸变，不影响设备的实际运行。
88.第一终端设备7对图像数据进行分析以及第二终端设备8对紫外光图像进行分析既能够检测绝缘设备是否放电，又能够诊断其放电类型。
89.根据不同的试验需求，第一终端设备7与第二终端设备8可利用现有技术实现同步接收图像数据并对图像数据进行处理和分析。
90.第一终端设备7和/或第二终端设备8还可以将获取到的图像数据进行打印。
91.第二终端设备8根据实际应用需求，也可进行远程操作以及远程报警。
92.通过预先对大量的不同故障类型的紫外图像样本进行采集，制成紫外图像样本库，再对深度卷积神经网络进行训练，通过卷积层保留紫外图像的特征，再通过池化层把数据降维，以避免过拟合，最后通过全连接层输出目标结果。从而使第一终端设备7对图像数据进行分析以及第二终端设备8对紫外光图像进行分析既能够检测绝缘设备是否放电，又能够诊断其放电类型。
93.本发明在不影响设备正常运行的前提下进行对绝缘设备的放电检测，完善气体绝缘电气设备运行的稳定性，促进气体绝缘电气设备的实用化。也就是说，提供了一种安全，体积小，无源的绝缘设备放电检测装置。
94.本发明可应用于不同电压形态，交流电压、直流电压、冲击电压。
95.一种基于紫外成像的气体绝缘设备内部放电检测方法，包括：
96.连接步骤，在封闭腔体内放入屏蔽层，将第一光纤、信号输出光纤、第三光纤和第四光纤分别与盖板相连接，第一接口与图像数据获取设备相连接，图像数据获取设备与第二终端设备相连接，信号输出光纤与紫外成像设备相连接，盖板与第一通孔相连接。
97.抽真空步骤，将封闭腔体内进行抽真空，并在抽真空后对封闭腔体内充入sf6气体，充气结束后，关闭位于封闭腔体上的充气阀。
98.获取图像步骤，将可见光的光源通过第一光纤传输到封闭腔体内，使黑暗的封闭腔体内产生光亮，通过第二终端设备控制图像数据获取设备获取第三光纤与第四光纤传输出的图像数据，该图像数据通过深度神经网络判断绝缘设备是否放电与诊断放电类型。
99.进一步地，在获取图像步骤中，诊断放电类型的算法包括：依次为输入紫外图像的预处理，卷积层提取特征，池化层将数据降维，以避免过拟合，全连接层输出结果。
100.进一步地，在抽真空步骤中，抽真空后等待目标时间，检查封闭腔体的气密性。
101.进一步地，在获取图像步骤前，对封闭腔体内接通高压电，并且在升至目标电压时，保持电压的稳定。
102.进一步地，第二终端设备获取到最终的结果后，可以将得到的图像数据和分析结构打印，或者通过无线传输至其它目标设备。
103.可选择地，在获取图像步骤中，紫外成像设备将通过信号输出光纤获取到的图像数据通过收发器无线传输到的第一终端设备上，第一终端设备将获取到的图像数据通过深度神经网络判断绝缘设备是否放电与诊断放电类型。
104.可选择地，第一终端设备与目标计算机进行远程连接，目标计算机对第一终端设备进行远程控制，目标计算机对第一终端设备发出检查的信号，第一终端设备无线控制紫外成像设备，紫外成像设备通过信号输出光纤获取图像数据。
105.可选择地，当接收到位于封闭腔体内部的特高频局放检测装置发出的信号，第一终端设备和/或第二终端设备和/或目标计算机收到警报，并且通过远程控制来检测绝缘设备是否放电。其中，由于特高频局放检测装置放置在封闭腔体内部为现有技术中的常规操作并且不属于本发明的重点，因此不对其作出详细描述。
106.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。