基于紅外成像技術(shù)的變電站SF6 設(shè)備氣密性監(jiān)測

【關(guān)鍵詞】紅外成像技術(shù)；變電站；SF6 設(shè)備；氣密性監(jiān)測；設(shè)備核驗(yàn)

引言

SF6設(shè)備實(shí)際上一種絕緣性的實(shí)踐應(yīng)用裝置，對(duì)變電站關(guān)聯(lián)設(shè)備的日常應(yīng)用以及調(diào)度發(fā)揮著重要的作用。氣密性監(jiān)測是SF6設(shè)備應(yīng)用前最關(guān)鍵的一個(gè)測定檢驗(yàn)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的SF6設(shè)備氣密性核驗(yàn)多為單結(jié)構(gòu)的監(jiān)測方式，李紅艷和馮海娣等人，設(shè)定傳統(tǒng)高壓空氣法變電站SF6設(shè)備氣密性監(jiān)測方法、傳統(tǒng)SF6設(shè)備氣密性監(jiān)測變電站SF6設(shè)備氣密性監(jiān)測方法，[1-2]這一氣密性監(jiān)測方式雖然可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)及任務(wù)，但是過程中缺乏針對(duì)性與穩(wěn)定性，再加上容易受到外部環(huán)境及特定因素的影響，導(dǎo)致最終獲得的監(jiān)測結(jié)果出現(xiàn)問題及缺陷[3]。不僅如此，單一的SF6設(shè)備氣密性監(jiān)測結(jié)構(gòu)在面對(duì)復(fù)雜的環(huán)境時(shí)，自身的監(jiān)測效率較低，一定程度上也會(huì)影響后續(xù)變電站日常的電力調(diào)度及供應(yīng)等[4]。為此提出對(duì)基于紅外成像技術(shù)的變電站SF6設(shè)備氣密性監(jiān)測方法的設(shè)計(jì)與分析。所謂紅外成像技術(shù)，通過輻射紅外線對(duì)所需要識(shí)別的物體進(jìn)行判定與研究，形成特定的紅外圖像[5]。將該項(xiàng)技術(shù)與變電站SF6設(shè)備氣密性監(jiān)測工作進(jìn)行融合，一定程度上可以進(jìn)一步擴(kuò)大當(dāng)前的監(jiān)測范圍，逐步形成一個(gè)更加靈活、多變的監(jiān)測結(jié)構(gòu)，逐步消除存在的監(jiān)測誤差。此外，在紅外成像技術(shù)的輔助和支持下，當(dāng)前的SF6設(shè)備氣密性監(jiān)測模式得到了進(jìn)一步的優(yōu)化完善，加強(qiáng)對(duì)后續(xù)SF6設(shè)備的應(yīng)用控制，為后續(xù)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與完善奠定基礎(chǔ)環(huán)境。

一、設(shè)計(jì)變電站SF6設(shè)備氣密性紅外成像監(jiān)測方法

（一）SF6設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與多層級(jí)節(jié)點(diǎn)部署

SF6設(shè)備的日常應(yīng)用會(huì)形成大量的數(shù)據(jù)以及信息，需要對(duì)其定期匯總整合，便于后續(xù)對(duì)監(jiān)測分析提供參考依據(jù)及理論借鑒[8]。首先，利用專業(yè)的監(jiān)測設(shè)備和裝置進(jìn)行基礎(chǔ)監(jiān)測指標(biāo)及參數(shù)的設(shè)置，具體如下表1所示：

結(jié)合表1，實(shí)現(xiàn)對(duì)基礎(chǔ)監(jiān)測指標(biāo)及參數(shù)的設(shè)置，依據(jù)數(shù)據(jù)的變化，進(jìn)行設(shè)備監(jiān)測程序的調(diào)整。隨即，以此為基礎(chǔ)，采用多層級(jí)的方式部署實(shí)時(shí)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)，計(jì)算出節(jié)點(diǎn)的可控邊緣值，同時(shí)明確節(jié)點(diǎn)的定向監(jiān)測距離，將每一個(gè)節(jié)點(diǎn)搭接在一起，形成可控的監(jiān)測區(qū)域，針對(duì)每一臺(tái)SF6設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)性的監(jiān)測分析，便于日常數(shù)據(jù)以及信息的整合，為后續(xù)的SF6設(shè)備氣密性監(jiān)測處理奠定基礎(chǔ)條件。

（二）構(gòu)建紅外成像SF6設(shè)備監(jiān)測模型

通常情況下，變電站SF6設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)供氣壓力值為20kPa，定向傳感器內(nèi)置的輸出電壓為30mV，所以，在監(jiān)測的過程中常常會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)，因此，結(jié)合紅外成像技術(shù)，構(gòu)建SF6設(shè)備監(jiān)測模型。利用紅外成像裝置對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行定向的掃描，隨即，利用部署的節(jié)點(diǎn)采集基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)和信息，設(shè)計(jì)紅外成像SF6設(shè)備監(jiān)測結(jié)構(gòu)。

接下來，通過紅外成像技術(shù)，獲取SF6設(shè)備的運(yùn)行變動(dòng)圖像，此時(shí)，采用高精度、低漂移的串聯(lián)差分儀對(duì)圖像的變化以及不同進(jìn)行放大處理，測定出壓力變化之后所形成的變動(dòng)狀態(tài)。此外，紅外成像還可以對(duì)SF6設(shè)備的氣壓變化進(jìn)行實(shí)時(shí)掃描，與初始設(shè)置的基準(zhǔn)值進(jìn)行比對(duì)，加強(qiáng)監(jiān)測強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)多層級(jí)的監(jiān)測控制，以此來強(qiáng)化模型的對(duì)于SF6設(shè)備氣密性的監(jiān)測能力。

（三）差壓定向測定實(shí)現(xiàn)監(jiān)測處理

完成對(duì)紅外成像SF6設(shè)備監(jiān)測模型構(gòu)建之后，接下來，采用差壓定向測定實(shí)現(xiàn)監(jiān)測處理。壓力式氣密性檢漏方法主要是將SF6設(shè)備內(nèi)置的氣體與被測設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)換比對(duì)，測算出具體的壓力差值，過程中再結(jié)合紅外成像技術(shù)，以此來判斷SF6設(shè)備是否有泄漏。具體結(jié)構(gòu)如下圖1所示：

根據(jù)圖1，完成對(duì)差壓定向SF6設(shè)備氣密性監(jiān)測。對(duì)得出的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)分析，測定其是否處于合理的檢測基準(zhǔn)值之內(nèi)，核驗(yàn)設(shè)備的氣密檢測情況，完成最終的判定研究。

二、實(shí)驗(yàn)

此次實(shí)驗(yàn)主要是對(duì)基于紅外成像技術(shù)的變電站SF6設(shè)備氣密性監(jiān)測方法的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行分析與驗(yàn)證研究，考慮到最終測試結(jié)果的真實(shí)性與可靠性，采用對(duì)比的方式展開分析，選定G變電站SF6設(shè)備作為測試的主要目標(biāo)對(duì)象，參考文獻(xiàn)設(shè)定傳統(tǒng)高壓空氣法變電站SF6設(shè)備氣密性監(jiān)測小組、傳統(tǒng)SF6設(shè)備氣密性監(jiān)測變電站SF6設(shè)備氣密性監(jiān)測小組以及此次所設(shè)計(jì)的紅外成像F6設(shè)備氣密性監(jiān)測小組。根據(jù)當(dāng)前的測試需求及標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)最終得出的測試結(jié)果比照研究，接下來，進(jìn)行初始測試環(huán)境的搭建。

（一）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

結(jié)合紅外成像技術(shù)，對(duì)F6設(shè)備氣密性監(jiān)測方法測試環(huán)境進(jìn)行測試與驗(yàn)證分析。首先，為增加當(dāng)前監(jiān)測的穩(wěn)定性與真實(shí)性，需要在選定的5臺(tái)設(shè)備上設(shè)置基礎(chǔ)的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)均是獨(dú)立的，且在實(shí)際應(yīng)用的過程中需要建立對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)、信息傳輸關(guān)聯(lián)，保證氣密性監(jiān)測結(jié)果的共享研究。接下來，對(duì)該設(shè)備的氣密性硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)置，采用帶有8路10位的AD 轉(zhuǎn)換裝置，并在變電站SF6設(shè)備中接入P89LPC938單片機(jī)和定向傳感器，便于氣壓信號(hào)的放大以及傳輸送入處理。隨即，以此為基礎(chǔ)，結(jié)合單片機(jī)的運(yùn)行情況，設(shè)置AD1～AD6的轉(zhuǎn)換通道，確保氣密性監(jiān)測的穩(wěn)定與安全。

接下來，綜合紅外成像技術(shù)，對(duì)SF6設(shè)備進(jìn)行初始的圖像獲取，與節(jié)點(diǎn)進(jìn)行搭接關(guān)聯(lián)，形成循環(huán)的氣密性監(jiān)測結(jié)構(gòu)，并計(jì)算出最大監(jiān)測轉(zhuǎn)換誤差標(biāo)準(zhǔn)值，如下公式1所示：

公式1中：η表示最大監(jiān)測轉(zhuǎn)換誤差標(biāo)準(zhǔn)值，m表示線性誤差，a表示監(jiān)測總范圍，y表示紅外成像頻次，λ表示紅外監(jiān)測單元距離。將得出的最大監(jiān)測轉(zhuǎn)換誤差標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)置為基礎(chǔ)性的氣密性監(jiān)測限制條件。完成對(duì)測試環(huán)境的設(shè)置之后，接下來，結(jié)合紅外成像技術(shù)，進(jìn)行具體的監(jiān)測研究。

（二）實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果分析

在上述搭建的測試環(huán)境之中，綜合紅外成像技術(shù)，對(duì)G變電站SF6設(shè)備氣密性監(jiān)測情況進(jìn)行具體的分析與驗(yàn)證研究。選用 MS5401-BZ 壓力傳感器作為定向的測試支撐，隨即，調(diào)整SF6設(shè)備壓力范圍為0～120kPa，定向的承壓均值為1200kPa。完成初始的測定之后，分三個(gè)階段進(jìn)行氣密性的監(jiān)測。測定的氣壓分別是850 kPa、1250 kPa以及1450kPa，結(jié)合上述的測定環(huán)節(jié)，進(jìn)行分析，如下圖2所示：

根據(jù)圖2，完成對(duì)紅外成像SF6設(shè)備氣密性監(jiān)測環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)與分析。在不同的壓力背景下，計(jì)算出設(shè)備氣體泄漏的監(jiān)測響應(yīng)時(shí)間，具體如下公式2所示：

κ=σ×（ν+τ）2-ρσ（2）

公式2中：σ表示監(jiān)測響應(yīng)時(shí)間， 表示紅外成像差值，表表示監(jiān)測單元值， 表示定向監(jiān)測時(shí)間。根據(jù)當(dāng)前測試，得出最終的測試結(jié)果，具體如圖3所示：

根據(jù)圖3，完成對(duì)測試結(jié)果分析：對(duì)比于傳統(tǒng)高壓空氣法變電站SF6設(shè)備氣密性監(jiān)測小組、傳統(tǒng)SF6設(shè)備氣密性監(jiān)測變電站SF6設(shè)備氣密性監(jiān)測小組，此次所設(shè)計(jì)的紅外成像F6設(shè)備氣密性監(jiān)測小組最終得出的監(jiān)測響應(yīng)時(shí)間被較好地控制在0.2s以下，說明在紅外成像技術(shù)的輔助與支持下，當(dāng)前對(duì)于SF6設(shè)備氣密性的監(jiān)測效果更佳，誤差可控，具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

結(jié)束語

以上為對(duì)基于紅外成像技術(shù)的變電站SF6設(shè)備氣密性監(jiān)測方法的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證分析。與初始的設(shè)備監(jiān)測結(jié)構(gòu)相對(duì)比，此次綜合紅外成像技術(shù)，所構(gòu)建的氣密性監(jiān)測形式更加靈活、多變，自身具有一定的針對(duì)性與穩(wěn)定性。不僅如此，紅外成像技術(shù)還可以對(duì)每一個(gè)氣密性監(jiān)測環(huán)節(jié)進(jìn)行核驗(yàn)測定，最大程度消除存在的監(jiān)測誤差，提升監(jiān)測的精準(zhǔn)度，移動(dòng)氣密性監(jiān)測基礎(chǔ)邁入一個(gè)新的發(fā)展臺(tái)階。

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