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

引言

SF6設(shè)備實際上一種絕緣性的實踐應用裝置，對變電站關(guān)聯(lián)設(shè)備的日常應用以及調(diào)度發(fā)揮著重要的作用。氣密性監(jiān)測是SF6設(shè)備應用前最關(guān)鍵的一個測定檢驗環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的SF6設(shè)備氣密性核驗多為單結(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)測方式雖然可以實現(xiàn)預期的目標及任務(wù)，但是過程中缺乏針對性與穩(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)在面對復雜的環(huán)境時，自身的監(jiān)測效率較低，一定程度上也會影響后續(xù)變電站日常的電力調(diào)度及供應等[4]。為此提出對基于紅外成像技術(shù)的變電站SF6設(shè)備氣密性監(jiān)測方法的設(shè)計與分析。所謂紅外成像技術(shù)，通過輻射紅外線對所需要識別的物體進行判定與研究，形成特定的紅外圖像[5]。將該項技術(shù)與變電站SF6設(shè)備氣密性監(jiān)測工作進行融合，一定程度上可以進一步擴大當前的監(jiān)測范圍，逐步形成一個更加靈活、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，當前的SF6設(shè)備氣密性監(jiān)測模式得到了進一步的優(yōu)化完善，加強對后續(xù)SF6設(shè)備的應用控制，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)采集與多層級節(jié)點部署

SF6設(shè)備的日常應用會形成大量的數(shù)據(jù)以及信息，需要對其定期匯總整合，便于后續(xù)對監(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)備和裝置進行基礎(chǔ)監(jiān)測指標及參數(shù)的設(shè)置，具體如下表1所示：

結(jié)合表1，實現(xiàn)對基礎(chǔ)監(jiān)測指標及參數(shù)的設(shè)置，依據(jù)數(shù)據(jù)的變化，進行設(shè)備監(jiān)測程序的調(diào)整。隨即，以此為基礎(chǔ)，采用多層級的方式部署實時監(jiān)測節(jié)點，計算出節(jié)點的可控邊緣值，同時明確節(jié)點的定向監(jiān)測距離，將每一個節(jié)點搭接在一起，形成可控的監(jiān)測區(qū)域，針對每一臺SF6設(shè)備進行實時性的監(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)備的標準供氣壓力值為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設(shè)備的運行狀態(tài)進行定向的掃描，隨即，利用部署的節(jié)點采集基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)和信息，設(shè)計紅外成像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)備的運行變動圖像，此時，采用高精度、低漂移的串聯(lián)差分儀對圖像的變化以及不同進行放大處理，測定出壓力變化之后所形成的變動狀態(tài)。此外，紅外成像還可以對SF6設(shè)備的氣壓變化進行實時掃描，與初始設(shè)置的基準值進行比對，加強監(jiān)測強度，實現(xiàn)多層級的監(jiān)測控制，以此來強化模型的對于SF6設(shè)備氣密性的監(jiān)測能力。

（三）差壓定向測定實現(xiàn)監(jiān)測處理

完成對紅外成像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)備進行轉(zhuǎn)換比對，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，完成對差壓定向SF6設(shè)備氣密性監(jiān)測。對得出的結(jié)果進行比對分析，測定其是否處于合理的檢測基準值之內(nèi)，核驗設(shè)備的氣密檢測情況，完成最終的判定研究。

二、實驗

此次實驗主要是對基于紅外成像技術(shù)的變電站SF6設(shè)備氣密性監(jiān)測方法的實際應用效果進行分析與驗證研究，考慮到最終測試結(jié)果的真實性與可靠性，采用對比的方式展開分析，選定G變電站SF6設(shè)備作為測試的主要目標對象，參考文獻設(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)計的紅外成像F6設(shè)備氣密性監(jiān)測小組。根據(jù)當前的測試需求及標準，對最終得出的測試結(jié)果比照研究，接下來，進行初始測試環(huán)境的搭建。

（一）實驗準備

結(jié)合紅外成像技術(shù)，對F6設(shè)備氣密性監(jiān)測方法測試環(huán)境進行測試與驗證分析。首先，為增加當前監(jiān)測的穩(wěn)定性與真實性，需要在選定的5臺設(shè)備上設(shè)置基礎(chǔ)的監(jiān)測節(jié)點，每一個節(jié)點均是獨立的，且在實際應用的過程中需要建立對應的數(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，對該設(shè)備的氣密性硬件結(jié)構(gòu)進行設(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單片機和定向傳感器，便于氣壓信號的放大以及傳輸送入處理。隨即，以此為基礎(chǔ)，結(jié)合單片機的運行情況，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SF6設(shè)備進行初始的圖像獲取，與節(jié)點進行搭接關(guān)聯(lián)，形成循環(huán)的氣密性監(jiān)測結(jié)構(gòu)，并計算出最大監(jiān)測轉(zhuǎn)換誤差標準值，如下公式1所示：

公式1中：η表示最大監(jiān)測轉(zhuǎn)換誤差標準值，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)換誤差標準值設(shè)置為基礎(chǔ)性的氣密性監(jiān)測限制條件。完成對測試環(huán)境的設(shè)置之后，接下來，結(jié)合紅外成像技術(shù)，進行具體的監(jiān)測研究。

（二）實驗過程及結(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G變電站SF6設(shè)備氣密性監(jiān)測情況進行具體的分析與驗證研究。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，分三個階段進行氣密性的監(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)，進行分析，如下圖2所示：

根據(jù)圖2，完成對紅外成像SF6設(shè)備氣密性監(jiān)測環(huán)節(jié)的設(shè)計與分析。在不同的壓力背景下，計算出設(shè)備氣體泄漏的監(jiān)測響應時間，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)測響應時間， 表示紅外成像差值，表表示監(jiān)測單元值， 表示定向監(jiān)測時間。根據(jù)當前測試，得出最終的測試結(jié)果，具體如圖3所示：

根據(jù)圖3，完成對測試結(jié)果分析：對比于傳統(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)測響應時間被較好地控制在0.2s以下，說明在紅外成像技術(shù)的輔助與支持下，當前對于SF6設(shè)備氣密性的監(jiān)測效果更佳，誤差可控，具有實際的應用價值。

結(jié)束語

以上為對基于紅外成像技術(shù)的變電站SF6設(shè)備氣密性監(jiān)測方法的設(shè)計與驗證分析。與初始的設(shè)備監(jiān)測結(jié)構(gòu)相對比，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性與穩(wěn)定性。不僅如此，紅外成像技術(shù)還可以對每一個氣密性監(jiān)測環(huán)節(jié)進行核驗測定，最大程度消除存在的監(jiān)測誤差，提升監(jiān)測的精準度，移動氣密性監(jiān)測基礎(chǔ)邁入一個新的發(fā)展臺階。

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