專利名稱：激光檢測SF₆泄漏速率的可視化模板比對方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力工程用SF6設(shè)備或其它充有SF6氣體的密封設(shè)備狀況，充有 SF6氣體設(shè)備由于密封不良等原因，產(chǎn)生SF6氣體的外泄，通過SF6氣體泄漏激光 測試儀，對泄漏氣體云霧的分布進(jìn)行視頻圖像拍攝，并根據(jù)被測設(shè)備視頻圖像與 一系列不同流速視頻圖像(可視化模板)的比對，確定被測設(shè)備SF6氣體的泄漏 速率。
背景技術(shù)：
通過"反向散射吸收氣體成像技術(shù)(BAGI)"的SF6氣體泄漏激光測試儀，在 相同外界條件下，不同泄漏速率的SF6氣體，在視頻圖像呈現(xiàn)出云霧分布面積和 對比度的區(qū)別。而這種區(qū)別對應(yīng)不同泄漏速率之間是有相關(guān)性的，泄漏速率大的 SF6氣體云霧分布面積廣，圖像對比度大(云霧影像越深)。通過SF6氣體激光視 頻圖像的云霧分布面積和對比度，與各種已知泄漏速率的激光視頻圖像(可視化 模板)的比對，間接得到SF6氣體的泄漏速率，可以滿足電力工程為了解SF6設(shè) 備內(nèi)部氣體狀況，對泄漏速率測試的需求。
目前主要技術(shù)有
采用"反向散射吸收氣體成像技術(shù)(BAGI)"，利用SF6對特定波長紅外光譜 的吸收特性，用于定位SF6氣體泄漏或跟蹤氣體云霧為主要目的激光遠(yuǎn)程檢測技 術(shù)。通過視頻圖像能非常直觀地得到氣體云霧的濃度分布，但沒有提供泄漏速率 與濃度分布狀態(tài)的量化指標(biāo)。
采用"多光譜傳感技術(shù)(IMSS)"基于衍射光學(xué)原理，它能調(diào)節(jié)到任意一個光 譜波段，逆著天空和遠(yuǎn)處的背景即可成像。IMSS攝像機(jī)不能量化測量泄漏量和定 位氣體泄漏點(diǎn)。
采用"紋影成像技術(shù)(SCHILEREN)"基于在攝像機(jī)與照明條件下光柵之間的 泄漏氣體比周圍空氣的折射率高，引起光線達(dá)到攝像機(jī)時產(chǎn)生位移，生成紋影圖 像。幾乎任何泄漏氣體均可以用SCHILEREN技術(shù)檢測并可視化，而且能估計泄漏 量。但由于必須有對著檢測區(qū)的背景掃描光源，對超過一點(diǎn)高度的設(shè)備尚無可使
3用的背景掃描光源，故只能用于較矮小的被測設(shè)備，而大多數(shù)電力工程用SF6設(shè) 備較高。
采用定量檢漏儀可對采集到的氣體濃度進(jìn)行量化測量，但泄漏氣體的采集需 采用扣罩法、局部包扎法等，而在進(jìn)行泄漏量計算時，罩內(nèi)設(shè)備占有的或包扎的 實(shí)際容積因現(xiàn)狀不規(guī)則，引入的計算容積與實(shí)際存在非常大的誤差，所以設(shè)備泄 漏率的量化也非常困難。同時所有型號的定量檢漏儀都不能進(jìn)行設(shè)備帶電檢測。
上述技術(shù)方案中，除"反向散射吸收氣體成像技術(shù)(BAGI)"已成功地運(yùn)用于 對帶電SF6設(shè)備的檢測外，其它非接觸的光學(xué)測試技術(shù)未見國內(nèi)電力工程設(shè)備檢 測的成功運(yùn)行報道。定量檢漏儀屬接觸式檢測方法，不能用于帶電設(shè)備的檢測。
目前采用BAGI技術(shù)對SF6氣體泄漏檢測己在實(shí)際帶電測試中應(yīng)用，但要確定 設(shè)備氣體的泄漏速率尚無簡單、直觀、有效的方法。由于不了解SF6氣體泄漏對 設(shè)備內(nèi)部絕緣造成的危害程度，無法進(jìn)行針對性地治理和采取必要的防范措施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能用于帶電設(shè)備，簡單、直觀、有效的激光檢測SF6 泄漏速率的可視化模板比對方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種激光檢測SF6泄漏速率的可視化模板比對
方法，按以下步驟進(jìn)行
a) 、采用SF6氣體泄漏激光測試儀，制作一套不同風(fēng)速，不同測試距離的， 采用標(biāo)準(zhǔn)流量設(shè)備產(chǎn)生一系列SF6氣體不同泄漏速率的激光視頻圖像模板；
b) 、將上述系列圖像模板嵌入SF6氣體泄漏激光成像檢測分析管理軟件，作 為比對用可視化泄漏速率模板；
c) 、采用SF6氣體泄漏激光測試儀現(xiàn)場拍攝設(shè)備的SF6泄漏視頻圖像；
d) 、從b步的系列模板中選擇三個以上的模板與c步辯到的SF6泄漏視頻圖 像，通過圖像的氣體云霧面積和對比度進(jìn)行比對，最終確定最接近的泄漏速率模 板，從而確定被測設(shè)備SF6氣體的泄漏速率。
本方法通過制作的一套不同風(fēng)速，不同測試距離的(即在不同風(fēng)速，不同測 試距離條件下)，采用標(biāo)準(zhǔn)流量設(shè)備產(chǎn)生一系列SF6氣體不同泄漏速率的激光視 頻圖像模板。該模板嵌入自主開發(fā)的《SF6氣體泄漏激光成像檢測分析管理 軟件》，來確定SF6設(shè)備氣體的泄漏速率。適合在電力設(shè)備帶電檢測SF6設(shè)備氣體泄漏時使用。
采用自主開發(fā)的各種"標(biāo)準(zhǔn)"的SF6泄漏速率可視化模板，在《SF6氣體泄漏 激光成像檢測分析管理系統(tǒng)》中與實(shí)際測試的圖像進(jìn)行SF6氣體云霧分布面積和 對比度的比對，量化帶電運(yùn)行的SF6設(shè)備泄漏速率，從而得到SF6設(shè)備泄漏的危 急程度或設(shè)備年泄漏率，指導(dǎo)SF6設(shè)備的維護(hù)工作或采取的應(yīng)對措施。
本方法發(fā)明的積極效果是
本發(fā)明是以BAGI技術(shù)為基礎(chǔ)，能用于帶電設(shè)備測量，方法簡單、直觀、有效， 能量化測量泄漏量和定位氣體泄漏點(diǎn)。
在1997年的京都最高級會議上，SF6是6種作為減少排放的溫室氣體類型之 一，要求到2012年SF6氣體減少將占溫室氣體排放量的14%。國外對各種溫室氣 體向大氣排放，以及與運(yùn)行設(shè)備泄漏有關(guān)的經(jīng)濟(jì)成本問題的關(guān)注，已集中在了促 使電力公司對SF6設(shè)備絕緣氣體的檢測和堵漏上。
我國隨著SF6設(shè)備的不斷增加，氣體泄漏的問題已凸現(xiàn)出來，SF6激光成像技 術(shù)改變了過去必須停電的測試方法。由于扣罩法、局部包扎法等容積根本無法知 曉，所謂定量檢漏也就無從而定。至今尚未有任何能夠定量進(jìn)行檢査的方法，所 以本方法對了解SF6設(shè)備的內(nèi)部氣體狀況，必將起到良好的作用，有利于確認(rèn)設(shè) 備當(dāng)前絕緣狀態(tài)、預(yù)測發(fā)展趨勢，對控制突發(fā)性電力事故及設(shè)備檢修制度向狀態(tài) 檢修制轉(zhuǎn)變，對電網(wǎng)的安全運(yùn)行都具有重大意義。所以無論從"節(jié)能減排"保護(hù) 環(huán)境，減少溫室效應(yīng)氣體對大氣環(huán)境的污染，還是保障供電讓民眾安居樂業(yè)，其 社會效益都是巨大的。


圖l-l、圖卜2、圖l-3是本方法的部分可視化泄漏速率模板的視頻截圖；其
中，圖1-1為無風(fēng)，測試距離5m，泄漏速率為11. 11 u L/s;
圖1-2為無風(fēng)，測試距離5m,泄漏速率為13. 89u L/s;
圖1-3為無風(fēng)，測試距離5m，泄漏速率為55. 55 n L/s;
圖2-l是在四川樂山220kV九里變電站，現(xiàn)場帶電對SF6設(shè)備(GIS)泄漏的 測試視頻截圖，外界為無風(fēng)，測試距離5ra;
圖2-2是現(xiàn)場GIS設(shè)備泄漏位置照片。GIS是"氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備" 的英文縮寫，也稱組合電器，GIS是電力工程中價格較高且非常重要的輸配電設(shè)備；
5圖3是分析管理系統(tǒng)中可視化泄漏速率模板比對流程圖。
具體實(shí)施例方式
一種激光檢測SF6泄漏速率的可視化模板比對方法，按以下步驟進(jìn)行
a) 、采用SF6氣體泄漏激光測試儀，制作一套不同風(fēng)速，不同測試距離的， 采用標(biāo)準(zhǔn)流量設(shè)備(如計量泵)產(chǎn)生一系列SF6氣體不同泄漏速率的激光視頻圖 像模板；
b) 、將上述系列圖像模板嵌入SF6氣體泄漏激光成像檢測分析管理軟件，作 為比對用可視化泄漏速率模板；
c) 、采用SF6氣體泄漏激光測試儀現(xiàn)場拍攝設(shè)備的SF6泄漏視頻圖像；
d) 、從b步的系列模板中選擇三個以上的模板與c步得到的SF6泄漏視頻圖 像，通過圖像的氣體云霧面積和對比度進(jìn)行比對，最終確定最接近的泄漏速率模 板，從而確定被測設(shè)備SF6氣體的泄漏速率。
a步中，可視化泄漏速率模板視頻圖像是在l、 2或3級風(fēng)速，測試距離分別 為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)條件下制作；所述d步驟確定泄漏速率后，按下式可確定被測設(shè)備的SF6 年泄漏率年漏氣率(%)=19乂泄漏流量(pL/s) /氣室充氣質(zhì)量(kg)。
參見圖l (指所有腳標(biāo)以l開頭的附圖，下同)，在可視化泄漏速率模板的視 頻中對微小的氣體流動也能觀察，但視頻截圖呈靜態(tài)，細(xì)微氣體流動無法表現(xiàn)， 故有意拉大了視頻截圖中各泄漏速率階梯差距，以表明各泄漏速率的差別。
可視化泄漏速率模板視頻圖像，采用標(biāo)準(zhǔn)流速裝置在不同風(fēng)速，不同測試距 離，由激光測試儀拍攝的SF6氣體不同泄漏速率的視頻圖像組成。該模板嵌入《SF6 氣體泄漏激光成像檢測分析管理系統(tǒng)》中，對現(xiàn)場檢測的視頻圖像進(jìn)行分析與管 理。
可視化泄漏速率模板視頻圖像在l、 2或3級風(fēng)速，測試距離分別為3m、 5m、 8m、 15m的環(huán)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。
參見圖2。圖2-1為現(xiàn)場測試拍攝的SF6設(shè)備(GIS)的泄漏視頻圖像，圖2-2
6為現(xiàn)場設(shè)備照片，普通攝像機(jī)無法拍攝其SF6氣體泄漏情況，照片中紅點(diǎn)為GIS 正在泄漏SF6氣體的漏點(diǎn)。
參見圖3。分析管理系統(tǒng)中可視化泄漏速率模板比對流程圖，將被測設(shè)備的泄 漏視頻圖像載入《SF6氣體泄漏激光成像檢測分析管理系統(tǒng)》數(shù)據(jù)庫中，通過分析 管理軟件菜單，進(jìn)入"泄漏速率比對"界面。根據(jù)測試現(xiàn)場的環(huán)境條件(如風(fēng)力、 距離)，選擇對應(yīng)的可視化泄漏速率模板運(yùn)行，同時可選擇三個以上的模板進(jìn)行比 對。通過被測設(shè)備SF6泄漏濃度產(chǎn)生的氣體云霧面積和對比度，最終確定對應(yīng)的 泄漏速率模板，從而確定被測設(shè)備SF6氣體的泄漏速率。再按被測氣室充入的SF6 氣體重量(質(zhì)量)，計算得到該泄漏點(diǎn)的(年)泄漏率。
本方法的主要功能與技術(shù)指標(biāo)
主要功能通過嵌入《SF6氣體泄漏激光成像檢測分析管理系統(tǒng)》軟件中的各 種標(biāo)準(zhǔn)的可視化泄漏速率模板，與實(shí)際測試的視頻圖像進(jìn)行SF6泄漏氣體云霧分 布面積和對比度的比對，得到被測設(shè)備氣體泄漏速率，代入下式可確定被測帶電 運(yùn)行的SF6設(shè)備氣體年泄漏率。年漏氣率(%)=19乂泄漏流量(pL/s) /氣室充氣質(zhì) 量(kg)
技術(shù)指標(biāo)風(fēng)速范圍0 3級；測試距離0 15m;模板灰度256級；最小泄
漏速率l斗/s;最大泄漏速率55. 55pL/s。
儀器名稱SF6氣體泄漏激光成像儀(浙江紅相科技有限公司)，儀器型號 HX-1。
儀器技術(shù)參數(shù)檢漏范圍0-15m;視場角水平9° X垂直6。；聚焦范圍
0 50m;探測靈敏度1X10-3scc/sec;光學(xué)分辨率256級灰度，，1毫弧度； 視頻圖象實(shí)時，262頻/線，440線/幀；電源要求220VAC， 50Hz。
權(quán)利要求
1、一種激光檢測SF6泄漏速率的可視化模板比對方法，其特征是按以下步驟進(jìn)行a)、采用SF6氣體泄漏激光測試儀，制作一套不同風(fēng)速，不同測試距離的，采用標(biāo)準(zhǔn)流量設(shè)備產(chǎn)生一系列SF6氣體不同泄漏速率的激光視頻圖像模板；b)、將上述系列圖像模板嵌入SF6氣體泄漏激光成像檢測分析管理軟件，作為比對用可視化泄漏速率模板；c)、采用SF6氣體泄漏激光測試儀現(xiàn)場拍攝設(shè)備的SF6泄漏視頻圖像；d)、從b步的系列模板中選擇三個以上的模板與c步得到的SF6泄漏視頻圖像，通過圖像的氣體云霧面積和對比度進(jìn)行比對，最終確定最接近的泄漏速率模板，從而確定被測設(shè)備SF6氣體的泄漏速率。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述激光檢測SF6泄漏速率的可視化模板比對方法，其 特征是所述a步中，可視化泄漏速率模板視頻圖像是在1、 2或3級風(fēng)速， 測試距離分別為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)條件下制作；所述d步驟確定泄漏速率后，按下式可 確定被測設(shè)備的SF6年泄漏率年漏氣率(%)=19乂泄漏流量(nL/s) /氣室充氣 質(zhì)量(kg)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2任一權(quán)利要求所述激光檢測SF6泄漏速率的可視化 模板比對方法，其特征是所述標(biāo)準(zhǔn)流量設(shè)備為計量泵。
全文摘要
一種激光檢測SF₆泄漏速率的可視化模板比對方法，屬電力工程用設(shè)備的SF₆氣體泄漏的檢測方法。通過SF₆氣體泄漏激光測試儀，對泄漏氣體云霧的分布進(jìn)行視頻圖像拍攝，并根據(jù)被測設(shè)備視頻圖像與一系列不同流速視頻圖像(可視化模板)的比對，確定被測設(shè)備SF₆氣體的泄漏速率。其方法簡單、直觀、有效，能量化測量泄漏量和定位氣體泄漏點(diǎn)，可減少溫室效應(yīng)氣體對大氣環(huán)境的污染，保障設(shè)備安全運(yùn)行。
文檔編號G01M3/26GK101504325SQ20091005870
公開日2009年8月12日 申請日期2009年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月26日
發(fā)明者丁丹一, 力 張, 曹永興, 康 朱, 晶 李, 甘德剛, 偉 肖, 燦 胡, 陳賢順 申請人:四川電力試驗(yàn)研究院