[发明专利]一种气体绝缘金属封闭设备内部状态可视监测系统及诊断方法

说明书

本发明涉及变电设备监测技术领域，更具体地说，涉及一种气体绝缘金属封闭设备内部状态可视监测系统，包括高速成像采集装置，高速成像采集装置包括高压屏蔽罩，高压屏蔽罩密封连接在GIS腔体手孔内，高压屏蔽罩内装设高速摄像模块，以透过高压屏蔽罩内的透明盖板对运行状态下GIS腔体内部的微小颗粒异物进行图像采集，并将图像采集信息传递至后端处理设备。本发明可以有效解决GIS腔体内部状态无法准确感知的问题，提供了一种可植入GIS腔体内部的监测装置，实现了GIS腔体内部运行状态的可观、可测、可控，促进输变电装备状态评估技术向全息化、广谱化、智能化发展。

技术领域

本发明涉及变电设备监测技术领域，更具体地说，涉及一种气体绝缘金属封闭设备内部状态可视监测系统及诊断方法。

背景技术

在电力系统中，气体绝缘金属封闭开关设备Gas Insulated Switchgear，GIS是关键的变电设备之一，应用越来越广泛，在电力传输过程中有着至关重要的作用。GIS设备是将各组成元件封闭组合，一般不受外界环境的干扰，噪声小，电磁波干扰弱，后期维护工作少；同时集成度高的设备布局大大减少设备间固有安装距离，大大降低设备的带电距离。由于上述优势和特点，尽管GIS设备造价昂贵，但在人口密集区或大中城市区域，大型敞开式的变电站被占地面积小、集成度高的GIS设备取代越来越成为一种趋势。随着电网规模的不断扩大和供电要求的不断提高，近年来GIS设备在电力行业的增长速度迅猛。

随着GIS安装的数量越来越大，电压等级和系统容量也不断增加，与此同时，GIS设备内部的缺陷、故障也随之增多。统计近几年变电设备故障情况，330千伏及以上GIS设备故障跳闸情况占比近41％，是引起故障跳闸的主要设备，故障率为0.18次/百间隔·年，故障原因包括异物放电、装配安装工艺不良、组部件缺陷等原因，GIS设备的运行稳定性亟需提高。

由于GIS为金属全封闭设备，其内部导电杆、绝缘子及其它零部件处于高气压、高场强的封闭壳体内，设备内部各零部件状况及整体运行状态无法通过外界直接观测。目前对于GIS设备状态的检测手段均为通过间接手段评估设备运行状态，主要包括SF6气体检测，气体压力观测、局部放电检测、X射线检测、红外测温等技术手段。其中气体检测主要通过测量GIS内部气体、水分变化情况间接评估内部绝缘状态；局部放电检测通过检测GIS内部电磁波、超声波信号评估设备内部是否存在局部放电，这些手段虽然在一定程度上能够反应GIS设备内部状态，但均是通过某类信号特征的改变来间接评估内部状态，属于间接检测方法，往往只能给出大致的判断，并不能精确的确定GIS内部缺陷部位及缺陷类型，针对此类信号的检修策略的制定往往依赖于检测人员的技术水平与经验，缺乏客观、精确的设备状态信息。近几年X射线检测技术的应用为GIS内部特定部位的观测提供了可能，但X射线检测过程繁琐，测试场景搭建困难，且只能检测特定部位的机械类缺陷如合闸不到位、零部件断裂等，对于GIS内部微小缺陷、局部放电信号、接触不良等缺陷无法进行检测，因此X射线检测只能作为GIS设备内部异常缺陷的辅助诊断手段，无法作为设备状态监测、带电检测的例行检测手段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气体绝缘金属封闭设备内部状态可视监测系统，可以有效解决现有技术中的问题。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种气体绝缘金属封闭设备内部状态可视监测系统，包括光纤传像观测装置和/或高速成像采集装置；其中，

光纤传像观测装置用于对运行状态下GIS腔体内部的红外光、紫外光和可见光图像进行采集；

高速成像采集装置用于对运行状态下GIS腔体内部的微小颗粒异物图像进行采集。

可选地，所述光纤传像观测装置包括植入GIS腔体内部的无源光信号采集阵列和位于GIS腔体外部的光学成像装置；无源光信号采集阵列用于采集GIS内部的红外光、紫外光和可见光信号，并传递信号至光学成像装置。