[发明专利]一种GIS内部多谱段光学成像检测装置及其检测方法

说明书

本发明属于光纤测温技术领域,涉及一种GIS内部多谱段光学成像检测装置及其检测方法，包括：三个成像子系统，每个成像子系统包括前置物镜、传像光纤、成像CCD，前置物镜通过传像光纤连接至成像CCD，物镜均伸入GIS设备的内腔；本发明通过三个成像子系统对GIS设备内部的硬件状态、内部绝缘缺陷分别进行紫外光、可见光和红外光成像，然后将紫外光、可见光和红外光成像进行多谱段图像融合，三者融合得以实现局部放电位置与放电强度的定性定量检测，因此本发明能够对直接在设备内部对GIS设备内部早期出现的绝缘缺陷、故障及时发现及时监测，因此本发明检测更加直接、更加有效且能够及时发现现有技术中无法检测的早期故障。

技术领域

本发明属于光纤检测技术领域，涉及一种GIS内部多谱段光学成像检测装置及其检测方法。

背景技术

气体绝缘组合电器(GIS)设备具有结构紧凑、不受外界环境影响、占地面积小、维护工作量少、可靠性高等优点，因此近年在高压及超特高压电网中得到愈来愈广泛的应用。尽管GIS设备可靠性较高，其在制造、运输、安装、运行等过程中仍可能产生内部绝缘缺陷，如电极表面毛刺、绝缘子表面缺陷、屏蔽罩或螺栓松动导致的悬浮电位体、过热等，这些缺陷在运行过程中会在放电作用下发生进一步劣化，甚至最终造成严重故障。由于GIS设备主要应用于城市电网以及高压电网，因此其故障具有影响范围大、修复时间长等特点，一旦发生事故，将引起巨大的社会经济损失，并对电力系统的安全运行以至整个社会的稳定造成严重威胁。

现有的研究对GIS内部绝缘缺陷的检测方式包括特高频、超声波、脉冲电流、机械振动信号检测等检测方法均为在GIS外部采用间接方式对内部绝缘缺陷进行检测，然而对于内部绝缘缺陷出现早期故障的时候往往无法实现及时发现及时检测，因此，需要一种更加有效更加直接的检测装置来解决现有检测方式无法发现早期故障的问题。

发明内容

本发明解决技术问题所采取的技术方案是：一种GIS内部多谱段光学成像检测装置，包括：第一成像子系统、第二成像子系统、第三成像子系统；第一成像子系统包括第一前置物镜、第一传像光纤、第一成像CCD，第一前置物镜通过第一传像光纤连接至第一成像CCD；第二成像子系统包括第二前置物镜、第二传像光纤、第二成像CCD，第二前置物镜通过第二传像光纤连接至第二成像CCD；第三成像子系统包括第三前置物镜、第三传像光纤、第三成像CCD，第三前置物镜通过第三传像光纤连接至第三成像CCD；第一成像CCD、第二成像CCD、第三成像CCD经过耦合系统后共同连接至图像采集信息处理模块；

第一前置物镜、第二前置物镜、第三前置物镜均伸入GIS设备的内腔；

耦合系统还连接有照明子系统，照明子系统包括：照明LED，照明LED通过照明光纤连接有照明灯，照明灯伸入GIS设备的内腔；

第一成像子系统用于红外光成像，第二成像子系统用于紫外光成像，第三成像子系统用于可见光成像；

通过三个成像子系统对GIS设备内部的硬件状态、内部绝缘缺陷分别进行紫外光、可见光和红外光成像，然后将紫外光、可见光和红外光成像进行多谱段图像融合；红外光成像可实现GIS设备内部导体温度检测，通过不同光程和气压条件下SF₆吸收率测试，以及对影响红外测温精度的光程和SF₆气体压力进行分析，得到光程、气体压力与温度修正值的关系，并计算得到温度补偿值，根据被测GIS设备的光程和SF₆气体压力准确计算出GIS设备内部导体实际温度；成像系统的设备本体图像，由可见光成像子系统获取；紫外成像子系主要获取局部放电产生的电弧光斑位置图像，三个成像子系统通道分别获取各自的图像，经图像融合，输出融合后完整的图像，融合后的图像可清晰识别，放电位置在不同电压下，局放的严重程度不同，光斑图像的大小呈比例放大关系；将数字图像经过处理，分割出紫外图像中的局部放电光斑区域，进行滤波等图像处理，提取光斑的边缘，用于量化紫外图像，建立光斑面积与局放强度关系，对局放强度进行标定，得以实现局部放电位置与放电强度的定性定量检测。