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

技术特征：
1.一种气体绝缘金属封闭设备内部状态可视监测系统，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的一种气体绝缘金属封闭设备内部状态可视监测系统，其特征在于，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(7)和位于gis腔体外部的光学成像装置；无源光信号采集阵列(7)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。3.根据权利要求2所述的一种气体绝缘金属封闭设备内部状态可视监测系统，其特征在于，所述无源光信号采集阵列(7)装设在圆柱形有机玻璃外壳(9)内，圆柱形有机玻璃外壳(9)表面镀有导电涂层薄膜，无源光信号采集阵列(7)通过gis腔体手孔处预先开的通孔处(8)接入至gis腔体内部；圆柱形有机玻璃外壳(9)的中心设有导杆(10)。4.根据权利要求3所述的一种气体绝缘金属封闭设备内部状态可视监测系统，其特征在于，所述无源光信号采集阵列(7)包括用于从gis腔体外部向gis腔体内部导入光源的导光束和用于将采集光源光信号并传输至gis腔体外部光学成像装置的传像束。5.根据权利要求4所述的一种气体绝缘金属封闭设备内部状态可视监测系统，其特征在于，所述传像束为基于酸溶法工艺制备的光纤束，用于对采集的红外光、紫外光和可见光共光路传输。6.根据权利要求2所述的一种气体绝缘金属封闭设备内部状态可视监测系统，其特征在于，所述光学成像装置包括分光镜、成像目镜组、感光成像单元和计算单元；分光镜用于将无源光信号采集阵列(7)的光信号分束，每束光进入至成像目镜组中的专用目镜后，经感光成像单元进行光电转换，将光信号转换成为数字信号并传输至计算单元；计算单元对数字信号进行存储和传输，对gis腔体内部红外光、紫外光和可见光图像的同轴同时数据图像融合，并通过传输接口上传到外设。7.根据权利要求6所述的一种气体绝缘金属封闭设备内部状态可视监测系统，其特征在于，所述分光镜将无源光信号采集阵列(7)的光信号分为红外光光束、紫外光光束和可见光光束；成像目镜组包括用于对红外光光束成像的红外成像目镜、用于对紫外光光束成像的紫外成像目镜和用于对可见光光束成像的可见光成像目镜。8.根据权利要求1所述的一种气体绝缘金属封闭设备内部状态可视监测系统，其特征在于，所述高速成像采集装置包括高压屏蔽罩(1)，高压屏蔽罩(1)密封连接在gis腔体手孔内，高压屏蔽罩(1)内装设高速摄像模块(2)，以透过高压屏蔽罩(1)内的透明盖板(5)对运行状态下gis腔体内部的微小颗粒异物进行图像采集。9.根据权利要求8所述的一种气体绝缘金属封闭设备内部状态可视监测系统，其特征在于，所述高速成像采集装置还包括装设在高压屏蔽罩(1)内的补光单元(3)，以对gis腔体内部进行照射补光。10.根据权利要求9所述的一种气体绝缘金属封闭设备内部状态可视监测系统，其特征
在于，所述补光单元(3)包括套设在高速摄像模块(2)外侧的环形led灯。11.根据权利要求8所述的一种气体绝缘金属封闭设备内部状态可视监测系统，其特征在于，所述高压屏蔽罩(1)包括圆柱形罩体(101)，圆柱形罩体(101)一端固定接装法兰(102)；圆柱形罩体(101)内侧固定有卡挡环(103)，卡挡环(103)的外侧面上固定有限位环(104)，卡挡环(103)的外侧面上固定有卡块组件。12.根据权利要求11所述的一种气体绝缘金属封闭设备内部状态可视监测系统，其特征在于，所述卡块组件包括转动配合在限位环(104)外侧面上的联动外齿圈(105)和多个卡块单元；卡块单元包括与联动外齿圈(105)啮合的旋转齿轮(106)，旋转齿轮(106)固定在旋转轴(107)上，旋转轴(107)内端转动在卡挡环(103)的外侧面上，旋转轴(107)外端固定弧形挡板(108)一端，弧形挡板(108)另一端螺纹配合锁紧顶杆(109)；弧形挡板(108)与圆柱形罩体(101)内侧面之间固定有压缩弹簧(110)。13.一种气体绝缘金属封闭设备内部状态诊断方法，其特征在于，基于权利要求1至7任一项系统的采集图像进行诊断，包括以下步骤：通过诊断识别算法对光纤传像观测装置获得的红外光、紫外光和可见光图像和/或高速成像采集装置获得的微小颗粒异物图像进行诊断。14.根据权利要求13所述的一种气体绝缘金属封闭设备内部状态诊断方法，其特征在于，所述通过诊断识别算法对光纤传像观测装置获得的红外光图像进行诊断的步骤，包括：在固定位置监测gis腔体内部设备的正常运行温度，当设备区域的温度超过温度阈值时，判断设备缺陷。15.如权利要求13所述的一种气体绝缘金属封闭设备内部状态诊断方法，其特征在于，所述通过诊断识别算法对光纤传像观测装置获得的紫外光图像进行诊断的步骤，包括：当a/(w*h)>c时，判断gis腔体内部存在电晕放电；式中，光斑区域面积为a，w、h分别为紫外图像宽高，c为阈值。16.如权利要求13所述的一种气体绝缘金属封闭设备内部状态诊断方法，其特征在于，所述通过诊断识别算法对高速成像采集装置获得的微小颗粒异物图像进行诊断的步骤，包括：对gis腔体内部的微小颗粒异物尺寸、形状进行计算，采用图像降噪及几何特征提取方式，对微小颗粒异物特征进行计算。

技术总结
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。智能化发展。智能化发展。


技术研发人员：辜超 李杰 林颖 师伟 石岩 李晓龙 熊永平 张丕沛 孙景文 汪鹏 王江伟 李秀卫 孙艳迪 孙承海 吕俊涛 邢海文 任敬国 王丹
受保护的技术使用者：国家电网有限公司 北京邮电大学 沈阳工业大学
技术研发日：2022.11.10
技术公布日：2023/2/3