CN114113900A - Gil检测***及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种GIL检测***及其使用方法，包括声压传感器、振动传感器、红外温度传感器和控制处理器，所述声压传感器用于感测GIL工作时的声响，所述振动传感器用于感测GIL工作时的振动，所述温度传感器用于感测GIL工作时的壳体温度，所述控制处理器与存储有GIL仿真程序的计算机可读介质连接，所述GIL仿真程序使用数字孪生技术，根据GIL设备信息、GIL工作时壳体内气体成分信息、GIL工作时壳体内气体含水量信息、GIL工作时壳体内气体压力信息、GIL工作时的局部放电数据、GIL工作时的声响信息、GIL工作时的振动信息和GIL工作时的壳体温升数据生成GIL工况模型。它可以实现GIL的状态检测。

Description

GIL检测***及其使用方法

技术领域

本发明涉及GIL测试技术领域，具体涉及一种GIL检测***及其使用方法。

背景技术

随着气体绝缘输电线路(GIL)结构尺寸的增大，壳体及绝缘子部件的生产难度增大，运输过程也可能损及产品质量，致使产品表面、内部出现机械缺陷，比如裂隙、自由金属颗粒、表面尖刺等。目前，没有检测标准检测前述缺陷，也没有可以检测前述缺陷的自动化检测设备，设备交付后，潜藏的绝缘隐患可能带来设备故障或生产事故。

发明内容

本发明的目的是提供一种GIL检测***及其使用方法，以实现GIL的状态检测。

本发明的技术方案是：

一种GIL检测***，包括声压传感器、振动传感器、红外温度传感器和控制处理器，所述声压传感器用于感测GIL工作时的声响，所述振动传感器用于感测GIL工作时的振动，所述温度传感器用于感测GIL工作时的壳体温度，所述控制处理器与存储有GIL仿真程序的计算机可读介质连接，所述GIL仿真程序使用数字孪生技术，根据GIL设备信息、GIL工作时壳体内气体成分信息、GIL工作时壳体内气体含水量信息、GIL工作时壳体内气体压力信息、GIL工作时的局部放电数据、GIL工作时的声响信息、GIL工作时的振动信息和GIL工作时的壳体温升数据生成GIL工况模型。

优选的，建立GIL仿真程序的方法包括以下步骤：

使用GIL进行试验，在GIL上安装声压传感器、振动传感器、红外温度传感器，在GIL工作时采集气体成分分析装置、湿度传感器、气压传感器、局部放电检测装置、声压传感器、振动传感器、红外温度传感器输出的数据，以及环境温度数据和环境湿度数据，记录GIL型号、生产厂家、声压传感器的型号、振动传感器的型号、温度传感器的型号、声压传感器的安装位置、振动传感器的安装位置、红外温度传感器的安装位置、环境温度、环境湿度、GIL工作时壳体内气体成分信息、GIL工作时壳体内气体含水量信息、GIL工作时壳体内气体压力信息、GIL工作时的局部放电数据、GIL工作时的声响信息、GIL工作时的振动信息和GIL工作时的壳体温升数据；

根据GIL型号、生产厂家建立GIL初始模型；

根据试验过程获取的GIL工作时壳体内气体成分、GIL工作时壳体内气体含水量、GIL工作时壳体内气体压力、GIL工作时的局部放电数据、GIL工作时的声响信息、GIL工作时的振动信息和GIL工作时的壳体温升调整GIL初始模型，获得GIL工况模型。

优选的，所述控制处理器还连接有5G通信模块，5G通信模块用于连接云服务器。

前述的GIL检测***的使用方法，使用前，所述控制处理器分别与气体成分分析装置、湿度传感器、气压传感器、局部放电检测装置连接，所述气体成分分析装置用于分析GIL壳体内气体成分，所述湿度传感器用于感测GIL壳体内气体含水量，所述气压传感器用于感测GIL壳体内气体压力，所述局部放电检测装置用于检测GIL工作时的局部放电数据；

输入GIL型号、生产厂家，GIL仿真程序输出GIL初始模型；

输入声压传感器的型号、振动传感器的型号、温度传感器的型号、声压传感器的安装位置、振动传感器的安装位置、温度传感器的安装位置、环境温度和环境湿度，GIL仿真程序根据GIL型号、生产厂家、声压传感器的型号、振动传感器的型号、温度传感器的型号、声压传感器的安装位置、振动传感器的安装位置、温度传感器的安装位置、环境温度、环境湿度、GIL工作时壳体内气体成分、GIL工作时壳体内气体含水量、GIL工作时壳体内气体压力、GIL工作时的局部放电数据、GIL工作时的声响信息、GIL工作时的振动信息和GIL工作时的壳体温升数据调整所述GIL初始模型，输出GIL工况模型。

本发明的有益效果是：

1.通过向GIL仿真程序输入传感器数据，GIL仿真程序输出GIL工况模型，实现GIL的状态检测。

附图说明

图1为一种数字孪生体系架构示意图。

图2为本发明的GIL仿真程序的处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图，以实施例的形式说明本发明，以辅助本技术领域的技术人员理解和实现本发明。除另有说明外，不应脱离本技术领域的技术知识背景理解以下的实施例及其中的技术术语。

实施例1：一种GIL检测***，包括声压传感器、振动传感器、红外温度传感器和控制处理器，所述声压传感器用于感测GIL工作时的声响，所述振动传感器用于感测GIL工作时的振动，所述温度传感器用于感测GIL工作时的壳体温度，所述控制处理器与存储有GIL仿真程序的计算机可读介质连接，所述GIL仿真程序使用数字孪生技术，根据GIL设备信息、GIL工作时壳体内气体成分信息、GIL工作时壳体内气体含水量信息、GIL工作时壳体内气体压力信息、GIL工作时的局部放电数据、GIL工作时的声响信息、GIL工作时的振动信息和GIL工作时的壳体温升数据生成GIL工况模型。

优选的，建立GIL仿真程序的方法包括以下步骤：

使用GIL进行试验，在GIL上安装声压传感器、振动传感器、红外温度传感器，在GIL工作时采集气体成分分析装置、湿度传感器、气压传感器、局部放电检测装置、声压传感器、振动传感器、红外温度传感器输出的数据，以及环境温度数据和环境湿度数据，记录GIL型号、生产厂家、声压传感器的型号、振动传感器的型号、温度传感器的型号、声压传感器的安装位置、振动传感器的安装位置、红外温度传感器的安装位置、环境温度、环境湿度、GIL工作时壳体内气体成分信息、GIL工作时壳体内气体含水量信息、GIL工作时壳体内气体压力信息、GIL工作时的局部放电数据、GIL工作时的声响信息、GIL工作时的振动信息和GIL工作时的壳体温升数据；

根据GIL型号、生产厂家建立GIL初始模型；

根据试验过程获取的GIL工作时壳体内气体成分、GIL工作时壳体内气体含水量、GIL工作时壳体内气体压力、GIL工作时的局部放电数据、GIL工作时的声响信息、GIL工作时的振动信息和GIL工作时的壳体温升调整GIL初始模型，获得GIL工况模型。

优选的，所述控制处理器还连接有5G通信模块，5G通信模块用于连接云服务器。

前述的GIL检测***的使用方法，使用前，所述控制处理器分别与气体成分分析装置、湿度传感器、气压传感器、局部放电检测装置连接，所述气体成分分析装置用于分析GIL壳体内气体成分，所述湿度传感器用于感测GIL壳体内气体含水量，所述气压传感器用于感测GIL壳体内气体压力，所述局部放电检测装置用于检测GIL工作时的局部放电数据；

输入GIL型号、生产厂家，GIL仿真程序输出GIL初始模型；

输入声压传感器的型号、振动传感器的型号、温度传感器的型号、声压传感器的安装位置、振动传感器的安装位置、温度传感器的安装位置、环境温度和环境湿度，GIL仿真程序根据GIL型号、生产厂家、声压传感器的型号、振动传感器的型号、温度传感器的型号、声压传感器的安装位置、振动传感器的安装位置、温度传感器的安装位置、环境温度、环境湿度、GIL工作时壳体内气体成分、GIL工作时壳体内气体含水量、GIL工作时壳体内气体压力、GIL工作时的局部放电数据、GIL工作时的声响信息、GIL工作时的振动信息和GIL工作时的壳体温升数据调整所述GIL初始模型，输出GIL工况模型。

实施例2：一种GIL检测***，包括外置传感器和后台处理***，使用时，后台处理***还与内置传感器连接。

外置传感器可以综合测量测试工作环境噪声、GIL工作时的机械振动、GIL工作时壳体温升等。为实现此功能，外置传感器包括声压传感器、振动传感器和红外温度传感器，声压传感器用于感测GIL工作时的声响，振动传感器用于感测GIL工作时的振动，红外温度传感器用于感测GIL工作时的壳体温度。

内置传感器可以综合测量测试GIL内部的气体成分、气体含水量、气体密封性等。为实现此功能，内置传感器包括气体成分分析装置、湿度传感器、气压传感器、局部放电检测装置连接。一般的，内置传感器集成在GIL内，气体成分分析装置用于分析GIL壳体内气体成分，湿度传感器用于感测GIL壳体内气体含水量，气压传感器用于感测GIL壳体内气体压力，局部放电检测装置用于检测GIL工作时的局部放电现象。GIL壳体密封失效后，GIL壳体内气体压力降低。

后台处理***可以对内置传感器和外置传感器的物理反馈数据，基于数字孪生技术，构建一个GIL数字模型，将所生成的设备数字模型进行实际工作环境下的模拟，从而得到设备在实际工况下的状态，并自动给出关键参数，便于在场技术人员快速判定设备能否在当前环境下正常运转。

具体地，构建GIL物理设备的数字孪生实体的方式如下：首先通过人机交互输入界面以及内置与外置的传感器，集成现实物理域的物理信息，即人员信息、设备信息、试验信息、环境信息以及流程信息，其中，人员信息包括参与测试的人员名单和总负责人联系方式，设备信息包括GIL设备型号、生产厂家、生产日期和价格，试验信息包括试验编号、试验名称、试验地点、试验次数、传感器型号和传感器分布，数据信息包括GIL工作时的振动数据、GIL工作时的噪声数据、GIL工作时的局部放电数据、GIL工作时的壳体温升数据和GIL工作时的红外图像，环境信息包括温度数据和湿度数据，流程信息包括GIL的测试流程；再运用测量与控制实体，也就是辅助软件进行分析处理，辅助软件要完成原始的数据收集、收集到原始数据的预处理、处理数据的标识分类、测试期间对设备的控制、设备执行情况的记录、设备标识标记等多项工作；此后即可在信息化平台内建立一个数字化孪生模拟实体(见图1)。数字孪生体的仿真服务可以提供数字化孪生数据实体的模型创建、在仿真环境中的仿真报告生成、仿真报告的参数分析的功能；数字孪生体的数据处理可以提供机器学习和不同终端设备之间的云端数据共享功能。这个数字孪生体会根据反馈，随着物理实体的变化而自动做出相应的变化，从而实现对物理设备的实时监测、实时响应、实时操控(如图2)。

后台处理***可以通过内置与外置的传感器集成现实物理域的物理信息，再运用测量与控制实体，也就是相关辅助软件进行分析处理，此后即可在信息化平台内建立一个数字化孪生体。

数字孪生体的基本架构分为四个方面：物理对象、信息对象、环境仿真、孪生数据。

物理对象是待测的GIL，物理对象会产生一系列诸如气体成分、气体含水量、气体密封性、局部放电、工作环境噪声、GIL的机械振动、GIL的壳体温升等多种参数提供给内置与外置的传感器，进而传输给后台处理***。

信息对象是物理对象的多维数字化模拟，也就是物理对象的数字孪生模拟实体，主要基于内置传感器测得的数据对GIL的各个部分进行模拟仿真，仿真对象包括GIL的壳体、导电杆、绝缘子、壳体支撑、伸缩节等主要组成部件。后台处理***通过接受传感器传输的信号，获得所测试的GIL的性能参数，基于使用可视化蓝图编程、可以进行高拟真度物理学碰撞模拟的UE4引擎构建物理对象的三维模型库，也就是对上述进行仿真的GIL部件完成三维模型的搭建。

环境仿真就是通过外置传感器测得的数据，同样进行多维数字化模拟生成环境的数字孪生模拟实体。当前的数字孪生模型能在地图中真实再现现场场景，可感知周围测试环境的实时状态，如温度、湿度值等。通过全专业数据与对应模型的提炼挖掘、比对分析，能够搭建一个非常接近于真实测试环境的仿真环境。将信息对象放置入该仿真环境中进行仿真测试，得到的一系列测试数据，也就是孪生数据。

孪生数据由物理对象、信息对象、环境仿真所包含的数据，以及它们的多维融合数据，共同构成GIL现场交接验收综合测试平台的孪生数据体系。

***对上述数字孪生信息对象进行仿真，所生成得到GIL在实际环境下的模拟工作状况参数，将保存到自身历史分析数据库中，并通过无线网络上传到云平台，通过云端共享给其他平台作为机器学习的数据来源。

分析数据使用5G无线网络技术传输到云平台。

后台处理***具有机器学习能力，通过对自身历史分析数据和其他设备云端共享的分析数据进行数据学习，将所生成的数字化模型进行实际工作环境下的模拟，从而得到设备在实际工作环境下的工作情况，并自动给出关键参数，便于在场技术人员快速判定设备能否在当前环境下正常运转。数字孪生体的反馈源主要依赖于各种传感器。在完成上述步骤之后，后台处理***会将本次测试数据自动保存并上传到云端共享网络，从而便于后续开展进一步的数据学习。

所创建的数字孪生体具有仿真服务与数据处理服务两种功能，仿真服务可以实现模型创建、报告生成、参数分析，数据处理服务可以实现机器学习和不同终端之间的数据共享。

所创建的数字孪生体具有自我学***台设备可视化、数据可视化、设备运维全过程信息主动推送、在线设备运行状态数据分析预警、故障实时预测，数据自动实时分析。

所创建的数字孪生体***通过仿真生成得到GIL的模拟工作状况参数，并将参数输出给测试平台的显示设备；同时将得到的数字孪生信息对象保存到自身历史分析数据库中，并通过5G无线网络上传到云平台，为其他终端的平台以及该平台本身的进一步机器学习提供数据来源。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明。应当明白，实践中无法穷尽地说明所有可能的实施方式，在此通过举例说明的方式尽可能的阐述本发明得发明构思。在不脱离本发明的发明构思、且未付出创造性劳动的前提下，本技术领域的技术人员对上述实施例中的技术特征进行取舍组合、具体参数进行试验变更，或者利用本技术领域的现有技术对本发明已公开的技术手段进行常规替换形成的具体的实施例，均应属于为本发明隐含公开的内容。

Claims (4)

1.一种GIL检测***，其特征在于，包括声压传感器、振动传感器、红外温度传感器和控制处理器，所述声压传感器用于感测GIL工作时的声响，所述振动传感器用于感测GIL工作时的振动，所述温度传感器用于感测GIL工作时的壳体温度，所述控制处理器与存储有GIL仿真程序的计算机可读介质连接，所述GIL仿真程序使用数字孪生技术，根据GIL设备信息、GIL工作时壳体内气体成分信息、GIL工作时壳体内气体含水量信息、GIL工作时壳体内气体压力信息、GIL工作时的局部放电数据、GIL工作时的声响信息、GIL工作时的振动信息和GIL工作时的壳体温升数据生成GIL工况模型。

2.如权利要求1所述的GIL检测***，其特征在于，建立GIL仿真程序的方法包括以下步骤：

使用GIL进行试验，在GIL上安装声压传感器、振动传感器、红外温度传感器，在GIL工作时采集气体成分分析装置、湿度传感器、气压传感器、局部放电检测装置、声压传感器、振动传感器、红外温度传感器输出的数据，以及环境温度数据和环境湿度数据，记录GIL型号、生产厂家、声压传感器的型号、振动传感器的型号、温度传感器的型号、声压传感器的安装位置、振动传感器的安装位置、红外温度传感器的安装位置、环境温度、环境湿度、GIL工作时壳体内气体成分信息、GIL工作时壳体内气体含水量信息、GIL工作时壳体内气体压力信息、GIL工作时的局部放电数据、GIL工作时的声响信息、GIL工作时的振动信息和GIL工作时的壳体温升数据；

根据GIL型号、生产厂家建立GIL初始模型；

根据试验过程获取的GIL工作时壳体内气体成分、GIL工作时壳体内气体含水量、GIL工作时壳体内气体压力、GIL工作时的局部放电数据、GIL工作时的声响信息、GIL工作时的振动信息和GIL工作时的壳体温升调整GIL初始模型，获得GIL工况模型。

3.如权利要求1所述的GIL检测***，其特征在于，所述控制处理器还连接有5G通信模块，5G通信模块用于连接云服务器。

4.如权利要求1-3中任一项所述的GIL检测***的使用方法，其特征在于，使用前，所述控制处理器分别与气体成分分析装置、湿度传感器、气压传感器、局部放电检测装置连接，所述气体成分分析装置用于分析GIL壳体内气体成分，所述湿度传感器用于感测GIL壳体内气体含水量，所述气压传感器用于感测GIL壳体内气体压力，所述局部放电检测装置用于检测GIL工作时的局部放电数据；

输入GIL型号、生产厂家，GIL仿真程序输出GIL初始模型；

输入声压传感器的型号、振动传感器的型号、温度传感器的型号、声压传感器的安装位置、振动传感器的安装位置、温度传感器的安装位置、环境温度和环境湿度，GIL仿真程序根据GIL型号、生产厂家、声压传感器的型号、振动传感器的型号、温度传感器的型号、声压传感器的安装位置、振动传感器的安装位置、温度传感器的安装位置、环境温度、环境湿度、GIL工作时壳体内气体成分、GIL工作时壳体内气体含水量、GIL工作时壳体内气体压力、GIL工作时的局部放电数据、GIL工作时的声响信息、GIL工作时的振动信息和GIL工作时的壳体温升数据调整所述GIL初始模型，输出GIL工况模型。

Images