一种GIS绝缘缺陷紫外光谱检测方法技术

本申请提供了一种GIS绝缘缺陷紫外光谱检测方法，包括：通过预设电路获取目标气体的紫外光谱数据；根据所述紫外光谱数据生成所述目标气体的光谱图；将所述光谱图转换为极坐标图；基于所述极坐标图获取所述目标气体的特征信息。将光谱信号从包含幅值、波长的一维复杂的离散信号波形转换为简单易懂的二维极坐标对称图案，而且在转换过程中还实现了对数据的归一化处理。提高人眼对光谱信号微小差别的辨识能力、扩大了信号的各种特征，而且计算量更小、结果更直观；无论是不同浓度的同一种特征气体还是不同的特征气体或者是混合特征气体，经过SDP转换相对比原始数据谱图都具有更大的差异性。差异性。差异性。

【技术实现步骤摘要】
一种GIS绝缘缺陷紫外光谱检测方法


[0001]本申请涉及气体检测
，尤其是涉及一种GIS绝缘缺陷紫外光谱检测方法。

技术介绍

[0002]随着运行年限的增长，GIS内部绝缘缺陷在开关操作震动、静电力作用、异物碎屑移动、绝缘老化等条件下都可能产生局部的放电现象。在正常运行时，GIS气室内的SF6分解极少，但是在设备内部发生放电时，伴随着热量的产生，SF6开始分解，生成多种复杂的依赖于放电强度和放电环境的化学反应。SF6分解组分会加速GIS内绝缘的老化和金属材料表面的腐蚀，加重局部放电程度，严重时还会导致GIS发生突发性绝缘故障。不同绝缘缺陷状况导致SF6局部放电分解产物种类及各自的相对含量不同，因此，可以通过对SF6局部放电分解组分检测与分析来诊断GIS内部绝缘缺陷的状况，判断导致局部放电产生的缺陷类型、总体放电水平、绝缘受损程度以及发展趋势。如本文选取的三种特征气体：SO2，H2S，CS2。SO2是SF6绝缘电气设备故障分析中最常用的特征分解气体，其含量越高，表征设备内部绝缘故障越严重；而当电气设备内部绝缘故障已涉及到盆式绝缘子等固体绝缘材料时将产生CS2和H2S，其产生与否和绝缘树脂表面是否存在局部放电有直接的联系，是SF6电气设备内部固体绝缘受损与否的标志性分解产物。对SF6特征分解组分SO2，H2S，CS2的精确检测，可为SF6绝缘电气设备故障诊断提供有力的数据支持，对确保SF6气体绝缘电气设备的安全稳定运行有重要的指导意义。
[0003]越来越多的研究学者对GIS的局部放电引起SF6分解产物的组分检测方法进行研究，有关此方面的大量科研成果涌现出来，大多是化学检测法。其中紫外吸收光谱法作为目前为止世界范围内对SF6分解气体进行定量定性分析的最常用方法之一，其原理是当气体组分被紫外
‑
可见光照射时，将吸收光子中对应能级差的紫外
‑
可见光，使得气体分子从低能级向高能级跃迁，宏观上表现为紫外
‑
可见光强度的减小；当单色光穿过介质时，介质对紫外光的吸收量与介质浓度、吸收池的有效光程长度之间满足朗伯
‑
比尔定律，以此可实现对分解产物组分定性定量分析。但紫外光谱吸收峰密集容易对其他产物造成掩盖淹没，峰与峰之间会产生重叠，彼此之间会产生影响，会造成检测难度增大，检测的准确性下降，对于相关的工作人员，谱图上峰与峰之间重叠也使从视觉效果上分辨分解产物组分的难度加大。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种GIS绝缘缺陷紫外光谱检测方法，实现了将光谱信号从包含幅值、波长的一维复杂的离散信号波形转换为简单易懂的二维极坐标对称图案，而且在转换过程中还实现了对数据的归一化处理。相对于只有数据的分析来看，图像处理分析的潜能和优点是显而易见的，由于图像本身的特殊呈现方式，不用过多的文字赘述就可以很直观地将大量特征信息呈现出来。把特征表现力不好的SF6局部放电分解特征气体的紫外吸收光谱图经过对称点模式(SDP)转换成极坐标图，不仅提高人眼对光谱信号
微小差别的辨识能力、扩大了信号的各种特征，而且计算量更小、结果更直观；无论是不同浓度的同一种特征气体还是不同的特征气体或者是混合特征气体，经过SDP转换相对比原始数据谱图都具有更大的差异性；通过SDP转换的方式从人眼视觉效果上差异性更明显，再或是作为深度学习模型的输入，也可以提高识别的准确性。
[0005]本申请实施例提供了一种GIS绝缘缺陷紫外光谱检测方法，所述方法包括：
[0006]通过预设电路获取目标气体的紫外光谱数据；
[0007]根据所述紫外光谱数据生成所述目标气体的光谱图；
[0008]将所述光谱图转换为极坐标图；
[0009]基于所述极坐标图获取所述目标气体的特征信息。
[0010]可选的，所述预设电路包括：
[0011]A/D转换电路；
[0012]其中，所述A/D转换电路包括8通道多路模拟开关、地址锁存器和译码电路和逐次迫近A/D转换器；
[0013]基于所述地址锁存与所述译码器确定8路输入信号分时共用的A/D转换器，所述8路输出信号流过所述8路模拟开关后送到所述逐次迫近A/D转换器。
[0014]可选的，所述逐次迫近A/D转换器包括：
[0015]比较器，三态输出缓冲器，控制逻辑，逐次迫近寄存器，树状开关和256R电阻网。
[0016]可选的，所述将所述光谱图转换为极坐标图的步骤，包括：
[0017]基于所述光谱图获取所述紫外光谱数据的纵坐标，其中，m为所述紫外光谱数据纵坐标的个数：
[0018]s(k)(k＝1,2,3,4
…
m)
[0019]基于所述光谱图和所述紫外光谱数据的纵坐标，通过SDP转换的方法将所述光谱图内的数据点转换成极坐标系中的一对对称的点；
[0020]根据所述极坐标系中的一对对称的点生成极坐标图。
[0021]可选的，所述基于所述光谱图和所述紫外光谱数据的纵坐标，通过SDP转换的方法将所述光谱图内的数据点转换成极坐标系中的一对对称的点的步骤，包括：
[0022]将所述光谱图和所述紫外光谱数据的纵坐标代入公式：
[0023][0024][0025][0026]将所述光谱图内的数据点转换成极坐标系中的一对对称的点，其中，是转换后成对的对称点的起始角度，a决定转换后的图形可以得到“花瓣”的数量，为了得到六边形雪花形状的图像，通常选择a＝6；s
k
为原始信号数据第k个点的信号幅值，smin和smax分别为原始信号的最大值和最小值；R(k)为转换后极坐标点的极径长，Z(k)，Y(k)分别是转换后
对称点的左、右角度；l是取值间隔系数，g为角度放大增益，g和l为主要优化参数。
[0027]可选的，所述方法还包括：
[0028]构建基于总线接口的24位AD精度的数据采集器，用以采集所述目标气体的紫外光谱数据。
[0029]可选的，所述构建基于总线接口的24位AD精度的数据采集器的步骤，包括：
[0030]PCI总线接口芯片的配置信息通过E2PROM存储并在没备复位时加载，PCI9030的信号线EECS，EESK，EEDI和EEDO是专门用于E2PROM的连接。
[0031]为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0033]图1示出了本申请实施例所提供的一种GIS绝缘缺陷紫外光谱检测方法的流程图；
[0034]图2示出了本申请实施例所提供的一种GIS绝缘缺陷紫外光谱检测系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GIS绝缘缺陷紫外光谱检测方法，其特征在于，包括：通过预设电路获取目标气体的紫外光谱数据；根据所述紫外光谱数据生成所述目标气体的光谱图；将所述光谱图转换为极坐标图；基于所述极坐标图获取所述目标气体的特征信息。2.根据权利要求1所述的GIS绝缘缺陷紫外光谱检测方法，其特征在于，所述预设电路包括：A/D转换电路；其中，所述A/D转换电路包括8通道多路模拟开关、地址锁存器和译码电路和逐次迫近A/D转换器；基于所述地址锁存与所述译码器确定8路输入信号分时共用的A/D转换器，所述8路输出信号流过所述8路模拟开关后送到所述逐次迫近A/D转换器。3.根据权利要求2所述的GIS绝缘缺陷紫外光谱检测方法，其特征在于，所述逐次迫近A/D转换器包括：比较器，三态输出缓冲器，控制逻辑，逐次迫近寄存器，树状开关和256R电阻网。4.根据权利要求1所述的GIS绝缘缺陷紫外光谱检测方法，其特征在于，所述将所述光谱图转换为极坐标图的步骤，包括：基于所述光谱图获取所述紫外光谱数据的纵坐标，其中，m为所述紫外光谱数据纵坐标的个数：s(k)(k＝1,2,3,4
…
m)基于所述光谱图和所述紫外光谱数据的纵坐标，通过SDP转换的方法将所述光谱图内的数据点转换成极坐标系中的一对对称的点；根据所述极坐标系中的一对对称的点生成极坐标图。5.根据权利要求4所述的GIS绝缘缺陷紫外光谱检测方法，其特征在于，所述基于所述光谱图...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗林，张一，齐雨心，王乔，陈帅，
申请(专利权)人：辽宁石油化工大学，
类型：发明
国别省市：