1GIS设备气体泄漏的因素
GIS设备具有多个接口，工艺技术相对复杂。因此，与其他SF6重启设备相比，更难确定空气泄漏的原因。在本文的研究过程中，从以下几个方面总结了SF6气体泄漏的原因：第一，设计和施工问题。现场安装实施过程中，施工人员未按照相关要求做好尺寸对接，导致设备受力大于设计能力。此外，波纹管数量不足容易导致GIS设备调整距离不足；第二，在制造和安装方面存在问题。制造商在生产罐式绝缘子、法兰和铸件时没有遵循标准工艺，这会导致上述设备部件出现砂眼或裂缝，导致设备密封圈尺寸设计不合理，加上防水不规范，极有可能导致SF6气体泄漏；第三，自然原因，如密封剂/零件老化、O形圈进水和受潮以及热膨胀和收缩，将导致设备变形。此外，GIS设备在运行过程中产生的振动也会损坏设备。
2GIS设备气体泄露危害性分析
SF6气体在常温条件下无色无味,具有较高的分解温度和绝缘性能,属于优良电绝缘介质。在GIS设备中SF6气体泄露会产生以下问题。
第一,在GIS设备出现局部放电和异常发热问题时,会导致SF6气体分解为游离态氟,环境中若存在纯净SF6气体时,随着温度降低,分解物会还原为SF6。由于GIS设备包含空气,水与油污,会使分解物转化为二氧化硫与硫化氟等强酸性气体,从而降低GIS设备绝缘性能,对其使用寿命造成影响。
第二,GIS设备中绝缘和灭弧介质与SF6气体性能和压力有关。按照相关研究显示,压力为0.3MPa时,绝缘性能会与传统绝缘油污相同,所以GIS设备气体泄漏会使电力性能降低。
第三,按照相关标准协议能够看出,SF6气体温室效应大约为CO2的数万倍,气体泄漏会极大影响大气环境。
第四,为了确保GIS设备运行稳定可靠,在发生SF6气体泄漏时要及时补充气体,补充气体中带有水分,能够进一步增加GIS设备含水量,缩短设备运行效果。由于SF6气体价格比较昂贵,如果多次补充SF6气体将会增加电力系统运行成本。
3GIS设备内SF6气体泄漏检测技术创新措施
3.1基于MS+XD芯片嵌入式电路设计
通过将TMS和XD芯片联合，利用TMS芯片的信号调理功能和XD的数据分析能力对机器人扫描数据精确分析，从而加强检测系统数据处理能力，对后续SF6气体泄漏的分析提供数据支持，同时更为方便算法寻优找到最佳气体填充范围，保证变电站GIS设备运行的安全。通过连接电路将TMS32芯片与XD129芯片连接起来，由引脚ET输出电流，通过电感和电阻串联回路，同时与电容C组成并联支路，电阻R1与EA连接电阻R2组成并联回路，最终输入到XD芯片的VIN引脚和VCC引脚，两个引脚线路通过R3阻隔。TMS32芯片输入数据由信号调理与转换负责，通过MAX232连接器和ROM进行信息采集储存。XD129芯片完成数据分析输出，通过LED显示器演示数据规律，通过连接外圈电路，芯片功能数据由片内RAM进行读取，进而完成变电站GIS设备环境的分析。
组成芯片在运行过程中能够根据不同环境完成自适应调节，为提高对变电站GIS设备中SF6气体的敏感度，分析芯片供能需要更为全面，由此建立多方位功能模块。
对TMS32+XD129联合芯片的功能分析建立多方位功能模块，以组成芯片为核心，通过对变电站GIS设备环境和气室分析，与组成芯片完成数据互通，将传感信息通过模数解调方式输入到组成芯片中，传感装置安装在智能巡视机器人扫描窗口，主要对环境中温度、气体压力和变电站GIS设备气体阀门进行采集。在接收模块中设置有RS485通信和RS232通信端口完成数据接收，经过后续分析及传输最终将结果加载到演示界面上，便于检测SF6气体具体泄漏情况。
3.2DED算法模型
差分能量检测(DED,differentialenergydetection)算法通过划定的SF6填充标准对比变电站GIS设备内部气体存余量，根据比较结果与预设填充范围判断变电站GIS设备状态，若检测的外界环境SF6浓度超过预设值，则表示气体泄漏过大，发出停机指令；否则认为内部SF6浓度处于正常范围。差分能量检测的原理是这样的，由于大多数现代密码设备大部分都是通过半导体逻辑门实现的，半导体逻辑门在架构上通过晶体管构成。当电荷被施加到晶体管的栅极或从栅极移除时，电子流过硅衬底，这种电子流消耗能量并产生电磁辐射。通过DED算法对变电站GIS设备SF6气体泄漏浓度估算概率和实际运行中气体泄漏影响,使检测系统更为精确了解变电站GIS设备实际运行状况，对SF6气体室外和室内浓度比较给予参考价值，提高本研究检测系统对SF6气体运行的可行性。
3.3激光检漏法
SF6气体泄露激光检测仪主要是从激光发射器中发射激光到检测区域,激光摄像机能够获取反向激光成像,若GIS设备不存在泄露问题,其成像比较接近于太阳成像;若GIS设备存在气体泄露,部分激光会被吸收,所获取的图像与无泄露图像不同。SF6气体泄露越严重,图像差异性越大。激光检测法能够在视频中显示出SF6气体,是检测人员更加直观的看到泄露位置与气体泄露发展趋势。
激光检漏法能够实现远程检测,并且能够在成像仪上展示出SF6气体,这样能够及时发现SF6气体泄露。相比于传统检漏方法来说,激光检漏技术能够确保检测结果的准确性和可靠性,并且在检测期间不需要对GIS设备进行停机操作,全面确保电力系统运行稳定性。
结论
本文对变电站GIS设备中SF6气体泄漏检测方法进行研究，通过智能机器人和检测技术配合完成气体泄漏的检测研究，设计联合性TMS+XD处理芯片加强机器人的感知能力，采用离子迁移检测SF6泄漏技术，对变电站GIS设备环境中含有的SF6离子进行频谱和波形变换，方便判断变电站GIS设备内部具体SF6变化规律。利用DED算法比较变电站GIS设备运行中内外SF6气体离子的浓度，通过对气体检测系统进行测试，将结果记录分析汇总为SF6气体泄漏检测能力测试表，发现本检测方法在变电站GIS设备检测中泄漏SF6气体最少，检测精度最高。虽然如此，实验过程中仍存在一些问题，对变电站GIS设备气体泄漏修复程序繁琐等问题仍待解决。
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