本申请涉及电力设备状态诊断技术领域，尤其涉及一种sf6绝缘金属封闭式开关设备的气体检漏装置与方法。
背景技术：
sf6绝缘金属封闭式开关设备因其结构紧凑、环境适应性强、运行维护工作量较小等优势，广泛地应用于高电压输变电领域。sf6气体泄漏是gis设备的主要缺陷类型之一。sf6气体泄漏一方面会导致开关内部绝缘性能下降，降低设备运行可靠性；另一方面，sf6难以自然降解，温室效应是co2的上万倍。因此，及时发现gis设备sf6气体渗漏缺陷，并定位漏点是提升gis运行可靠性及运维质量的关键环节之一。
现有gis设备气体检漏方法有压力下降法、红外成像、局部包扎检和定性检漏等方法。压力下降法敏感度较低，且无法准确定位；红外成像法受环境影响较大，敏感度也较低；局部包扎法耗时长，且无法精准定位；定性检漏法精度低、受环境影响较大。上述气体检漏方法均通过采集气体渗漏引起的物化参量变化信息来实现气体检漏，在敏感性、精度和抗干扰能力等面均存在一定不足，单一方法难以在复杂环境中实现高敏感度的gis设备sf6气体渗漏的准确判断和定位。
技术实现要素：
有鉴于此，本申请的目的是提供一种sf6绝缘金属封闭式开关设备的气体检漏装置与方法，解决现有的sf6绝缘金属封闭式开关设置的气体检漏装置与对应的方法气体捡漏敏感度低，精度和抗干扰能力方面存在不足的技术问题。
为达到上述技术目的，本申请提供了一种sf6绝缘金属封闭式开关设备的气体检漏装置，包括：装置主体与固定夹具；
所述装置主体包括光路传输通道组件、扩束准直组件、成像组件、校准组件与检测口；
所述光路传输通道组件设置于所述封闭腔道内，包括多个平面反射镜；
多个所述平面反射镜组成光路传输通道；
所述扩束准直组件设置于所述光路传输通道的入口侧，并包括沿入射光入射方向依次间隔设置的第一激光器、起偏器、凹透镜、第一凸透镜与横纹半透板；
所述成像组件设置于所述光路传输通道的出口侧，并包括沿出射光出射方向依次设置的第二凸透镜、刀口、变焦镜头与相机；
所述校准组件包括第二激光器与校正靶；
所述第二激光器设置于所述光路传输通道入口处；
所述校正靶设置于所述变焦镜头上，用于定位所述第二激光器发射的出射光；
所述检测口对应所述光路传输通道的入口侧位置设置，用于输送气流进入所述光路传输通道；
所述固定夹具用于将所述装置主体固定于待检测设备上。
优选地，所述装置主体还包括封闭腔道；
所述光路传输通道组件、所述扩束准直组件以及所述校准组件均设置于所述封闭腔道内。
优选地，所述所述成像组件也设置于所述封闭腔道内；
所述装置主体还于所述封闭腔道外设置有调节所述变焦镜头与调节校准组件的微调装置。
优选地，所述固定夹具包括两个可调节束缚半径的固定箍、两个固定螺栓和两根支撑杆；
所述固定螺栓用于束紧所述固定箍；
所述固定箍内侧设置有防滑齿纹；
所述支撑杆两端分别连接所述固定箍和所述装置主体。
优选地，所述光路传输通道具体为长条形光路传输通道。
优选地，多个所述平面反射镜具体由两块相对设置的正方形平面反射镜与两块平行设置的长方形平面反射镜组成；
第一块所述正方形平面反射镜倾斜拼接于第一块所述长方形平面反射镜一端，且与第二块所述长方形平面反射镜一端之间形成入射口；
第二块所述正方形平面反射镜倾斜拼接于第二块所述长方形平面反射镜另一端，且与第一块所述长方形平面反射镜的另一端之间形成出射口。
优选地，两所述长方形平面反射镜的宽的长度等于两所述正方形平面反射镜的边长的整数倍；
两所述长方形平面反射镜的长的长度等于其宽的长度的奇数整数倍，且至少为三倍。
优选地，所述起偏器具体包括两偏振片。
优选地，所述横纹半透板设置有平行相间分布的全透条纹和半透条纹；
所述半透条纹和所述全透条纹方向均可调节，且二者的条纹宽度不小于0.1毫米，不大于2毫米。
本申请同时还提供一种sf6绝缘金属封闭式开关设备的气体检漏方法，应用于上述任一项所述的sf6绝缘金属封闭式开关设备的气体检漏装置，其特征在于，包括校验步骤和检漏步骤：
所述校验步骤包括：
通过调节变焦镜头的方向和位置使校正靶接收第二激光器的出射光后，开启相机；
当检测到所述第二激光器的出射光光斑投射到所述校正靶的中心时，调节起偏器的起偏方向；
当所述起偏器的起偏方向为垂直后，开启第一激光器，根据所述第一激光器的出射光经过第二凸透镜后的焦点调节所述变焦镜头的焦距；
当检测到所述变焦镜头的焦点对准所述第二凸透镜的焦点后，在检测口注入校验气流；
将校验气流设置为最高档位，并通过调节刀口切入深度与变焦镜头调整相机捕捉的第一图像的清晰度；
当所述第一图像满足第一预设清晰度要求时，将校验气流设置为最低档位，并通过刀口切入深度调整相机捕捉的第二图像清晰度；
当所述第二纹影图像满足第二预设清晰度要求时，停止校验气流注入；
所述检漏步骤包括：
停止校验气流注入后，通过实时查验所述相机捕捉的图像是否出现气流纹影判断待检测设备是否存在泄漏，若出现气流纹影则存在泄漏。
从以上技术方案可以看出，本申请通过设置扩束准直组件、多个平面反射镜、成像组件与校准组件组成的装置主体和封闭的金属通道；整个光路传输通道封闭在金属封闭腔体内，避免环境气流干扰；同时，扩束准直组件包括横纹半透板，具有明暗梯度的光纹，可以增强对泄漏气体纹影的检测敏感度；整体组成的装置可实时观测sf6绝缘封闭式开关设备的泄漏气流状态，快速判断设备气体泄漏状态，避免了压力下降法和局部包扎法的大量时间损耗和无法准确定位的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请提供的实施例中一种sf6绝缘金属封闭式开关设备的气体检漏装置整体结构示意图；
图2为本申请提供的实施例中的固定夹具示意图；
图3为本申请提供的实施例中的固定夹具装设于待检测设备上的示意图；
图4为本申请提供的实施例中的一种sf6绝缘金属封闭式开关设备的气体检漏方法的流程图；
图中：1、扩束准直组件；2、光路传输通道组件；3、成像组件；6、检测口；101、第一激光器；(102/103)、偏振片；104、凹透镜；105、第一凸透镜；106；横纹半透板；(201/204)、正方形平面反射镜；(202/203)、长方形平面反射镜；301、第二凸透镜；302、刀口；303、变焦镜头；304、相机；401、第二激光器；402、校正靶；(501/504)、固定箍；(502/505)、固定螺栓；(503/506)、支撑杆。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请所请求保护的范围。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
本申请实施例公开一种sf6绝缘金属封闭式开关设备的气体检漏装置和方法。
请参阅图1至图2，本实施例公开一种sf6绝缘金属封闭式开关设备的气体检漏装置，包括：装置主体与固定夹具；装置主体包括光路传输通道组件2、扩束准直组件1、成像组件3、校准组件与固定夹具；装置主体通过固定夹具固定于待检测设备上；光路传输通道组件2包括多个平面反射镜；多个平面反射镜组成光路传输通道；扩束准直组件1设置于光路传输通道的入口侧，并包括沿入射光入射方向依次间隔设置的第一激光器101、起偏器、凹透镜104、第一凸透镜105与横纹半透板106；成像组件3设置于光路传输通道的出口侧，并包括沿出射光出射方向依次设置的第二凸透镜301、刀口302、变焦镜头303与相机304；校准组件包括第二激光器401与校正靶402；第二激光器401设置于光路传输通道入口处；校正靶402设置于光路传输通道的出口侧，且设置于第二凸透镜301和变焦镜头303之间，校正靶402设置于所述变焦镜头上，用于定位第二激光器401发射的出射光；检测口6对应光路传输通道的入口侧位置设置，用于注入校验用的气体和流通泄漏的气体，相应地，固定夹具安装装置主体时，使检测口6对准需检测是否泄漏的位置安装。
本申请可通过起偏器调整起偏方向，如起偏方向调整为垂直时，通过的光强最低；同时，横纹半透板具有明暗梯度的光纹，可以增强对泄漏气体纹影的检测敏感度。
以上为本申请实施例提供的实施例一，以下为本申请提供的实施例二，具体请参阅图1至图3。
一种sf6绝缘金属封闭式开关设备的气体检漏装置，包括：装置主体、光路传输通道组件2、扩束准直组件1、成像组件3、校准组件与固定夹具；装置主体设有用于承载光路传输通道组件2、扩束准直组件1以及校准组件的封闭腔道；封闭腔道通过固定夹具固定于待检测设备上；光路传输通道组件2包括多个平面反射镜；多个平面反射镜组成光路传输通道；扩束准直组件1设置于光路传输通道的入口侧，并包括沿入射光入射方向依次间隔设置的第一激光器101、起偏器、凹透镜104、第一凸透镜105与横纹半透板106；成像组件3设置于光路传输通道的出口侧，并包括沿出射光出射方向依次设置的第二凸透镜301、刀口302、变焦镜头303与相机304；校准组件包括第二激光器401与校正靶402；第二激光器401设置于光路传输通道入口处；校正靶402设置于变焦镜头上，用于接收第二激光器401的激光校准变焦镜头的焦点，当第二激光器401的光投射在校正靶402的中心是，则变焦镜头303的焦点位于光路上；封闭腔道对应光路传输通道的入口侧位置设置有用于流通气体的检测口。
具体来说，在本实施例的扩束准直组件1中，起偏器由偏振片102和偏振片103组成，二者可分别360°调节起偏方向和光强；凹透镜的直径为40mm，焦距为100mm；第一凸透镜的直径为60mm，焦距为150mm；调节精度0.02mm；而装配各部件的镜架为钢材质，为扩束准直组件各部件提供支撑作用；封闭腔道优选地，为金属封闭腔道。
在本实施例的成像组件中，第二凸透镜的直径为80mm，焦距为50mm；刀口302为楔形，尖端曲率半径不大于20μm，可在平面内360°调节刀口方向，并可在10μm精度下调节进刀量。变焦镜头303可选择变焦范围为70～200mm的镜头；相机304可选择与变焦镜头303接口适配的单反数码相机。
进一步地，扩束准直组件1、成像组件3以及校准组件也设置于封闭腔道内；相应地，封闭腔道还设置有调节变焦镜头303与调节校准组件的微调装置。
具体来说，微调装置由微调千分尺和固定架构成，用于调节装设于封闭腔道内的元器件。
通过将扩束准直组件1、光路传输通道组件2、成像组件3以及校准组件均设置于封闭腔道内，可以更好的减少环境气流的干扰。整个光路传输通道均封闭在金属封闭腔体内，避免环境气流干扰；整体组成的装置可实时观测sf6绝缘金属封闭式开关设备的泄漏气流状态，快速判断设备气体密封状态，避免了压力下降法和局部包扎法的大量时间损耗和无法准确定位的问题。
进一步地，光路传输通道具体为长条形光路传输通道。
具体来说，光线经过不同密度气体时，其前进方向会产生一定角度的偏折，经过密度变化区后继续前进的距离越长，光线偏离原来前进方向的距离就越大，也更容易观察到纹影图像。相反地，如果光路距离过短，则气体纹影变化很难看出来，准确度就会下降。长条形光路传输通道可以提高对纹影观测的敏感度和准确度。
相应地，密封金属通道与长条形光路传输通道形状相适应；长条形光路传输通道可有多块平面反射镜拼接而成，具体数量不做限制。
在本实施例中，多个所述平面反射镜具体由正方形平面反射镜201与正方形平面反射镜204以及平行设置的长方形平面反射镜202与长方形平面反射镜203组成；第一块正方形平面反射镜201倾斜拼接于第一块长方形平面反射镜203一端，且与第二块长方形平面反射镜202一端之间形成入射口；第二块正方形平面反射镜204倾斜拼接于第二块长方形平面反射镜202另一端，且与第一块长方形平面反射镜203的另一端之间形成出射口。
进一步地，两长方形平面反射镜202和203的宽的长度等于两正方形平面反射镜201和204的边长的整数倍；两长方形平面反射镜202和203的长的长度等于其宽的长度的奇数整数倍，且至少为三倍。
在本实施例中，两长方形平面反射镜202和203平行设置；由第一激光器101射出的光线仅正方形平面反射镜201反射进光路传输通道，正方形平面反射镜201的入射角度为9.5°，后经正方形平面反射镜204反射出光路传输通道，正方形平面反射镜204的入射角度为80.5°。其中，两块正方形平面反射镜201和204的边长为80mm；两长方形平面反射镜202和203的宽为80mm的整数倍，相应的两长方形平面反射镜202和203的长为宽的奇数整数倍，且最少为三倍，也即在本实施例中，不低于240mm。
进一步地，还包括固定夹具；光路传输通道组件2、扩束准直组件1、成像组件3与校准组件组成装置主体；装置主体通过固定夹具固定于gis筒上。
具体来说，请参阅图3，本申请中装置主体应用于绝缘金属封闭式开关设备的筒管上，旨在解决gis设备上sf6气体渗漏的检测和定位问题，不应将应用于gis筒理解为对装置本身的限制。
进一步地，固定夹具包括可调节束缚半径的固定箍501和固定箍504、固定螺栓502和固定螺栓505以及支撑杆503和支撑杆506；其中固定螺栓502和505分别用于束紧固定箍501和504；固定箍501和504内侧设置有防滑齿纹；支撑杆503和506两端分别连接固定箍和装置主体。
进一步地，横纹半透板106设置有平行相间分布的全透条纹和半透条纹；半透条纹和全透条纹方向均可调节，且二者的条纹宽度不小于0.1毫米，不大于2毫米。
在本实施例中，横纹半透板106为直径70mm的圆板，圆面为平行的全透条纹和半透条纹，每条条纹宽度为0.1mm至2mm，形成明暗间隔的条纹，条纹方向可调节，调节范围为0～360°
进一步地，封闭的金属通道对应光路传输通道的入口位置，设置有检测口6；检测口6用于注入校验气流。
进一步地，在本实施例中，第一激光器为单色点状激光器，中心波长优选650nm，功率不低于5mw；第二激光器为红色点状激光器。
请参阅图4，本申请还提供一种sf6绝缘金属封闭式开关设备的气体检漏方法，应用于上述中任一项的sf6绝缘金属封闭式开关设备的气体检漏装置，其特征在于，包括校准步骤和检漏步骤：
校准步骤包括：
s1，通过调节变焦镜头303的方向和位置使校正靶402接收第二激光器401的出射光后，开启相机；
在通过固定夹具将装置主体装设完毕后，打开第二激光器401之后通过调整变焦镜头303的方向和位置使得第二激光器401的光斑投射到校正靶402的中心上，以完成初步校准；
s2，开启相机后，当检测到第二激光器401的出射光光斑投射到校正靶402的中心时，调节起偏器的起偏方向；
开启相机304后，调节变焦镜头303的方向和位置使得第二激光器401使光斑投射到校正靶402的中心，以完成准确校准；
s3，当起偏器的起偏方向为垂直后，开启第一激光器101，根据第一激光器101的出射光经过第二凸透镜301后的焦点调节变焦镜头303的焦距；
具体来说，将偏振片102和偏振片103的起偏方向调节至垂直，光强达到最低后，开启第一激光器101。
s4，当检测到变焦镜头303的焦点对准第二凸透镜301的焦点后，在检测口注入校验气流；
具体来说，变焦镜头303对准到第二凸透镜301的焦点附近有利于后续捕捉校验气流的纹影，在本实施例中，此时相机304的门宽为1ms，感光度iso为500。
s5，在检测口注入校验气流后，将校验气流设置为最高档位，并通过调节变焦镜头与刀口切入深度调整相机捕捉的第一图像的清晰度；
具体来说，调节变焦镜头303使相机304捕捉到气流纹影，同步调节刀口302的切入深度，使此时相机304捕捉的气流纹影第一图像层次尽可能的分明，清晰度尽可能高；并根据实验要求设置第一预设清晰度要求，如第一预设清晰度要求满足图片放大或缩小一定倍数后仍可以肉眼分辨出气流纹影的层次等，下述的第二预设清晰度要求同理。
s6，当第一图像满足第一预设清晰度要求时，将校验气流设置为最低档位，并通过刀口切入深度调整相机捕捉的第二图像清晰度；
同步骤s5，通过调节刀口302使得相机304捕捉到的气流纹影第二图像尽可能层次分明，清晰度尽可能高。
s7，当所述第二纹影图像满足第二预设清晰度要求时，停止校验气流注入；
检漏步骤包括：
s8，停止校验气流注入后，通过实时查验所述相机捕捉的图像是否出现气流纹影判断待检测设备是否存在泄漏，若出现气流纹影则存在泄漏。
本申请采用光学纹影方法进行sf6气体检漏，适配于sf6绝缘金属封闭式开关设备，主动检测气体流动和温度差异造成的气体密度变化，可同步反映气流状态与温度差异，避免了采用红外检测法时，泄漏气体与环境温度十分接近导致的红外检测灵敏度较低的问题。并且，本申请可实时观测sf6绝缘金属封闭式开关设备的泄漏气流状态，快速判断设备气体密封状态，避免了压力下降法和局部包扎法的大量时间损耗和无法准确定位的问题。
本申请还采取了封闭光路的手段，避免了诸如定性检测法受环境气流等因素影响较大的问题；同时，通过横纹半透板形成具有明暗梯度的光源，可以增强对泄漏气体纹影的检测敏感度，采用一定算法可以获取sf6绝缘金属封闭式开关设备的气体泄漏速率。
以上为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
1.一种sf6绝缘金属封闭式开关设备的气体检漏装置，应用于待检测设备的气体检漏，其特征在于，包括：装置主体；
所述装置主体包括光路传输通道组件、扩束准直组件、成像组件、校准组件、检测口与封闭腔道；
所述光路传输通道组件设置于所述封闭腔道内，包括多个平面反射镜；
多个所述平面反射镜组成光路传输通道；
所述扩束准直组件设置于所述光路传输通道的入光侧，并包括沿光线的入射方向依次间隔设置的第一激光器、起偏器、凹透镜、第一凸透镜与横纹半透板；
所述成像组件设置于所述光路传输通道的出光侧，并包括沿光线的出射方向依次设置的第二凸透镜、刀口、变焦镜头与相机；
所述校准组件包括第二激光器与校正靶；
所述第二激光器设置于所述光路传输通道入光侧；
所述校正靶设置于所述变焦镜头上，用于根据接收的所述第二激光器的激光判断所述变焦镜头的焦点是否位于光路上；
所述检测口对应所述光路传输通道的入口侧位置设置，用于输送气流进入所述光路传输通道。
2.根据权利要求1所述的sf6绝缘金属封闭式开关设备的气体检漏装置，其特征在于，所述扩束准直组件、所述成像组件以及所述校准组件也设置于所述封闭腔道内；
所述装置主体还于所述封闭腔道外分别设置有调节所述变焦镜头与调节校准组件的微调装置。
3.根据权利要求1所述的sf6绝缘金属封闭式开关设备的气体检漏装置，其特征在于，还包括固定夹具；
所述固定夹具用于将所述装置主体固定于待检测设备上。
4.根据权利要求3所述的sf6绝缘金属封闭式开关设备的气体检漏装置，其特征在于，所述固定夹具包括两个可调节束缚半径的固定箍、两个固定螺栓和两根支撑杆；
所述固定螺栓用于束紧所述固定箍；
所述固定箍内侧设置有防滑齿纹；
所述支撑杆两端分别连接所述固定箍和所述装置主体。
5.根据权利要求1所述的sf6绝缘金属封闭式开关设备的气体检漏装置，其特征在于，所述光路传输通道具体为长条形光路传输通道。
6.根据权利要求5所述的sf6绝缘金属封闭式开关设备的气体检漏装置，其特征在于，多个所述平面反射镜具体由两块相对设置的正方形平面反射镜与两块平行设置的长方形平面反射镜组成；
第一块所述正方形平面反射镜倾斜拼接于第一块所述长方形平面反射镜一端，且与第二块所述长方形平面反射镜一端之间形成入射口；
第二块所述正方形平面反射镜倾斜拼接于第二块所述长方形平面反射镜另一端，且与第一块所述长方形平面反射镜的另一端之间形成出射口。
7.根据权利要求6所述的sf6绝缘金属封闭式开关设备的气体检漏装置，其特征在于，两所述长方形平面反射镜的宽的长度等于两所述正方形平面反射镜的边长的整数倍；
两所述长方形平面反射镜的长的长度等于其宽的长度的奇数整数倍，且至少为三倍。
8.根据权利要求1所述的sf6绝缘金属封闭式开关设备的气体检漏装置，其特征在于，所述起偏器具体包括两偏振片。
9.根据权利要求1所述的sf6绝缘金属封闭式开关设备的气体检漏装置，其特征在于，所述横纹半透板设置有平行相间分布的全透条纹和半透条纹；
所述半透条纹和所述全透条纹方向均可调节，且二者的条纹宽度不小于0.1毫米，不大于2毫米。
10.一种sf6绝缘金属封闭式开关设备的气体检漏方法，其特征在于，应用于权利要求1-9中任一项所述的sf6绝缘金属封闭式开关设备的气体检漏装置，并包括校准步骤和检漏步骤：
所述校准步骤包括：
通过调节变焦镜头的方向和位置使校正靶接收第二激光器的出射光；
当检测到所述第二激光器的出射光光斑投射到所述校正靶的中心后，调节起偏器的起偏方向；
当所述起偏器的起偏方向为垂直后，开启第一激光器，根据所述第一激光器的出射光经过第二凸透镜后的焦点调节所述变焦镜头的焦距；
当检测到所述变焦镜头的焦点对准所述第二凸透镜的焦点后，在检测口注入校验气流；
将校验气流设置为最高档位，并通过调节变焦镜头与刀口切入深度调整相机捕捉的第一图像的清晰度；
当检测到所述第一图像满足第一预设清晰度要求时，将校验气流设置为最低档位，并通过刀口切入深度调整相机捕捉的第二图像清晰度；
当检测到所述第二纹影图像满足第二预设清晰度要求时，停止校验气流注入；
所述检漏步骤包括：
停止校验气流注入后，通过实时查验所述相机捕捉的图像是否出现气流纹影判断待检测设备是否存在泄漏，若出现气流纹影则存在泄漏。
技术总结