紅外檢測技術(shù)在變電站熱故障檢測中的應(yīng)用

林淑娜

(中國南方電網(wǎng)揭陽供電局，廣東 揭陽 522000)

1 引言

在電力系統(tǒng)輸變電過程中，設(shè)備因發(fā)熱故障造成電網(wǎng)事故的例子很多，在架空輸電線路的接頭連接件中，由于各種原因造成的不良連接使接觸處電阻率變高，電流產(chǎn)生的焦耳熱造成的溫升也較其他部位高，形成過熱缺陷。如何有效地檢測設(shè)備熱故障點(diǎn)是變電運(yùn)行過程中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的巡視和檢測方法很難檢測到輸電設(shè)備的過熱缺陷［1］。紅外檢測技術(shù)自20世紀(jì)60年代在電力系統(tǒng)推廣應(yīng)用后，紅外測溫和傳統(tǒng)的接觸式測溫設(shè)備相比，因其具有遠(yuǎn)距離、不接觸、不取樣、不解體、又具有準(zhǔn)確、快速、直觀等特點(diǎn)，能在運(yùn)行中有效的監(jiān)測和診斷電力設(shè)備的過熱缺陷。正是紅外成像儀在設(shè)備測溫中有著較多的優(yōu)越性，紅外檢測在輸變電設(shè)備中的應(yīng)用也越來越廣泛［2－4］。利用紅外檢測和熱成像技術(shù)，并利用紅外圖像分析系統(tǒng)診斷發(fā)熱故障，成為電力設(shè)備在線檢測的一項(xiàng)行之有效的技術(shù)手段［5］。

2 紅外檢測與熱成像原理

溫度處在熱力學(xué)溫度零度(－273℃)以上的物體都存在一種與人眼所能辨別的反射圖形十分相似的熱輻射圖形，紅外熱像儀就是把這種物體上存在的熱輻射圖像通過紅外技術(shù)轉(zhuǎn)變成人眼能見的可見光圖像。熱成像儀主要由紅外攝像頭和處理器兩部分組成。紅外攝像頭接收物體表面輻射的紅外能量并轉(zhuǎn)換成電信號，處理器再把電信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號并存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器里，當(dāng)獲得完整的一幀紅外圖像數(shù)據(jù)后，通過內(nèi)置的彩色顯示屏顯示出來［6］。

3 紅外圖像分析系統(tǒng)的應(yīng)用

利用紅外熱像儀IR928 Plus對設(shè)備進(jìn)行圖像或視頻的數(shù)據(jù)采集，通過高德紅外圖像分析系統(tǒng)軟件IrA-nalyser進(jìn)行分析，可以準(zhǔn)確診斷設(shè)備的運(yùn)行情況，從而發(fā)現(xiàn)熱故障點(diǎn)。

3.1 參數(shù)初始化與圖像處理

圖1為某220kV變電站，利用IR928 Plus采集到的圖像，進(jìn)行參數(shù)初始化處理，通過自動(dòng)設(shè)置溫標(biāo)得到結(jié)果。系統(tǒng)還可以通過調(diào)色板、濾鏡、視圖顯示等操作，對圖像進(jìn)行處理，以利于更好觀察。

圖1 設(shè)置自動(dòng)溫標(biāo)得到圖像

3.2 設(shè)備測溫與故障分析

(1)從測試點(diǎn)分析設(shè)備局部熱度

在圖像和信息欄中，系統(tǒng)會(huì)顯示設(shè)備中的最高熱點(diǎn)(圖2 Max點(diǎn))，系統(tǒng)也可跟隨光標(biāo)顯示任一點(diǎn)的溫度，或擇某一區(qū)域(圖2區(qū)域C1)，顯示該區(qū)域的平均溫度，從設(shè)備各點(diǎn)的熱度來判斷是否存在故障點(diǎn)，如圖2所示。

圖2 測試點(diǎn)分析設(shè)備局部熱度

(2)從直方圖統(tǒng)計(jì)分析設(shè)備整體熱度

選擇系統(tǒng)直方圖統(tǒng)計(jì)，可分析整個(gè)圖像或某一區(qū)域的整體熱度，從而判斷設(shè)備的運(yùn)行情況，如圖3所示，縱坐標(biāo)為溫度，橫坐標(biāo)為所占比例數(shù)。通過與標(biāo)準(zhǔn)值的比較，對偏離值較大的區(qū)域進(jìn)行分析，進(jìn)一步診斷設(shè)備發(fā)熱的原因。

圖3 直方圖分析設(shè)備熱度

3.3 案例分析

以220kV普寧變電站棉城一線1552刀閘為例，2010年某一天，利用紅外熱像儀IR928 Plus采集到A相和C相的圖片，如圖4所示。通過紅外圖像分析系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，分別從測試點(diǎn)和直方圖比較A相和C相，發(fā)現(xiàn)C相明顯出現(xiàn)熱故障點(diǎn)，最高溫度達(dá)68.7℃。停電檢查故障點(diǎn)后，發(fā)現(xiàn)C相刀閘口過熱，檢修后正常。

圖4 棉城一線1552刀閘A相和C相熱故障點(diǎn)分析

4 結(jié)束語

隨著我國電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展和安全要求的不斷提高，自動(dòng)化技術(shù)、產(chǎn)品的開發(fā)要不斷適應(yīng)新形勢下的要求，加強(qiáng)變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。目前，220kV以下變電站基本實(shí)行集控管理和無人值班管理模式，實(shí)現(xiàn)遙測、遙信、遙控和遙調(diào)遠(yuǎn)動(dòng)控制。利用紅外熱像技術(shù)，有效進(jìn)行在線檢測和故障診斷，不但可以有效地降低因高壓帶來的檢測危險(xiǎn)，而且對電氣設(shè)備的早期故障缺陷及絕緣性能做出可靠的預(yù)測，便于檢修人員及時(shí)采取合理、可靠的處理措施，減少設(shè)備因過熱缺陷而造成的事故停電，保證了電力安全生產(chǎn)和可靠供電，具有重要的意義。

［1］ 王偉聰.探討紅外熱像技術(shù)在輸電設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用［J］.黑龍江科技信息，2010(26):54.

［2］ 鄭新才，李明，張靜.紅外檢測技術(shù)在電力設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用［J］.電氣應(yīng)用，2007(10):8 －10.

［3］ 陳楠.紅外檢測技術(shù)在輸變電設(shè)備中的應(yīng)用［J］.華中電力，2009，22(5):84－85.

［4］ 趙深.紅外檢測技術(shù)在電力設(shè)備帶電監(jiān)測中的應(yīng)用實(shí)例［J］.電力設(shè)備，2008，9(12):69 －71.

［5］ 戴文進(jìn)，方敏.紅外檢測技術(shù)在變電站監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用研究［J］.紅外技術(shù)，2006，28(5):306 －308.

［6］ 黃繼，葉伯穎.提高電力設(shè)備現(xiàn)場紅外檢測準(zhǔn)確性的方法［J］.電氣應(yīng)用，2007(10):11－13.