紅外測(cè)溫技術(shù)在變電站中的應(yīng)用

張德銘

摘要：電力設(shè)備故障一般是由于過流、過載、老化、接觸不良、漏電、設(shè)備內(nèi)部缺陷或其它異常導(dǎo)致的，而上述故障一般都會(huì)伴有發(fā)熱異常等現(xiàn)象，通過對(duì)設(shè)備的溫度變化就能監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。本文主要論述了各類變電設(shè)備目前適合采取的三種有效測(cè)溫方法，解決目前變電站無人值守后人員緊缺、維管設(shè)備多等現(xiàn)狀。提高變電設(shè)備和電網(wǎng)的安全運(yùn)行系數(shù)。

關(guān)鍵詞：接觸式溫度傳感器;手持式紅外成像測(cè)溫儀;遠(yuǎn)程全視場紅外成像測(cè)溫;遙視

1引言

如何保證供電系統(tǒng)安全運(yùn)行和保障電力設(shè)備時(shí)刻處于穩(wěn)定良好的狀態(tài)，是電力管理的重點(diǎn)問題。電力設(shè)備故障一般是由于過流、過載、老化、接觸不良、漏電、設(shè)備內(nèi)部缺陷或其它異常導(dǎo)致的，而上述故障一般都會(huì)伴有發(fā)熱異常等現(xiàn)象，通過對(duì)設(shè)備的溫度變化就能監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

2紅外成像測(cè)溫技術(shù)介紹

在光譜圖中，波長2.0～1000μm之間的部分稱為熱紅外線。自然界中所有溫度在絕對(duì)零度（-273℃）以上的物體，都會(huì)不停地向外輻射熱紅外線。因此熱紅外線（或稱熱輻射）是自然界中存在最為廣泛的輻射。物體的熱輻射能量的大小，直接和物體表面的溫度相關(guān)。熱輻射的這個(gè)特點(diǎn)使人們可以利用它來對(duì)物體進(jìn)行無接觸溫度測(cè)量和熱狀態(tài)分析，這就是紅外測(cè)溫技術(shù)的基本物理原理。紅外熱成像系統(tǒng)一般工作在中波紅外區(qū)域（波長3～5μm）或長波紅外區(qū)域（波長8～12μm）。通過探測(cè)物體發(fā)出的紅外輻射，將不可見的輻射圖像轉(zhuǎn)變?yōu)槿搜劭梢姷?、清晰的圖像。

3常用測(cè)溫方法的對(duì)比分析

目前，變電設(shè)備測(cè)溫的方法主要有：接觸式溫度傳感器、紅外點(diǎn)溫儀、手持式紅外成像測(cè)溫儀、全視場紅外成像測(cè)溫系統(tǒng)，下面對(duì)這4種測(cè)溫方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行簡述。

（1）接觸式溫度傳感器測(cè)溫。將溫度傳感器與測(cè)溫目標(biāo)緊密接觸，測(cè)溫結(jié)果采用有線或無線通信的方式發(fā)送給測(cè)控主機(jī)。

（2）紅外點(diǎn)溫儀。紅外點(diǎn)溫儀雖然采用的是紅外測(cè)溫技術(shù)，但使用的紅外傳感器是非成像的，因此盡管能夠進(jìn)行非接觸測(cè)溫，但不能成像。

（3）手持式紅外成像測(cè)溫儀。手持式紅外成像儀是目前最普及的輸變電設(shè)備測(cè)溫方式，采用非制冷紅外焦平面作為溫度傳感器，具有非接觸成像測(cè)溫的顯著優(yōu)點(diǎn)。

（4）遠(yuǎn)程全視場紅外成像測(cè)溫與前3種測(cè)溫方法相比，具有多點(diǎn)同時(shí)測(cè)溫、無需人工操作、匯總、支持遠(yuǎn)程遙視等優(yōu)勢(shì)。

4各種測(cè)溫方法的技術(shù)特點(diǎn)

4.1接觸式溫度傳感器測(cè)溫

4.1.1系統(tǒng)由無線溫度傳感器、測(cè)溫通信終端（溫度顯示儀）、溫度監(jiān)測(cè)預(yù)警工作站組成。

無線溫度傳感器由控制單元、無線傳輸單元及溫度測(cè)量三部分組成，主要安裝在容易發(fā)熱的地方（比如：電纜的終端頭連接處、變壓器與電纜的連接處，高壓開關(guān)的表面等）。無線溫度傳感器每隔一定時(shí)間（時(shí)間可調(diào)）自動(dòng)發(fā)射一次溫度數(shù)據(jù)給溫度顯示儀，當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫度異常，立即報(bào)警，不受發(fā)射周期限制。

測(cè)溫通信終端主要用來顯示無線溫度傳感器發(fā)送來的溫度數(shù)據(jù)，并通過總線連接，把數(shù)據(jù)上傳到溫度監(jiān)測(cè)工作站計(jì)算機(jī)，并響應(yīng)管理軟件發(fā)出的各種命令。

溫度監(jiān)測(cè)預(yù)警工作站從測(cè)溫通信終端采集各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)并進(jìn)行保存，實(shí)時(shí)顯示各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度變化曲線，并進(jìn)行分析，如果某一點(diǎn)超過預(yù)置溫度值則立即報(bào)警。還可以通過軟件調(diào)節(jié)測(cè)溫通信終端和無線溫度傳感器的溫度報(bào)警預(yù)置值，和測(cè)量時(shí)間（發(fā)射數(shù)據(jù)的時(shí)間）。另外還可以接入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行WEB發(fā)布。

4.1.2沒有復(fù)雜的引線，完全絕緣，造價(jià)低廉。

4.1.3可安裝在封閉的柜體內(nèi)，溫度儀無線的方式發(fā)出。

4.1.4可直接安裝到高壓觸點(diǎn)上測(cè)量運(yùn)行溫度，通過無線方式傳輸溫度數(shù)據(jù)，完全絕緣，絕緣性能有保障。

4.2手持式紅外成像測(cè)溫儀

手持式紅外成像測(cè)溫儀可以成像，利用圖片分析發(fā)熱點(diǎn)，比較直觀，所有設(shè)備必須測(cè)試到位，進(jìn)行對(duì)比分析，方能及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷。以下是我工區(qū)所轄變電站發(fā)熱圖像：

4.2.1表面溫度判斷法

主要適用電流致熱型和電磁效應(yīng)引起發(fā)熱的設(shè)備。根據(jù)測(cè)得的設(shè)備表面溫度值，對(duì)照《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》（DL/T664—2008）的有關(guān)規(guī)定，結(jié)合環(huán)境氣候條件、負(fù)荷大小進(jìn)行分析判斷。

4.2.2同類比較判斷法

根據(jù)同組三相設(shè)備、同相設(shè)備之間及同類設(shè)備之間對(duì)應(yīng)部位的溫差進(jìn)行比較分析。對(duì)于電壓致熱型設(shè)備、電流致熱型設(shè)備，應(yīng)結(jié)合《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》（DL/T664—2008）進(jìn)行判斷。

4.2.3圖像特征判斷法

主要適用于電壓致熱型設(shè)備。根據(jù)同類設(shè)備的正常狀態(tài)和異常狀態(tài)的熱像圖，判斷設(shè)備是否正常。注意應(yīng)盡量排除各種干擾因素對(duì)圖像的影響，必要時(shí)結(jié)合電氣試驗(yàn)或化學(xué)分析的結(jié)果，進(jìn)行綜合判斷。

4.2.4相對(duì)溫差判斷法

主要適用于電流致熱型設(shè)備。特別是對(duì)小負(fù)荷電流致熱型設(shè)備，采用相對(duì)溫差判斷法可降低小負(fù)荷缺陷的漏判率。

4.2.5缺點(diǎn)：設(shè)備運(yùn)行時(shí)必須關(guān)閉柜門，而這時(shí)紅外測(cè)溫方式則不能透過金屬柜門測(cè)量內(nèi)部溫度。

4.3遠(yuǎn)程全視場紅外成像測(cè)溫

遠(yuǎn)程全視場紅外成像測(cè)溫視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以定時(shí)定點(diǎn)對(duì)變電站自動(dòng)進(jìn)行數(shù)次溫度和圖像掃描，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)將各點(diǎn)溫度、圖像上傳并存儲(chǔ)于監(jiān)控主機(jī)，同時(shí)能夠在溫度越限后自動(dòng)報(bào)警。

4.3.1相對(duì)差分測(cè)溫和絕對(duì)測(cè)溫相結(jié)合。系統(tǒng)采用相對(duì)差分測(cè)溫和絕對(duì)值測(cè)溫相結(jié)合的測(cè)溫算法，共同分析全視場內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的溫度變化情況。相對(duì)差分測(cè)溫是對(duì)同一測(cè)溫目標(biāo)點(diǎn)前后兩個(gè)時(shí)刻的溫度值進(jìn)行比較，分析其差值，若差值過大，則表示該目標(biāo)點(diǎn)的性能發(fā)生了急劇的變化，值得高度重視，該方法有利于發(fā)現(xiàn)突發(fā)性故障，如過流等;絕對(duì)值測(cè)溫是對(duì)測(cè)溫目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行絕對(duì)溫度測(cè)量，若高于預(yù)先設(shè)定的允許閾值，則發(fā)出報(bào)警，絕對(duì)值測(cè)溫主要針對(duì)緩慢性發(fā)展的故障，如銹蝕等。

4.3.2具備全視場測(cè)溫能力。每個(gè)變電站里，需要測(cè)量的目標(biāo)點(diǎn)大約有數(shù)百個(gè)之多。本系統(tǒng)具有全視場測(cè)溫能力，可以對(duì)鏡頭視場內(nèi)的每一個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)溫，真正達(dá)到“能見即能測(cè)”。

4.3.3目標(biāo)距離的自適應(yīng)補(bǔ)償。測(cè)溫目標(biāo)與紅外鏡頭之間的距離對(duì)測(cè)溫的準(zhǔn)確度有較大的影響。手持式紅外測(cè)溫儀需要對(duì)每一個(gè)測(cè)量目標(biāo)進(jìn)行距離估計(jì)。系統(tǒng)采用了紅外雷達(dá)的一些技術(shù)，能夠自動(dòng)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分析并對(duì)測(cè)溫準(zhǔn)確度進(jìn)行自適應(yīng)補(bǔ)償，保證了大范圍內(nèi)的目標(biāo)測(cè)溫準(zhǔn)確度。

4.3.4自動(dòng)化程度高。系統(tǒng)無需人工干預(yù)和人工巡檢，在無人為操作的情況下，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記錄測(cè)溫目標(biāo)正常運(yùn)行情況及故障情況，且在被監(jiān)控設(shè)施發(fā)生故障時(shí)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，真正實(shí)現(xiàn)了全程自動(dòng)化。

5結(jié)語

變電設(shè)備如果能夠?qū)⑷N方法組合應(yīng)用，既提高了設(shè)備運(yùn)行管理水平，又保證了電網(wǎng)安全優(yōu)質(zhì)供電。

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