電力設(shè)備紅外測(cè)溫系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

　【中圖分類號(hào)】TM835.4【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1672-5158（2012）11-0296-01

　　1、系統(tǒng)原理

　　帶電設(shè)備的紅外診斷技術(shù)利用帶電設(shè)備的致熱效應(yīng)，采用專用儀器獲取從設(shè)備表面發(fā)出的紅外輻射信息，進(jìn)而判斷設(shè)備狀況和缺陷性質(zhì)的一門綜合技術(shù)。紅外檢測(cè)技術(shù)具有不需停電、遠(yuǎn)距離、準(zhǔn)確高效等優(yōu)點(diǎn)，克服了定期計(jì)劃?rùn)z修的盲目性，具有很高的安全性和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

　　隨著用電需求的日益增長(zhǎng)，變電設(shè)備的負(fù)荷不斷增高，設(shè)備熱缺陷引起的故障及事故也不斷涌現(xiàn)。為了及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)設(shè)備的熱缺陷，紅外熱成像技術(shù)對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)發(fā)揮了非常重要的作用。

　　2、技術(shù)特點(diǎn)

　?。?）高壓隔離

　　實(shí)現(xiàn)高壓設(shè)備在線監(jiān)測(cè)，首先要解決高壓隔離問題。一般來說，解決這個(gè)問題有兩個(gè)途徑：一是通過空間隔離，另一是通過光纖隔離?？臻g隔離，信號(hào)可由光傳送或無線電傳送，本文采用紅外光線進(jìn)行信號(hào)傳送，它具有隔離徹底、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)、工作可靠等特點(diǎn)。而通過光纖隔離存在著沿面放電問題，需要有較長(zhǎng)的沿面爬電距離。

　　（2）抗干擾措施

　　高壓開關(guān)柜運(yùn)行在高電壓、大電流的狀態(tài)，系統(tǒng)事故瞬間還出現(xiàn)強(qiáng)烈的電磁暫態(tài)過程，這些都產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)、磁場(chǎng)及強(qiáng)電磁干擾，這對(duì)于微電子系統(tǒng)及微弱信號(hào)處理非常不利。為消除這些干擾，同時(shí)采用軟、硬件抗干擾措施，在軟件設(shè)計(jì)上應(yīng)用數(shù)字編碼、解碼技術(shù)，剔除干擾信號(hào)，并使用了軟件濾波技術(shù)；在硬件上采用金屬屏蔽，加強(qiáng)各級(jí)濾波消除高頻干擾。檢測(cè)器與測(cè)溫點(diǎn)處于同一電位，減少電場(chǎng)的影響。另外為消除隨機(jī)干擾，利用觸頭溫度變化相對(duì)緩慢的特點(diǎn)，對(duì)檢測(cè)點(diǎn)信號(hào)反復(fù)接收，多次采集，排除異常數(shù)據(jù)以保證數(shù)據(jù)可靠，通過以上綜合措施，整機(jī)有了較好的抗干擾能力，測(cè)量數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。

　?。?）供電方式

　　為消除強(qiáng)電場(chǎng)的影響，溫度檢測(cè)器與測(cè)溫點(diǎn)處同一高電位，檢測(cè)器工作電源不能從外部供給，只能由內(nèi)部產(chǎn)生，為此，在主回路上安裝一電流互感器作為電源。但由于電氣設(shè)備工作電流變化很大，一般可達(dá)十幾倍，為保證感應(yīng)線圈能提供較為穩(wěn)定的電源，利用鐵芯磁飽和原理，適當(dāng)選擇鐵芯截面，小電流時(shí)鐵芯正常勵(lì)磁，大電流時(shí)鐵芯飽和，從而提供了變化幅度較小的電源，再通過電子穩(wěn)壓裝置，向檢測(cè)器提供穩(wěn)定可靠的電源。

　?。?）熱穩(wěn)定性問題

　　紅外測(cè)溫裝置一般安裝在室外，環(huán)境溫度變化幅度較大上，這就要求檢測(cè)器有良好的熱穩(wěn)定性。檢測(cè)器隨可遠(yuǎn)離設(shè)備高溫區(qū)，安裝在導(dǎo)電回路溫度較低處（一般可在80℃以下），從而降低了檢測(cè)器耐高溫的要求。與此同時(shí)選用熱穩(wěn)定性較好的元器件，并在模擬信號(hào)通道上合理設(shè)置溫度補(bǔ)償，使系統(tǒng)達(dá)到較高的熱穩(wěn)定性。

　　3、影響因素

　　>測(cè)溫環(huán)境

　　*光線對(duì)測(cè)量結(jié)果有較大影響，要消除太陽光以及燈光的影響，所以現(xiàn)在測(cè)溫時(shí)間一般選擇在夜間熄燈巡視期間。

　　*雷、雨、霧、雪及大風(fēng)的天氣里也不適宜進(jìn)行測(cè)溫。

　　*不同環(huán)境溫度時(shí)（尤其是冬天和夏天）測(cè)溫結(jié)果會(huì)有很大的不同，因此在同一時(shí)間段里應(yīng)盡量選擇氣溫較恒定的日子進(jìn)行測(cè)溫。

　　>測(cè)溫人員

　　不同的測(cè)溫人員紅外基礎(chǔ)知識(shí)和儀器的使用等掌握程度不同將影響檢測(cè)結(jié)果。而每個(gè)人的測(cè)溫習(xí)慣不～樣，所選取的設(shè)備部位以及測(cè)量距離都有所不同，在電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)管理中，經(jīng)常需要把同組設(shè)備相同部位在不同時(shí)期檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行比較，以便掌握設(shè)備運(yùn)行狀況及故障隱患的發(fā)展變化情況。所以，檢測(cè)時(shí)應(yīng)盡可能保障位置固定、高度相同、和攝像角度一樣，這樣才可保證不同時(shí)期的檢測(cè)結(jié)果具有可比性，應(yīng)盡量安排固定人員測(cè)量固定的設(shè)備。

　　>被測(cè)設(shè)備

　　電氣設(shè)備在不同負(fù)荷的運(yùn)行條件下發(fā)熱量也是不同的，被測(cè)設(shè)備是否在額定電壓和額定負(fù)荷下運(yùn)行及運(yùn)行時(shí)間的長(zhǎng)短都將影響檢測(cè)結(jié)果。

　　>檢測(cè)周期

　　紅外測(cè)溫的周期包括周期普測(cè)和特巡點(diǎn)測(cè)兩類。周期普測(cè)是指有計(jì)劃、有組織和全面性的紅外檢測(cè)。特巡點(diǎn)測(cè)是對(duì)普查中分離出的異常部位，開展監(jiān)測(cè)，直到消除隱患，檢驗(yàn)合格。

　　4、總結(jié)及展望

　　隨著紅外成像設(shè)備應(yīng)用的普及推廣，其對(duì)電力設(shè)備故障查找發(fā)揮了較大的作用。紅外成像設(shè)備不僅可以找出發(fā)熱部位，還可測(cè)出發(fā)熱點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，而且圖像直觀，數(shù)據(jù)可靠。但并非所有發(fā)熱的部位都為故障，因?yàn)樵S多部件在設(shè)計(jì)制造時(shí)就考慮到發(fā)熱問題，如發(fā)電機(jī)、變壓器、隔離開關(guān)、斷路器等設(shè)備的有些部件在工作時(shí)會(huì)發(fā)熱，而且允許有一定的溫升范圍。

　　本系統(tǒng)具有紅外測(cè)溫功能的遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電氣設(shè)備的可見光圖像和熱狀態(tài)信息的遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)、在線監(jiān)測(cè)，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和工程實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。在該系統(tǒng)中，監(jiān)視人員可以根據(jù)激光瞄準(zhǔn)發(fā)射出的顯示在圖像監(jiān)控畫面上的光斑，準(zhǔn)備地定位被測(cè)設(shè)備，并對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程紅外溫度測(cè)量；圖像存儲(chǔ)功能可將被測(cè)設(shè)備的圖像信息和溫度信息進(jìn)行存儲(chǔ)，為故障分析和故障診斷提供直觀而可靠的歷史數(shù)據(jù)：還可將感興趣的溫度測(cè)量結(jié)果以曲線的形式直觀地表現(xiàn)出來，既提高了故障檢測(cè)的效率，又減少了紅外檢測(cè)的工作量。此外，根據(jù)紅外基本理論，構(gòu)建符合系統(tǒng)要求的測(cè)溫模型，通過仿真計(jì)算，詳盡分析了影響測(cè)溫精度的主要因素。通過大量的溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn)，可完善了紅外測(cè)溫模型和紅外測(cè)溫儀的性能參數(shù)。

　　展望雖然紅外成像系統(tǒng)在電力設(shè)備方面取得很大的應(yīng)用，仍需進(jìn)一步的開發(fā)空間和大量的完善工作。有下列工作需要完成：

　　（1）紅外監(jiān)控應(yīng)用于電力系統(tǒng)還存在一定的局限性，最主要的是對(duì)于油箱內(nèi)的故障幾乎不能快速反應(yīng)，只能通過設(shè)備表面的溫度異常間接判斷，因此紅外測(cè)溫儀對(duì)于內(nèi)部故障的診斷，對(duì)故障原因及機(jī)理的判斷尚有待于加強(qiáng)。

　?。?）采用NIPCI系列數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)采集卡和紅外測(cè)溫儀，在本系統(tǒng)理論的基礎(chǔ)上，研究開發(fā)高精度的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

　?。?）紅外視頻一體機(jī)的云臺(tái)控制與視頻、紅外的坐標(biāo)關(guān)聯(lián)尚需改進(jìn)，以達(dá)到所見即所得的目的，使監(jiān)控更加直觀。監(jiān)控系統(tǒng)的紅外數(shù)據(jù)與視頻信號(hào)的融合尚待改進(jìn)，雖然本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了視頻信號(hào)和紅外溫度信號(hào)的切換，但是仍然不夠直觀，界面操作也有一些繁瑣。軟件的實(shí)用性有待于進(jìn)一步提高。

　?。?）系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)一步適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化的需要，增強(qiáng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)控制功能。隨著網(wǎng)絡(luò)化的進(jìn)一步深入，監(jiān)控系統(tǒng)于網(wǎng)絡(luò)的融合必將是今后發(fā)展的方向。