基于紅外成像的變電設(shè)備溫度遠(yuǎn)程在線(xiàn)監(jiān)控

1、基于紅外成像的變電設(shè)備溫度遠(yuǎn)程在線(xiàn)監(jiān)控 【摘 要】 隨著電力自動(dòng)化系統(tǒng)的不斷更新和進(jìn)步，電力自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性越來(lái)越有保障，在無(wú)人值守或少人值守的情況下，實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)高效、安全的運(yùn)行。紅外線(xiàn)成像應(yīng)用在變電設(shè)備溫度遠(yuǎn)程監(jiān)控是電力自動(dòng)化系統(tǒng)的一次革新。它的應(yīng)用，加快了故障的排查效率，為設(shè)備的維修提供了可靠依據(jù)，保證了變電設(shè)備的及時(shí)修復(fù)，確保了電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。 【關(guān)鍵詞】 紅外成像 變電設(shè)備 在線(xiàn)監(jiān)控 自動(dòng)化 1 紅外成像系統(tǒng)的組成 紅外成像系統(tǒng)主要由前端設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控中心組成。前段設(shè)備主要由在線(xiàn)式紅外熱成像儀、攝像頭、傳感報(bào)警探測(cè)設(shè)備等組成。紅外熱像儀主要是用來(lái)探

2、測(cè)變電設(shè)備的紅外輻射，再將其轉(zhuǎn)化成溫度視頻圖像和溫度值等形式表達(dá)出來(lái)。使工作人員能夠很直觀(guān)的觀(guān)測(cè)到監(jiān)測(cè)設(shè)備的溫度分布情況。傳輸網(wǎng)絡(luò)主要使用電力專(zhuān)網(wǎng)。監(jiān)控中心是電力系統(tǒng)運(yùn)行的控制中心，這里連接著各類(lèi)服務(wù)器、儲(chǔ)存設(shè)備、顯示設(shè)備、輸出設(shè)備等，是電力系統(tǒng)運(yùn)行、調(diào)度的心臟。操作人員在這里對(duì)變電設(shè)備溫度進(jìn)行監(jiān)控，將傳輸過(guò)來(lái)的溫度信息進(jìn)行分析、調(diào)看等工作，保證設(shè)備正常運(yùn)行的狀態(tài)。（如圖一） 2 紅外成像技術(shù)在變電設(shè)備溫度監(jiān)控中的運(yùn)用 變電設(shè)備是電力系統(tǒng)的樞紐，而溫度是變電設(shè)備運(yùn)行的重要參數(shù)，通過(guò)溫度的紅外線(xiàn)檢測(cè)，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)變電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)的、有效的遙測(cè)、遙控。當(dāng)變電設(shè)備運(yùn)行異常時(shí)能第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，確

3、保變電設(shè)備運(yùn)行的安全、可靠。隨著“四遙”技術(shù)的成熟，和“遙視”技術(shù)的興起，電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化已提高到了一個(gè)新的水平，紅外線(xiàn)熱成像技術(shù)已廣泛的運(yùn)用到電力系統(tǒng)，成為電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化發(fā)展的重要技術(shù)之一。 紅外成像技術(shù)是變電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的有效監(jiān)控手段，它運(yùn)用的是紅外線(xiàn)與溫度的關(guān)聯(lián)性來(lái)監(jiān)控變電設(shè)備運(yùn)行的異常。當(dāng)變電設(shè)備運(yùn)行異常時(shí)，以電磁波形式向外輻射的熱能就會(huì)發(fā)生變化，紅外測(cè)溫設(shè)備就能將檢測(cè)到的異常熱能信息轉(zhuǎn)化為直觀(guān)的溫度信息通過(guò)聯(lián)網(wǎng)的顯示設(shè)備顯示出來(lái)，是一種以溫度的高低來(lái)判斷變電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的技術(shù)。（如圖二） 變電設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生紅外線(xiàn)輻射，紅外測(cè)溫設(shè)備接收到大氣傳輸過(guò)來(lái)的紅外線(xiàn)輻射再將它轉(zhuǎn)化為

4、溫度信息進(jìn)行傳輸和顯示。紅外成像主要應(yīng)用在對(duì)隔離開(kāi)關(guān)接頭、引流線(xiàn)、多油斷路器油箱內(nèi)部發(fā)熱等的檢測(cè)和診斷中，對(duì)電網(wǎng)自動(dòng)化的實(shí)施的效果和深度意義重大。 3 紅外成像的特點(diǎn) 3.1 紅外成像技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 紅外成像技術(shù)的使用創(chuàng)新了變電設(shè)備運(yùn)行的監(jiān)控手段，使遠(yuǎn)程在線(xiàn)監(jiān)控得以更好的實(shí)現(xiàn)，相對(duì)于傳統(tǒng)接觸式溫度監(jiān)控它具有眾多優(yōu)點(diǎn)。首先它不需與變電設(shè)備直接接觸，只需被測(cè)變電設(shè)備的輻射充分的照射到檢測(cè)元件上。一方面避免了直接接觸對(duì)感熱元件造成腐蝕的可能性，另一方面減少了操控人員面臨的危險(xiǎn)，使工作環(huán)境更為安全。其次，它的紅外成像速度較快，傳輸、顯示的動(dòng)態(tài)圖像直觀(guān)、清晰，方便了工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障、解決問(wèn)題。再次，紅外

5、成像設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電設(shè)備高效、長(zhǎng)期、可靠的遠(yuǎn)程在線(xiàn)監(jiān)控，而且傳輸?shù)男畔⒁子诒４妗⒄{(diào)用和分析，為變電設(shè)備的使用提供了安全、可行的保護(hù)。第四，在監(jiān)控過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)溫度值異常時(shí)，綜合自動(dòng)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，提示工作人員查看、分析，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行合理、正確的操作。第五紅外成像系統(tǒng)使用靈活、適應(yīng)性強(qiáng)，又集遙控、遙視等功能于一體。除靈活，監(jiān)控操作簡(jiǎn)便、直觀(guān)，極大的方便了值守人員的操作應(yīng)用，為電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)無(wú)人監(jiān)管又邁出了成功的一步。 3.2 紅外成像技術(shù)中存在的問(wèn)題 紅外成像技術(shù)已廣泛使用在電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，隨著技術(shù)的成熟和科技的發(fā)展，積累了很多紅外成像技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)，但也發(fā)現(xiàn)了不少問(wèn)題。首先在利用紅外

6、成像技術(shù)測(cè)溫時(shí)，由于紅外輻射的信號(hào)比較弱小，易受到陽(yáng)光、風(fēng)力狀況等影響，因此在使用中不能完全排除外界對(duì)紅外成像的干擾，會(huì)引起監(jiān)控的誤差，變電設(shè)備小范圍內(nèi)的溫度異常變化很難被發(fā)現(xiàn)，或是很容易被忽略。其次，理論上紅外成像技術(shù)適用于任何溫度的監(jiān)測(cè)，但實(shí)際應(yīng)用中，監(jiān)測(cè)溫度一旦低于1000度，測(cè)量溫度的誤差就會(huì)比較大，影響監(jiān)測(cè)結(jié)果和判斷。再次，紅外成像技術(shù)的應(yīng)用雖然可以發(fā)現(xiàn)很多設(shè)備的缺陷和故障，但是現(xiàn)在的檢測(cè)水平還達(dá)不到對(duì)所有設(shè)備內(nèi)部的缺陷、故障做出正確的判斷。因此紅外成像技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用有待我們進(jìn)一步的發(fā)展和研究。 在目前，為了減少紅外成像的判斷誤差，首先在安裝檢測(cè)時(shí)要充分考慮周邊環(huán)境的影響，避

7、免非待測(cè)物體的輻射能進(jìn)入測(cè)試角。其次在監(jiān)控變電設(shè)備周?chē)O(shè)置屏蔽物，最大可能的排除外界干擾。在室外環(huán)境下監(jiān)控時(shí)要考慮多云天氣和晴朗天氣等因素對(duì)測(cè)試溫度的影響。再次，對(duì)于發(fā)光率低的監(jiān)控物體，采用涂抹發(fā)射率高的涂料等方式來(lái)提高物體的發(fā)射率，增加紅外成像的準(zhǔn)確性。隨著科技的發(fā)展，紅外成像技術(shù)的運(yùn)用會(huì)越來(lái)越成熟、越來(lái)越精確。 4 變電設(shè)備的遠(yuǎn)程在線(xiàn)監(jiān)控 變電設(shè)備的遠(yuǎn)程在線(xiàn)監(jiān)控主要是通過(guò)紅外成像來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)這種先進(jìn)的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)變電設(shè)備在不停電、不接觸、遠(yuǎn)距離的情況下進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行狀況的檢測(cè)、監(jiān)控，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備存在的缺陷及隱患的早發(fā)現(xiàn)、早處理。首先對(duì)紅外熱像儀進(jìn)行初始設(shè)置，電網(wǎng)系統(tǒng)將自動(dòng)控制紅外熱像儀

8、的運(yùn)作，對(duì)監(jiān)控的變電設(shè)備進(jìn)行拍攝，采集紅外成像信息，并對(duì)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行初步的分析、診斷。其次，與其他智能設(shè)備的組合運(yùn)用，使電力系統(tǒng)的自動(dòng)化得到提升。如與智能報(bào)警系統(tǒng)的組合應(yīng)用。在對(duì)設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控中，如發(fā)現(xiàn)溫度圖像異常時(shí)，會(huì)自動(dòng)發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)，引起操作人員的警覺(jué)，對(duì)存在的問(wèn)題及隱患及時(shí)作出應(yīng)對(duì)。第三，定時(shí)、定點(diǎn)對(duì)變電設(shè)備預(yù)設(shè)測(cè)量點(diǎn)，再對(duì)紅外熱像儀進(jìn)行初始設(shè)置后，就能實(shí)現(xiàn)它對(duì)變電設(shè)備的自動(dòng)巡航和自動(dòng)拍攝功能。操作人員不但能直觀(guān)、清晰的對(duì)采集到的已轉(zhuǎn)化為溫度表示形式的熱能信息進(jìn)行監(jiān)控，而且還可根據(jù)需要對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)取、查詢(xún)和分析，方便了對(duì)變電設(shè)備運(yùn)行的研究。第四，智能的報(bào)警平臺(tái)還可

9、以以短信的形式給相關(guān)操作人員發(fā)出警報(bào)，提高了電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化的智能性，為無(wú)人值守創(chuàng)造了條件。第五，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)功能，收集了紅外成像的所有監(jiān)控信息。一方面可以對(duì)紅外成像的視頻進(jìn)行條件查詢(xún)，對(duì)當(dāng)時(shí)的視頻錄像進(jìn)行回放，對(duì)相似情況進(jìn)行分析、比較。另一方面可對(duì)紅外成像視頻的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行智能管理，方便了相關(guān)數(shù)據(jù)的查詢(xún)，使操作人員對(duì)變電設(shè)備的運(yùn)行趨向能做出更正確、更準(zhǔn)確的判斷，有效的防范了變電設(shè)備運(yùn)行中的錯(cuò)誤。 變電設(shè)備是電力系統(tǒng)中電能變送的關(guān)鍵，影響著電能傳輸?shù)男б婧唾|(zhì)量，關(guān)系著電能變輸?shù)陌踩?、可靠。電力設(shè)備的工作性質(zhì)，決定了它需要在高電壓、大電流的環(huán)境中長(zhǎng)期的、持續(xù)的運(yùn)行，出現(xiàn)難以預(yù)測(cè)的問(wèn)題是不可避免

10、的，變電設(shè)備的熱故障就是比較常見(jiàn)的問(wèn)題之一。紅外成像技術(shù)結(jié)合智能化的電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)施對(duì)變電設(shè)備的遠(yuǎn)程在線(xiàn)監(jiān)控，確保了變電設(shè)備的運(yùn)行安全。有效減少和避免了變電設(shè)備較大故障的發(fā)生，確保了電能傳輸?shù)男б妗?5 結(jié)語(yǔ) 電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化的高智能化是電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，紅外成像是這一發(fā)展趨勢(shì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，它的廣泛使用使在事故之前能較準(zhǔn)確的監(jiān)控到各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的溫度分布及變化情況，為電力設(shè)備的良好、高效運(yùn)行提供了可靠保障。然而變電設(shè)備運(yùn)行缺陷的隨機(jī)性、隱蔽性、多樣性等特點(diǎn)又為紅外成像技術(shù)提出了更高的要求?？傊t外成像技術(shù)的應(yīng)用還需要進(jìn)一步的提高和發(fā)展，在實(shí)踐中不斷完善，使它的智能化、準(zhǔn)確性、可靠性不斷的提升，為電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化提供更多的支持。 參考文