紅外成像測溫技術(shù)在變電站設備中的應用

1 什么是紅外成像測溫技術(shù)
1)紅外診斷技術(shù)
變電設備是電力系統的樞紐，其運行狀態(tài)直接決定電力系統的安全和效益，紅外診斷技術(shù)已成為狀態(tài)檢修的有效手段。任何有一定溫度的物體，都會(huì )以電磁波的形式向外界輻射能量。所輻射能量的大小與該物體的熱力學(xué)溫度的四次方成正比。利用這個(gè)原理制成的紅外點(diǎn)溫儀，無(wú)需與物體接觸，屬于非接觸式測量。
紅外測溫技術(shù)是利用紅外探測技術(shù)獲取設備的紅外輻射狀態(tài)的熱信息，然后轉換成溫度進(jìn)行顯示的技術(shù)，它能測量設備表面上某點(diǎn)周?chē)_定面積的平均溫度，以溫度高低來(lái)判斷其工作狀態(tài)的正常與否。紅外測溫系統的組成如圖1所示，設備的紅外輻射通過(guò)大氣傳輸到紅外測溫儀，測溫儀中的光學(xué)系統將設備輻射的能量匯聚到探測器上，探測器將入射的輻射轉換成為電信號，經(jīng)過(guò)信號處理后顯示出來(lái)。在運行中的高壓電氣設備上運用紅外測溫方法比傳統接觸式測溫有利之處較多，見(jiàn)表1。

2)紅外熱成像技術(shù)
紅外熱成像技術(shù)是通過(guò)對電氣設備表面溫度及其分布的測試、分析和判斷，可以準確地發(fā)現電氣設備運行中的異常和缺陷，從而使部分事故檢修轉為預見(jiàn)性檢修。應用紅外測溫儀和熱成像儀等診斷技術(shù)可實(shí)現設備運行狀態(tài)時(shí)遠距離、不停電、不接觸、不取樣、不解體的情況下，檢測出設備故障引起的異常紅外輻射和溫度，有效的判斷設備存在的外部缺陷和內部缺陷，從而實(shí)現故障隱患的提早發(fā)現并及時(shí)進(jìn)行處理，給電力系統線(xiàn)路狀態(tài)監測提供了一種先進(jìn)手段。
紅外熱成像儀的功能及優(yōu)勢： (1)通過(guò)對設備表面溫度分布的測量，可以分析設備內部熱損耗部位和性質(zhì)，從而判斷該設備的健康狀態(tài)。熱點(diǎn)溫度直觀(guān)顯示，熱圖像清晰，能儲存和打印。 (2)具有定性成像與定量測量的雙重功能，并有較高空間分辨率和溫度分辨率，能夠辨別很小的溫差。實(shí)時(shí)熱圖像能夠清晰顯示在屏幕上，為建立熱圖像數據庫提供了條件，實(shí)現了圖像采集、儲存、分析于一體的功能。(3)用紅外熱成像儀檢測設備，屬于遠距離非接觸式的掃描巡檢，可以保證人身設備的安全。 (4)紅外熱成像儀檢測設備，如同用攝像機錄像，能夠快速的對大面積的設備進(jìn)行檢測，能夠準確、直觀(guān)的發(fā)現與運行電壓、電流有關(guān)的設備缺陷，還可對缺陷的性質(zhì)、位置、程度做出定性、定量的判斷。

2 紅外成像測溫技術(shù)應用效益明顯
變電站的設備巡視是運行人員每天進(jìn)行的一項重要工作，其手段方法一般為通過(guò)目測、耳聽(tīng)和鼻嗅等來(lái)了解設備的運行情況，其中以目測為主。但目測的方法有著(zhù)很大的局限性，對一些有發(fā)展性的缺陷，特別是設備內部缺陷，要到設備發(fā)熱到一定程度后才能被發(fā)現，這樣不但給設備缺陷的及時(shí)發(fā)現和處理造成延誤，而且可能會(huì )對運行設備造成不同程度的損壞。在變電站設備巡視中利用紅外成像測溫技術(shù)能在很大程度上提高運行人員發(fā)現缺陷的能力，特別是在政治保電、重大節假日、迎峰度夏期間對保證我局安全可靠供電起到了積極的預防作用。
我部配備的紅外成像儀在日常的巡視中，能很清晰地顯示設備的溫度場(chǎng)，對設備的整體發(fā)熱情況作很直觀(guān)的觀(guān)察，對同一設備的不同點(diǎn)溫度的異常也能很快發(fā)現，它具有穩定、可靠、測溫迅速、分辨率高、直觀(guān)、不受電磁干擾以及信息采集、存儲、處理和分析方便等優(yōu)點(diǎn)，具有點(diǎn)溫儀不可替代的優(yōu)點(diǎn)。但紅外成像儀也存在重量較大、使用不方便和價(jià)格貴等缺點(diǎn)，因此紅外成像儀要作為運行人員日常巡視的必備工具還不夠現實(shí)，但它在每季度的設備查評、定期的設備夜間檢查或在特殊時(shí)期的檢查(如電網(wǎng)迎峰度夏或高峰負荷時(shí))中使用，能收到相當明顯的效果。
在使用過(guò)程中，我們有如下體會(huì )：(1)操作簡(jiǎn)單，設備溫度巡視直觀(guān)方便。有的紅外熱成像儀機身輕巧，比如ThermaCAMTME2連電池才O．7kg，攜帶和使用起來(lái)非常方便；采用液晶動(dòng)態(tài)顯示方式，實(shí)時(shí)顯示掃描的設備溫度圖象；運用菜單操作模式，人機界面友好，操作簡(jiǎn)單；還可通過(guò)通信口，將圖象信息傳輸到計算機，利用計算機對溫度圖象進(jìn)行后臺處理。(2)以?huà)呙璺绞教綔y設備溫度，取代逐點(diǎn)測量模式，極大提高工作效率。E2紅外熱成像儀采用圖象掃描的工作方式，可同時(shí)測量掃描范圍內所有設備的溫度，并且可以通過(guò)設置，對掃描范圍內超過(guò)允許溫度值進(jìn)行報警，利用此機對變電站進(jìn)行巡視，一座變電站只需十幾分鐘到半個(gè)小時(shí)即可完成所有設備的溫度初步測量。(3)通過(guò)掃描方式測溫，使得對變電站設備溫度的重點(diǎn)測量轉為全面測量成為可能。由于其掃描溫度的工作特點(diǎn)，E2紅外熱成像儀可以實(shí)現對設備溫度的全面測量，不僅設備接頭部分可以全部測量，設備器身如變壓器、斷路器、瓷瓶等均可進(jìn)行測量。(4)由于測溫效率的提高，從而使設備測溫頻率提高，設備溫度情況掌握更為及時(shí)。采用E2后，實(shí)現了巡視設備的同時(shí)測量設備溫度，使得設備溫度測量頻率與設備巡視頻率實(shí)現了同步，設備溫度情況掌握及時(shí)性大為提高，使用以來(lái)未發(fā)生一起因設備過(guò)溫造成的事故。(5)通過(guò)溫度圖象，使設備故障分析成為可能。E2測量的設備溫度圖象，由于其溫度信息豐富，可以觀(guān)測到設備各點(diǎn)的溫度分布。通過(guò)溫度分布信息，可以探測設備內部故障，實(shí)現設備故障分析。

3 遠程紅外測溫視頻監控系統
遠程紅外測溫視頻監控系統由攝像機、數字云臺、紅外測溫儀、網(wǎng)絡(luò )視頻服務(wù)器、交換機、網(wǎng)絡(luò )通道、監控軟件及監控終端等組成。本系統的最大特點(diǎn)是在普通的遠程視頻監控系統中加入高精度的數字云臺和紅外測溫儀，組成了視頻、溫度遠程自動(dòng)檢測系統。系統將自動(dòng)保存每次溫度巡檢的記錄，并可同時(shí)進(jìn)行視頻錄像。一旦系統檢測到溫度異常(即超出高低溫度區間設置)就會(huì )通過(guò)監控屏幕的閃爍和報警聲音提示監控工作人員有異常產(chǎn)生。顯示、報警、預置、記錄查詢(xún)等都在監控中心實(shí)現。這樣，即保證了測量的及時(shí)性，又減輕了人力、物力的消耗。