电力设备红外测温系统的研究与应用

　【中图分类号】TM835.4【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2012）11-0296-01

　　1、系统原理

　　带电设备的红外诊断技术利用带电设备的致热效应，采用专用仪器获取从设备表面发出的红外辐射信息，进而判断设备状况和缺陷性质的一门综合技术。红外检测技术具有不需停电、远距离、准确高效等优点，克服了定期计划检修的盲目性，具有很高的安全性和经济价值。

　　随着用电需求的日益增长，变电设备的负荷不断增高，设备热缺陷引起的故障及事故也不断涌现。为了及时有效地发现设备的热缺陷，红外热成像技术对电气设备进行状态检测技术发挥了非常重要的作用。

　　2、技术特点

　　（1）高压隔离

　　实现高压设备在线监测，首先要解决高压隔离问题。一般来说，解决这个问题有两个途径：一是通过空间隔离，另一是通过光纤隔离。空间隔离，信号可由光传送或无线电传送，本文采用红外光线进行信号传送，它具有隔离彻底、结构简单、抗干扰能力强、工作可靠等特点。而通过光纤隔离存在着沿面放电问题，需要有较长的沿面爬电距离。

　　（2）抗干扰措施

　　高压开关柜运行在高电压、大电流的状态，系统事故瞬间还出现强烈的电磁暂态过程，这些都产生强电场、磁场及强电磁干扰，这对于微电子系统及微弱信号处理非常不利。为消除这些干扰，同时采用软、硬件抗干扰措施，在软件设计上应用数字编码、解码技术，剔除干扰信号，并使用了软件滤波技术；在硬件上采用金属屏蔽，加强各级滤波消除高频干扰。检测器与测温点处于同一电位，减少电场的影响。另外为消除随机干扰，利用触头温度变化相对缓慢的特点，对检测点信号反复接收，多次采集，排除异常数据以保证数据可靠，通过以上综合措施，整机有了较好的抗干扰能力，测量数据稳定可靠。

　　（3）供电方式

　　为消除强电场的影响，温度检测器与测温点处同一高电位，检测器工作电源不能从外部供给，只能由内部产生，为此，在主回路上安装一电流互感器作为电源。但由于电气设备工作电流变化很大，一般可达十几倍，为保证感应线圈能提供较为稳定的电源，利用铁芯磁饱和原理，适当选择铁芯截面，小电流时铁芯正常励磁，大电流时铁芯饱和，从而提供了变化幅度较小的电源，再通过电子稳压装置，向检测器提供稳定可靠的电源。

　　（4）热稳定性问题

　　红外测温装置一般安装在室外，环境温度变化幅度较大上，这就要求检测器有良好的热稳定性。检测器随可远离设备高温区，安装在导电回路温度较低处（一般可在80℃以下），从而降低了检测器耐高温的要求。与此同时选用热稳定性较好的元器件，并在模拟信号通道上合理设置温度补偿，使系统达到较高的热稳定性。

　　3、影响因素

　　>测温环境

　　*光线对测量结果有较大影响，要消除太阳光以及灯光的影响，所以现在测温时间一般选择在夜间熄灯巡视期间。

　　*雷、雨、雾、雪及大风的天气里也不适宜进行测温。

　　*不同环境温度时（尤其是冬天和夏天）测温结果会有很大的不同，因此在同一时间段里应尽量选择气温较恒定的日子进行测温。

　　>测温人员

　　不同的测温人员红外基础知识和仪器的使用等掌握程度不同将影响检测结果。而每个人的测温习惯不～样，所选取的设备部位以及测量距离都有所不同，在电气设备运行状态管理中，经常需要把同组设备相同部位在不同时期检测的结果进行比较，以便掌握设备运行状况及故障隐患的发展变化情况。所以，检测时应尽可能保障位置固定、高度相同、和摄像角度一样，这样才可保证不同时期的检测结果具有可比性，应尽量安排固定人员测量固定的设备。

　　>被测设备

　　电气设备在不同负荷的运行条件下发热量也是不同的，被测设备是否在额定电压和额定负荷下运行及运行时间的长短都将影响检测结果。

　　>检测周期

　　红外测温的周期包括周期普测和特巡点测两类。周期普测是指有计划、有组织和全面性的红外检测。特巡点测是对普查中分离出的异常部位，开展监测，直到消除隐患，检验合格。

　　4、总结及展望

　　随着红外成像设备应用的普及推广，其对电力设备故障查找发挥了较大的作用。红外成像设备不仅可以找出发热部位，还可测出发热点的温度数据，而且图像直观，数据可靠。但并非所有发热的部位都为故障，因为许多部件在设计制造时就考虑到发热问题，如发电机、变压器、隔离开关、断路器等设备的有些部件在工作时会发热，而且允许有一定的温升范围。

　　本系统具有红外测温功能的远程图像监控功能，实现了对电气设备的可见光图像和热状态信息的远程、实时、在线监测，具有较高的经济效益和工程实际应用价值。在该系统中，监视人员可以根据激光瞄准发射出的显示在图像监控画面上的光斑，准备地定位被测设备，并对其进行远程红外温度测量；图像存储功能可将被测设备的图像信息和温度信息进行存储，为故障分析和故障诊断提供直观而可靠的历史数据：还可将感兴趣的温度测量结果以曲线的形式直观地表现出来，既提高了故障检测的效率，又减少了红外检测的工作量。此外，根据红外基本理论，构建符合系统要求的测温模型，通过仿真计算，详尽分析了影响测温精度的主要因素。通过大量的温度测量实验，可完善了红外测温模型和红外测温仪的性能参数。

　　展望虽然红外成像系统在电力设备方面取得很大的应用，仍需进一步的开发空间和大量的完善工作。有下列工作需要完成：

　　（1）红外监控应用于电力系统还存在一定的局限性，最主要的是对于油箱内的故障几乎不能快速反应，只能通过设备表面的温度异常间接判断，因此红外测温仪对于内部故障的诊断，对故障原因及机理的判断尚有待于加强。

　　（2）采用NIPCI系列数据采集模块数据采集卡和红外测温仪，在本系统理论的基础上，研究开发高精度的监测系统。

　　（3）红外视频一体机的云台控制与视频、红外的坐标关联尚需改进，以达到所见即所得的目的，使监控更加直观。监控系统的红外数据与视频信号的融合尚待改进，虽然本系统实现了视频信号和红外温度信号的切换，但是仍然不够直观，界面操作也有一些繁琐。软件的实用性有待于进一步提高。

　　（4）系统应进一步适应网络化的需要，增强系统的网络控制功能。随着网络化的进一步深入，监控系统于网络的融合必将是今后发展的方向。