紅外成像測溫技術(shù)在變電站設(shè)備中的應(yīng)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(shè)備是電力系統(tǒng)的樞紐，其運行狀態(tài)直接決定電力系統(tǒng)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。利用這個原理制成的紅外點溫儀，無需與物體接觸，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(shè)備的紅外輻射狀態(tài)的熱信息，然后轉(zhuǎn)換成溫度進(jìn)行顯示的技術(shù)，它能測量設(shè)備表面上某點周圍確定面積的平均溫度，以溫度高低來判斷其工作狀態(tài)的正常與否。紅外測溫系統(tǒng)的組成如圖1所示，設(shè)備的紅外輻射通過大氣傳輸?shù)郊t外測溫儀，測溫儀中的光學(xué)系統(tǒng)將設(shè)備輻射的能量匯聚到探測器上，探測器將入射的輻射轉(zhuǎn)換成為電信號，經(jīng)過信號處理后顯示出來。在運行中的高壓電氣設(shè)備上運用紅外測溫方法比傳統(tǒng)接觸式測溫有利之處較多，見表1。

2)紅外熱成像技術(shù)
紅外熱成像技術(shù)是通過對電氣設(shè)備表面溫度及其分布的測試、分析和判斷，可以準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備運行中的異常和缺陷，從而使部分事故檢修轉(zhuǎn)為預(yù)見性檢修。應(yīng)用紅外測溫儀和熱成像儀等診斷技術(shù)可實現(xiàn)設(shè)備運行狀態(tài)時遠(yuǎn)距離、不停電、不接觸、不取樣、不解體的情況下，檢測出設(shè)備故障引起的異常紅外輻射和溫度，有效的判斷設(shè)備存在的外部缺陷和內(nèi)部缺陷，從而實現(xiàn)故障隱患的提早發(fā)現(xiàn)并及時進(jìn)行處理，給電力系統(tǒng)線路狀態(tài)監(jiān)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)通過對設(shè)備表面溫度分布的測量，可以分析設(shè)備內(nèi)部熱損耗部位和性質(zhì)，從而判斷該設(shè)備的健康狀態(tài)。熱點溫度直觀顯示，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。實時熱圖像能夠清晰顯示在屏幕上，為建立熱圖像數(shù)據(jù)庫提供了條件，實現(xiàn)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(shè)備，屬于遠(yuǎn)距離非接觸式的掃描巡檢，可以保證人身設(shè)備的安全。 (4)紅外熱成像儀檢測設(shè)備，如同用攝像機錄像，能夠快速的對大面積的設(shè)備進(jìn)行檢測，能夠準(zhǔn)確、直觀的發(fā)現(xiàn)與運行電壓、電流有關(guān)的設(shè)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(yīng)用效益明顯
變電站的設(shè)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目測、耳聽和鼻嗅等來了解設(shè)備的運行情況，其中以目測為主。但目測的方法有著很大的局限性，對一些有發(fā)展性的缺陷，特別是設(shè)備內(nèi)部缺陷，要到設(shè)備發(fā)熱到一定程度后才能被發(fā)現(xiàn)，這樣不但給設(shè)備缺陷的及時發(fā)現(xiàn)和處理造成延誤，而且可能會對運行設(shè)備造成不同程度的損壞。在變電站設(shè)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(xiàn)缺陷的能力，特別是在政治保電、重大節(jié)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(yù)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(shè)備的溫度場，對設(shè)備的整體發(fā)熱情況作很直觀的觀察，對同一設(shè)備的不同點溫度的異常也能很快發(fā)現(xiàn)，它具有穩(wěn)定、可靠、測溫迅速、分辨率高、直觀、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，具有點溫儀不可替代的優(yōu)點。但紅外成像儀也存在重量較大、使用不方便和價格貴等缺點，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(xiàn)實，但它在每季度的設(shè)備查評、定期的設(shè)備夜間檢查或在特殊時期的檢查(如電網(wǎng)迎峰度夏或高峰負(fù)荷時)中使用，能收到相當(dāng)明顯的效果。
在使用過程中，我們有如下體會：(1)操作簡單，設(shè)備溫度巡視直觀方便。有的紅外熱成像儀機身輕巧，比如ThermaCAMTME2連電池才O．7kg，攜帶和使用起來非常方便；采用液晶動態(tài)顯示方式，實時顯示掃描的設(shè)備溫度圖象；運用菜單操作模式，人機界面友好，操作簡單；還可通過通信口，將圖象信息傳輸?shù)接嬎銠C，利用計算機對溫度圖象進(jìn)行后臺處理。(2)以掃描方式探測設(shè)備溫度，取代逐點測量模式，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，可同時測量掃描范圍內(nèi)所有設(shè)備的溫度，并且可以通過設(shè)置，對掃描范圍內(nèi)超過允許溫度值進(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小時即可完成所有設(shè)備的溫度初步測量。(3)通過掃描方式測溫，使得對變電站設(shè)備溫度的重點測量轉(zhuǎn)為全面測量成為可能。由于其掃描溫度的工作特點，E2紅外熱成像儀可以實現(xiàn)對設(shè)備溫度的全面測量，不僅設(shè)備接頭部分可以全部測量，設(shè)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(shè)備測溫頻率提高，設(shè)備溫度情況掌握更為及時。采用E2后，實現(xiàn)了巡視設(shè)備的同時測量設(shè)備溫度，使得設(shè)備溫度測量頻率與設(shè)備巡視頻率實現(xiàn)了同步，設(shè)備溫度情況掌握及時性大為提高，使用以來未發(fā)生一起因設(shè)備過溫造成的事故。(5)通過溫度圖象，使設(shè)備故障分析成為可能。E2測量的設(shè)備溫度圖象，由于其溫度信息豐富，可以觀測到設(shè)備各點的溫度分布。通過溫度分布信息，可以探測設(shè)備內(nèi)部故障，實現(xiàn)設(shè)備故障分析。

3 遠(yuǎn)程紅外測溫視頻監(jiān)控系統(tǒng)
遠(yuǎn)程紅外測溫視頻監(jiān)控系統(tǒng)由攝像機、數(shù)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(jiān)控軟件及監(jiān)控終端等組成。本系統(tǒng)的最大特點是在普通的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)中加入高精度的數(shù)字云臺和紅外測溫儀，組成了視頻、溫度遠(yuǎn)程自動檢測系統(tǒng)。系統(tǒng)將自動保存每次溫度巡檢的記錄，并可同時進(jìn)行視頻錄像。一旦系統(tǒng)檢測到溫度異常(即超出高低溫度區(qū)間設(shè)置)就會通過監(jiān)控屏幕的閃爍和報警聲音提示監(jiān)控工作人員有異常產(chǎn)生。顯示、報警、預(yù)置、記錄查詢等都在監(jiān)控中心實現(xiàn)。這樣，即保證了測量的及時性，又減輕了人力、物力的消耗。