紅外在線監(jiān)測技術(shù)在變電站中的應(yīng)用

劉 霄

（山西省電力公司超(特)高壓輸變電分公司，山西 太原 030012）

1 引言

紅外測溫儀很早就在變電站巡檢中運(yùn)用于設(shè)備的測溫上了，它通過對電氣設(shè)備關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的熱缺陷進(jìn)行探測，對于提早發(fā)現(xiàn)問題、處理問題、預(yù)防重特大事故的發(fā)生，可以起到非常重要而有效的作用。

作為一門日漸普及的技術(shù)，紅外成像技術(shù)在變電站設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)檢測中有著極強(qiáng)的優(yōu)越性。由于設(shè)備的熱像圖是電氣設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)下發(fā)熱狀態(tài)的真實(shí)寫照，電力設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)下的熱量分布正常與否，是判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)是否正常的一個(gè)重要特征。因此，采用紅外成像技術(shù)對設(shè)備熱像圖進(jìn)行分析，可以準(zhǔn)確地判斷出設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及其是否存在隱患和缺陷。紅外熱成像技術(shù)是以設(shè)備的熱狀態(tài)分布來判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)是否正常的，它具有不停電、不接觸、遠(yuǎn)距離、精確、迅捷的優(yōu)點(diǎn)。

2 現(xiàn)階段主要存在的問題及解決思路

現(xiàn)階段的紅外在線監(jiān)測系統(tǒng)，一般是將普通精度的紅外測溫儀安裝在固定云臺裝置上，再由后臺控制云臺裝置操作紅外測溫儀全景掃描整個(gè)可監(jiān)測區(qū)域。在紅外測溫儀全景掃描過程中，取全屏最高溫或某一點(diǎn)的最高溫來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的溫度檢測，從而實(shí)現(xiàn)對運(yùn)行設(shè)備工況的監(jiān)測。

這種方法極大地依賴于云臺裝置的預(yù)置位精度和轉(zhuǎn)角精度，被監(jiān)測目標(biāo)位置的精度受限于云臺的機(jī)械精度。然而，云臺裝置的轉(zhuǎn)動是由電動機(jī)驅(qū)動并由齒輪傳動來實(shí)現(xiàn)的，齒輪的傳動誤差以及交流電頻率的波動都會導(dǎo)致云臺裝置的預(yù)置位精度和轉(zhuǎn)角精度，普通的云臺預(yù)置位精度參數(shù)基本為≤1.5°，這樣的機(jī)械精度誤差會導(dǎo)致紅外測溫儀在30 m外調(diào)用預(yù)置位參數(shù)和轉(zhuǎn)角參數(shù)時(shí)產(chǎn)生圖像在空間位置上0.6 m左右的誤差，因此，獲得電氣設(shè)備工作溫度與真實(shí)工作溫度將產(chǎn)生較大的偏差，從而產(chǎn)生誤導(dǎo)性的測溫信息，導(dǎo)致其達(dá)不到期望的設(shè)備性能。而且隨著云臺系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的推移，云臺預(yù)置位調(diào)用的誤差逐漸增大，導(dǎo)致系統(tǒng)無法給出正確的目標(biāo)溫度。

采用熱像圖最高點(diǎn)溫度分析時(shí)，可能出現(xiàn)一些問題。例如原先要測量的目標(biāo)為2#主變壓器B相套管的溫度，但是在測溫過程中，因?yàn)楸尘皽囟雀哂谒枰獪y量的目標(biāo)，故系統(tǒng)得出的溫度為錯(cuò)誤信息。

綜合現(xiàn)階段紅外在線監(jiān)測系統(tǒng)存在的問題，我們提出一種基于智能識別技術(shù)的變電站紅外在線監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過對被監(jiān)測區(qū)域的即時(shí)紅外熱圖全景圖中進(jìn)行位置配準(zhǔn)的方法，擺脫了監(jiān)測目標(biāo)位置確定對云臺裝置的預(yù)置位精度及轉(zhuǎn)角精度的依賴，可大幅提高在即時(shí)紅外熱圖中確定被監(jiān)測目標(biāo)位置的精度，最高識別誤差精度小于1個(gè)像素點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了在線式紅外監(jiān)測系統(tǒng)精度的大幅提升。

3 智能識別紅外在線監(jiān)測系統(tǒng)介紹

智能識別系統(tǒng)配合高精度在線紅外熱成像儀采集紅外熱像后，對這些紅外熱像圖片進(jìn)行自動空間匹配校準(zhǔn)，合成一幅包括各圖像序列信息的寬視角的、完整的、高精度的紅外全景圖像。在該紅外全景圖上進(jìn)行設(shè)備位置標(biāo)識后，便可形成變電站運(yùn)行設(shè)備情況表，將各電器設(shè)備重要節(jié)點(diǎn)的溫度自動生成報(bào)表，并對其中超限數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警。

由于變電站電氣設(shè)備的故障大多是非突發(fā)性的故障，所以完全可以定時(shí)、定點(diǎn)、高精度地對設(shè)備進(jìn)行分析，這樣可大幅度地提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。在自動巡檢的工作狀態(tài)下，控制室主機(jī)配合帶預(yù)置位的高精度云臺、高精度紅外測溫儀，保證對重要電氣設(shè)備的重點(diǎn)部位進(jìn)行圖像采集和溫度數(shù)據(jù)采集。在系統(tǒng)自動巡航工作狀態(tài)下，定時(shí)自動開啟紅外線測溫儀，對預(yù)先設(shè)定的設(shè)備節(jié)點(diǎn)進(jìn)行精確測溫，系統(tǒng)會自動記錄所測得的溫度數(shù)據(jù)和紅外線熱像圖，并將其紅外熱像圖采集、存儲下來，送入數(shù)據(jù)庫，以便對電氣設(shè)備運(yùn)行工況進(jìn)行分析、判斷。發(fā)現(xiàn)故障后，系統(tǒng)會自動發(fā)出報(bào)警信號，并在專家數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的支持下，精確分析出電氣設(shè)備的故障情況及故障等級。

4 預(yù)計(jì)的實(shí)施效果

智能識別紅外在線監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了變電站電氣設(shè)備溫度情況的自動巡檢，并按預(yù)先設(shè)定的預(yù)警值發(fā)出聲音報(bào)警信號，使運(yùn)行人員能及時(shí)獲知設(shè)備運(yùn)行工況并采取相應(yīng)的措施，從而確保電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，提高對設(shè)備異常的識別能力和預(yù)見性。

系統(tǒng)除了具有預(yù)先設(shè)計(jì)的自動巡檢、自動預(yù)警、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程監(jiān)視以及報(bào)警等功能外，還提供了后續(xù)數(shù)據(jù)處理及分析的功能。

智能識別紅外在線監(jiān)測系統(tǒng)能自動根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的巡檢策略，可定時(shí)、精準(zhǔn)地控制紅外測溫儀轉(zhuǎn)動的各個(gè)預(yù)置位，并監(jiān)測各個(gè)預(yù)置位上設(shè)備的發(fā)熱情況，生成設(shè)備的運(yùn)行工況熱像圖后，記錄和分析設(shè)備的工作溫度，同時(shí)判斷其溫度是否高于預(yù)先設(shè)置的報(bào)警溫度。

完成以上的工作序列以后，系統(tǒng)就可以計(jì)算出所有處于檢測范圍內(nèi)的電氣設(shè)備在固定時(shí)間內(nèi)的溫度走勢情況，并自動生成溫度變化曲線圖。當(dāng)溫度變化曲線產(chǎn)生明顯的拐點(diǎn)時(shí)，表明該電氣設(shè)備很可能出現(xiàn)異常情況，這時(shí)就需要輔以其他的檢測手段對其進(jìn)行重點(diǎn)巡檢，將設(shè)備異常控制在最小范圍。

5 結(jié)束語

采用智能識別紅外在線監(jiān)測系統(tǒng)，不僅可保證設(shè)備安全穩(wěn)定地運(yùn)行，提高工作效率，也為設(shè)備狀態(tài)檢修提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持，增加了電氣設(shè)備的可用率，為逐步實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化管理奠定了基礎(chǔ)。

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