變電站智能機器人紅外測溫應用研究

張凱　劉穎超　王生璐　孫葉

【摘 要】隨著電力系統“三集五大”體系改革的深入，人員結構的集約化和電網的快速發展對于人工智能替代的需求越來越顯著，因此可用于替代變電站人工巡視的智能機器人巡檢系統得到了廣泛推廣。本文對智能巡檢機器人在變電站中工程的應用進行了研究，介紹了智能巡檢機器人的導航控制系統及其在某變電站中紅外測溫的應用。

【關鍵詞】變電站;智能巡檢機器人;導航控制系統;紅外測溫

紅外測溫是在線監測電氣設備的重要方法，其作為一種非接觸、無損檢測設備的綜合性科學技術，具有不停電、不接觸、不解體、大面積快速掃描以及被動式檢測等技術特點。所以使用紅外測溫對變電站設備進行檢測時，不僅完全不會影響變電站的正常運行，還能夠及時發現變電站設備溫度的異常，從而能夠及時避免變電站因設備故障出現非計劃停運的情況，體現了紅外測溫對變電站設備提前診斷的優越性。1 紅外測溫技術的簡單概述

1.1 紅外測溫技術的定義

紅外測溫是指依據紅外線工作原理，測量變電站內各設備的運行溫度的一種技術。當前，紅外測溫技術主要包含紅外診斷技術和紅外熱成像技術。紅外診斷技術不需要與物體接觸，能利用紅外線輻射，感知設備的工作狀態溫度。紅外熱成像技術，能利用紅外線輻射設備形成圖像，便于工作人員及時掌握故障設備位置，節省故障查找時間，提高工作效率。紅外熱成像技術能有效發現設備潛在故障，預防變電站設備故障進一步擴大，有效保障變電站的安全運行。

1.2 紅外測溫技術的特點

紅外線分為較遠紅外線、遠紅外線、中紅外線及近紅外線四個波段。紅外測溫技術中的紅外線是電磁輻射，具有滲透機械設備、檢測溫度、快速尋找故障點及節省時間等優勢。紅外測溫技術具有以下特點：（1）在電氣設備運行中，紅外測溫技術能直接檢測出設備出現的異常紅外輻射，真實反映設備運行狀態，及時發現潛在故障，避免電氣設備停運，提高了電力設備運行的可靠性;（2）測溫設備操作簡便，即使相應的檢測設備并未安裝，紅外測溫儀器也能夠準確發現電力設備的內部故障，并圈定故障位置，反映真實故障情況，減少電力設備的故障發生幾率;（3）通過紅外測溫技術，相關人員可直接通過計算機查找紅外檢測數據，并保存數據信息。

2紅外測溫技術的應用方法

紅外測溫技術的應用方法主要分為以下三種：

2.1相對溫差判別方法

設備通過電流產生熱量，但當變電站電氣設備在運行過程中出現發熱異常狀況時，就可以采取紅外測溫技術進行溫度的測量。然后根據計算公式就變電站運行中電氣設備的異常發熱部位計算其相對溫差，最后將參照體、發熱點以及正常的相對溫度值代入這個計算公式中，從而得出準確的溫度值。但這種判別方法有一定的適用范圍，首先，適用于一些具有不容易聚焦熱點的變電設備;其次，為了減少太陽照射的干擾并保證變電設備具有較大的通流，紅外測溫常常在負荷晚峰期間進行。

2.2溫差比較法

同等級電壓下，可根據發熱的變電設備對應點上的溫度差異，判斷設備的運行狀況。對于那些由于電壓產生過多熱量造成電氣設備出現缺陷或故障的，應按照可以承受的溫度上升值或同類可以承受的溫差進行判別。我國變電系統規定，當變電設備的同類溫度超過可以承受的溫升值的30%時，就認為電氣設備出現故障。該種方法雖然不像第一種方法那樣對測量時段有要求，但卻需要提前確定所要測量電氣設備的部位。

2.3熱譜圖分析法

與第二種橫向對比方法相比，這種方法實質上就是一種縱向對比法。它主要分析變電設備的熱譜圖來掌握設備的發熱狀態，并與該設備異常狀態下的熱譜圖進行比較，從而判斷該設備是否處于故障狀態或是否出現缺陷。這種方法要求必須事先建立起相應的歷史熱譜圖，方便后續監測工作的比較分析。

3變電站智能機器人紅外測溫應用策略

3.1用于檢修狀態

在變電設備的檢修過程中，由以往的變電檢修逐漸轉變為較常規的設備狀態查驗及檢修。該設備狀態檢修靈活性能很強，它可以減少日常的檢修項目，避免因斷電而給變電設備帶來干擾，不過這種狀態需提前判斷出所要檢測設備項目的體系配件狀態。正常情況下，在變電運維中的變電配件都具有電荷，因此，想要了解其內部狀態則具有較大的難度。

狀態判斷和所要獲取設備的信息息息相關。在檢修狀態初始時，間接信息被包含在在線裝置中，如查看并檢驗所存在的故障記錄，也可以從中發現該變電設備所存在的缺陷。不過，這種檢修狀態也存在一定的漏洞。比如，在測查過程中要排設許多的弱點設備或者內在強電設備。在考量絕緣狀態時，很難與其進行匹配，即使匹配成功，那么后續的一系列修護工作也很難進行。所記錄變電設備的某一缺陷只是反映該設備某一時段的運維狀態，并不能判斷出下一時段該設備的異常走向，而紅外測溫技術剛好彌補了這一缺陷漏洞。對于紅外測溫技術來說，它具有較為獨特的思路，變電運行設備發生故障大多發生于異常變熱，紅外測溫技術完全可以測定這一現狀。除此之外，測溫時所必備的圖譜可以很好的辨別每一時段的運維情況，可以作為輔助參考。

3.2排除常見事故

如果變電設備負荷過高，那么設備中每一層級的變電體系都將承載較大的負擔，在這種狀態下會導致突發故障。在紅外測溫技術的操作環節中，有一項設備故障篩查，它與設備查驗的效果及設備發生故障時的速率緊密相聯。在實際考量中可以得出，如果運用縱橫范圍的對比溫差，則可以辨別出該突發事故。比如，在定位相關數據時，可以獲取出以下這些結果：在某一發熱點中所測量的最高溫度已經超過了五十四攝氏度，那么在其他對應節點中則測得四十二攝氏度或者二十四攝氏度這樣的溫度。從而就可以了解到，這些數據已經被包含在設定好的故障區域內。如果停止投運后，則會發現互感器銜接的線圈開始有受潮的現象發生，如果可以判斷出這些事故隱患，那么將會最大限度的控制變電事故的發生。

4變電站紅外測溫技術的發展趨勢

（1）對檢測結果進行標準化處理。變電站實際紅外測溫工作過程中，測量結果往往會受到太陽光輻射、大氣吸收/發射率、鄰近物體熱輻射、距離系數、氣候條件、設備負荷等因素的影響，從而誤差較大或不準確等。對檢測結果進行標準化處理，避免這些因素給測量帶來的干擾，可使得測量更具有真實性、可靠性。

（2）對檢測信息進行數字化處理。結合變電站紅外測溫技術的應用特點，將電氣設備實際生產運行過程中積累到的數據和實際經驗匯總，建立理論模型，運用數學規律和計算機技術，集中進行數字化處理，從而形成更科學合理、更具有針對性的數據庫體系，用以高效指導實際工作。

（3）對檢測方法進行智能化研究。隨著科學技術的發展，網絡信息技術的發展也會達到一個新的高度，紅外測溫技術對電氣設備的檢測也將逐漸上升到智能化水平。如何進行智能化研究，提高紅外檢測技術的水準，不僅需要相關智能設備生產廠家致力于此，還需要一些適用于變電站運行狀況的智能軟件的開發和使用。

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