紅外測(cè)溫技術(shù)在變電運(yùn)維中的運(yùn)用探討

國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司南通供電分公司 丁澎澎

紅外測(cè)溫技術(shù)是一種十分高效準(zhǔn)確的故障檢測(cè)技術(shù)，在變電運(yùn)維管理的過(guò)程中，通過(guò)應(yīng)用紅外測(cè)溫技術(shù)，能夠較為及時(shí)準(zhǔn)確地感知變電站重要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)相關(guān)設(shè)備的溫度情況來(lái)判斷設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性，從而保證能及時(shí)對(duì)故障及隱患進(jìn)行排除。同時(shí)，紅外測(cè)溫所獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)，也能為開展更為全面細(xì)致的檢修工作提供重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)進(jìn)一步提升變電站設(shè)備的穩(wěn)定性及安全性具有重要的意義，因此在變電運(yùn)維管理中需將紅外測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用重視起來(lái)，一方面需從現(xiàn)有設(shè)備特點(diǎn)出發(fā)加強(qiáng)紅外測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用，另一方面需在實(shí)踐應(yīng)用的過(guò)程中做好經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，進(jìn)一步提升紅外測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用效果，保證紅外測(cè)溫技術(shù)能在變電運(yùn)維管理中發(fā)揮更大作用。

1 紅外測(cè)溫技術(shù)在變電運(yùn)維中的重要性

從變電站運(yùn)維管理工作內(nèi)容看，設(shè)備巡檢工作占據(jù)著重要地位。在進(jìn)行識(shí)別巡視和檢查的過(guò)程中，不僅需保證能對(duì)各處安全隱患進(jìn)行全面的排查，還需對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)判斷。在傳統(tǒng)的巡視模式下，往往通過(guò)目測(cè)、手摸、耳聽方式對(duì)相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，在這個(gè)過(guò)程中對(duì)相關(guān)人員的經(jīng)驗(yàn)具有較高的要求，同時(shí)判斷的準(zhǔn)確性也無(wú)法保證。

三種方式中目測(cè)是較常見(jiàn)的一種形式，但該巡視方式也具有很大的局限性，無(wú)法判定變電設(shè)備內(nèi)部存在的問(wèn)題。實(shí)際上，在變電站中一些設(shè)備較易發(fā)熱，在初始發(fā)熱階段很難用目測(cè)準(zhǔn)確的觀測(cè)到發(fā)熱的情況，只有發(fā)熱到較重程度才可被目測(cè)所識(shí)別。然而通常目測(cè)能夠觀察到時(shí)設(shè)備可能已出現(xiàn)了損壞，這就在很大程度上降低設(shè)備故障維修的時(shí)效性。雖然隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在便利系統(tǒng)中大量的應(yīng)用，注油設(shè)備已越來(lái)越少、設(shè)備漏油的現(xiàn)象已經(jīng)很少發(fā)生，但是在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中設(shè)備異常情況也時(shí)有發(fā)生，特別是工業(yè)和生活用電量急速攀升的背景下，變電站的運(yùn)行壓力也在加大，在這個(gè)過(guò)程中設(shè)備異常情況的概率也在提升。從運(yùn)維實(shí)踐來(lái)看，異常發(fā)熱引發(fā)的設(shè)備故障在變電設(shè)備總故障中占據(jù)的比例接近50%。

耳聽和手摸的方式也均有一定的局限性，變電設(shè)備運(yùn)行具有一定的復(fù)雜性，同時(shí)也存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，因此采取手摸的方式對(duì)設(shè)備進(jìn)行巡視，不僅無(wú)法保證設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)判斷的準(zhǔn)確性，同時(shí)在檢測(cè)過(guò)程中也存在一定風(fēng)險(xiǎn)。基于以上認(rèn)識(shí)，針對(duì)變電站運(yùn)維管理需采取一種更行之有效、安全的設(shè)備檢測(cè)方式來(lái)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的隱患以及故障。紅外測(cè)溫技術(shù)能較好解決上述問(wèn)題，能提升設(shè)備巡視的效率及全面性，在應(yīng)用該技術(shù)過(guò)程中也能保證人員的安全性。

2 紅外測(cè)溫技術(shù)與原理、優(yōu)勢(shì)以及使用方法

2.1 紅外測(cè)溫技術(shù)原理

紅外測(cè)溫主要是通過(guò)相關(guān)設(shè)備來(lái)采集電力設(shè)備的熱輻射，并將熱輻射信號(hào)轉(zhuǎn)化為圖像信號(hào)[1]。當(dāng)設(shè)備的溫度超過(guò)閾值后說(shuō)明設(shè)備的運(yùn)行存在故障。通過(guò)溫度就能判定出該設(shè)備需進(jìn)一步檢修，以便于排除故障，為電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行奠定良好基礎(chǔ)。變電站中電力設(shè)備的數(shù)量和種類非常多，而每一種設(shè)備的正常運(yùn)行溫度不同，因此在紅外檢測(cè)設(shè)備的掃描下，所反饋的溫度信息也有一定的差異性，相關(guān)設(shè)備在將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為圖像信號(hào)時(shí)所展現(xiàn)的內(nèi)容也不盡相同。在應(yīng)用紅外測(cè)溫技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)過(guò)程中，需詳細(xì)了解每一種設(shè)備的正常運(yùn)行溫度，從而對(duì)溫度、圖像進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，發(fā)揮其在變電設(shè)備運(yùn)維檢測(cè)中的作用。

2.2 紅外測(cè)溫在設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)中的優(yōu)勢(shì)

在應(yīng)用紅外測(cè)溫技術(shù)對(duì)變電設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)過(guò)程中，相關(guān)檢測(cè)儀器能持續(xù)掃描設(shè)備表面的溫度變化，同時(shí)能將相關(guān)溫度信號(hào)迅速地轉(zhuǎn)化為溫度變化的范圍，效果圖具有很強(qiáng)的直觀性，通過(guò)觀察溫度變化效果圖能掌握相關(guān)電氣設(shè)備熱量、溫度的分布情況。同時(shí)，紅外測(cè)溫技術(shù)在變電運(yùn)維管理中還具有準(zhǔn)確性的優(yōu)勢(shì)，根據(jù)圖像的反饋能對(duì)故障的范圍迅速確定，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)故障原因的精準(zhǔn)定位。

該技術(shù)本質(zhì)上是通過(guò)檢測(cè)設(shè)備的溫度變化來(lái)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，如果溫度變化的幅度較大，就能更為敏感地捕捉到設(shè)備的熱量異常，并鎖定熱量異常區(qū)域，幫助工作人員對(duì)故障進(jìn)行快速、精準(zhǔn)定位，這樣就能更加容易對(duì)發(fā)熱故障成因進(jìn)行查找。該技術(shù)也具有很高的安全性，在對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，利用紅外測(cè)溫設(shè)備不需與帶電設(shè)備進(jìn)行接觸就能達(dá)到巡檢目標(biāo)，這種檢測(cè)方式能有效地保證檢測(cè)人員的安全，也落實(shí)了安全管理對(duì)于檢測(cè)工作的具體要求。

2.3 紅外測(cè)溫技術(shù)的使用方法

紅外熱像儀很容易使用，操作和直觀的屏幕顯示指南，無(wú)需專業(yè)培訓(xùn)即可準(zhǔn)確測(cè)量。只需指向目標(biāo)并聚焦儀器，它會(huì)自動(dòng)調(diào)整溫度范圍，以顯示清晰的圖像和所需的最高溫度。用戶單擊存儲(chǔ)按鈕后，將存儲(chǔ)圖像和相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)。通過(guò)附帶的軟件分析，用戶可以隨意改變圖像的主要參數(shù)，從而優(yōu)化圖像、提取細(xì)節(jié)，檢測(cè)報(bào)告可根據(jù)軟件程序進(jìn)行操作。因此，在采用手持熱像儀進(jìn)行定點(diǎn)、定時(shí)巡檢至關(guān)重要，經(jīng)評(píng)估紅外測(cè)溫技術(shù)是目前使用較多的一種測(cè)溫方式。

3 紅外測(cè)溫技術(shù)在變電運(yùn)維中的應(yīng)用

在當(dāng)前的發(fā)展階段下，對(duì)電力能源的需求不斷提升，變電系統(tǒng)面臨著比較大的運(yùn)行壓力，在這種情況下，就需要將變電運(yùn)維管理重視起來(lái)，加強(qiáng)對(duì)相關(guān)設(shè)備的巡視，在這個(gè)過(guò)程中，需要保證巡視技術(shù)的先進(jìn)性，通過(guò)將紅外測(cè)溫技術(shù)應(yīng)用于變電運(yùn)維管理中，能夠有效提升檢測(cè)過(guò)程的安全性，并促進(jìn)檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性的提升，該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)在不接觸設(shè)備的情況下對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。然后工作人員通過(guò)對(duì)比設(shè)備正常狀態(tài)溫度和測(cè)定溫度，對(duì)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)是否存在異常做出判定。因此在變電運(yùn)維管理中，需要將紅外測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用重視起來(lái)，并在實(shí)踐中不斷完善紅外測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用方法，從而進(jìn)一步提升變電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性以及穩(wěn)定性[2]。

3.1 狀態(tài)變電檢測(cè)中的應(yīng)用

狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)具有很高的靈活性，在變電運(yùn)維管理中能夠有效的提升工作的效率、節(jié)省工作的時(shí)間，同時(shí)降低環(huán)境干擾對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。需要注意的是，以上優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮需要基于待測(cè)設(shè)備配件狀態(tài)完整良好的情況下。一般來(lái)說(shuō)，在對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中設(shè)備會(huì)有一定的電荷，因此很難通過(guò)對(duì)內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)了解設(shè)備具體的情況，這對(duì)狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)有效的發(fā)揮以及相關(guān)技術(shù)順利的應(yīng)用產(chǎn)生了一定的影響。

一些自動(dòng)化檢測(cè)裝置及技術(shù)在投入應(yīng)用的過(guò)程中，往往能夠發(fā)現(xiàn)很多問(wèn)題，比如還有很多電力設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠在一定時(shí)間段內(nèi)對(duì)設(shè)備準(zhǔn)確地進(jìn)行一系列的檢測(cè)，但是由于數(shù)據(jù)的綜合性不足，因此難以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的有效預(yù)測(cè)。而應(yīng)用紅外測(cè)溫技術(shù)能夠較好地解決這一問(wèn)題，在應(yīng)用該技術(shù)的過(guò)程中，在各個(gè)時(shí)段對(duì)設(shè)備運(yùn)行的溫度進(jìn)行檢測(cè)，從而對(duì)設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行合理、準(zhǔn)確的分析，并且具有良好的兼容性，能夠從多個(gè)方面對(duì)狀態(tài)進(jìn)行輔助參照，因而能夠長(zhǎng)時(shí)間準(zhǔn)確地反映設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，提升檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.2 故障檢修中的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代社會(huì)電力能源需求的不斷增加，變電運(yùn)維工作也面臨著比較大的壓力。在應(yīng)用紅外測(cè)溫技術(shù)進(jìn)行故障篩查的過(guò)程中，篩查結(jié)果的準(zhǔn)確性以及全面性，對(duì)于電力設(shè)備查驗(yàn)的有效性以及故障識(shí)別的速率具有重要的影響。電力設(shè)備巡視和檢測(cè)過(guò)程中，工作人員需要對(duì)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的相關(guān)信息進(jìn)行全面收集和綜合分析，采取溫差比較的方式，能夠較為客觀、準(zhǔn)確地對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行判斷。

例如，變壓器的故障原因是非常多的，但是不管是哪種原因引發(fā)的變壓器故障，變壓器的溫度都會(huì)表現(xiàn)出異常，如果變壓器在發(fā)生進(jìn)水的情況下，那么內(nèi)部的電路就會(huì)出現(xiàn)短路，短路會(huì)導(dǎo)致變壓器內(nèi)部溫度快速升高；如果變壓器的金屬繞組有生銹的情況，則生銹部位的電阻會(huì)增加，電流在通過(guò)相關(guān)部位時(shí)會(huì)有大量的電能轉(zhuǎn)化為熱能，也會(huì)導(dǎo)致變壓器的溫度快速上升，如果變壓器內(nèi)部的電路出現(xiàn)了斷裂的情況，電流無(wú)法通過(guò)，則變壓器無(wú)功率、不會(huì)產(chǎn)生熱量，因此此時(shí)變壓器的溫度幾乎等同于環(huán)境溫度。

相關(guān)的故障問(wèn)題都可以通過(guò)應(yīng)用紅外測(cè)溫技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)變壓器通電運(yùn)行的過(guò)程中，銹蝕的部位電阻過(guò)高，溫度會(huì)急劇的上升，如果變壓器某些部位溫度上升的幅度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)溫度的15%，巡檢人員就能夠初步判定變壓器可能出現(xiàn)了金屬繞組銹蝕問(wèn)題。紅外測(cè)溫技術(shù)在變電設(shè)備檢測(cè)故障中的運(yùn)用，還能夠?qū)ι傻臒岢上駡D進(jìn)行分析，從而能夠更加準(zhǔn)確地了解設(shè)備的溫度情況，掌握設(shè)備溫度變化，對(duì)相關(guān)故障的判斷提供重要的依據(jù)。從電力系統(tǒng)的發(fā)展情況上來(lái)看，相關(guān)的管理系統(tǒng)通過(guò)現(xiàn)代信息技術(shù)的使用，對(duì)于后續(xù)的維護(hù)管理工作具有重要的意義。

3.3 在變電運(yùn)維中應(yīng)用的注意事項(xiàng)

采用現(xiàn)場(chǎng)安裝的網(wǎng)絡(luò)在線紅外熱像儀，配合微機(jī)可控云臺(tái)攝像機(jī)，具有預(yù)設(shè)位置的可控球攝像機(jī)和紅外槍攝像機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站設(shè)備熱缺陷的全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和報(bào)警，以確保指定目標(biāo)設(shè)備的監(jiān)測(cè)范圍或紅外熱圖像的監(jiān)測(cè)采集和記錄溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)，記錄設(shè)備溫度的變化，研究判斷加熱缺陷的性質(zhì)和發(fā)展趨勢(shì)。另外，將紅外測(cè)溫系統(tǒng)放在溫度調(diào)節(jié)箱內(nèi)，調(diào)節(jié)溫度調(diào)節(jié)箱的溫度，通過(guò)黑體標(biāo)定紅外測(cè)溫系統(tǒng)的溫度、獲得紅外測(cè)溫系統(tǒng)在不同溫度下的第一圖像灰度，根據(jù)第一圖像灰度和所述相應(yīng)溫度調(diào)節(jié)箱的溫度、獲得所述圖像灰度與環(huán)境溫度的第一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

將紅外測(cè)溫系統(tǒng)放置在培養(yǎng)箱中，通過(guò)黑體校準(zhǔn)紅外測(cè)溫系統(tǒng)的溫度、獲得不同黑體溫度下紅外測(cè)溫系統(tǒng)的第二圖像灰度，根據(jù)所述第二圖像灰度和對(duì)應(yīng)的黑體溫度、獲得所述圖像灰度和黑體溫度之間的第二對(duì)應(yīng)關(guān)系；將紅外測(cè)溫系統(tǒng)置于培養(yǎng)箱中，通過(guò)不斷改變黑體與紅外測(cè)溫系統(tǒng)之間的距離來(lái)校準(zhǔn)紅外測(cè)溫系統(tǒng)的溫度，以及獲取所述紅外測(cè)溫系統(tǒng)在不同測(cè)溫距離下的第三圖像灰度，并根據(jù)所述第三圖像灰度和所述對(duì)應(yīng)測(cè)溫距離，獲取所述圖像灰度與所述測(cè)溫距離之間的第三對(duì)應(yīng)關(guān)系。

通過(guò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)第一對(duì)應(yīng)、第二對(duì)應(yīng)和第三對(duì)應(yīng)進(jìn)行擬合，得到紅外測(cè)溫系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的標(biāo)定紅外輻射目標(biāo)的溫度曲線。環(huán)境溫度一般不宜低于5℃、空氣濕度一般不大于85%。不應(yīng)在有雷、雨、霧、雪的情況下進(jìn)行檢測(cè)，風(fēng)速一般不大于5m/s。氣候?yàn)殛幪臁⒍嘣茷橐耍缣煲荛_陽(yáng)光直射照射或反射入鏡。在室內(nèi)檢測(cè)應(yīng)避開燈光的直射，最好閉燈檢測(cè)。檢測(cè)電流制熱的設(shè)備，最好在設(shè)備負(fù)荷高峰狀態(tài)下進(jìn)行，一般不低于額定負(fù)荷的30%[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

變電運(yùn)維工作中，紅外測(cè)溫的技術(shù)是存在著較為重要的一個(gè)地位，所以對(duì)于電力企業(yè)而言，相關(guān)的工作人員必須要對(duì)這種技術(shù)的應(yīng)用引起足夠的重視，持續(xù)地去提高對(duì)紅外測(cè)溫技術(shù)的操作水平，保證其在實(shí)際進(jìn)行操作的過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)失誤，有效的去避免人為因素出現(xiàn)的偏差問(wèn)題，此外對(duì)紅外測(cè)溫技術(shù)原理和應(yīng)用作出分析，有效的轉(zhuǎn)變變電運(yùn)維工作中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而加強(qiáng)對(duì)這種技術(shù)的推廣和宣傳，保證電力系統(tǒng)運(yùn)維工作持續(xù)優(yōu)化，促進(jìn)電力企業(yè)自身快速的發(fā)展，為人們提供出更就安全和穩(wěn)定的電力供應(yīng)。