1、基于红外成像的变电设备温度远程在线监控 【摘 要】 随着电力自动化系统的不断更新和进步，电力自动化系统运行的安全性和可靠性越来越有保障，在无人值守或少人值守的情况下，实现了电力系统高效、安全的运行。红外线成像应用在变电设备温度远程监控是电力自动化系统的一次革新。它的应用，加快了故障的排查效率，为设备的维修提供了可靠依据，保证了变电设备的及时修复，确保了电网的安全、稳定、高效的运行。 【关键词】 红外成像 变电设备 在线监控 自动化 1 红外成像系统的组成 红外成像系统主要由前端设备、传输网络和监控中心组成。前段设备主要由在线式红外热成像仪、摄像头、传感报警探测设备等组成。红外热像仪主要是用来探
2、测变电设备的红外辐射，再将其转化成温度视频图像和温度值等形式表达出来。使工作人员能够很直观的观测到监测设备的温度分布情况。传输网络主要使用电力专网。监控中心是电力系统运行的控制中心，这里连接着各类服务器、储存设备、显示设备、输出设备等，是电力系统运行、调度的心脏。操作人员在这里对变电设备温度进行监控，将传输过来的温度信息进行分析、调看等工作，保证设备正常运行的状态。（如图一） 2 红外成像技术在变电设备温度监控中的运用 变电设备是电力系统的枢纽，而温度是变电设备运行的重要参数，通过温度的红外线检测，就能实现对变电设备运行状态的实时的、有效的遥测、遥控。当变电设备运行异常时能第一时间发现问题，确
3、保变电设备运行的安全、可靠。随着“四遥”技术的成熟，和“遥视”技术的兴起，电力系统综合自动化已提高到了一个新的水平，红外线热成像技术已广泛的运用到电力系统，成为电力系统综合自动化发展的重要技术之一。 红外成像技术是变电设备运行状态的有效监控手段，它运用的是红外线与温度的关联性来监控变电设备运行的异常。当变电设备运行异常时，以电磁波形式向外辐射的热能就会发生变化，红外测温设备就能将检测到的异常热能信息转化为直观的温度信息通过联网的显示设备显示出来，是一种以温度的高低来判断变电设备运行状态的技术。（如图二） 变电设备在运行过程中产生红外线辐射，红外测温设备接收到大气传输过来的红外线辐射再将它转化为
4、温度信息进行传输和显示。红外成像主要应用在对隔离开关接头、引流线、多油断路器油箱内部发热等的检测和诊断中，对电网自动化的实施的效果和深度意义重大。 3 红外成像的特点 3.1 红外成像技术的优点 红外成像技术的使用创新了变电设备运行的监控手段，使远程在线监控得以更好的实现，相对于传统接触式温度监控它具有众多优点。首先它不需与变电设备直接接触，只需被测变电设备的辐射充分的照射到检测元件上。一方面避免了直接接触对感热元件造成腐蚀的可能性，另一方面减少了操控人员面临的危险，使工作环境更为安全。其次，它的红外成像速度较快，传输、显示的动态图像直观、清晰，方便了工作人员及时发现故障、解决问题。再次，红外
5、成像设备可以实现对变电设备高效、长期、可靠的远程在线监控，而且传输的信息易于保存、调用和分析，为变电设备的使用提供了安全、可行的保护。第四，在监控过程中如发现温度值异常时，综合自动系统会自动报警，提示工作人员查看、分析，结合经验进行合理、正确的操作。第五红外成像系统使用灵活、适应性强，又集遥控、遥视等功能于一体。除灵活，监控操作简便、直观，极大的方便了值守人员的操作应用，为电力系统综合自动化实现无人监管又迈出了成功的一步。 3.2 红外成像技术中存在的问题 红外成像技术已广泛使用在电力综合自动化系统中，随着技术的成熟和科技的发展，积累了很多红外成像技术的经验，但也发现了不少问题。首先在利用红外
6、成像技术测温时，由于红外辐射的信号比较弱小，易受到阳光、风力状况等影响，因此在使用中不能完全排除外界对红外成像的干扰，会引起监控的误差，变电设备小范围内的温度异常变化很难被发现，或是很容易被忽略。其次，理论上红外成像技术适用于任何温度的监测，但实际应用中，监测温度一旦低于1000度，测量温度的误差就会比较大，影响监测结果和判断。再次，红外成像技术的应用虽然可以发现很多设备的缺陷和故障，但是现在的检测水平还达不到对所有设备内部的缺陷、故障做出正确的判断。因此红外成像技术在电力系统中的运用有待我们进一步的发展和研究。 在目前，为了减少红外成像的判断误差，首先在安装检测时要充分考虑周边环境的影响，避
7、免非待测物体的辐射能进入测试角。其次在监控变电设备周围设置屏蔽物，最大可能的排除外界干扰。在室外环境下监控时要考虑多云天气和晴朗天气等因素对测试温度的影响。再次，对于发光率低的监控物体，采用涂抹发射率高的涂料等方式来提高物体的发射率，增加红外成像的准确性。随着科技的发展，红外成像技术的运用会越来越成熟、越来越精确。 4 变电设备的远程在线监控 变电设备的远程在线监控主要是通过红外成像来实现的。通过这种先进的技术，可以实现变电设备在不停电、不接触、远距离的情况下进行设备运行状况的检测、监控，可以实现对设备存在的缺陷及隐患的早发现、早处理。首先对红外热像仪进行初始设置，电网系统将自动控制红外热像仪
8、的运作，对监控的变电设备进行拍摄，采集红外成像信息，并对设备的运行进行初步的分析、诊断。其次，与其他智能设备的组合运用，使电力系统的自动化得到提升。如与智能报警系统的组合应用。在对设备运行的实时状态进行监控中，如发现温度图像异常时，会自动发出声、光报警信号，引起操作人员的警觉，对存在的问题及隐患及时作出应对。第三，定时、定点对变电设备预设测量点，再对红外热像仪进行初始设置后，就能实现它对变电设备的自动巡航和自动拍摄功能。操作人员不但能直观、清晰的对采集到的已转化为温度表示形式的热能信息进行监控，而且还可根据需要对历史数据进行调取、查询和分析，方便了对变电设备运行的研究。第四，智能的报警平台还可
9、以以短信的形式给相关操作人员发出警报，提高了电力系统综合自动化的智能性，为无人值守创造了条件。第五，强大的数据库功能，收集了红外成像的所有监控信息。一方面可以对红外成像的视频进行条件查询，对当时的视频录像进行回放，对相似情况进行分析、比较。另一方面可对红外成像视频的历史数据进行智能管理，方便了相关数据的查询，使操作人员对变电设备的运行趋向能做出更正确、更准确的判断，有效的防范了变电设备运行中的错误。 变电设备是电力系统中电能变送的关键，影响着电能传输的效益和质量，关系着电能变输的安全、可靠。电力设备的工作性质，决定了它需要在高电压、大电流的环境中长期的、持续的运行，出现难以预测的问题是不可避免
10、的，变电设备的热故障就是比较常见的问题之一。红外成像技术结合智能化的电力综合自动化系统，实施对变电设备的远程在线监控，确保了变电设备的运行安全。有效减少和避免了变电设备较大故障的发生，确保了电能传输的效益。 5 结语 电力系统综合自动化的高智能化是电力系统发展的必然趋势，红外成像是这一发展趋势的关键环节之一，它的广泛使用使在事故之前能较准确的监控到各个监控点的温度分布及变化情况，为电力设备的良好、高效运行提供了可靠保障。然而变电设备运行缺陷的随机性、隐蔽性、多样性等特点又为红外成像技术提出了更高的要求。总之红外成像技术的应用还需要进一步的提高和发展，在实践中不断完善，使它的智能化、准确性、可靠性不断的提升，为电力系统综合自动化提供更多的支持。 参考文献： 1伟良，张青青等.基于红外成像的变电设备温度远程在线监控J.山东电力技术，2012（04）：10-12. 2谭湛.红外成像测温技术在变电站设备中的应用J.热电技术，2009（02）：53-56. 3陈旭飞.红外成像技术在变电站电气设备中的应用J.甘肃电力技术，2011（02）：16-25.第 6 页 共 6 页
