王治　郭文生　艾東平（.國(guó)網(wǎng)河南洛寧縣供電公司，河南洛寧　47700；.南陽北方大成電子有限公司，河南南陽　473000）

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紅外非接觸式技術(shù)在高壓開關(guān)溫度監(jiān)測(cè)與探傷的應(yīng)用

王治1郭文生1艾東平2
（1.國(guó)網(wǎng)河南洛寧縣供電公司，河南洛寧471700；2.南陽北方大成電子有限公司，河南南陽473000）

【摘 要】變電設(shè)備狀態(tài)檢修是電力部門一直追求的目標(biāo)之一，同時(shí)也是建設(shè)智能電網(wǎng)的必要基礎(chǔ)，為實(shí)現(xiàn)高壓開關(guān)狀態(tài)檢修，構(gòu)建高壓開關(guān)溫度在線監(jiān)測(cè)探傷系統(tǒng)。本文圍繞系統(tǒng)架構(gòu)、主要組成、實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行闡述并總結(jié)，論證了紅外非接觸式技術(shù)在高壓開關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)與探傷領(lǐng)域應(yīng)用的可行性和實(shí)用性，結(jié)合人工智能相關(guān)技術(shù)，具有明顯的未來應(yīng)用前景和深遠(yuǎn)意義。

【關(guān)鍵詞】紅外非接觸式高壓開關(guān)測(cè)溫探傷

1　概述

開關(guān)電器在電力系統(tǒng)中起著控制和保護(hù)等重要作用，高壓開關(guān)在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，觸點(diǎn)部位存在不同程度老化的現(xiàn)象，同時(shí)由于存在著接觸電阻過大的因素，會(huì)出現(xiàn)不同程度的發(fā)熱情況，發(fā)熱嚴(yán)重的，會(huì)導(dǎo)致進(jìn)一步的惡化，引起火災(zāi)，燒毀設(shè)備，導(dǎo)致電網(wǎng)停電，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和生活帶來巨大的損失。

因此，非常有必要針對(duì)高壓開關(guān)柜開展溫度在線監(jiān)測(cè)和探傷工作，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修，提高設(shè)備運(yùn)行可靠性，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，優(yōu)化運(yùn)維檢修成本，提升供電可靠性。

2　系統(tǒng)架構(gòu)

基于紅外傳感技術(shù)、微電子設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理及網(wǎng)絡(luò)化通信、B/S軟件架構(gòu)技術(shù)和人工智能專家系統(tǒng)，設(shè)計(jì)高壓開關(guān)溫度在線監(jiān)測(cè)與探傷系統(tǒng)（下稱系統(tǒng)）。

系統(tǒng)采用多層次分級(jí)式的分布結(jié)構(gòu)，在高壓開關(guān)柜內(nèi)部署非接觸式紅外測(cè)溫終端，實(shí)時(shí)采集節(jié)點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)，自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并逐級(jí)傳輸給主站軟件，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)溫度可視化統(tǒng)一監(jiān)測(cè)、超限預(yù)警、狀態(tài)評(píng)估（設(shè)備探傷）和趨勢(shì)分析，突破時(shí)間和空間的約束，實(shí)現(xiàn)高壓開關(guān)在線監(jiān)測(cè)和探傷的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。

3　主要組成

3.1測(cè)溫終端

目前國(guó)內(nèi)電力公司高壓環(huán)境下常用有蠟片測(cè)溫、無線有源測(cè)溫、無源無線測(cè)溫、熱紅外測(cè)溫和光纖測(cè)溫等，這些技術(shù)都存在有各種優(yōu)缺點(diǎn)。

非接觸式紅外技術(shù)比較先進(jìn)，其不僅可以用作溫度監(jiān)測(cè)應(yīng)用，還可以進(jìn)行設(shè)備紅外探傷應(yīng)用，是一種更為可靠和全面的監(jiān)測(cè)帶電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的技術(shù)手段。

紅外探傷測(cè)溫探頭采用非接觸式設(shè)計(jì)，由微處理器和數(shù)字溫度傳感器以及外圍電路組成，非接觸式安裝，有效隔絕電氣接觸，減少電磁干擾，便于維護(hù)。

紅外探傷測(cè)溫探頭采用高精度測(cè)溫芯片，正常工作的環(huán)境溫度范圍為-40℃～+85℃，可測(cè)量溫度范圍為-70℃～+380℃，測(cè)量絕對(duì)精度為±1℃，完全能夠滿足高壓開關(guān)柜內(nèi)溫度檢測(cè)的需要。內(nèi)部框圖見圖1。

3.2主站軟件

中心主站部署系統(tǒng)軟件，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是基礎(chǔ)部分，提供一個(gè)圖形化的操作界面，用戶可以查詢?nèi)我庖慌_(tái)開關(guān)柜的設(shè)備（節(jié)點(diǎn)）運(yùn)行溫度、狀態(tài)曲線、溫度報(bào)表等信息；分析預(yù)警是高級(jí)應(yīng)用，應(yīng)用人工智能先進(jìn)技術(shù)，構(gòu)建評(píng)估和預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)診斷和故障預(yù)警。軟件結(jié)構(gòu)圖見圖2。

3.3通訊網(wǎng)絡(luò)

測(cè)溫終端通過485通信的方式數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，最終通過以太網(wǎng)接口或無線網(wǎng)絡(luò)將所有數(shù)據(jù)上傳到中心站。

4　實(shí)踐驗(yàn)證

高壓開關(guān)溫度在線監(jiān)測(cè)與探傷系統(tǒng)在洛寧供電公司變電站現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用。軟件主要界面如圖3和圖4。

通過變電站長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行測(cè)試表明，系統(tǒng)運(yùn)行可靠、穩(wěn)定，能及時(shí)準(zhǔn)地處理數(shù)據(jù)、傳輸數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、超溫告警和狀態(tài)評(píng)估、趨勢(shì)分析。

5　結(jié)語

本文研究的系統(tǒng)，應(yīng)用非解觸式紅外測(cè)溫技術(shù)，不需達(dá)到熱平衡即可快速精確、實(shí)時(shí)連續(xù)測(cè)量溫度，在可測(cè)范圍內(nèi)對(duì)難以接觸或不安全區(qū)域安全穩(wěn)定工作，使帶電設(shè)備的溫度測(cè)量更加安全，通過對(duì)設(shè)備相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)（溫度、狀體評(píng)級(jí)）的監(jiān)測(cè)以及未來趨勢(shì)分析，實(shí)現(xiàn)超前預(yù)警，在問題萌芽階段提醒相關(guān)運(yùn)維人員進(jìn)行處理，嚴(yán)格防范惡性事故的發(fā)生可能，防患于未然，真正提高供電企業(yè)運(yùn)維工作效率，降低高壓開關(guān)運(yùn)維成本，為供電企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

作者簡(jiǎn)介：王治（1978—），研究方向：電力系統(tǒng)自動(dòng)化；郭文生（1966—），研究方向：電網(wǎng)管理與服務(wù)；艾東平（1968—），研究方向：電力電子。