唐傳佳，王錫琳，魏曼榮

(國網(wǎng)安徽省電力公司蚌埠供電公司，安徽 蚌埠 233000)

變電站高壓設(shè)備一體化溫度監(jiān)測系統(tǒng)的研究

唐傳佳，王錫琳，魏曼榮

(國網(wǎng)安徽省電力公司蚌埠供電公司，安徽 蚌埠 233000)

采用在線式紅外熱像儀、紅外窗口+手持式紅外熱像儀、無線測溫等多種測溫方式，監(jiān)測變電站內(nèi)帶電設(shè)備的溫度數(shù)據(jù)，并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析管理，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備故障的智能診斷，為設(shè)備的狀態(tài)檢修提供依據(jù)，提升供電的可靠性和經(jīng)濟(jì)效益。

變電站；紅外測溫；自動巡測；無線測溫

0 引言

變電站高壓設(shè)備一體化溫度監(jiān)測系統(tǒng)利用在線式紅外熱成像儀、無線測溫技術(shù)、手持式紅外測溫儀對區(qū)域內(nèi)所有設(shè)備進(jìn)行溫度監(jiān)測。在線式紅外熱成像儀按照預(yù)先設(shè)定的程序巡檢，獲取覆蓋范圍內(nèi)每個設(shè)定目標(biāo)的紅外熱圖像，并結(jié)合紅外圖像識別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對站內(nèi)高壓設(shè)備故障的智能診斷。

1 變電站高壓設(shè)備一體化溫度監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成

該監(jiān)測系統(tǒng)為多種測溫手段集成的變電站綜合測溫體系，將手持紅外測溫、在線紅外測溫、基于紅外窗口測溫和開關(guān)柜無線測溫深度整合，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了變電站高壓設(shè)備一體化溫度監(jiān)測。

1.1 紅外熱像在線監(jiān)測系統(tǒng)

每套在線式紅外測溫系統(tǒng)由1臺在線式紅外熱成像儀，配合高清可見光CCD攝像機(jī)組成。

1.2 紅外窗口+手持紅外熱像儀

透過開關(guān)柜后門上的紅外窗口，使用手持式紅外熱像儀，采集高壓開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備的紅外圖像。

1.3 無線測溫裝置

在高壓開關(guān)柜內(nèi)被測電氣接頭上粘貼等電位無線傳感監(jiān)測探頭(含CPU和射頻模塊)，采用成熟的傳感技術(shù)和獨(dú)特的無線通信技術(shù)進(jìn)行高壓隔離和信號傳輸，利用固有的絕緣性和抗電磁場干擾性能實(shí)現(xiàn)對高壓設(shè)備的無線測溫。通過熱敏元件對實(shí)時(shí)溫度信號識別處理后，由射頻模塊發(fā)送信號到接收基站及集控中心，實(shí)時(shí)顯示各電氣接頭的發(fā)熱溫度。

1.4 溫度監(jiān)測系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

根據(jù)電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)情況，一體化溫度監(jiān)測系統(tǒng)的整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意

1.5 系統(tǒng)整體功能模塊構(gòu)架

系統(tǒng)整體功能模塊構(gòu)架如圖2所示。

2 變電站高壓設(shè)備一體化溫度監(jiān)測系統(tǒng)功能

該監(jiān)測系統(tǒng)為變電站內(nèi)設(shè)備的狀態(tài)檢修、電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行和檢驗(yàn)報(bào)表的管理提供了全面、規(guī)范、準(zhǔn)確的技術(shù)支持，以提高檢修效率，并可相應(yīng)縮短停電時(shí)間，減少因檢修停電造成的供電量損失。

圖2 系統(tǒng)整體功能模塊構(gòu)架

2.1 定時(shí)開啟紅外熱成像設(shè)備

在巡航工作狀態(tài)下，計(jì)算機(jī)定時(shí)開啟紅外熱成像設(shè)備。紅外熱成像設(shè)備安裝在云臺上，并通過固定在門型鋼構(gòu)上的導(dǎo)軌在設(shè)備上方運(yùn)行。在云臺的控制下，紅外熱成像設(shè)備按照事先設(shè)定的診斷位置，自動調(diào)整拍攝角度和成像焦距，對受檢測設(shè)備進(jìn)行定時(shí)定點(diǎn)的紅外圖像采集和溫度數(shù)據(jù)分析，并將紅外圖像采集存儲下來，送入數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析、比較，利用設(shè)定的判據(jù)確定設(shè)備的工作狀態(tài)。若發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)故障，則發(fā)出報(bào)警信息；若設(shè)備和區(qū)域溫度出現(xiàn)異常，系統(tǒng)將引導(dǎo)操作人員對其紅外熱像進(jìn)行遠(yuǎn)程精細(xì)拍攝，并通過系統(tǒng)分析功能加以分析和判斷。

2.2 定時(shí)接收溫度信息

在計(jì)算機(jī)控制下，該系統(tǒng)定時(shí)接收每個無線傳感監(jiān)測探頭發(fā)送的溫度信息，并將該溫度信息存儲下來，以便對設(shè)備的溫度信息進(jìn)行長期分析和比較；同時(shí)，根據(jù)設(shè)定的溫度閾值，診斷設(shè)備的當(dāng)前工作狀態(tài)，當(dāng)超出溫度閾值時(shí)，發(fā)送報(bào)警信息。

2.3 對開關(guān)柜內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行溫度監(jiān)測

利用手持式紅外熱像儀，經(jīng)開關(guān)柜后柜門上的紅外檢測窗口，對開關(guān)柜內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行溫度監(jiān)測；并與無線測溫技術(shù)相結(jié)合，研究紅外窗口對溫度測量的影響，建立相應(yīng)的測溫、診斷模型以及相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 拍攝紅外熱像和可見光圖像

利用紅外熱成像設(shè)備和可見光CCD攝像機(jī)的雙艙監(jiān)控，拍攝紅外熱像和可見光圖像。采用圖像處理技術(shù)，對紅外圖像進(jìn)行全景拼接和紅外與可見光圖像的融合。通過全景拼接生成視場域內(nèi)大尺度紅外圖像，實(shí)現(xiàn)同一設(shè)備不同相位的統(tǒng)一展示。

根據(jù)檢測溫度信息，使用國家電網(wǎng)公司的紅外診斷導(dǎo)則，對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行診斷分析。采用融合技術(shù)融合后的圖像，綜合紅外信息和可見光信息，可輕易地從可見光圖像上識別目標(biāo)設(shè)備。紅外在線智能監(jiān)測流程如圖3所示。

圖3 紅外在線智能監(jiān)測流程

3 變電站高壓設(shè)備一體化溫度監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用

目前，變電站高壓設(shè)備一體化溫度監(jiān)測系統(tǒng)已成功應(yīng)用于某變電站。該變電站是1座220 kV無人值守變電站，站內(nèi)2臺220 kV主變，分為3個電壓等級，其中220 kV采用雙母線帶旁路接線方式，110 kV采用單母線分段接線方式，35 kV采用單母線分段帶旁路接線方式，全部為敞開式SF6開關(guān)，35 kV開關(guān)戶內(nèi)布置，其余戶外布置。電抗器接在35 kV母線上，采用垂直戶外布置。站用變2臺，一臺接在35 kV母線上，另一臺接在線路上。

由于母線較長，變電站220/110/35 kV各安裝了2套紅外溫度巡測系統(tǒng)，電抗器也安裝了1套。全站所有設(shè)備，包括開關(guān)、流變、避雷器、電抗器等均可采用自動巡檢紅外測溫方式。

4 結(jié)束語

變電站高壓設(shè)備一體化溫度監(jiān)測系統(tǒng)將紅外自動巡測、圖像傳輸存儲、設(shè)備故障診斷、狀態(tài)檢修有機(jī)結(jié)合起來，對設(shè)備表面輻射的紅外光像進(jìn)行非接觸、遠(yuǎn)距離熱成像檢測，不受電場干擾，具有直觀、準(zhǔn)確、快速、安全、靈敏度高、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)，使紅外測溫工作走向?qū)崟r(shí)化、智能化和規(guī)范化，成為電力設(shè)備健康狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的重要手段。

紅外成像信息傳輸平臺提供的實(shí)時(shí)清晰圖像和診斷平臺提供的數(shù)據(jù)信息提高了檢修人員的消缺效率，縮短了設(shè)備停電時(shí)間，提升了供電可靠性。同時(shí)，將人工測溫變?yōu)樽詣訙y溫，節(jié)約了大量人力，降低了生產(chǎn)成本，為供電企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

1 周 娜．變電站高壓設(shè)備發(fā)熱故障智能檢測系統(tǒng)的研究[D]．鄭州：華北水利水電學(xué)院，2011.

2 翁銀燕．光纖布拉格光柵振動加速度傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究[D]．西安：西北大學(xué)，2012.

3 熊 靖．基于光纖布拉格光柵加速度傳感器的振動監(jiān)測系統(tǒng)[J]．中國水運(yùn)， 2010，10(1)：70-71.

2016-12-17；

2017-01-06。

唐傳佳(1979—)，男，工程師，主要從事變電運(yùn)維技術(shù)管理工作，email：bepc1@163.com。

王錫琳(1982—)，男，助理工程師，主要從事物資供應(yīng)流程管理工作。

魏曼榮(1964—)，女，高級工程師，主要從事安全教育培訓(xùn)及事故管理工作。