馮祎

摘 要：運(yùn)維站的紅外監(jiān)測與診斷，利用變電設(shè)備的致熱效應(yīng)，采用紅外熱成像設(shè)備獲取從變電設(shè)備表層發(fā)出的紅外輻射信息，依此判斷設(shè)備的運(yùn)行狀況和缺陷性質(zhì)。該技術(shù)僅限于戶外及裸露設(shè)備，而對于封閉式的開關(guān)柜內(nèi)如斷路器、刀閘聯(lián)接點(diǎn)和觸頭的測溫，紅外熱像儀限于紅外線不能穿透物體的特性而無法進(jìn)行，基于超像素技術(shù)的經(jīng)濟(jì)型光讀出熱像監(jiān)控裝置，能夠有效地解決了這一疑難雜癥。

關(guān)鍵詞：紅外熱成像；測溫；監(jiān)控；運(yùn)維站

中圖分類號：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）27-0014-02

紅外熱像診斷技術(shù)的廣泛應(yīng)用，推動熱成像測溫平臺解決了電網(wǎng)中的大量戶外及裸露設(shè)備熱性故障問題，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備表面輻射的紅外光進(jìn)行非接觸、遠(yuǎn)距離熱成像檢測而又不受電場干擾，因此具有直觀、精確、靈敏度高、快捷、安全等特性，已成為電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測和故障缺陷診斷的重要手段。而對于封閉式的開關(guān)柜內(nèi)如斷路器、刀閘聯(lián)接點(diǎn)和觸頭的測溫，紅外熱像儀限于紅外線不能穿透物體的特性而無法進(jìn)行，而基于超像素技術(shù)的經(jīng)濟(jì)型光讀出熱像監(jiān)控裝置，能夠有效地解決了這一疑難雜癥。

基于超像素技術(shù)的經(jīng)濟(jì)型光讀出熱像監(jiān)控裝置應(yīng)用于運(yùn)維站各變電站及開關(guān)柜一體，它探索性地把運(yùn)維站戶外及裸露設(shè)備熱性故障問題和開關(guān)柜內(nèi)如斷路器、刀閘聯(lián)接點(diǎn)和觸頭的測溫進(jìn)行有效的結(jié)合，既保證了戶外及裸露設(shè)備的安全監(jiān)測，也對柜體內(nèi)進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測；而后根據(jù)熱像和溫值記錄，通過綜合系統(tǒng)軟件，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的進(jìn)行監(jiān)測預(yù)警，最大限度的保證了運(yùn)維站設(shè)備的運(yùn)行安全。不僅提高了工作效率，實(shí)現(xiàn)了管理的信息化、智能化，而且確保了設(shè)備管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

本系統(tǒng)采用模塊化集成的設(shè)計(jì)理念，根據(jù)電力行業(yè)規(guī)程，不僅使得紅外熱像在線監(jiān)測平臺可作為獨(dú)立的系統(tǒng)運(yùn)行，也可自成系統(tǒng)，還可以形成綜合監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，有很強(qiáng)的可拓展性和兼容性。

1 項(xiàng)目的理論和實(shí)踐依據(jù)

運(yùn)維站的紅外監(jiān)測與診斷利用變電設(shè)備的致熱效應(yīng)，采用紅外熱成像設(shè)備獲取從變電設(shè)備表面發(fā)出的紅外輻射信息，從而判斷設(shè)備的運(yùn)行狀況和缺陷性質(zhì)。利用紅外熱成像技術(shù)不僅能測量出變電設(shè)備表面的溫度，還能實(shí)時(shí)反映變電設(shè)備的溫度分布狀態(tài)，這對于早期發(fā)現(xiàn)缺陷，判斷缺陷點(diǎn)位置，分析缺陷原因，都是非常有效的手段。

采用最新紅外熱成像技術(shù)，能夠精準(zhǔn)地監(jiān)測電力設(shè)備的運(yùn)行狀況，尤其是在光線較差的夜晚效果更佳。紅外設(shè)備采用一流的密封設(shè)計(jì)，能有效防止電路板、焊點(diǎn)等電路接觸點(diǎn)的腐蝕和老化，延長設(shè)備的工作和使用壽命，保證設(shè)備可靠性工作；同時(shí)通過先進(jìn)的納米導(dǎo)熱管技術(shù)將機(jī)芯的發(fā)熱傳導(dǎo)到機(jī)殼，解決了在全密封狀態(tài)下設(shè)備散熱的難題。

采用基于超像素技術(shù)的經(jīng)濟(jì)型光讀出熱像監(jiān)控裝置技術(shù)，使得每個(gè)柜體紅外熱像通過無線技術(shù)與監(jiān)控中心連接，有效將敷設(shè)線路的難度降低，大大縮短施工周期和難度。使監(jiān)控系統(tǒng)的組網(wǎng)和擴(kuò)充更加便捷、靈活。

監(jiān)控中心管理功能擴(kuò)展。除滿足工作人員需要的監(jiān)控、報(bào)警、錄像功能外，可以擴(kuò)展局域網(wǎng)互聯(lián)，其他辦公室管理者也可以通過局域網(wǎng)及時(shí)觀看現(xiàn)場設(shè)備工作情況。還可以將紅外熱像儀監(jiān)控圖像傳送到InterNet。在異地或更遠(yuǎn)的地方，也能通過上網(wǎng)連接監(jiān)控中心的全球眼設(shè)備了解紅外熱像儀監(jiān)控狀態(tài)。使監(jiān)控系統(tǒng)的功能得到更大的擴(kuò)展和延伸。

本系統(tǒng)的主要難點(diǎn)在于將紅外熱像測溫平臺和基于超像素技術(shù)的經(jīng)濟(jì)型光讀出熱像監(jiān)控裝置結(jié)合在一起。而紅外熱像平臺以圖像視頻為主，基于超像素技術(shù)的經(jīng)濟(jì)型光讀出熱像監(jiān)控裝置則以多點(diǎn)溫監(jiān)控為主。將兩套軟件有效的結(jié)合，正確的判斷測溫類型，從而得到設(shè)備信息以及故障類型，需要對設(shè)備進(jìn)行分類以及結(jié)合硬件對設(shè)備信息進(jìn)行預(yù)初始化。

2 項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)和解決的主要問題

創(chuàng)新性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）基于熱像測溫平臺開發(fā)。

（2）基于Zigbee無線測溫平臺開發(fā)。

（3）熱像測溫平臺與Zigbee無線測溫平臺融合。

（4）通過GPRS等方式來預(yù)警，進(jìn)而完成基于超像素技術(shù)的經(jīng)濟(jì)型光讀出熱像監(jiān)控裝置在運(yùn)維站的應(yīng)用開發(fā)。

3 項(xiàng)目實(shí)施方案

根據(jù)現(xiàn)場情況，實(shí)時(shí)安裝兩套紅外熱成像檢測系統(tǒng)，具體示意圖如下：

根據(jù)變電站現(xiàn)場安裝情況及位置，根據(jù)功能現(xiàn)場需求功能開發(fā)相應(yīng)的軟件。具有如下特點(diǎn)：

（1）紅外圖像全數(shù)字處理，紅外圖像從采集、傳送、處理、存儲4個(gè)環(huán)節(jié)全部采用數(shù)字化方式工作。保證測溫精度高、圖像品質(zhì)好、抗干擾能力強(qiáng)、能回放式測溫。把每個(gè)設(shè)備和部件當(dāng)成監(jiān)測“對象”，實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)檢測。

（2）能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)庫多級管理，電力設(shè)備和部件作為監(jiān)測“對象”建立設(shè)備狀態(tài)檔案。紅外設(shè)備每日定時(shí)自動生成溫度檢測結(jié)果，并將溫度異常設(shè)備的溫度檢測圖片和信息保存，檢測的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行集中管理。該系統(tǒng)同時(shí)將報(bào)警信息以短信方式發(fā)送給設(shè)備管理人員，使其第一時(shí)間掌握設(shè)備的運(yùn)行狀況。

（3）能夠簡便、快速查詢，變電站配置有控制機(jī)，可以按照用戶自定義的方式定期生成報(bào)告，以方便運(yùn)維工作人員快速了解設(shè)備總體運(yùn)行狀態(tài)。

（4）準(zhǔn)確、全面的溫度分析，開發(fā)專業(yè)測溫分析軟件對紅外圖片進(jìn)行詳細(xì)分析?？稍诩t外圖像上通過設(shè)置“點(diǎn)”、“線”、“區(qū)域”、“等溫線”等多種分析方法，對關(guān)心區(qū)域作更精確測溫。測溫結(jié)果可以自動生成“測試報(bào)告”作為檢修依據(jù)。

（5）能夠?qū)崟r(shí)“遠(yuǎn)程圖像控制”，通過客戶端安裝的管理軟件，用戶可以足不出戶就能遠(yuǎn)程控制變電站中的紅外測溫儀，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對變電站的重要設(shè)備進(jìn)行全面的遠(yuǎn)程控制和測溫。

（6）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)配置靈活、操作簡便、布局合理，便于系統(tǒng)擴(kuò)展。艙內(nèi)恒溫密封防雨、防塵，同時(shí)輸入、輸出接口帶有避雷器裝置。

（7）基于網(wǎng)絡(luò)通訊，便于系統(tǒng)擴(kuò)展。

接下來，在開關(guān)柜中，設(shè)計(jì)60套基于Zigbee無線測溫點(diǎn)。通過10套路由器和1套協(xié)調(diào)器將所布局的點(diǎn)組成一套系統(tǒng)，然后根據(jù)現(xiàn)場情況來進(jìn)行布點(diǎn)命名。在開發(fā)基于Zigbee無線測溫軟件平臺，具體流程如圖2。

最后再將兩套系統(tǒng)進(jìn)行有效的結(jié)合，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行設(shè)計(jì)報(bào)警閾值設(shè)置，報(bào)表設(shè)計(jì)等等。

4 結(jié)束語

系統(tǒng)的投入應(yīng)用，對運(yùn)維站戶外及裸露設(shè)備的安全監(jiān)測，以及變電站柜體內(nèi)進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測及預(yù)警，能夠很好的保證運(yùn)維站的整體設(shè)備運(yùn)行安全。安全提高了，事故避免了，也就很大程度上的提高了經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也創(chuàng)造了社會效益。

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