云昌盛

摘 要：當(dāng)前電力設(shè)備的紅外在線監(jiān)測(cè)越來越受到大家的重視，它可以對(duì)電力設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，及時(shí)了解電力設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀況，保障電力供應(yīng)的穩(wěn)定性，同時(shí)能節(jié)約大量人力實(shí)地監(jiān)測(cè)的成本，符合我國(guó)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)。本文以工程實(shí)例為依托，針對(duì)電力設(shè)備紅外在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用研究，以促進(jìn)電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電力設(shè)備；紅外在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；應(yīng)用

1 前言

近幾年，隨著堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的深入推進(jìn)，電力工業(yè)向著高電壓，大容量，互聯(lián)網(wǎng)化轉(zhuǎn)變，確保電力設(shè)備的安全持續(xù)運(yùn)行變得越來越重要。這就需要更加及時(shí)更加準(zhǔn)確地了解電力設(shè)備的狀態(tài)信息，因此對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)成為了保證其安全運(yùn)行的有效方法。此舉有利于發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障隱患，采取有效的預(yù)防維護(hù)措施，最大限度地減少停電事故的發(fā)生。電力設(shè)施產(chǎn)生故障的物理學(xué)機(jī)理主要涉及電、磁、熱、力等方面，但電力系統(tǒng)中設(shè)備的絕大部分故障和事故的具體表現(xiàn)為溫度的異常，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障或異常時(shí)，對(duì)應(yīng)的故障點(diǎn)的溫升變化會(huì)異常明顯，因此，可以將這些部件的溫度信息作為電力設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)的可靠依據(jù)。

目前，紅外檢測(cè)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛而深入，以紅外檢測(cè)技術(shù)為核心的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，成為了電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)，通過紅外檢測(cè)技對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，了解電力設(shè)備溫度信息，把控電力設(shè)備運(yùn)行狀況，可有效提高電力設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，并實(shí)現(xiàn)線上監(jiān)測(cè)，節(jié)約巡視次數(shù)與人工投入，因此下文中將結(jié)合某電廠實(shí)例分析電力設(shè)備紅外在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用。

2 項(xiàng)目背景

本項(xiàng)目擬為某電站開發(fā)一種基于圖像分析與溫度結(jié)合的精細(xì)化分析的紅外熱成像在線檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備本體的實(shí)時(shí)熱成像監(jiān)控，支持區(qū)域溫度顯示、歷史曲線分析、超限閾值告警等系統(tǒng)功能。其后臺(tái)部署在監(jiān)控中心，支持遠(yuǎn)程調(diào)閱監(jiān)控。采用在線紅外熱像儀后，可以實(shí)時(shí)自動(dòng)巡檢運(yùn)行設(shè)備的溫度情況并按預(yù)先設(shè)定的預(yù)警值發(fā)出聲音報(bào)警信號(hào)，及時(shí)把報(bào)警信號(hào)上傳至運(yùn)維中心，從而使運(yùn)維人員“早發(fā)現(xiàn)、早處理”，用調(diào)整負(fù)荷或改變系統(tǒng)運(yùn)行方式等手段，確保設(shè)備運(yùn)行的安全，提高運(yùn)行人員對(duì)設(shè)備缺陷的識(shí)別能力和預(yù)見性，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)運(yùn)維。

3 設(shè)計(jì)原則

3.1 利舊原則

設(shè)計(jì)過程中充分利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)、通信及網(wǎng)絡(luò)資源，并結(jié)合電力系統(tǒng)的實(shí)際業(yè)務(wù)需求和現(xiàn)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)的情況進(jìn)行開發(fā)，在確保實(shí)用性的同時(shí)，節(jié)省用戶投資。

3.2 兼容現(xiàn)有設(shè)備接入

新開發(fā)的系統(tǒng)完全兼容現(xiàn)有已投入使用的可見光視頻監(jiān)控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有設(shè)備的無縫接入，同時(shí)也提供標(biāo)準(zhǔn)紅外熱成像攝像機(jī)的接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)主流廠家設(shè)備的接入，兼容各種不同型號(hào)的紅外熱成像攝像機(jī)，便于后期系統(tǒng)擴(kuò)容。

3.3 功能可擴(kuò)展

平臺(tái)軟件的設(shè)計(jì)應(yīng)采用分層的模塊化結(jié)構(gòu)，具有良好的可擴(kuò)展能力，能夠方便地進(jìn)行圖像溫度在線分析、報(bào)警信號(hào)預(yù)案聯(lián)動(dòng)等應(yīng)用功能擴(kuò)展，以適應(yīng)后期業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。

3.4 數(shù)據(jù)安全性

升級(jí)后系統(tǒng)安全性除了基本的防攻擊、防非法侵入、防病毒等要求之外，還需要保證只有授權(quán)用戶可以訪問和使用平臺(tái)提供的服務(wù)，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩煽俊?/p>

4 實(shí)施方案

4.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)部署架構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)雙光譜的融合，將可見光與紅外光有機(jī)地結(jié)合，各種監(jiān)控設(shè)備通過交換機(jī)匯集到一個(gè)視頻綜合管理平臺(tái)當(dāng)中，進(jìn)行統(tǒng)一管理和監(jiān)控。

4.2 部署方案概述

本項(xiàng)目為該電站安裝紅外熱成像測(cè)溫設(shè)備，采用在線紅外熱像儀后，可以實(shí)時(shí)自動(dòng)巡檢運(yùn)行設(shè)備的溫度情況并按預(yù)先設(shè)定的預(yù)警值發(fā)出聲音報(bào)警信號(hào)，實(shí)時(shí)地把報(bào)警信號(hào)上傳至運(yùn)維中心，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，確保設(shè)備運(yùn)行的安全，提高運(yùn)行人員對(duì)設(shè)備缺陷的識(shí)別能力和預(yù)見性。

由于風(fēng)洞內(nèi)設(shè)備本體離墻壁距離較小，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控距離限制在1～1.5m，需考慮監(jiān)控設(shè)備視角覆蓋范圍及測(cè)溫有效距離（如圖2）。

5 技術(shù)要求

5.1 前端溫度檢測(cè)

測(cè)溫?zé)岢上駭z像機(jī)能夠?qū)η岸说谋O(jiān)控場(chǎng)景實(shí)時(shí)進(jìn)行框測(cè)溫或點(diǎn)測(cè)溫，測(cè)溫精度達(dá)到1 ℃，測(cè)溫誤差控制在±2℃之內(nèi)。熱成像攝像機(jī)支持100個(gè)以上預(yù)置點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)可以配置為點(diǎn)測(cè)溫、線測(cè)溫或面測(cè)溫的方式。

5.2 視頻圖像采集

測(cè)溫?cái)z像機(jī)分辨率為640×512，可以對(duì)其監(jiān)控場(chǎng)景進(jìn)行有效探測(cè)和成像，獲取圖像中的關(guān)鍵信息。攝像機(jī)采用雙光譜設(shè)計(jì)，既具有熱成像鏡頭，同時(shí)又兼具普通攝像機(jī)的可見光鏡頭/機(jī)芯。其中，可見光鏡頭/機(jī)芯的分辨率達(dá)1080P，最低照度為0.05Lux，可以對(duì)監(jiān)控場(chǎng)景進(jìn)行高清圖像采集和辨識(shí)。

5.3 報(bào)警聯(lián)動(dòng)功能

后端視頻綜合一體機(jī)接入報(bào)警輸入/輸出設(shè)備，針對(duì)不同監(jiān)控點(diǎn)配置多樣化的報(bào)警觸發(fā)規(guī)則，實(shí)現(xiàn)報(bào)警信號(hào)聯(lián)動(dòng)，自動(dòng)彈出報(bào)警位置的視頻圖像，迅速定位報(bào)警位置，同時(shí)通過日志記錄報(bào)警位置。視頻綜合一體機(jī)和熱成像攝像機(jī)本身也支持一些視頻報(bào)警功能，如移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警等，可將報(bào)警信號(hào)上傳至中心，彈出圖像等。

5.4 多級(jí)權(quán)限分配管理

通過視頻綜合一體機(jī)本地菜單或客戶端應(yīng)用軟件等可以添加和刪除用戶，并可對(duì)各級(jí)用戶的控制權(quán)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行管理。根據(jù)系統(tǒng)分配的不同權(quán)限，各級(jí)用戶享有對(duì)各監(jiān)控點(diǎn)圖像不同的瀏覽和控制權(quán)限。

5.5 紅外測(cè)溫分析功能

1）紅外視頻上疊加測(cè)溫信息OSD，溫度信息包括全屏最高溫、測(cè)溫區(qū)域的最高溫度值及位置，以及采用的偽彩色調(diào)色板、錄像時(shí)間等；

2）每個(gè)劃定區(qū)域的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)自動(dòng)保存，保存的數(shù)據(jù)包括測(cè)溫部位、時(shí)間、溫度值等；

3）可以設(shè)置溫度閾值，當(dāng)設(shè)備溫度異常時(shí)產(chǎn)生告警；

4）可以根據(jù)設(shè)備對(duì)象的發(fā)射率和測(cè)溫距離進(jìn)行測(cè)溫校正；

5）為了更便于定位設(shè)備故障，原始紅外溫度熱像圖可以存儲(chǔ)；

6）原始紅外溫度熱像圖支持點(diǎn)、線、面、等溫線等復(fù)雜的測(cè)溫分析；

7）熱點(diǎn)報(bào)警功能紅外圖像監(jiān)視系統(tǒng)具備熱點(diǎn)報(bào)警功能，熱點(diǎn)溫度閾值可設(shè)。

5.6 多種預(yù)警溫度和報(bào)警溫度機(jī)制

可設(shè)置預(yù)警及報(bào)警的閾值。例如，報(bào)警規(guī)則選擇“高溫大于”，預(yù)警溫度設(shè)置為“50℃”，報(bào)警溫度設(shè)置為“55℃”，則當(dāng)檢測(cè)到的溫度大于“50℃”時(shí)將產(chǎn)生預(yù)警，而當(dāng)溫度大于“55℃”時(shí)將產(chǎn)生報(bào)警。

為了防止溫度來回震蕩影響報(bào)警結(jié)果，需要設(shè)置一個(gè)容差溫度。例如，設(shè)置容差溫度為“3℃”，報(bào)警溫度為“55℃”，則當(dāng)檢測(cè)到的溫度為“55℃”時(shí)設(shè)備報(bào)警，當(dāng)檢測(cè)到的溫度≤52℃時(shí)，報(bào)警才會(huì)取消。

6 結(jié)論

在該項(xiàng)目實(shí)施過程中，通過應(yīng)用紅外熱成像測(cè)溫技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電站發(fā)電機(jī)組、封母、變壓器和高溫電纜等重要電氣元件的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及預(yù)警，減少甚至杜絕因電氣設(shè)備高溫、電纜短路或接頭發(fā)熱而引起的火災(zāi)事故發(fā)生，避免給生產(chǎn)運(yùn)行帶來重大損失。

通過本項(xiàng)目的實(shí)施部署，可實(shí)現(xiàn)非接觸方式檢測(cè)運(yùn)行中的設(shè)備溫度和運(yùn)行狀態(tài)，可以實(shí)時(shí)、簡(jiǎn)捷、安全、直觀、準(zhǔn)確地查找與判斷設(shè)備過熱故障，迅速采取處理措施，防止意外事故的發(fā)生。紅外熱成像測(cè)溫裝置為設(shè)備精細(xì)化點(diǎn)檢和維修提供有力技術(shù)支撐，可以提高工作員的運(yùn)維檢修效率，同時(shí)降低設(shè)備安全隱患。

參考文獻(xiàn)：

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