孔艷清 侯秀麗

摘 要：隨著我國社會主義市場經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國各行各業(yè)的發(fā)展都得到了極大的提升，電力行業(yè)也不例外，在電力行業(yè)升壓站及其他高壓設(shè)備出現(xiàn)故障時，故障部位會伴隨表現(xiàn)出熱狀態(tài)異常現(xiàn)象，而紅外故障檢測可實現(xiàn)對被測物體的表面溫度變化情況以及熱量分布的實時獲取，可對高壓設(shè)備進行實時檢測，同時紅外熱成像技術(shù)具有非接觸式紅外診斷的特點，使得紅外熱成像技術(shù)在應(yīng)用于高壓電氣設(shè)備熱故障檢測時具有更高效、更方便、更準(zhǔn)確的優(yōu)點。因此紅外成像技術(shù)在電力系統(tǒng)得到廣泛使用，現(xiàn)場運維人員是否能夠準(zhǔn)確判斷變壓器運行狀態(tài)，對變壓器狀態(tài)檢修策略的制定有著重要意義。

關(guān)鍵詞：紅外測溫技術(shù);220kV變電運行;應(yīng)用

引言

現(xiàn)有測溫系統(tǒng)主要涉及到紅外測溫系統(tǒng)和光纖測溫系統(tǒng)，紅外測溫系統(tǒng)即在人工巡查測溫過程中，紅外測溫儀的使用較為普遍，雖然使用較為靈活，但是成本較高，精準(zhǔn)度不高，實時監(jiān)測效果不是很理想，且一旦遇到遮擋物，紅外線便無法穿過，同時會受到周圍磁場的影響，導(dǎo)致紅外測溫儀的應(yīng)用范圍較低。由于開關(guān)柜的空間有限，不適宜安裝紅外測溫探頭，原因是探頭安裝后需要與周圍的物體保持一定的距離，易受周圍環(huán)境的干擾，導(dǎo)致測溫的精度受到影響。光纖測溫系統(tǒng)是這些年在國內(nèi)外高壓測量研究中，對光纖技術(shù)的研究與應(yīng)用比較廣泛，光纖技術(shù)可以實現(xiàn)在線測量，得到電量參數(shù)。光纖傳輸系統(tǒng)在實際應(yīng)用中，主要是由于其具有耐腐蝕、絕緣強度高等特點，且體積較小，適應(yīng)于高電壓測量，所以有良好的應(yīng)用效果。光纖式溫度測溫主要的信號來源是光纖信號，在帶電物體的表面安裝溫度傳感頭，光纖是連接測溫儀與溫度傳感器的方式。分布式光纖測溫、熒光光纖測溫、光纖光柵等是光纖測溫的主要方式，其中優(yōu)勢最為明顯的是熒光光纖測溫，不僅便于安裝，而且使用壽命較長，可以實現(xiàn)多路多點的溫度監(jiān)測，尤其是在大規(guī)模的溫度點監(jiān)測中，適用效果更明顯。在測量期間精準(zhǔn)度與分辨率較高。傳感量檢測及傳輸均為光信號，不僅在不同的環(huán)境中有良好的適用性，還不會受到電磁干擾的影響。在安裝期間由于體積小，所以安裝較為方便與簡單;使用期間既無需電池或者交流取電，又不受現(xiàn)有環(huán)境限制，所以維護簡單，經(jīng)濟可靠性高。

1電網(wǎng)變電運行特點

電網(wǎng)變電運行特點主要涉及到以下幾個方面具體內(nèi)容：電力系統(tǒng)工作流程較為復(fù)雜，在電力系統(tǒng)運行過程中，只有科學(xué)制定變電控制措施、變電管理措施，才能保證變電系統(tǒng)平穩(wěn)運行與供電用電效率。現(xiàn)階段，我國電網(wǎng)變電運行特點可以歸納為：（1）復(fù)雜性。電網(wǎng)變電運行電力系統(tǒng)設(shè)備較為復(fù)雜，設(shè)備具有不同功能，維護難度相對較大、故障發(fā)生概率相對較高。（2）枯燥性。電網(wǎng)變電運行工作較為枯燥，重復(fù)工作內(nèi)容相對較多，可能會讓工作人員產(chǎn)生疲倦感。（3）難度大。在變電運行過程中，變電站設(shè)備分布較廣，難以進行集中管理，與此同時，因不同設(shè)備運維方法存在差異，對運維管理人員技術(shù)能力要求相對較高。

2紅外測量原理

根據(jù)斯蒂芬-波爾茲曼定律，可進行輻射溫度測量。由輻射溫度測量法做成的數(shù)字傳感器。被測物體的輻射線經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)聚焦在光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（一般由人造黑體、熱電堆等組成）上之后，產(chǎn)生電信號，再經(jīng)過放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理后輸出溫度數(shù)字信號。該測量方法以黑體輻射作為基準(zhǔn)來標(biāo)定，知道被測物的ε值后，就可由斯蒂芬-波爾茲曼定律及ε的定義來求出被測物的溫度。假定被測物體（灰體）輻射的總能量全部被黑體所吸收，則它們的總能量相等。

3電力設(shè)備發(fā)熱原因分析

電力設(shè)備發(fā)熱原因主要從以下方面進行分析：在電力系統(tǒng)實際運行中造成設(shè)備接頭發(fā)熱引發(fā)電氣火災(zāi)，發(fā)現(xiàn)其原因并不是單一的。機械強度下降：銅、鋁、螺栓、彈簧、彈墊會產(chǎn)生慢性退火變軟，喪失機械強度，導(dǎo)致變形和破壞。絕緣性能降低：絕緣材料的使用壽命在估算時，“八度規(guī)則”經(jīng)驗規(guī)律是較為有效的手段之一。當(dāng)溫度上升8℃時，壽命就會下降一半。諧波形成的影響：由于產(chǎn)生大量諧波的用電設(shè)備不斷增加，諧波會在并聯(lián)電容器的大量使用下放大，使得諧波造成的危害加重。由于諧波的頻率較高，使導(dǎo)線的集膚效應(yīng)加重，因此銅損急劇增加，非線性負(fù)荷的負(fù)荷電流可能增加到線性負(fù)荷的50%，使得導(dǎo)體發(fā)熱?，F(xiàn)場其他因素：例如在檢修期間，如果檢修工藝使用不合理，也會影響電力設(shè)備的正常運行。這類問題有母線在安裝與加工等過程中，對母線接觸表面的處理不合理，有不光滑、不平整等問題的出現(xiàn)，從而造成有效接觸面積減少，接觸電阻增大而發(fā)熱。過負(fù)荷、短路引起溫升是比較常見的，但是其他原因則經(jīng)常被人們忽視。負(fù)荷大小并不是影響接觸不良和諧波的主要因素。也就是說，開關(guān)的質(zhì)量再好，當(dāng)負(fù)荷容量達(dá)到相關(guān)的條件后，也會出現(xiàn)溫升超標(biāo)的情況;溫升的上升同樣也會受到接觸不良等問題的影響。所以造成溫升問題的因素有很多，不止負(fù)荷大一個原因。溫升所帶來的影響一般有絕緣擊穿等急性故障，也有絕緣性能下降等慢性故障。電氣設(shè)備的健康狀態(tài)也會受到溫度和絕緣的影響。所以在規(guī)避電氣事故發(fā)生時，溫升狀況的掌握是十分有效的。

4紅外測溫技術(shù)在220kV變電運行中的應(yīng)用

4.1數(shù)據(jù)采集層

紅外測溫技術(shù)在220kV變電運行中的應(yīng)用之一是數(shù)據(jù)采集層。系統(tǒng)采用分層、分布、分散式結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)采用三級架構(gòu)：數(shù)據(jù)采集層（由無線測溫采集終端和無線主機接收裝置組成）、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和數(shù)據(jù)管理層（控制中心主站）。數(shù)據(jù)采集層設(shè)備負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集，通訊層通過網(wǎng)絡(luò)傳輸方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)管理層，數(shù)據(jù)管理層實現(xiàn)站級協(xié)調(diào)、優(yōu)化控制和當(dāng)?shù)乇O(jiān)測功能。同時實現(xiàn)與遠(yuǎn)方調(diào)度中心的通信。分層、分布、分散式的系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)點，提高了系統(tǒng)可靠性，任一部分設(shè)備有故障時，只影響局部;站內(nèi)甚至沒有二次電纜，節(jié)省了投資，也簡化了施工與維護。

4.25G通信模塊設(shè)計

紅外測溫技術(shù)在220kV變電運行中的應(yīng)用之三是5G通信模塊設(shè)計。5G圖像信息傳輸部分由發(fā)送模塊和接收模塊構(gòu)成，發(fā)送模塊與前端紅外熱成像部分STM32相連，接收模塊是支持5G通訊的設(shè)備。圖像處理模塊將圖像信息進行濾波、平滑、校正后交給發(fā)送模塊，利用高速率、低時延的5G網(wǎng)絡(luò)傳給智能手機APP管理系統(tǒng)或者在線傳給PC端互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控云平臺。在5G通信模塊的支持下，在線監(jiān)測的紅外傳感器可實現(xiàn)24小時不間斷監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)疑似患者，通過移動網(wǎng)絡(luò)上傳至云端。后臺通過云端訪問設(shè)備、控制設(shè)備進行人臉識別，比對數(shù)據(jù)庫，精準(zhǔn)查找疑似患者的詳細(xì)信息。為了減少現(xiàn)場布線，提高紅外攝像儀安裝的便捷性，在獨立工作模式下，采用7.2V～8.4V鋰電作為電源，供多場景使用。

結(jié)語

綜上可知，紅外熱檢測技術(shù)可有效、及時地發(fā)現(xiàn)高壓設(shè)備故障，運維人員對紅外測溫熟練掌握可及時發(fā)現(xiàn)潛伏性故障，有效提高電力行業(yè)設(shè)備可靠性。判斷設(shè)備缺陷要結(jié)合電壓致熱性與電流致熱性缺陷進行判斷。

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