陳浩飛,蔣豐庚,仲 贊
(1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司雙創(chuàng)中心,浙江 杭州 310052; 2.國(guó)網(wǎng)浙江長(zhǎng)興縣供電有限公司,浙江 長(zhǎng)興 313100;3.國(guó)網(wǎng)湖州供電公司,浙江 湖州 313000)
為落實(shí)國(guó)家電網(wǎng)“建設(shè)具有中國(guó)特色國(guó)際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)”的企業(yè)戰(zhàn)略,推動(dòng)“十四五”數(shù)字化轉(zhuǎn)型的發(fā)展重點(diǎn),國(guó)網(wǎng)湖州供電公司快速響應(yīng)“數(shù)字新基建”的號(hào)召,針對(duì)配網(wǎng)多終端、多業(yè)務(wù)、多環(huán)節(jié)的現(xiàn)狀,以“終端整合、業(yè)務(wù)減環(huán)、員工減負(fù)、管理提升”為原則,構(gòu)建配網(wǎng)業(yè)務(wù)全數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)新模式,進(jìn)一步提升配網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)全景感知能力。紅外測(cè)溫技術(shù)在電力設(shè)備缺陷隱患帶點(diǎn)排查方面的應(yīng)用較為成熟,通過(guò)熱成像技術(shù)可直觀且清晰地顯示設(shè)備存在的發(fā)熱情況,擁有精度高、操作方便、安全可靠等諸多優(yōu)點(diǎn),相較于傳統(tǒng)的停電檢測(cè),更符合當(dāng)下對(duì)停電時(shí)戶(hù)數(shù)管控的要求及目標(biāo),比預(yù)防性試驗(yàn)?zāi)芨旖莘奖愕貦z測(cè)出由于電壓、電流等相關(guān)因素引起的設(shè)備缺陷[1-5]。然而,在實(shí)際應(yīng)用時(shí)紅外測(cè)溫全流程存在操作繁瑣、需要人工研判、人工數(shù)據(jù)回傳等弊端,與“提質(zhì)增效”的工作要求不符。
本文通過(guò)數(shù)字化技術(shù)的滲入,一方面能夠提升紅外測(cè)溫技術(shù)的便捷性和準(zhǔn)確性,實(shí)現(xiàn)人員減壓;另一方面能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集過(guò)程無(wú)紙化,數(shù)據(jù)分析及儲(chǔ)存云端化。
常用的紅外熱像儀的核心部分均由顯示部分、信號(hào)處理分析部分、信號(hào)(光電)收集部分、光學(xué)綜合系統(tǒng)部分等組成。紅外測(cè)溫原理是光學(xué)系統(tǒng)匯聚被測(cè)溫的物體發(fā)射的熱輻射信號(hào),通過(guò)內(nèi)部信號(hào)收集器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)化,電信號(hào)經(jīng)過(guò)分析處理轉(zhuǎn)化為溫度標(biāo)準(zhǔn)值,該數(shù)據(jù)是由系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定的轉(zhuǎn)化邏輯經(jīng)過(guò)計(jì)算得到的,最終顯示在屏幕上。紅外測(cè)溫計(jì)劃就是對(duì)熱輻射能量的收集、存儲(chǔ)、分析、轉(zhuǎn)化、顯示的過(guò)程。紅外測(cè)溫原理示意圖如圖1所示。
圖1 紅外測(cè)溫原理示意圖
設(shè)備在帶電運(yùn)行時(shí),其電能會(huì)不可避免地發(fā)生損耗,轉(zhuǎn)化為熱能,因此設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱發(fā)燙現(xiàn)象,嚴(yán)重的還會(huì)影響設(shè)備使用壽命或引起其他故障。
電能損耗的原因主要如下:一是電流引起的損耗,被稱(chēng)為電阻損耗,發(fā)熱的功率正比于電流平方;二是電壓引起的損耗,被稱(chēng)為電壓損耗(或介質(zhì)損耗),發(fā)熱的功率與電壓相關(guān);第三類(lèi)是自身存在的損耗,被稱(chēng)為鐵損,線(xiàn)圈中間的鐵心若出現(xiàn)渦流或磁滯現(xiàn)象就會(huì)產(chǎn)生損耗。
紅外測(cè)溫技術(shù)可以找出由于以上幾種原因引發(fā)的設(shè)備發(fā)熱點(diǎn)位,有助于及時(shí)消除缺陷,增加設(shè)備使用壽命,避免致熱故障的發(fā)生,致熱故障具體類(lèi)型如下。
(1)電壓致熱型。由于設(shè)備絕緣不足,在運(yùn)行時(shí)電壓分布不均勻,產(chǎn)生了較大的泄漏電流,導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生異常發(fā)熱現(xiàn)象,若不及時(shí)處理,由于其發(fā)展迅速,可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備爆炸、燒毀等嚴(yán)重事故。
(2)電流致熱型。主要產(chǎn)熱原因與電流有關(guān),也是較為常見(jiàn)的致熱類(lèi)型。比如開(kāi)關(guān)、跌落式熔斷器、線(xiàn)夾等連接部位接觸不良或存在松動(dòng)。該情況與施工工藝、設(shè)計(jì)制造、安裝人員素質(zhì)等外在因素有很大關(guān)系,也與環(huán)境因素導(dǎo)致的設(shè)備老化相關(guān)。
(1)表層溫度判別法。根據(jù)測(cè)試環(huán)境以及負(fù)荷情況,將被測(cè)設(shè)備表層溫度與DL/T 593—2016《高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求》中所規(guī)定的高壓電氣設(shè)備、配套部件、材質(zhì)溫度及溫升極限進(jìn)行分析判別。主要適用于電壓致熱型故障。
(2)溫差判別法。溫差指的是相對(duì)值,也就是對(duì)兩個(gè)情況一致或相差無(wú)幾的設(shè)備進(jìn)行溫差檢測(cè)的方法。溫差判別法的目的是排除以下兩種情況帶來(lái)的檢測(cè)影響:一是環(huán)境溫度差異,若處于不同環(huán)境溫度,其測(cè)溫準(zhǔn)確性會(huì)存在差異;二是負(fù)荷情況差異,負(fù)荷高的設(shè)備相對(duì)溫度會(huì)變高,而負(fù)荷低的設(shè)備,溫度會(huì)較低。溫差判別法可以排除低溫低負(fù)荷情況下可能存在的隱患。
(3)同類(lèi)型判別法。同類(lèi)型指的是同類(lèi)型設(shè)備的對(duì)應(yīng)測(cè)溫點(diǎn),通過(guò)表層溫差實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確判別。故障類(lèi)型不同,判別方法也不一樣。如,電流致熱型故障,可先通過(guò)表層溫度判別,無(wú)法準(zhǔn)確得到結(jié)果時(shí)可以進(jìn)行溫差判別,需要進(jìn)一步確定的則可利用同類(lèi)型判別法來(lái)判別。電壓致熱的故障則不同,同類(lèi)型判別時(shí)需要觀察圖像顯示,根據(jù)顯示特征加以判別。
(4)圖像判別法。在排除外界因素,比如環(huán)境溫度差異、負(fù)荷差異等情況后,通過(guò)對(duì)同類(lèi)型設(shè)備在正常運(yùn)行與非正常運(yùn)行時(shí)所得到的輻射圖譜判斷電壓致熱故障。該種方法對(duì)外界要求較高,所以需要通過(guò)其他實(shí)驗(yàn)綜合分析。
(5)檔案分析法。這是同類(lèi)型判別法的延伸,利用檔案(紅外診斷技術(shù)檔案)綜合比對(duì)分析測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)。
(6)實(shí)時(shí)分析法。這是一種動(dòng)態(tài)分析方法,即開(kāi)展連續(xù)測(cè)試,形成隨運(yùn)行條件(負(fù)荷變化)變化的一連串溫度記錄,然后對(duì)該組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判別。主要使用在負(fù)荷變化情況較大、發(fā)熱嚴(yán)重卻還未消缺的設(shè)備,可以檢測(cè)其缺陷發(fā)展情況,為消缺方面的研究提供支撐。
(7)整體分析法。有些設(shè)備的致熱原因不止一種,對(duì)于這些設(shè)備,比如電流互感器等,需要根據(jù)其負(fù)荷電流、缺陷點(diǎn)位環(huán)境、缺陷性質(zhì)等因素綜合判別。
紅外測(cè)溫技術(shù)已經(jīng)在供電公司基層供電所全面鋪開(kāi)。傳統(tǒng)紅外測(cè)溫模式的主要流程如下:由公司運(yùn)檢部下發(fā)測(cè)溫任務(wù),由班組長(zhǎng)或安全員制定測(cè)溫計(jì)劃,安排設(shè)備主人現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫;設(shè)備主人攜帶紅外熱像儀拍攝每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的溫度情況,并采用紙質(zhì)臺(tái)賬記錄拍攝的順序以及設(shè)備的名稱(chēng)和桿號(hào);測(cè)溫工作結(jié)束后用內(nèi)網(wǎng)U盤(pán)將測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)拷貝至內(nèi)網(wǎng)電腦,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)記錄的紙質(zhì)臺(tái)賬重新編制圖片名稱(chēng),并通過(guò)人工校核分析,判斷存在缺陷的設(shè)備以及缺陷等級(jí),人工錄入電子版紅外測(cè)溫報(bào)告。紅外測(cè)溫的照片數(shù)據(jù)以文件夾的形式存儲(chǔ)在內(nèi)網(wǎng)電腦。傳統(tǒng)紅外測(cè)溫模式的流程圖如圖2所示。
圖2 傳統(tǒng)紅外測(cè)溫流程圖
傳統(tǒng)的紅外測(cè)溫模式雖然流程化成熟,但隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷推廣、大云物移智技術(shù)的不斷滲透,傳統(tǒng)紅外測(cè)溫模式的缺點(diǎn)也逐漸浮現(xiàn)。
(1)數(shù)據(jù)錄入繁瑣。設(shè)備主人需要在現(xiàn)場(chǎng)邊測(cè)溫邊做紙質(zhì)記錄,操作不夠便捷且易造成誤記、漏寫(xiě)等低級(jí)錯(cuò)誤;在電腦上進(jìn)行紅外照片整理時(shí)需要比對(duì)紙質(zhì)記錄數(shù)據(jù),對(duì)紅外照片和可見(jiàn)光照片執(zhí)行重命名操作,流程冗長(zhǎng)繁瑣,再次增加了錯(cuò)誤概率;紅外測(cè)溫報(bào)告需要人工編撰,并多層發(fā)送主管部門(mén)審核,整體工作效率較低;繁瑣的操作流程易造成人員煩躁、反抗情緒,影響員工工作的積極性和主動(dòng)性。
(2)照片無(wú)法共享。測(cè)溫照片數(shù)據(jù)歸檔是以文件夾的形式保存在內(nèi)網(wǎng)的工作電腦上,如需要共享,必須利用同一網(wǎng)絡(luò)下的網(wǎng)上鄰居功能實(shí)現(xiàn),且當(dāng)數(shù)據(jù)量很大時(shí),無(wú)法使用內(nèi)網(wǎng)U盤(pán)轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù);由于圖片采用人工命名,容易造成因習(xí)慣不一致導(dǎo)致歸檔數(shù)據(jù)雜亂,且留存下來(lái)的圖片難以形成可復(fù)用的有效記錄,無(wú)法研判設(shè)備缺陷的發(fā)展趨勢(shì)。
(3)廠家設(shè)備差異。由于每個(gè)廠家的紅外熱像儀的操作界面、設(shè)備邏輯有所不同,設(shè)備主人需要有一定的學(xué)習(xí)成本;不同設(shè)備的紅外圖溫度分析標(biāo)準(zhǔn)、紅外分析軟件不能共用,評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)、輸出格式均存在差異,導(dǎo)致紅外測(cè)溫報(bào)告的格式無(wú)法統(tǒng)一。
(4)人工判定不準(zhǔn)確。對(duì)于設(shè)備缺陷類(lèi)型,目前主要研判依據(jù)是DL/T664—2016《帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則》,但其相關(guān)的判據(jù)條目細(xì)分內(nèi)容繁多,無(wú)法對(duì)人工缺陷判定進(jìn)行有效便捷的輔助,特別是剛工作或?qū)I(yè)能力不高的員工,容易出現(xiàn)誤判、錯(cuò)判等問(wèn)題。
數(shù)字化紅外測(cè)溫技術(shù)通過(guò)打通“紅外熱像儀-移動(dòng)作業(yè)終端-供電服務(wù)指揮系統(tǒng)”數(shù)據(jù)傳輸模式,將測(cè)溫工作流程數(shù)字化,大大縮減原有模式工作量,可實(shí)現(xiàn)流程智能化。設(shè)備主人使用熱像儀進(jìn)行線(xiàn)路設(shè)備紅外測(cè)溫,熱像儀可選擇設(shè)備類(lèi)型、有紅外預(yù)置位、可見(jiàn)光拍攝功能、地理坐標(biāo)信息采集等功能??衫脭?shù)據(jù)線(xiàn)向移動(dòng)作業(yè)終端傳輸數(shù)據(jù),并上傳至供電服務(wù)系統(tǒng)。供電服務(wù)系統(tǒng)通過(guò)算法分析數(shù)據(jù),生成統(tǒng)一的測(cè)溫報(bào)告。數(shù)字化紅外測(cè)溫的流程圖如圖3所示。
圖3 配網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)數(shù)字化紅外測(cè)溫流程圖
(1)故障測(cè)溫由運(yùn)檢部對(duì)故障線(xiàn)路進(jìn)行判斷,如果故障線(xiàn)路為重過(guò)載線(xiàn)路,則向供電所相應(yīng)班組下發(fā)線(xiàn)路測(cè)溫要求。班組通過(guò)供電服務(wù)指揮系統(tǒng)相應(yīng)模塊錄入紅外測(cè)溫計(jì)劃,發(fā)送至設(shè)備主人的移動(dòng)作業(yè)終端。
(2)定期測(cè)溫通過(guò)供電服務(wù)指揮系統(tǒng)周期性研判需要測(cè)溫的線(xiàn)路,并自動(dòng)生成測(cè)溫計(jì)劃,下發(fā)至設(shè)備主人的移動(dòng)作業(yè)終端,供電服務(wù)指揮系統(tǒng)具有周期性提醒功能。該子模塊可以查詢(xún)周期性數(shù)據(jù),如測(cè)溫周期、已測(cè)次數(shù)、距離上次的測(cè)溫時(shí)間、本次測(cè)溫周期截止時(shí)間等。
設(shè)備主人通過(guò)移動(dòng)作業(yè)終端接受測(cè)溫任務(wù)消息,包括分周期性測(cè)溫任務(wù)提醒、紅外測(cè)溫計(jì)劃提醒以及催辦工作提醒。
設(shè)備主人攜帶熱像儀到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行線(xiàn)路及設(shè)備測(cè)溫。熱像儀開(kāi)機(jī)自動(dòng)顯示測(cè)溫的環(huán)境情況,輻射率可手動(dòng)設(shè)置,默認(rèn)為0.9。
首先設(shè)備主人通過(guò)熱像儀自帶的可見(jiàn)光拍攝功能拍攝設(shè)備命名牌(桿號(hào)牌、開(kāi)關(guān)牌、跌落牌、電纜牌、變壓器銘牌等),如命名牌缺失,則無(wú)法進(jìn)行下步操作。拍攝命名牌的同時(shí),熱像儀自動(dòng)完成地理坐標(biāo)信息采集及時(shí)間記錄。完成后,手動(dòng)選擇測(cè)溫的設(shè)備類(lèi)型,熱像儀針對(duì)不同類(lèi)型的設(shè)備自動(dòng)生成測(cè)溫預(yù)置位,設(shè)備主人完成全部預(yù)置位的測(cè)溫拍攝(可多拍)便完成了該設(shè)備的測(cè)溫任務(wù)。熱像儀根據(jù)紅外照片的溫度與系統(tǒng)內(nèi)置缺陷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比,對(duì)存在缺陷的照片進(jìn)行分類(lèi)標(biāo)注,無(wú)需人工判別。
設(shè)備主人結(jié)束現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫工作后,將熱像儀通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)連接智能移動(dòng)作業(yè)終端,通過(guò)智能物聯(lián)APP上傳至供電服務(wù)指揮系統(tǒng)。班組長(zhǎng)供電服務(wù)指揮系統(tǒng)接收任務(wù)數(shù)據(jù),對(duì)任務(wù)的完成度進(jìn)行人工審核,將未完成的工作量以催辦消息的形式發(fā)送至設(shè)備主人的移動(dòng)作業(yè)終端。
供電服務(wù)指揮系統(tǒng)對(duì)可見(jiàn)光拍攝的命名牌照片進(jìn)行信息識(shí)別,無(wú)法識(shí)別時(shí)可以人工手動(dòng)關(guān)聯(lián)設(shè)備。識(shí)別過(guò)程中自動(dòng)統(tǒng)計(jì)照片的識(shí)別率,可作為績(jī)效考核的標(biāo)準(zhǔn)之一。
供電服務(wù)指揮系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)紅外測(cè)溫?cái)?shù)字化模塊數(shù)據(jù)與巡視及缺陷管理數(shù)字化模塊數(shù)據(jù)交互,將測(cè)溫計(jì)劃關(guān)聯(lián)至對(duì)應(yīng)線(xiàn)路的巡視計(jì)劃,并進(jìn)行計(jì)劃歸檔;若沒(méi)有巡視計(jì)劃,測(cè)溫記錄將作為臨時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔。
多增氧:溶氧決定產(chǎn)量,多開(kāi)增氧機(jī)增氧,曝氣、調(diào)水的效果好。使用羅茨風(fēng)機(jī)加納米管或納米盤(pán)增氧,功率可達(dá)10瓦/立方水體,產(chǎn)量也可達(dá)10斤/立方水體。
供電服務(wù)指揮系統(tǒng)根據(jù)關(guān)聯(lián)信息與測(cè)溫照片信息,生成統(tǒng)一格式的線(xiàn)路測(cè)溫報(bào)告。
(1)化繁為簡(jiǎn)。一是學(xué)習(xí)化繁為簡(jiǎn)。針對(duì)新員工或?qū)υO(shè)備不熟悉的青年員工,無(wú)需全面知曉每種類(lèi)型的設(shè)備需要測(cè)溫的位置,熱像儀可通過(guò)預(yù)置位功能實(shí)現(xiàn)“傻瓜”式測(cè)溫拍攝。二是數(shù)據(jù)化繁為簡(jiǎn)。設(shè)備主人現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫?zé)o需攜帶需要記錄相關(guān)數(shù)據(jù)的紙筆或其他工具,熱像儀具有命名牌、測(cè)溫記錄自動(dòng)存儲(chǔ)功能,無(wú)需通過(guò)人工識(shí)別設(shè)備和人工命名設(shè)備,數(shù)據(jù)可在供電服務(wù)指揮系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別歸檔。三是流程化繁為簡(jiǎn)。在測(cè)溫結(jié)束后,無(wú)需將設(shè)備通過(guò)“熱像儀-外網(wǎng)電腦-內(nèi)網(wǎng)U盤(pán)-內(nèi)網(wǎng)電腦”的繁瑣流程導(dǎo)出,可通過(guò)“熱像儀-移動(dòng)作業(yè)終端”實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)快速上傳;無(wú)需自制測(cè)溫報(bào)告可通過(guò)供電服務(wù)指揮系統(tǒng)自動(dòng)生成統(tǒng)一格式的測(cè)溫報(bào)告及缺陷入庫(kù)。
(2)數(shù)據(jù)共享。消除了原本測(cè)溫照片及數(shù)據(jù)保存在個(gè)人工作電腦,無(wú)法實(shí)現(xiàn)圖片共享以及容易誤刪、丟失等問(wèn)題,通過(guò)供電服務(wù)指揮系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一分析、統(tǒng)一處理、統(tǒng)一歸檔、統(tǒng)一保存,實(shí)現(xiàn)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)共享,并且可通過(guò)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)。
(3)格式統(tǒng)一。由于廠家設(shè)備差異,不同熱像儀的溫度分析軟件不能共用,且評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)、輸出格式均存在差異,結(jié)果無(wú)法通用。數(shù)字化管控之后,測(cè)溫設(shè)備單純記錄測(cè)溫信息,所有的數(shù)據(jù)分析及報(bào)告生成由供電服務(wù)指揮系統(tǒng)完成,因此可做到標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、格式統(tǒng)一。
(4)效率提升。目前設(shè)備主人現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫,主要研判依據(jù)是DL/T 664—2016《帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則》。由于相關(guān)的判據(jù)條目細(xì)分內(nèi)容較多,無(wú)法保證每位設(shè)備人員能夠在現(xiàn)場(chǎng)第一時(shí)間判斷其是否存在缺陷,并且現(xiàn)場(chǎng)花費(fèi)時(shí)間較多,易降低測(cè)溫工作的效率。數(shù)字化流程實(shí)現(xiàn)了熱像儀自動(dòng)缺陷研判,減少了現(xiàn)場(chǎng)人員工作量和工作時(shí)間,不僅提高了缺陷研判效率,也提升了人員工作效率。
(5)模塊聯(lián)動(dòng)。新模式下可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化多模塊聯(lián)動(dòng),通過(guò)供電服務(wù)系統(tǒng)把孤島模塊串聯(lián)起來(lái)。比如將測(cè)溫計(jì)劃與巡視計(jì)劃、缺陷管理等進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展,大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能和區(qū)塊鏈等新型數(shù)字技術(shù)正在改變著電網(wǎng)發(fā)展的各個(gè)環(huán)節(jié),配網(wǎng)全業(yè)務(wù)各流程數(shù)字化的趨勢(shì)也勢(shì)不可擋。
紅外測(cè)溫技術(shù)作為一種非接觸測(cè)溫技術(shù)有著較多的優(yōu)點(diǎn),是基層工作廣泛使用的一種缺陷識(shí)別技術(shù)。數(shù)字化的引入不僅刪繁就簡(jiǎn),提高了測(cè)溫工作全流程的效率,也從根本上做到了為基層員工減負(fù)的戰(zhàn)略要求,具有很高的實(shí)用及推廣價(jià)值。