【解決方案】安科瑞關(guān)于紅外測溫技術(shù)在變電站運(yùn)維中的應(yīng)用

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

1紅外測溫技術(shù)

1.1紅外測溫技術(shù)的特點(diǎn)

    工作中的輸變電機(jī)械設(shè)備由于電流熱效應(yīng)產(chǎn)生了紅外線照射效應(yīng)，從而在電氣設(shè)備表層形成了相應(yīng)的高溫場，而紅外線測溫高溫技術(shù)則透過吸取這些自高溫場發(fā)出的紅外線照射熱能，并透過電流效應(yīng)以及放大器和A/D轉(zhuǎn)換器等電子元件產(chǎn)生了明顯可讀的可見光圖象，該高新技術(shù)具備了檢測效果直觀和敏捷度高的優(yōu)點(diǎn)，可以測量出電氣設(shè)備表層細(xì)微的發(fā)熱狀況改變，從而明顯反應(yīng)出電氣設(shè)備內(nèi)部的發(fā)熱狀況，因此可信度很高，對(duì)查出電氣設(shè)備隱患也十分有用。

1.2紅外測溫技術(shù)的應(yīng)用條件

   紅外測量溫度技術(shù)的主要運(yùn)用是對(duì)正在工作的電氣設(shè)備進(jìn)行非接觸式測量，并拍攝其溫度場的分布狀況，可明顯監(jiān)測電壓致熱型電氣設(shè)備存在隱患(如高負(fù)載方式下出現(xiàn)的電線插頭、耐張線夾或并溝線夾等接線部分的過熱狀況)和電壓致熱型電氣設(shè)備存在隱患(如輸變電設(shè)備絕緣子發(fā)生的氧化腐蝕)。

   紅外線測溫的理想使用條件是低風(fēng)速和低相對(duì)濕度的氣候環(huán)境，如果紅外線測溫在陰天或傍晚時(shí)進(jìn)行，可以明顯減少周圍環(huán)境對(duì)檢測結(jié)果的影響程度。

2、紅外測溫的技術(shù)原理

   紅外線測溫技術(shù)是一項(xiàng)安全技術(shù)，其主要以近紅外技術(shù)的工作原理為基礎(chǔ)，通過對(duì)變電站中的電氣設(shè)備進(jìn)行溫度檢測，以便更好的臨測變電所中設(shè)備的工作狀況。紅外線測溫技術(shù)對(duì)在變電所中運(yùn)行的電氣設(shè)備實(shí)施進(jìn)行安全方面的檢測，所采用的技術(shù)基本原理為，在一般情況下，物體都是由原子與分子所組成的，而其中原子與分子在整個(gè)排列過程中都是遵循著特定的排列規(guī)律完成的，原子和分子的排列形態(tài)都有很多種，而每一個(gè)排列形態(tài)隨后都會(huì)產(chǎn)生一種化合物，這也同時(shí)就產(chǎn)生了不同的化合物。其實(shí)，所有原子和分母在物體中，都是處在高速度轉(zhuǎn)動(dòng)的狀況，只不過它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)過程中并沒有規(guī)律性的，只是在某種規(guī)則中實(shí)現(xiàn)了高速度轉(zhuǎn)動(dòng)。都會(huì)形成對(duì)應(yīng)的熱能，而這些熱能就會(huì)向外形成射線，同時(shí)又被叫做熱輻射現(xiàn)象。 

   而近紅外線測溫技術(shù)，則利用原子和分子在運(yùn)動(dòng)中所輻射產(chǎn)生的熱能對(duì)設(shè)備進(jìn)行測量，因此能夠?qū)崿F(xiàn)提高測量安全的目的，將紅外線測溫技術(shù)運(yùn)用于變壓器管理運(yùn)維中，其實(shí)也就是 對(duì)變壓器中的變電裝置進(jìn)行熱量監(jiān)測，并對(duì)比檢測到的熱輻射能與變電裝置的實(shí)際工作溫度，這樣才能判別變壓器管理運(yùn)維中的變電裝置能否在正常狀況下工作。紅外線熱測量技術(shù)的主要實(shí)現(xiàn)流程為，先采集變電所運(yùn)維中變電設(shè)備由于太陽被輻照所產(chǎn)生的熱能，然后利用紅外線檢測器、熱信號(hào)處理和其他的裝置進(jìn)行熱傳輸，將所采集到的熱能變換為溫度控制信息，這樣一來就得以直接向變電所中的人員提供變電設(shè)備溫度控制的有關(guān)信息，并且還得以反應(yīng)出所檢測的變電設(shè)備是不是處在正常的發(fā)熱狀況，以此實(shí)現(xiàn)了對(duì)變電設(shè)備溫度控制進(jìn)行檢測的目的，從而才能正確的判定出本變電運(yùn)行裝置中是不是有熱障礙問題的存在。

3、紅外測溫方法

   相對(duì)溫差、同類比對(duì)、熱譜圖分析

4、紅外測溫技術(shù)在變電運(yùn)維應(yīng)用上的發(fā)展必要性

   變電站運(yùn)維中的一個(gè)重要工作就是設(shè)備巡檢工作，巡檢時(shí)不但要發(fā)現(xiàn)各種存在的安全隱患，而且還要隨時(shí)檢查設(shè)備的工作狀況中有沒有異常。而傳統(tǒng)的設(shè)備巡檢工作一般都是采取目測、手摸和耳聽三個(gè)方法，來確認(rèn)和評(píng)估電力設(shè)備的工作狀況，其中目測是三個(gè)方式中較為普遍的一個(gè)，但是目測方法較大的缺失也就是局限性，對(duì)部分開拓性缺失無法明顯檢測出，比如過熱的電力設(shè)備，初始過熱時(shí)很難看出，而且通常設(shè)備只有過熱到了一定程度后才看到，但通常此時(shí)設(shè)備都已發(fā)生了不同程度的損傷，這也就使發(fā)現(xiàn)和處理電氣設(shè)備的缺失時(shí)產(chǎn)生了延誤。盡管隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，注油裝置數(shù)量越來越少，漏油現(xiàn)象也愈來愈小，但設(shè)備的異常情況問題還是嚴(yán)重，據(jù)有關(guān)部門]的統(tǒng)計(jì)資料表明，異常發(fā)熱設(shè)備問題占了裝置總體故障的百分之1.05以上。但耳聽和手觸方式對(duì)明顯裝置都是不適用的，因?yàn)橛行┭b置操作十分復(fù)雜，而且具有一定危險(xiǎn)性，所以一般不建議用手觸方法，基于此需要一個(gè)比較明顯的解決辦法。

5、紅外測量技術(shù)在變壓器運(yùn)行保護(hù)工作中的運(yùn)用

   在從事變壓器運(yùn)行維修的過程中，由于電力設(shè)備的類型很多，而這些電氣設(shè)備的條件和狀況都不盡相同，所以造成設(shè)備的發(fā)熱原因也有所不同。但是，對(duì)于不同的電氣設(shè)備檢測需要使用不同的檢查措施，而產(chǎn)生高電流密度致熱性缺失的原因，通常有按觸不足、電線縱向直徑不符合使用要求等因素，因此檢驗(yàn)技術(shù)人員在開展對(duì)這類缺失的檢查工作時(shí)，可以先通過紅外線熱象儀測定環(huán)境溫度，以降低理論知識(shí)測量值與實(shí)際數(shù)據(jù)間的誤差，或?qū)y得數(shù)據(jù)與理論值加以對(duì)比，以求是否出現(xiàn)問題，從而判斷是否需要對(duì)電氣設(shè)備加以檢測。

   紅外線測溫技術(shù)一旦運(yùn)用于變壓器運(yùn)維中，能夠明顯監(jiān)控變壓器裝置的工作狀況，這對(duì)于變壓器裝置的安全保護(hù)具有很大意義。在變電所的日常工作狀態(tài)中，為確保變電設(shè)施的安全、平穩(wěn)地工作，通常都會(huì)進(jìn)行一個(gè)檢查工作，也就是變電所中的人員需在每一時(shí)階段都需要對(duì)變電設(shè)施進(jìn)行監(jiān)視檢查，在這個(gè)工作狀況下，才能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)變電站在正常工作流程中的變電設(shè)備所出現(xiàn)的問題后，要及時(shí)對(duì)其出現(xiàn)的故障進(jìn)行監(jiān)測與檢修，一旦使用了紅外線測溫技術(shù)，則不管變電所中的變電裝置是在設(shè)置隔離開關(guān)。而紅外線測溫技術(shù)不僅僅能夠測量隔離開關(guān)外熱，還能夠測量變電裝置在工作過程中所形成的發(fā)夾非正常過熱現(xiàn)象，而發(fā)夾過熱一般是由于變電裝置中的執(zhí)行線路，與該線的相接觸部位而形成的這種過熱狀況。另外，減振彈簧墊塊在被氧化后，還會(huì)出現(xiàn)發(fā)線夾松動(dòng)的現(xiàn)狀，這將會(huì)給變壓器線路的調(diào)節(jié)和運(yùn)轉(zhuǎn)造成危害，同時(shí)也會(huì)威脅著變壓器正常運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性問題。而墊塊和線路夾在碰撞過程中時(shí)會(huì)使阻力增加，從而使變壓器機(jī)械設(shè)備的加熱狀態(tài)產(chǎn)生了反常，假如變壓器機(jī)械設(shè)備在安裝過程中并不能安放合乎標(biāo)準(zhǔn)的墊片，又或是機(jī)械設(shè)備在裝配時(shí)并未進(jìn)行了嚴(yán)格的保護(hù)措施，這就會(huì)使線路上線夾的松動(dòng)存在現(xiàn)象發(fā)生，而該線上一旦發(fā)生了松動(dòng)則變壓器機(jī)械設(shè)備的加熱狀態(tài)就會(huì)發(fā)生了失常，甚至無法在正常狀態(tài)下工作。

6、安科瑞AcrelCloud-1000變電所運(yùn)維云平臺(tái)

6.1概述

   基于互聯(lián)網(wǎng)＋、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)通訊等技術(shù)開發(fā)的云端管理平臺(tái)，滿足用戶或運(yùn)維公司監(jiān)測眾多變電所回路運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)、室內(nèi)環(huán)境溫濕度、電纜及母線運(yùn)行溫度、現(xiàn)場設(shè)備或環(huán)境視頻場景等需求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)一個(gè)中心，集中存儲(chǔ)、統(tǒng)一管理，方便使用，支持具有權(quán)限的用戶通過電腦、手機(jī)、PAD等各類終端鏈接訪問、接收?qǐng)?bào)警，并完成有關(guān)設(shè)備日常和定期巡檢和派單等管理工作。

6.2應(yīng)用場所

   適用于電信、金融、交通、能源、醫(yī)用衛(wèi)生、文體、教育科研、農(nóng)林水利、商業(yè)服務(wù)、公用事業(yè)等行業(yè)變配電運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)的新建、擴(kuò)建和改建。

6.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)可分為四層：即感知層、傳輸層、應(yīng)用層和展示層。

感知層：包含變電所安裝的多功能儀表、溫濕度監(jiān)測裝置、攝像頭、開關(guān)量采集裝置等。除攝像頭外，其它設(shè)備通過RS485總線接入現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)RS485端口。

傳輸層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)和交換機(jī)等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并通過交換機(jī)把數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器端口，網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。

應(yīng)用層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，若變電所數(shù)量小于30個(gè)則應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器可以合一配置。服務(wù)器需要具備固定IP地址，以接收各智能網(wǎng)關(guān)主動(dòng)傳送過來的數(shù)據(jù)。

展示層：用戶通過手機(jī)、平板、電腦等多終端的方式訪問平臺(tái)信息。

6.4系統(tǒng)功能

用能月報(bào)、站點(diǎn)檢測、變壓器狀態(tài)、運(yùn)維、配電圖、視頻監(jiān)控、電力運(yùn)行報(bào)表、報(bào)警信息、任務(wù)管理、用戶報(bào)告、APP監(jiān)測

6.5 配置產(chǎn)品

7、安科瑞Acrel-2000T無線測溫解決方案

7.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

7.2系統(tǒng)功能

測溫系統(tǒng)主機(jī)Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室，可以遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設(shè)備運(yùn)行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能：

1. 溫度顯示：顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)測溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值，也可實(shí)現(xiàn)電腦WEB/手機(jī)APP遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)。

2. 溫度曲線：查看每個(gè)測溫點(diǎn)的溫度趨勢(shì)曲線。

3. 運(yùn)行報(bào)表：查詢及打印各測溫點(diǎn)時(shí)間的溫度數(shù)據(jù)。

4. 實(shí)時(shí)告警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)語音報(bào)警功能，能夠?qū)λ惺录l(fā)出語音告警，告警方式有彈窗、語音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時(shí)提醒值班人員。

5. 歷史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析等。

7.3系統(tǒng)硬件配置

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由設(shè)備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測溫系統(tǒng)主機(jī)組成，實(shí)現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。

8、結(jié)語

  紅外線測溫技術(shù)伴隨現(xiàn)代電子信息技術(shù)的發(fā)展日趨完善，已逐步與輸變電設(shè)備的明顯管理運(yùn)維戰(zhàn)略相結(jié)合，利用紅外測量科技可以開拓管理運(yùn)維思路，創(chuàng)造更靈活明顯的管理運(yùn)維策略，為了滿足輸變電設(shè)備安穩(wěn)運(yùn)營條件以及時(shí)代發(fā)展的需要，通過利用紅外測量科技直接對(duì)輸變電設(shè)備進(jìn)行測量，從而實(shí)現(xiàn)了非接觸式檢測，彰顯了遇測科技的理念，其敏捷度高、覆蓋范圍大、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)很好地運(yùn)用在了對(duì)電氣設(shè)備整個(gè)生命周期控制的發(fā)展思路中，與對(duì)電氣設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)控制原則和管理運(yùn)維的前沿理念相適應(yīng)，采用紅外線測溫科技的輸變電設(shè)備管理運(yùn)維的方式與方法，在未來將會(huì)產(chǎn)生更加大的優(yōu)勢(shì)。

作者介紹

未曉妃，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)槲㈦娋W(wǎng)能效管理和環(huán)保安全用電。