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红外测温技术在电力系统的应用现状及发展趋势研究
摘要红外测温技术具有对故障显示直观、形象、准确性高的特点，且检测过程中无需停电和取样，因此是电力行业目前广泛开展的一种故障检测手段。本文分析了红外测温诊断技术在电力系统中的研究现状，总结了红外测温技术的优势，并针对具体实例进行了故障检测研究，分析了红外测温诊断技术的发展趋势。 关键词：红外测温技术；电力系统；故障检测；发展趋势
Research of Status and Development Trend for Infrared Temperature Measurement Technology in Power System
Abstracttemperature measurement technology in fault display and intuitive is with the characteristic of image, high accuracy and the detection process without blackouts and sampling, so the detection failure mean is the extensive of power industry. This paper analyzes the matching and fault diagnosis method of temperature measurement equipment, Summing up the advantages of infrared temperature measurement technology and the fault detection specific examples. Infrared thermometry diagnostic technology trends are analyzed.
Key words: Infrared temperature measurement technology; power system; fault detection; development trend
引言
在电力系统中电气设备常常因为过热而导致发生相关事故，传统的直流电阻法及热电耦合法不仅耗费时间，而且也必须在停电的情况下进行，完全不能满足带电作业的要求，严重影响了供电可靠性和经济性，造成能源的巨大浪费。随着检测技术的发展，非接触的红外线测温检测诊断技术能够满足变电运行中电气设备的高压、高温、大电流的工作状态，对过热故障的检测和诊断结果准确可靠，由热力学的原理可知，当物体的温度大于绝对零度时，物体将对周围的空间不断地进行红外线辐射，可以将此时的物体作为红外线辐射源，在电力系统中运行的电气设备都是典型的红外线辐射源，通过红外热像仪就可以将肉眼无法分辨的红外分布利用光学机械扫描的方法转换成图像。在红外测温转换的图像上，较亮的区域通常表示红外辐射的能量密度大，其温度一般较高，较暗的区域表示红外辐射的密度小，其温度一般较低，这类红外检测仪器主要有等，也可以用不同彩色表示红外辐射能量密度和温度差异，这种图像称为伪彩色热像，能够产生伪彩色热像的主要仪器有等，物体表面的温度场可以在红外热仪中显示出来，如果热像仪的分辨能力较强，则可分辨出℃的温差，输出的信号将在数字存贮器中存贮，利用相关的计算机软件即可对信号进行处理。红外测温技术是电力系统电气设备测温技术发展的重要方向。本文对红外测温技术在电力系统中的应用现状及其发展方向进行了研究。国外对电气设备的故障进行红外线检测开始于上世纪年代中期，至年代采用热像仪对高压输电线路中的连接部件和变电设备作巡回性的检测，相应的技术规范和故障判定标准也应运而生。年的国际大电网会议对变电设备的红外故障诊断技术进行了充分的肯定，并指出该技术将有助于实现变电设备的状态检修。据美国相关应用部门的统计数据，通过利用红外测温技术检测电力设备的故障可节省的资金，所以红外测温技术在国外的一些电力部门已取得了广泛的应用。目前国外已有技术成熟的专业故障检测公司，如美国的公司等，通过将红外线成像仪装载在卡车上进行输电线路的故障诊断，若运行人员发现了异常现象则可在驱动盘上捕捉图像，打印并进行分析后直接向主管人员递交分析报告，这样就能及时发现隐患故障并及时采取有力措施，加强了电力系统的安全性。我国于上世纪年代初利用自主研制的红外测温仪对变电设备进行故障诊断，至年代中期国内几家大型的电力研究所都引进了光机型热像扫描仪，并积极进行了及以上线路直升机巡线红外检测试验和变电设备故障检测试验，积累了广泛的应用经验并取得了良好的应用效果。目前我国红外测温技术除了可用于变电设备内部故障的检测外还在高压设备接头外部故障检测中取得了成功的应用，并在诊断高压瓷质绝缘子故障方面也达到了国际先进水平。国内数家大型电力试验研究院都已成功应用红外诊断技术进行电力设备的故障检测。文献结合有关红外检测技术的使用过程中发现的问题提出了解决方案，为电力设备的状态检修提供了重要经验。文献针对绝缘子表面热场分布与湿污条件的紧密联系，提出一种基于绝缘子红外热像处理的现场污秽等级检测新方法。文献提出了利用红外成像技术，结合图像处理与模式识别实现绝缘子污秽等级检测的方法，该方法能够有效地检测绝缘子的污秽等级，已在电力系统中取得了广泛的应用。应用红外线故障诊断技术可以对正常运行的电力设备缺陷及不便于进行常规试验的潜在故障进行检测，大量的理论研究及实践应用表明红外线故障诊断技术具有如下优点：对设备进行测试时不需取样和接触设备，不要求在停运的条件下操作，适用于状态检修工作的开展；检测的效率高，几小时内便可完成一座大型变电站内数百台电气设备的检测，在检测速度上遥遥领先常规试验；能够直观地显示发生故障的部位和程度；基于红外测温技术可采用多种方法诊断故障的类型，保证了诊断结果的可靠准确；安全系数高，经济效益良好，巡视时间开关负荷开关电流开关温度
发现该问题运行人员果断采取了以下措施进行预防：首先启动了备用的电网容量，转移该变电站的负荷达；其次进行了停电检查，发现该变电站号主变开关相流变出现夹片裂纹，立即将该故障定性为危机缺陷，并迅速报上级进行了抢修处理，完成新设备的更新且经过调试无误后该变电站恢复了运行。通过这个实例我们可以看出，利用红外测温技术能够及时发现变电站隐性事故，不仅保证了电网整体的正常供电，而且确保了国民经济的安全稳定运行，避免了由于短路故障所引起的严重事故。文献分析了红外成像测温技术在变电站设备中的应用，文献将红外测温技术与变电站图像监控系统进行了融合，实现了通过图像监控画面选择待测电力设备，并控制站端红外测温仪动作，对红外成像技术的应用具有一定的指导价值。随着计算机技术应用的推广，计算机的图像采集及处理，显示、存储等多种技术已在国产红外热像仪上得到了应用，并可以采用C语言根据实际需要对其功能进行扩展，同时结合先进的进口红外热像仪技术，有针对性地对红外热像仪存在的问题和不足进行改造和提高，优化国产仪器的结构，同时提高了仪器的功能和灵活性是红外测温技术发展的重要方向。[1]程玉兰.红外诊断实用技术[M].北京：机械工业出版社，2002
[2]陈继述.红外探测器[M].北京：国防工业出版社，1986
[3]刘博，王致迅.红外测温对变电设备的缺陷诊断及实例分析[J].山东电力技术，2004，4(12)：51-54
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