红外在线监测技术在变电站中的应用

刘 霄

（山西省电力公司超(特)高压输变电分公司，山西 太原 030012）

1 引言

红外测温仪很早就在变电站巡检中运用于设备的测温上了，它通过对电气设备关键节点的热缺陷进行探测，对于提早发现问题、处理问题、预防重特大事故的发生，可以起到非常重要而有效的作用。

作为一门日渐普及的技术，红外成像技术在变电站设备的运行状态检测中有着极强的优越性。由于设备的热像图是电气设备在运行状态下发热状态的真实写照，电力设备在运行状态下的热量分布正常与否，是判断设备运行状态是否正常的一个重要特征。因此，采用红外成像技术对设备热像图进行分析，可以准确地判断出设备的运行状态及其是否存在隐患和缺陷。红外热成像技术是以设备的热状态分布来判断设备运行状态是否正常的，它具有不停电、不接触、远距离、精确、迅捷的优点。

2 现阶段主要存在的问题及解决思路

现阶段的红外在线监测系统，一般是将普通精度的红外测温仪安装在固定云台装置上，再由后台控制云台装置操作红外测温仪全景扫描整个可监测区域。在红外测温仪全景扫描过程中，取全屏最高温或某一点的最高温来实现设备的温度检测，从而实现对运行设备工况的监测。

这种方法极大地依赖于云台装置的预置位精度和转角精度，被监测目标位置的精度受限于云台的机械精度。然而，云台装置的转动是由电动机驱动并由齿轮传动来实现的，齿轮的传动误差以及交流电频率的波动都会导致云台装置的预置位精度和转角精度，普通的云台预置位精度参数基本为≤1.5°，这样的机械精度误差会导致红外测温仪在30 m外调用预置位参数和转角参数时产生图像在空间位置上0.6 m左右的误差，因此，获得电气设备工作温度与真实工作温度将产生较大的偏差，从而产生误导性的测温信息，导致其达不到期望的设备性能。而且随着云台系统运行时间的推移，云台预置位调用的误差逐渐增大，导致系统无法给出正确的目标温度。

采用热像图最高点温度分析时，可能出现一些问题。例如原先要测量的目标为2#主变压器B相套管的温度，但是在测温过程中，因为背景温度高于所需要测量的目标，故系统得出的温度为错误信息。

综合现阶段红外在线监测系统存在的问题，我们提出一种基于智能识别技术的变电站红外在线监测系统。该系统通过对被监测区域的即时红外热图全景图中进行位置配准的方法，摆脱了监测目标位置确定对云台装置的预置位精度及转角精度的依赖，可大幅提高在即时红外热图中确定被监测目标位置的精度，最高识别误差精度小于1个像素点，实现了在线式红外监测系统精度的大幅提升。

3 智能识别红外在线监测系统介绍

智能识别系统配合高精度在线红外热成像仪采集红外热像后，对这些红外热像图片进行自动空间匹配校准，合成一幅包括各图像序列信息的宽视角的、完整的、高精度的红外全景图像。在该红外全景图上进行设备位置标识后，便可形成变电站运行设备情况表，将各电器设备重要节点的温度自动生成报表，并对其中超限数据进行报警。

由于变电站电气设备的故障大多是非突发性的故障，所以完全可以定时、定点、高精度地对设备进行分析，这样可大幅度地提高设备运行的稳定性。在自动巡检的工作状态下，控制室主机配合带预置位的高精度云台、高精度红外测温仪，保证对重要电气设备的重点部位进行图像采集和温度数据采集。在系统自动巡航工作状态下，定时自动开启红外线测温仪，对预先设定的设备节点进行精确测温，系统会自动记录所测得的温度数据和红外线热像图，并将其红外热像图采集、存储下来，送入数据库，以便对电气设备运行工况进行分析、判断。发现故障后，系统会自动发出报警信号，并在专家数据库系统的支持下，精确分析出电气设备的故障情况及故障等级。

4 预计的实施效果

智能识别红外在线监测系统实现了变电站电气设备温度情况的自动巡检，并按预先设定的预警值发出声音报警信号，使运行人员能及时获知设备运行工况并采取相应的措施，从而确保电气设备的安全运行，提高对设备异常的识别能力和预见性。

系统除了具有预先设计的自动巡检、自动预警、远程控制、远程监视以及报警等功能外，还提供了后续数据处理及分析的功能。

智能识别红外在线监测系统能自动根据预先设计的巡检策略，可定时、精准地控制红外测温仪转动的各个预置位，并监测各个预置位上设备的发热情况，生成设备的运行工况热像图后，记录和分析设备的工作温度，同时判断其温度是否高于预先设置的报警温度。

完成以上的工作序列以后，系统就可以计算出所有处于检测范围内的电气设备在固定时间内的温度走势情况，并自动生成温度变化曲线图。当温度变化曲线产生明显的拐点时，表明该电气设备很可能出现异常情况，这时就需要辅以其他的检测手段对其进行重点巡检，将设备异常控制在最小范围。

5 结束语

采用智能识别红外在线监测系统，不仅可保证设备安全稳定地运行，提高工作效率，也为设备状态检修提供了强有力的数据支持，增加了电气设备的可用率，为逐步实现电网智能化管理奠定了基础。

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