摘要:在电力系统中,电力设备的质量直接关系到电网的运行安全 ,而由于电力设备发热缺陷而引起的设备事故对电网的危害更大。应用红外测温诊断技术可以及时发现电力设备缺陷,特别,使设备故障得到及时的消除,避免电力系统事故的发生。红外热成像仪近年来成了热点应用诊断设备。本文对红外成像测温技术在变电站设备中的应用进行了探讨。
关键词:红外成像;变电站设备
随着电力工业向着大机组、大容量与高电压供电的方向迅速发展,保证供电系统的安全运行和保障电力设备时刻处于稳定良好的状态,成了电力管理的突出问题。由于电力设备的热效应是多种故障和异常现象的重要原因,因此,对电力设备的温度进行密切监测,是保障电力设备运行可靠的必备手段。变电站作为电力系统运行的关键环节,对其在线实时监控具有重要的意义,热像仪应用的安全效益十分明显。
1什么是红外成像测温技术
1.1红外诊断技术
任何有一定温度的物体,都会以电磁波的形式向外界辐射能量。辐射能量的大小与该物体热力学温度的四次方成正比。利用这个原理制成的红外测温仪,无需与物体接触,属于非接触式测量。红外测温技术是利用红外探测技术获取设备辐射状态的热信息,转换成温度后进行显示的技术,它能测量设备表面上某点周围确定面积的平均温度,以温度高低来判断其工作状态的正常与否。设备的红外辐射通过大气传输到红外测温仪,测温仪中的光学系统将设备辐射的能量汇聚到探测器上,探测器将接收的辐射能量转换成为电信号,经过信号处理后显示出来。理论和实践证明,运行中的高压电气设备运用红外测温方法比传统接触式测温有利之处较多。
1.2红外热成像技术
红外热成像技术是一种先进的在线检测技术,可在设备不停电的情况下,检测设备的运行状况。通过对电气设备表面温度及其分布的测试、分析和判断,准确地发现电气设备运行中的异常和缺陷,从而使部分事故检修转为预见性检修。应用红外测温仪和热成像仪等诊断技术可实现设备运行状态时远距离、不停电、不接触、不取样、不解体的情况下,检测出设备故障引起的异常红外辐射和温度,有效的判断设备存在的外部缺陷和内部缺陷,从而实现故障隐患的提早发现并及时进行处理,是一种先进的监测手段。
红外热成像仪的功能及优势:(1)通过对设备表面温度分布的测量,可以分析设备内部热损耗部位和性质,从而判断该设备的健康状态。热点温度直观显示,热图像清晰,能储存和打印;(2)具有定性成像与定量测量的双重功能,并有较高空间分辨率和温度分辨率,能够辨别很小的温差。实时热图像能够清晰显示在屏幕上,为建立热图像数据库提供了条件,实现了图像采集、储存、分析于一体的功能;(3)用红外热成像仪检测设备,属于远距离非接触式的扫描巡检,可以保证人身设备的安全;(4)红外热成像仪检测设备如同用摄像机录像,能够快速的对大面积的设备进行检测,能够准确、直观的发现与运行电压、电流有关的设备缺陷,还可对缺陷的性质、位置、程度做出定性、定量的判断。
红外成像测温技术应用情况:变电站的设备(装置)巡视是运行人员必须每天进行的一项重要工作,其手段方法一般为通过目测、耳听和鼻嗅等来了解运行情况,其中有以目测为主。但目测的方法有着很大的局限性,对一些发展性的缺陷,特别是内部缺陷,发热到一定程度后才有可能被发现。因此,在变电站设备(装置)的巡视中,利用红外成像测温技术就能及时发现设备(装置)的缺陷,特别是对保证安全可靠供电起到了积极的作用。红外成像仪在日常的巡视中,能很清晰地显示设备(装置)的温度场,对发热情况作很直观的观察,对同一设备(装置)的不同点温度的异常也能及时发现。具有稳定、可靠、测温迅速、分辨率高、直观、不受电磁干扰以及信息采集、存储、处理和分析方便等优点,具有其它测温仪不可替代的优点。但红外成像仪也存在重量大和价格贵等缺点,因此,红外成像仪要作为运行人员日常巡视的必备工具还不现实,但季度查评、定期夜检查或在特殊时期的检查(如电网迎峰度夏或高峰负荷时)中使用,能收到相当明显的效果。
2远程红外测温视频监控系统
远程红外测温视频监控系统由摄像机、数字云台、红外测温仪、网络视频服务器、交换机、网络通道、监控软件及监控终端等组成。本系统的最大特点是在普通的远程视频监控系统中加入高精度的数字云台和红外测温仪,组成了视频、温度远程自动检测系统。系统将自动保存每次温度巡检的记录,并可同时进行视频录像。一旦系统检测到温度异常(即超出高低温度区间设置),就会通过监控屏幕的闪烁和报警声音提示。显示、报警、预置、记录查询等都在监控中心实现。这样,既保证了测量的及时性,又减轻了人力、物力的消耗。
变电站红外与视频监控系统可以定时定点对变电站预置各测量点(每套前端采集装置最多可以设置56个测量点)自动进行数次温度和图像扫描,通过网络实时将各点温度、图像上传并存储于监控主机,同时能够在温度越限后自动报警,提高了变电站变电设备(装置)温度、视频监测的智能化、信息化、网络化水平。
本系统最大特点是在普通的远程视频监控系统中加入高精度的数字云台和红外测温仪,组成了集视频、温度监控于一体的远程变电站自动监控系统。本系统综合运用了多媒体视频技术、计算机网络技术、人工智能技术,实现了视频监控系统的网络化、数字化、应用的多媒体化以及管理的智能化。该系统能够实现热故障状态检测和诊断、设备检测和监控、漏热检测、测温分析、温度检测、红外无损探伤、温度异常报警等方面功能,安装该套系统将极大提高变电站安全运行能力,防患于未然,避免损失。该系统的使用与推广,能够实现总公司、分公司、变电站根据权责对各变电站关键部件温度、图像进行网络化安全监测,达到减员增效目的。
在实现变电站自动化系统综合管理的过程中,各级电网调度中心都配置了不同档次的远程图像监控系统(遥视系统)。实践表明,遥视作为传统四遥的补充,功能已经实用化,并且达到了远方巡视的預想目标。目前的图像监控系统大多作为一套独立系统单独运行。随着电力系统自动化水平的提高,这种运行方式的缺陷也暴露出来。有关学者提出构建遥视与能量管理系统(EMS)的协同系统、多媒体监控和数据采集(SCA-DA)系统以及图像监控与SCADA系统的互联系统等。但是,上述系统仅实现了遥视功能与传统四遥功能的融合,提供的仍然是现场可见光图像信息。设备的热状态是反映设备运行状况的重要方面,如果在遥视系统中融入测温功能,使集控站工作人员在远程巡视的同时能够得到感兴趣的设备温度,将为电力系统的安全运行提供更可靠的保障。
当前普遍使用的热成像仪,定期的对供电设备(装置)进行温度巡回检测,一是费时费力,并且不能及时发现设备的隐患;二是成本高,一套热成像仪至少是15~16万元;三是受人为因素影响大,很容易漏测。针对以上情况研发的带红外测温的远程视频监控系统能自动根据预定时间(检测时间可以在监控中心设置)完成对预置点(预置点为40个)的温度巡测,并通过网络将温度和现场图像实时传到监控中心。也可对预置点的温度检测设置高温和低温越限报警。
3结论
红外诊断技术是一项十分有效的新型设备故障诊断方法,促进非接触式红外测温仪在变电站应用很有意义。
参考文献
[1]彭利军.光学测温技术中的物理原理[J].物理测试,2006-09-30.
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