探究红外测温技术在220kV变电运行中的应用

孔艳清 侯秀丽

摘 要：随着我国社会主义市场经济的飞速发展，我国各行各业的发展都得到了极大的提升，电力行业也不例外，在电力行业升压站及其他高压设备出现故障时，故障部位会伴随表现出热状态异常现象，而红外故障检测可实现对被测物体的表面温度变化情况以及热量分布的实时获取，可对高压设备进行实时检测，同时红外热成像技术具有非接触式红外诊断的特点，使得红外热成像技术在应用于高压电气设备热故障检测时具有更高效、更方便、更准确的优点。因此红外成像技术在电力系统得到广泛使用，现场运维人员是否能够准确判断变压器运行状态，对变压器状态检修策略的制定有着重要意义。

关键词：红外测温技术;220kV变电运行;应用

引言

现有测温系统主要涉及到红外测温系统和光纤测温系统，红外测温系统即在人工巡查测温过程中，红外测温仪的使用较为普遍，虽然使用较为灵活，但是成本较高，精准度不高，实时监测效果不是很理想，且一旦遇到遮挡物，红外线便无法穿过，同时会受到周围磁场的影响，导致红外测温仪的应用范围较低。由于开关柜的空间有限，不适宜安装红外测温探头，原因是探头安装后需要与周围的物体保持一定的距离，易受周围环境的干扰，导致测温的精度受到影响。光纤测温系统是这些年在国内外高压测量研究中，对光纤技术的研究与应用比较广泛，光纤技术可以实现在线测量，得到电量参数。光纤传输系统在实际应用中，主要是由于其具有耐腐蚀、绝缘强度高等特点，且体积较小，适应于高电压测量，所以有良好的应用效果。光纤式温度测温主要的信号来源是光纤信号，在带电物体的表面安装温度传感头，光纤是连接测温仪与温度传感器的方式。分布式光纤测温、荧光光纤测温、光纤光栅等是光纤测温的主要方式，其中优势最为明显的是荧光光纤测温，不仅便于安装，而且使用寿命较长，可以实现多路多点的温度监测，尤其是在大规模的温度点监测中，适用效果更明显。在测量期间精准度与分辨率较高。传感量检测及传输均为光信号，不仅在不同的环境中有良好的适用性，还不会受到电磁干扰的影响。在安装期间由于体积小，所以安装较为方便与简单;使用期间既无需电池或者交流取电，又不受现有环境限制，所以维护简单，经济可靠性高。

1电网变电运行特点

电网变电运行特点主要涉及到以下几个方面具体内容：电力系统工作流程较为复杂，在电力系统运行过程中，只有科学制定变电控制措施、变电管理措施，才能保证变电系统平稳运行与供电用电效率。现阶段，我国电网变电运行特点可以归纳为：（1）复杂性。电网变电运行电力系统设备较为复杂，设备具有不同功能，维护难度相对较大、故障发生概率相对较高。（2）枯燥性。电网变电运行工作较为枯燥，重复工作内容相对较多，可能会让工作人员产生疲倦感。（3）难度大。在变电运行过程中，变电站设备分布较广，难以进行集中管理，与此同时，因不同设备运维方法存在差异，对运维管理人员技术能力要求相对较高。

2红外测量原理

根据斯蒂芬-波尔兹曼定律，可进行辐射温度测量。由辐射温度测量法做成的数字传感器。被测物体的辐射线经光学系统聚焦在光电转换系统（一般由人造黑体、热电堆等组成）上之后，产生电信号，再经过放大、滤波、A/D转换、数据处理后输出温度数字信号。该测量方法以黑体辐射作为基准来标定，知道被测物的ε值后，就可由斯蒂芬-波尔兹曼定律及ε的定义来求出被测物的温度。假定被测物体（灰体）辐射的总能量全部被黑体所吸收，则它们的总能量相等。

3电力设备发热原因分析

电力设备发热原因主要从以下方面进行分析：在电力系统实际运行中造成设备接头发热引发电气火灾，发现其原因并不是单一的。机械强度下降：铜、铝、螺栓、弹簧、弹垫会产生慢性退火变软，丧失机械强度，导致变形和破坏。绝缘性能降低：绝缘材料的使用寿命在估算时，“八度规则”经验规律是较为有效的手段之一。当温度上升8℃时，寿命就会下降一半。谐波形成的影响：由于产生大量谐波的用电设备不断增加，谐波会在并联电容器的大量使用下放大，使得谐波造成的危害加重。由于谐波的频率较高，使导线的集肤效应加重，因此铜损急剧增加，非线性负荷的负荷电流可能增加到线性负荷的50%，使得导体发热。现场其他因素：例如在检修期间，如果检修工艺使用不合理，也会影响电力设备的正常运行。这类问题有母线在安装与加工等过程中，对母线接触表面的处理不合理，有不光滑、不平整等问题的出现，从而造成有效接触面积减少，接触电阻增大而发热。过负荷、短路引起温升是比较常见的，但是其他原因则经常被人们忽视。负荷大小并不是影响接触不良和谐波的主要因素。也就是说，开关的质量再好，当负荷容量达到相关的条件后，也会出现温升超标的情况;温升的上升同样也会受到接触不良等问题的影响。所以造成温升问题的因素有很多，不止负荷大一个原因。温升所带来的影响一般有绝缘击穿等急性故障，也有绝缘性能下降等慢性故障。电气设备的健康状态也会受到温度和绝缘的影响。所以在规避电气事故发生时，温升状况的掌握是十分有效的。

4红外测温技术在220kV变电运行中的应用

4.1数据采集层

红外测温技术在220kV变电运行中的应用之一是数据采集层。系统采用分层、分布、分散式结构，该系统采用三级架构：数据采集层（由无线测温采集终端和无线主机接收装置组成）、网络传输层和数据管理层（控制中心主站）。数据采集层设备负责数据采集，通讯层通过网络传输方式将数据传输到数据管理层，数据管理层实现站级协调、优化控制和当地监测功能。同时实现与远方调度中心的通信。分层、分布、分散式的系统具有明显的优点，提高了系统可靠性，任一部分设备有故障时，只影响局部;站内甚至没有二次电缆，节省了投资，也简化了施工与维护。

4.25G通信模块设计

红外测温技术在220kV变电运行中的应用之三是5G通信模塊设计。5G图像信息传输部分由发送模块和接收模块构成，发送模块与前端红外热成像部分STM32相连，接收模块是支持5G通讯的设备。图像处理模块将图像信息进行滤波、平滑、校正后交给发送模块，利用高速率、低时延的5G网络传给智能手机APP管理系统或者在线传给PC端互联网监控云平台。在5G通信模块的支持下，在线监测的红外传感器可实现24小时不间断监控，及时发现疑似患者，通过移动网络上传至云端。后台通过云端访问设备、控制设备进行人脸识别，比对数据库，精准查找疑似患者的详细信息。为了减少现场布线，提高红外摄像仪安装的便捷性，在独立工作模式下，采用7.2V～8.4V锂电作为电源，供多场景使用。

结语

综上可知，红外热检测技术可有效、及时地发现高压设备故障，运维人员对红外测温熟练掌握可及时发现潜伏性故障，有效提高电力行业设备可靠性。判断设备缺陷要结合电压致热性与电流致热性缺陷进行判断。

参考文献：

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