紅外檢測技術在變電站熱故障檢測中的應用

林淑娜

(中國南方電網揭陽供電局，廣東 揭陽 522000)

1 引言

在電力系統輸變電過程中，設備因發熱故障造成電網事故的例子很多，在架空輸電線路的接頭連接件中，由于各種原因造成的不良連接使接觸處電阻率變高，電流產生的焦耳熱造成的溫升也較其他部位高，形成過熱缺陷。如何有效地檢測設備熱故障點是變電運行過程中一個重要的環節。傳統的巡視和檢測方法很難檢測到輸電設備的過熱缺陷［1］。紅外檢測技術自20世紀60年代在電力系統推廣應用后，紅外測溫和傳統的接觸式測溫設備相比，因其具有遠距離、不接觸、不取樣、不解體、又具有準確、快速、直觀等特點，能在運行中有效的監測和診斷電力設備的過熱缺陷。正是紅外成像儀在設備測溫中有著較多的優越性，紅外檢測在輸變電設備中的應用也越來越廣泛［2－4］。利用紅外檢測和熱成像技術，并利用紅外圖像分析系統診斷發熱故障，成為電力設備在線檢測的一項行之有效的技術手段［5］。

2 紅外檢測與熱成像原理

溫度處在熱力學溫度零度(－273℃)以上的物體都存在一種與人眼所能辨別的反射圖形十分相似的熱輻射圖形，紅外熱像儀就是把這種物體上存在的熱輻射圖像通過紅外技術轉變成人眼能見的可見光圖像。熱成像儀主要由紅外攝像頭和處理器兩部分組成。紅外攝像頭接收物體表面輻射的紅外能量并轉換成電信號，處理器再把電信號轉化成數字信號并存儲在幀存儲器里，當獲得完整的一幀紅外圖像數據后，通過內置的彩色顯示屏顯示出來［6］。

3 紅外圖像分析系統的應用

利用紅外熱像儀IR928 Plus對設備進行圖像或視頻的數據采集，通過高德紅外圖像分析系統軟件IrA-nalyser進行分析，可以準確診斷設備的運行情況，從而發現熱故障點。

3.1 參數初始化與圖像處理

圖1為某220kV變電站，利用IR928 Plus采集到的圖像，進行參數初始化處理，通過自動設置溫標得到結果。系統還可以通過調色板、濾鏡、視圖顯示等操作，對圖像進行處理，以利于更好觀察。

圖1 設置自動溫標得到圖像

3.2 設備測溫與故障分析

(1)從測試點分析設備局部熱度

在圖像和信息欄中，系統會顯示設備中的最高熱點(圖2 Max點)，系統也可跟隨光標顯示任一點的溫度，或擇某一區域(圖2區域C1)，顯示該區域的平均溫度，從設備各點的熱度來判斷是否存在故障點，如圖2所示。

圖2 測試點分析設備局部熱度

(2)從直方圖統計分析設備整體熱度

選擇系統直方圖統計，可分析整個圖像或某一區域的整體熱度，從而判斷設備的運行情況，如圖3所示，縱坐標為溫度，橫坐標為所占比例數。通過與標準值的比較，對偏離值較大的區域進行分析，進一步診斷設備發熱的原因。

圖3 直方圖分析設備熱度

3.3 案例分析

以220kV普寧變電站棉城一線1552刀閘為例，2010年某一天，利用紅外熱像儀IR928 Plus采集到A相和C相的圖片，如圖4所示。通過紅外圖像分析系統發現，分別從測試點和直方圖比較A相和C相，發現C相明顯出現熱故障點，最高溫度達68.7℃。停電檢查故障點后，發現C相刀閘口過熱，檢修后正常。

圖4 棉城一線1552刀閘A相和C相熱故障點分析

4 結束語

隨著我國電網建設的發展和安全要求的不斷提高，自動化技術、產品的開發要不斷適應新形勢下的要求，加強變電站計算機監控系統運行的可靠性和穩定性。目前，220kV以下變電站基本實行集控管理和無人值班管理模式，實現遙測、遙信、遙控和遙調遠動控制。利用紅外熱像技術，有效進行在線檢測和故障診斷，不但可以有效地降低因高壓帶來的檢測危險，而且對電氣設備的早期故障缺陷及絕緣性能做出可靠的預測，便于檢修人員及時采取合理、可靠的處理措施，減少設備因過熱缺陷而造成的事故停電，保證了電力安全生產和可靠供電，具有重要的意義。

［1］ 王偉聰.探討紅外熱像技術在輸電設備故障診斷中的應用［J］.黑龍江科技信息，2010(26):54.

［2］ 鄭新才，李明，張靜.紅外檢測技術在電力設備故障診斷中的應用［J］.電氣應用，2007(10):8 －10.

［3］ 陳楠.紅外檢測技術在輸變電設備中的應用［J］.華中電力，2009，22(5):84－85.

［4］ 趙深.紅外檢測技術在電力設備帶電監測中的應用實例［J］.電力設備，2008，9(12):69 －71.

［5］ 戴文進，方敏.紅外檢測技術在變電站監控報警系統中的應用研究［J］.紅外技術，2006，28(5):306 －308.

［6］ 黃繼，葉伯穎.提高電力設備現場紅外檢測準確性的方法［J］.電氣應用，2007(10):11－13.