紅外非接觸式技術在高壓開關溫度監測與探傷的應用

王治　郭文生　艾東平（.國網河南洛寧縣供電公司，河南洛寧　47700；.南陽北方大成電子有限公司，河南南陽　473000）

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紅外非接觸式技術在高壓開關溫度監測與探傷的應用

王治1郭文生1艾東平2
（1.國網河南洛寧縣供電公司，河南洛寧471700；2.南陽北方大成電子有限公司，河南南陽473000）

【摘 要】變電設備狀態檢修是電力部門一直追求的目標之一，同時也是建設智能電網的必要基礎，為實現高壓開關狀態檢修，構建高壓開關溫度在線監測探傷系統。本文圍繞系統架構、主要組成、實踐應用進行闡述并總結，論證了紅外非接觸式技術在高壓開關柜溫度監測與探傷領域應用的可行性和實用性，結合人工智能相關技術，具有明顯的未來應用前景和深遠意義。

【關鍵詞】紅外非接觸式高壓開關測溫探傷

1　概述

開關電器在電力系統中起著控制和保護等重要作用，高壓開關在長期運行過程中，觸點部位存在不同程度老化的現象，同時由于存在著接觸電阻過大的因素，會出現不同程度的發熱情況，發熱嚴重的，會導致進一步的惡化，引起火災，燒毀設備，導致電網停電，對國民經濟生產和生活帶來巨大的損失。

因此，非常有必要針對高壓開關柜開展溫度在線監測和探傷工作，實現狀態檢修，提高設備運行可靠性，延長設備使用壽命，優化運維檢修成本，提升供電可靠性。

2　系統架構

基于紅外傳感技術、微電子設計、實時數據處理及網絡化通信、B/S軟件架構技術和人工智能專家系統，設計高壓開關溫度在線監測與探傷系統（下稱系統）。

系統采用多層次分級式的分布結構，在高壓開關柜內部署非接觸式紅外測溫終端，實時采集節點溫度數據，自動進行數據處理并逐級傳輸給主站軟件，最終實現節點溫度可視化統一監測、超限預警、狀態評估（設備探傷）和趨勢分析，突破時間和空間的約束，實現高壓開關在線監測和探傷的自動化、網絡化和智能化。

3　主要組成

3.1測溫終端

目前國內電力公司高壓環境下常用有蠟片測溫、無線有源測溫、無源無線測溫、熱紅外測溫和光纖測溫等，這些技術都存在有各種優缺點。

非接觸式紅外技術比較先進，其不僅可以用作溫度監測應用，還可以進行設備紅外探傷應用，是一種更為可靠和全面的監測帶電設備運行狀態的技術手段。

紅外探傷測溫探頭采用非接觸式設計，由微處理器和數字溫度傳感器以及外圍電路組成，非接觸式安裝，有效隔絕電氣接觸，減少電磁干擾，便于維護。

紅外探傷測溫探頭采用高精度測溫芯片，正常工作的環境溫度范圍為-40℃～+85℃，可測量溫度范圍為-70℃～+380℃，測量絕對精度為±1℃，完全能夠滿足高壓開關柜內溫度檢測的需要。內部框圖見圖1。

3.2主站軟件

中心主站部署系統軟件，實時監測是基礎部分，提供一個圖形化的操作界面，用戶可以查詢任意一臺開關柜的設備（節點）運行溫度、狀態曲線、溫度報表等信息；分析預警是高級應用，應用人工智能先進技術，構建評估和預測模型，實現狀態診斷和故障預警。軟件結構圖見圖2。

3.3通訊網絡

測溫終端通過485通信的方式數進行數據傳輸，最終通過以太網接口或無線網絡將所有數據上傳到中心站。

4　實踐驗證

高壓開關溫度在線監測與探傷系統在洛寧供電公司變電站現場進行了實踐應用。軟件主要界面如圖3和圖4。

通過變電站長時間的運行測試表明，系統運行可靠、穩定，能及時準地處理數據、傳輸數據、分析數據、超溫告警和狀態評估、趨勢分析。

5　結語

本文研究的系統，應用非解觸式紅外測溫技術，不需達到熱平衡即可快速精確、實時連續測量溫度，在可測范圍內對難以接觸或不安全區域安全穩定工作，使帶電設備的溫度測量更加安全，通過對設備相關指標數據（溫度、狀體評級）的監測以及未來趨勢分析，實現超前預警，在問題萌芽階段提醒相關運維人員進行處理，嚴格防范惡性事故的發生可能，防患于未然，真正提高供電企業運維工作效率，降低高壓開關運維成本，為供電企業帶來可觀的經濟效益和社會效益。

作者簡介：王治（1978—），研究方向：電力系統自動化；郭文生（1966—），研究方向：電網管理與服務；艾東平（1968—），研究方向：電力電子。