紅外測溫技術在電力設備故障診斷中的應用

肖云

【摘 要】以往電力設備故障檢測采用的多是人工檢測的方式，不僅效率底下，而且容易出現誤診的情況，影響設備故障的及時有效處理。紅外測溫技術的應用，能夠實現對于電力設備故障的非接觸檢測，提升故障診斷的準確性，為電力設備的運行維護提供良好保障。本文從紅外測溫技術的原理出發，對其在電力設備故障診斷中的應用進行了討論，希望能夠促進電力設備運行可靠性的提高。

【關鍵詞】紅外測溫技術；電力設備；故障診斷；應用

科學技術飛速發展背景下，智能電網不斷拓展，對于電力系統運行的穩定性和可靠性提出了許多新的要求，做好電力設備運行維護工作也就顯得非常重要。傳統電力設備檢測主要是依靠目測、耳聽、手摸等方式，技術性不強，難以發現設備內部存在的缺陷和問題，而且檢測過程存在一定危險性。對此，可以將紅外測溫技術應用到電力設備故障檢測及診斷中，提升故障診斷的效率和效果。

一、紅外測溫技術概述

自然界中，任何溫度在絕對零度以上的物體，都會散發紅外線，紅外線輻射度主要受物體本身溫度的影響，紅外測溫技術的基本原理，就是利用相應的紅外線探測器，接收電力設備表面的紅外輻射度，通過轉換得到設備溫度，以此來對其是否存在故障以及故障嚴重程度做出較為準確的判斷。結合紅外輻射的特點分析，影響紅外熱輻射檢測精度的核心參數有兩個，一是觀測距離，二是觀測視角，在針對電力設備進行檢測的過程中，需要確保設備處于觀測允許范圍內，盡可能沿設備表面法線方向進行正向測量。如果不對數據進行相應的修正處理，則最大允許觀測視角不能超過±30°，否則可能會導致誤差的增加[1]。

二、紅外測溫技術在電力設備故障診斷中的應用

對于正在運行中的電力設備而言，無論是電流效應引起的發熱又或者電壓效應引起的發熱，歸根到底都會在故障區域乃至周邊區域引起溫度的顯著變化，參照紅外輻射理論，向外輻射的紅外線強度會有所增加，基于此，運用紅外測溫技術對電力設備故障進行診斷也就具備了相應的可行性。就目前來看，紅外測溫技術在電力設備故障診斷中的應用方法大致可以分為以下幾種：

（一）同類比較法

同類比較法常見于設備狀態檢測中，這種方法的基本原理，是針對同一個電氣回路，在確保三相或者兩相設備相同，三相電流對稱的情況，分析比較電流致熱型設備相關部委的溫度升高值，就可以判斷設備是否存在異常。如果三相設備同時出現異常，則可以將其與同回路相同類型的設備進行比較。同類比較法的優勢主要體現在其可以有效排出設備運行負荷以及環境溫度的影響，保證診斷結果的精確性，因此在同類型設備或者同設備三相診斷中有著較為廣泛的應用，不過這種方法同樣存在比較明顯的缺點，即在面對不同類型設備群時，因為對比目標的欠缺，在實際應用中存在較大的限制。

（二）溫度閾值法

在以溫度信息判斷電力設備運行故障的規則下，溫度閾值法最為常見，其基本原理，是設定相應的閾值，如果電力設備溫度超出該閾值，則判定設備存在故障，低于該閾值就認定設備狀態正常。在相關國家標準中，如果需要利用溫度來界定電力設備是否正常運行，通常都會采用溫度閾值法，因為其本身向能夠對簡單。不過，伴隨著科學技術的發展，電力設備的類型越發繁雜，加上數量眾多，單一閾值并不能對所有電力設備的運行狀態進行準確判斷，加上電力設備的損壞很多時候都是漸進式，如果簡單地以正常和故障兩種狀態進行劃分，顯然并不能滿足實際需求。不僅如此，電力設備的運行會受到外界環境因素的影響，當其處于不同運行環境時，出現故障的溫度界限也會有所差異，過于絕對的判斷標準使得溫度閾值法在對電力設備進行故障診斷的過程中，很容易出現誤判的問題[2]。

（三）人工智能診斷法

人工智能的發展，為電力設備故障診斷提供了許多新的技術和方法，人工智能診斷法的出現，在提高故障診斷效率和準確性等方面發揮出了積極作用。在實際應用中，人工智能診斷法包含了多種方法，如神經網絡診斷法、模糊診斷法、專家系統等。以模糊診斷法為例，其基本原理，是參照熱故障對電力設備的影響和危害性，將電力設備中存在的熱缺陷分為多個不同故障等級，其中，正常狀態指設備溫度雖然有所升高，但是出于其自身工作允許范圍內，依然能夠保持正常運行；一般故障指溫度升高對設備產生了一定影響，不過依然在允許范圍內，在強化監視的情況下，可以正常使用；揚中故障則是指設備溫度升高的情況下，如果繼續運行，可能引發嚴重危害，需要立即停止運行，做好檢修維護工作。

（四）相對溫差法

事實上，相對溫差法是為了彌補溫度閾值法的缺陷而開發出來的一種新型檢測方法，其基本原理，是運用同一個檢測設備，對電力設備表面溫度以及環境溫度參照體的表面溫度進行分別測量，得到溫度差值，在實際應用中可以分為絕對溫度判斷法和相對溫差法兩種類型，前者主要是將設備過熱部位的測定溫度與相關標準（DL/T664-2008等）中規定的物體最大工作溫升以及相對溫差表進行對比，后者則是通過對兩個檢測點之間溫差與較熱點溫升比的百分數進行分析，判斷設備是否存在異常。相對溫差的計算公式如下：

公式中，t1和t2分別表示發熱點溫升及正常對應點溫升，T1和T2則表示發熱點溫度與正常對應點溫度，T0表示環境溫度參照體溫度[3]。

三、結語

總而言之，紅外測溫技術在電力設備故障診斷方面的應用有著非常顯著的優勢，不僅能夠提升故障診斷的有效性，保障故障診斷效果，還可以避免操作人員與電力設備的直接接觸，保證人員人身安全。需要注意的是，在運用溫度信息對電力設備故障進行診斷時，需要充分考慮設備本身的使用年限及運行環境等因素的影響，實現綜合評估，保證良好的評估效果，為電力設備的穩定可靠運行提供可靠支撐。

【參考文獻】

[1]王剛，朱亞飛，張改杰，等.紅外測溫技術在氧化鋅避雷器故障診斷中的應用[J].智慧電力，2012，40（12）：79-81.

[2]張志軍.紅外測溫技術在電氣設備溫升故障檢測中的應用[J].機電信息，2016，（27）：70-71.

[3]高逸君，楊沖.關于紅外線檢測技術在電力設備故障中的應用[J].科技創新與應用，2015，（30）：188.