【解决方案】安科瑞关于红外测温技术在变电站运维中的应用

未晓妃

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

 

1红外测温技术

1.1红外测温技术的特点

    工作中的输变电机械设备由于电流热效应产生了红外线照射效应，从而在电气设备表层形成了相应的高温场，而红外线测温高温技术则透过吸取这些自高温场发出的红外线照射热能，并透过电流效应以及放大器和A/D转换器等电子元件产生了明显可读的可见光图象，该高新技术具备了检测效果直观和敏捷度高的优点，可以测量出电气设备表层细微的发热状况改变，从而明显反应出电气设备内部的发热状况，因此可信度很高，对查出电气设备隐患也十分有用。

1.2红外测温技术的应用条件

   红外测量温度技术的主要运用是对正在工作的电气设备进行非接触式测量，并拍摄其温度场的分布状况，可明显监测电压致热型电气设备存在隐患(如高负载方式下出现的电线插头、耐张线夹或并沟线夹等接线部分的过热状况)和电压致热型电气设备存在隐患(如输变电设备绝缘子发生的氧化腐蚀)。

   红外线测温的理想使用条件是低风速和低相对湿度的气候环境，如果红外线测温在阴天或傍晚时进行，可以明显减少周围环境对检测结果的影响程度。

2、红外测温的技术原理

   红外线测温技术是一项安全技术，其主要以近红外技术的工作原理为基础，通过对变电站中的电气设备进行温度检测，以便更好的临测变电所中设备的工作状况。红外线测温技术对在变电所中运行的电气设备实施进行安全方面的检测，所采用的技术基本原理为，在一般情况下，物体都是由原子与分子所组成的，而其中原子与分子在整个排列过程中都是遵循着特定的排列规律完成的，原子和分子的排列形态都有很多种，而每一个排列形态随后都会产生一种化合物，这也同时就产生了不同的化合物。其实，所有原子和分母在物体中，都是处在高速度转动的状况，只不过它们在运动过程中并没有规律性的，只是在某种规则中实现了高速度转动。都会形成对应的热能，而这些热能就会向外形成射线，同时又被叫做热辐射现象。 

   而近红外线测温技术，则利用原子和分子在运动中所辐射产生的热能对设备进行测量，因此能够实现提高测量安全的目的，将红外线测温技术运用于变压器管理运维中，其实也就是 对变压器中的变电装置进行热量监测，并对比检测到的热辐射能与变电装置的实际工作温度，这样才能判别变压器管理运维中的变电装置能否在正常状况下工作。红外线热测量技术的主要实现流程为，先采集变电所运维中变电设备由于太阳被辐照所产生的热能，然后利用红外线检测器、热信号处理和其他的装置进行热传输，将所采集到的热能变换为温度控制信息，这样一来就得以直接向变电所中的人员提供变电设备温度控制的有关信息，并且还得以反应出所检测的变电设备是不是处在正常的发热状况，以此实现了对变电设备温度控制进行检测的目的，从而才能正确的判定出本变电运行装置中是不是有热障碍问题的存在。

3、红外测温方法

   相对温差、同类比对、热谱图分析

4、红外测温技术在变电运维应用上的发展必要性

   变电站运维中的一个重要工作就是设备巡检工作，巡检时不但要发现各种存在的安全隐患，而且还要随时检查设备的工作状况中有没有异常。而传统的设备巡检工作一般都是采取目测、手摸和耳听三个方法，来确认和评估电力设备的工作状况，其中目测是三个方式中较为普遍的一个，但是目测方法较大的缺失也就是局限性，对部分开拓性缺失无法明显检测出，比如过热的电力设备，初始过热时很难看出，而且通常设备只有过热到了一定程度后才看到，但通常此时设备都已发生了不同程度的损伤，这也就使发现和处理电气设备的缺失时产生了延误。尽管随着科学技术的发展，注油装置数量越来越少，漏油现象也愈来愈小，但设备的异常情况问题还是严重，据有关部门]的统计资料表明，异常发热设备问题占了装置总体故障的百分之1.05以上。但耳听和手触方式对明显装置都是不适用的，因为有些装置操作十分复杂，而且具有一定危险性，所以一般不建议用手触方法，基于此需要一个比较明显的解决办法。

5、红外测量技术在变压器运行保护工作中的运用

   在从事变压器运行维修的过程中，由于电力设备的类型很多，而这些电气设备的条件和状况都不尽相同，所以造成设备的发热原因也有所不同。但是，对于不同的电气设备检测需要使用不同的检查措施，而产生高电流密度致热性缺失的原因，通常有按触不足、电线纵向直径不符合使用要求等因素，因此检验技术人员在开展对这类缺失的检查工作时，可以先通过红外线热象仪测定环境温度，以降低理论知识测量值与实际数据间的误差，或将测得数据与理论值加以对比，以求是否出现问题，从而判断是否需要对电气设备加以检测。

   红外线测温技术一旦运用于变压器运维中，能够明显监控变压器装置的工作状况，这对于变压器装置的安全保护具有很大意义。在变电所的日常工作状态中，为确保变电设施的安全、平稳地工作，通常都会进行一个检查工作，也就是变电所中的人员需在每一时阶段都需要对变电设施进行监视检查，在这个工作状况下，才能够及时发现变电站在正常工作流程中的变电设备所出现的问题后，要及时对其出现的故障进行监测与检修，一旦使用了红外线测温技术，则不管变电所中的变电装置是在设置隔离开关。而红外线测温技术不仅仅能够测量隔离开关外热，还能够测量变电装置在工作过程中所形成的发夹非正常过热现象，而发夹过热一般是由于变电装置中的执行线路，与该线的相接触部位而形成的这种过热状况。另外，减振弹簧垫块在被氧化后，还会出现发线夹松动的现状，这将会给变压器线路的调节和运转造成危害，同时也会威胁着变压器正常运转的安全性问题。而垫块和线路夹在碰撞过程中时会使阻力增加，从而使变压器机械设备的加热状态产生了反常，假如变压器机械设备在安装过程中并不能安放合乎标准的垫片，又或是机械设备在装配时并未进行了严格的保护措施，这就会使线路上线夹的松动存在现象发生，而该线上一旦发生了松动则变压器机械设备的加热状态就会发生了失常，甚至无法在正常状态下工作。

6、安科瑞AcrelCloud-1000变电所运维云平台

6.1概述

   基于互联网＋、大数据、移动通讯等技术开发的云端管理平台，满足用户或运维公司监测众多变电所回路运行状态和参数、室内环境温湿度、电缆及母线运行温度、现场设备或环境视频场景等需求，实现数据一个中心，集中存储、统一管理，方便使用，支持具有权限的用户通过电脑、手机、PAD等各类终端链接访问、接收报警，并完成有关设备日常和定期巡检和派单等管理工作。

6.2应用场所

   适用于电信、金融、交通、能源、医用卫生、文体、教育科研、农林水利、商业服务、公用事业等行业变配电运行维护系统的新建、扩建和改建。

6.3系统结构

系统可分为四层：即感知层、传输层、应用层和展示层。

感知层：包含变电所安装的多功能仪表、温湿度监测装置、摄像头、开关量采集装置等。除摄像头外，其它设备通过RS485总线接入现场智能网关RS485端口。

传输层：包含现场智能网关和交换机等设备。智能网关主动采集现场设备层设备的数据，并可进行规约转换，数据存储，并通过交换机把数据上传至服务器端口，网络故障时数据可存储在本地，待网络恢复时从中断的位置继续上传数据，保证服务器端数据不丢失。

应用层：包含应用服务器和数据库服务器，若变电所数量小于30个则应用服务器和数据库服务器可以合一配置。服务器需要具备固定IP地址，以接收各智能网关主动传送过来的数据。

展示层：用户通过手机、平板、电脑等多终端的方式访问平台信息。

6.4系统功能

用能月报、站点检测、变压器状态、运维、配电图、视频监控、电力运行报表、报警信息、任务管理、用户报告、APP监测

6.5 配置产品

 

7、安科瑞Acrel-2000T无线测温解决方案

7.1系统结构

温度在线监测系统结构图

7.2系统功能

测温系统主机Acrel-2000T安装于值班监控室，可以远程监视系统内所有开关设备运行温度状态。系统具有以下主要功能：

1. 温度显示：显示配电系统内每个测温点的实时值，也可实现电脑WEB/手机APP远程查看数据。

2. 温度曲线：查看每个测温点的温度趋势曲线。

3. 运行报表：查询及打印各测温点时间的温度数据。

4. 实时告警：系统能够对各测温点异常温度发出告警。系统具有实时语音报警功能，能够对所有事件发出语音告警，告警方式有弹窗、语音告警等，还可以短信/APP推送告警消息，及时提醒值班人员。

5. 历史事件查询：能够温度越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析等。

7.3系统硬件配置

温度在线监测系统主要由设备层的温度传感器和温度采集/显示单元，通讯层的边缘计算网关以及站控层的测温系统主机组成，实现变配电系统关键电气部位的温度在线监测。

 

 

 

8、结语

  红外线测温技术伴随现代电子信息技术的发展日趋完善，已逐步与输变电设备的明显管理运维战略相结合，利用红外测量科技可以开拓管理运维思路，创造更灵活明显的管理运维策略，为了满足输变电设备安稳运营条件以及时代发展的需要，通过利用红外测量科技直接对输变电设备进行测量，从而实现了非接触式检测，彰显了遇测科技的理念，其敏捷度高、覆盖范围大、应用范围广的优点已经很好地运用在了对电气设备整个生命周期控制的发展思路中，与对电气设备风险控制原则和管理运维的前沿理念相适应，采用红外线测温科技的输变电设备管理运维的方式与方法，在未来将会产生更加大的优势。

作者介绍

未晓妃，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为微电网能效管理和环保安全用电。