【解決方案】安科瑞關(guān)于紅外測溫技術(shù)在變電站運維中的應(yīng)用

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

1紅外測溫技術(shù)

1.1紅外測溫技術(shù)的特點

    工作中的輸變電機械設(shè)備由于電流熱效應(yīng)產(chǎn)生了紅外線照射效應(yīng)，從而在電氣設(shè)備表層形成了相應(yīng)的高溫場，而紅外線測溫高溫技術(shù)則透過吸取這些自高溫場發(fā)出的紅外線照射熱能，并透過電流效應(yīng)以及放大器和A/D轉(zhuǎn)換器等電子元件產(chǎn)生了明顯可讀的可見光圖象，該高新技術(shù)具備了檢測效果直觀和敏捷度高的優(yōu)點，可以測量出電氣設(shè)備表層細微的發(fā)熱狀況改變，從而明顯反應(yīng)出電氣設(shè)備內(nèi)部的發(fā)熱狀況，因此可信度很高，對查出電氣設(shè)備隱患也十分有用。

1.2紅外測溫技術(shù)的應(yīng)用條件

   紅外測量溫度技術(shù)的主要運用是對正在工作的電氣設(shè)備進行非接觸式測量，并拍攝其溫度場的分布狀況，可明顯監(jiān)測電壓致熱型電氣設(shè)備存在隱患(如高負載方式下出現(xiàn)的電線插頭、耐張線夾或并溝線夾等接線部分的過熱狀況)和電壓致熱型電氣設(shè)備存在隱患(如輸變電設(shè)備絕緣子發(fā)生的氧化腐蝕)。

   紅外線測溫的理想使用條件是低風(fēng)速和低相對濕度的氣候環(huán)境，如果紅外線測溫在陰天或傍晚時進行，可以明顯減少周圍環(huán)境對檢測結(jié)果的影響程度。

2、紅外測溫的技術(shù)原理

   紅外線測溫技術(shù)是一項安全技術(shù)，其主要以近紅外技術(shù)的工作原理為基礎(chǔ)，通過對變電站中的電氣設(shè)備進行溫度檢測，以便更好的臨測變電所中設(shè)備的工作狀況。紅外線測溫技術(shù)對在變電所中運行的電氣設(shè)備實施進行安全方面的檢測，所采用的技術(shù)基本原理為，在一般情況下，物體都是由原子與分子所組成的，而其中原子與分子在整個排列過程中都是遵循著特定的排列規(guī)律完成的，原子和分子的排列形態(tài)都有很多種，而每一個排列形態(tài)隨后都會產(chǎn)生一種化合物，這也同時就產(chǎn)生了不同的化合物。其實，所有原子和分母在物體中，都是處在高速度轉(zhuǎn)動的狀況，只不過它們在運動過程中并沒有規(guī)律性的，只是在某種規(guī)則中實現(xiàn)了高速度轉(zhuǎn)動。都會形成對應(yīng)的熱能，而這些熱能就會向外形成射線，同時又被叫做熱輻射現(xiàn)象。 

   而近紅外線測溫技術(shù)，則利用原子和分子在運動中所輻射產(chǎn)生的熱能對設(shè)備進行測量，因此能夠?qū)崿F(xiàn)提高測量安全的目的，將紅外線測溫技術(shù)運用于變壓器管理運維中，其實也就是 對變壓器中的變電裝置進行熱量監(jiān)測，并對比檢測到的熱輻射能與變電裝置的實際工作溫度，這樣才能判別變壓器管理運維中的變電裝置能否在正常狀況下工作。紅外線熱測量技術(shù)的主要實現(xiàn)流程為，先采集變電所運維中變電設(shè)備由于太陽被輻照所產(chǎn)生的熱能，然后利用紅外線檢測器、熱信號處理和其他的裝置進行熱傳輸，將所采集到的熱能變換為溫度控制信息，這樣一來就得以直接向變電所中的人員提供變電設(shè)備溫度控制的有關(guān)信息，并且還得以反應(yīng)出所檢測的變電設(shè)備是不是處在正常的發(fā)熱狀況，以此實現(xiàn)了對變電設(shè)備溫度控制進行檢測的目的，從而才能正確的判定出本變電運行裝置中是不是有熱障礙問題的存在。

3、紅外測溫方法

   相對溫差、同類比對、熱譜圖分析

4、紅外測溫技術(shù)在變電運維應(yīng)用上的發(fā)展必要性

   變電站運維中的一個重要工作就是設(shè)備巡檢工作，巡檢時不但要發(fā)現(xiàn)各種存在的安全隱患，而且還要隨時檢查設(shè)備的工作狀況中有沒有異常。而傳統(tǒng)的設(shè)備巡檢工作一般都是采取目測、手摸和耳聽三個方法，來確認和評估電力設(shè)備的工作狀況，其中目測是三個方式中較為普遍的一個，但是目測方法較大的缺失也就是局限性，對部分開拓性缺失無法明顯檢測出，比如過熱的電力設(shè)備，初始過熱時很難看出，而且通常設(shè)備只有過熱到了一定程度后才看到，但通常此時設(shè)備都已發(fā)生了不同程度的損傷，這也就使發(fā)現(xiàn)和處理電氣設(shè)備的缺失時產(chǎn)生了延誤。盡管隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，注油裝置數(shù)量越來越少，漏油現(xiàn)象也愈來愈小，但設(shè)備的異常情況問題還是嚴重，據(jù)有關(guān)部門]的統(tǒng)計資料表明，異常發(fā)熱設(shè)備問題占了裝置總體故障的百分之1.05以上。但耳聽和手觸方式對明顯裝置都是不適用的，因為有些裝置操作十分復(fù)雜，而且具有一定危險性，所以一般不建議用手觸方法，基于此需要一個比較明顯的解決辦法。

5、紅外測量技術(shù)在變壓器運行保護工作中的運用

   在從事變壓器運行維修的過程中，由于電力設(shè)備的類型很多，而這些電氣設(shè)備的條件和狀況都不盡相同，所以造成設(shè)備的發(fā)熱原因也有所不同。但是，對于不同的電氣設(shè)備檢測需要使用不同的檢查措施，而產(chǎn)生高電流密度致熱性缺失的原因，通常有按觸不足、電線縱向直徑不符合使用要求等因素，因此檢驗技術(shù)人員在開展對這類缺失的檢查工作時，可以先通過紅外線熱象儀測定環(huán)境溫度，以降低理論知識測量值與實際數(shù)據(jù)間的誤差，或?qū)y得數(shù)據(jù)與理論值加以對比，以求是否出現(xiàn)問題，從而判斷是否需要對電氣設(shè)備加以檢測。

   紅外線測溫技術(shù)一旦運用于變壓器運維中，能夠明顯監(jiān)控變壓器裝置的工作狀況，這對于變壓器裝置的安全保護具有很大意義。在變電所的日常工作狀態(tài)中，為確保變電設(shè)施的安全、平穩(wěn)地工作，通常都會進行一個檢查工作，也就是變電所中的人員需在每一時階段都需要對變電設(shè)施進行監(jiān)視檢查，在這個工作狀況下，才能夠及時發(fā)現(xiàn)變電站在正常工作流程中的變電設(shè)備所出現(xiàn)的問題后，要及時對其出現(xiàn)的故障進行監(jiān)測與檢修，一旦使用了紅外線測溫技術(shù)，則不管變電所中的變電裝置是在設(shè)置隔離開關(guān)。而紅外線測溫技術(shù)不僅僅能夠測量隔離開關(guān)外熱，還能夠測量變電裝置在工作過程中所形成的發(fā)夾非正常過熱現(xiàn)象，而發(fā)夾過熱一般是由于變電裝置中的執(zhí)行線路，與該線的相接觸部位而形成的這種過熱狀況。另外，減振彈簧墊塊在被氧化后，還會出現(xiàn)發(fā)線夾松動的現(xiàn)狀，這將會給變壓器線路的調(diào)節(jié)和運轉(zhuǎn)造成危害，同時也會威脅著變壓器正常運轉(zhuǎn)的安全性問題。而墊塊和線路夾在碰撞過程中時會使阻力增加，從而使變壓器機械設(shè)備的加熱狀態(tài)產(chǎn)生了反常，假如變壓器機械設(shè)備在安裝過程中并不能安放合乎標(biāo)準(zhǔn)的墊片，又或是機械設(shè)備在裝配時并未進行了嚴格的保護措施，這就會使線路上線夾的松動存在現(xiàn)象發(fā)生，而該線上一旦發(fā)生了松動則變壓器機械設(shè)備的加熱狀態(tài)就會發(fā)生了失常，甚至無法在正常狀態(tài)下工作。

6、安科瑞AcrelCloud-1000變電所運維云平臺

6.1概述

   基于互聯(lián)網(wǎng)＋、大數(shù)據(jù)、移動通訊等技術(shù)開發(fā)的云端管理平臺，滿足用戶或運維公司監(jiān)測眾多變電所回路運行狀態(tài)和參數(shù)、室內(nèi)環(huán)境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現(xiàn)場設(shè)備或環(huán)境視頻場景等需求，實現(xiàn)數(shù)據(jù)一個中心，集中存儲、統(tǒng)一管理，方便使用，支持具有權(quán)限的用戶通過電腦、手機、PAD等各類終端鏈接訪問、接收報警，并完成有關(guān)設(shè)備日常和定期巡檢和派單等管理工作。

6.2應(yīng)用場所

   適用于電信、金融、交通、能源、醫(yī)用衛(wèi)生、文體、教育科研、農(nóng)林水利、商業(yè)服務(wù)、公用事業(yè)等行業(yè)變配電運行維護系統(tǒng)的新建、擴建和改建。

6.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)可分為四層：即感知層、傳輸層、應(yīng)用層和展示層。

感知層：包含變電所安裝的多功能儀表、溫濕度監(jiān)測裝置、攝像頭、開關(guān)量采集裝置等。除攝像頭外，其它設(shè)備通過RS485總線接入現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)RS485端口。

傳輸層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)和交換機等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動采集現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲，并通過交換機把數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器端口，網(wǎng)絡(luò)故障時數(shù)據(jù)可存儲在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。

應(yīng)用層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，若變電所數(shù)量小于30個則應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器可以合一配置。服務(wù)器需要具備固定IP地址，以接收各智能網(wǎng)關(guān)主動傳送過來的數(shù)據(jù)。

展示層：用戶通過手機、平板、電腦等多終端的方式訪問平臺信息。

6.4系統(tǒng)功能

用能月報、站點檢測、變壓器狀態(tài)、運維、配電圖、視頻監(jiān)控、電力運行報表、報警信息、任務(wù)管理、用戶報告、APP監(jiān)測

6.5 配置產(chǎn)品

7、安科瑞Acrel-2000T無線測溫解決方案

7.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

7.2系統(tǒng)功能

測溫系統(tǒng)主機Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室，可以遠程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設(shè)備運行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能：

1. 溫度顯示：顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個測溫點的實時值，也可實現(xiàn)電腦WEB/手機APP遠程查看數(shù)據(jù)。

2. 溫度曲線：查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。

3. 運行報表：查詢及打印各測溫點時間的溫度數(shù)據(jù)。

4. 實時告警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y溫點異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實時語音報警功能，能夠?qū)λ惺录l(fā)出語音告警，告警方式有彈窗、語音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時提醒值班人員。

5. 歷史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析等。

7.3系統(tǒng)硬件配置

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由設(shè)備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測溫系統(tǒng)主機組成，實現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。

8、結(jié)語

  紅外線測溫技術(shù)伴隨現(xiàn)代電子信息技術(shù)的發(fā)展日趨完善，已逐步與輸變電設(shè)備的明顯管理運維戰(zhàn)略相結(jié)合，利用紅外測量科技可以開拓管理運維思路，創(chuàng)造更靈活明顯的管理運維策略，為了滿足輸變電設(shè)備安穩(wěn)運營條件以及時代發(fā)展的需要，通過利用紅外測量科技直接對輸變電設(shè)備進行測量，從而實現(xiàn)了非接觸式檢測，彰顯了遇測科技的理念，其敏捷度高、覆蓋范圍大、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點已經(jīng)很好地運用在了對電氣設(shè)備整個生命周期控制的發(fā)展思路中，與對電氣設(shè)備風(fēng)險控制原則和管理運維的前沿理念相適應(yīng)，采用紅外線測溫科技的輸變電設(shè)備管理運維的方式與方法，在未來將會產(chǎn)生更加大的優(yōu)勢。

作者介紹

未曉妃，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為微電網(wǎng)能效管理和環(huán)保安全用電。