摘要：隨著中國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，電網(wǎng)的建設(shè)規(guī)模也在日益擴(kuò)大，與之相配套的變電所設(shè)施總量也在日益增加。由于變電所擁有的變壓器保護(hù)裝置逐漸加大，也產(chǎn)生了安全問題，所以針對變壓器保護(hù)裝置的檢測要求也提高。目前，通過將紅外測溫技術(shù)運用到對變電所運營中的變電設(shè)備監(jiān)測中，就能夠?qū)⒆冸娫O(shè)備的缺點、異常及其故障情況更明顯的加以監(jiān)控。該文中初次對紅外測溫的技術(shù)機(jī)理和重要性作出了闡述，并詳細(xì)分析了紅外測溫技術(shù)在變電運維應(yīng)用技術(shù)分析，意在促并推廣紅外線測溫技術(shù)在變電所中的明顯運用。

關(guān)鍵詞：紅外測量技術(shù)；變電站運維；應(yīng)用

1. 引言

由于市場經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，人們對電能的要求也日益增多，而城市供電網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和用電設(shè)備的總量也不斷擴(kuò)大，致使城市電力系統(tǒng)中產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)安全隱患也越來越多。變壓器作為電力系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，如何安全、平穩(wěn)的工作將直接影響到電能品質(zhì)和穩(wěn)定性，而紅外檢測溫度技術(shù)則可以在不接觸、不停電的狀況下直接檢測變壓器的工作狀況，為判別電力設(shè)備是否正常運行提出技術(shù)支持，是值得推廣的。

1. 紅外測溫技術(shù)的特點及應(yīng)用條件

1.1紅外測溫技術(shù)的特點

工作中的輸變電機(jī)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(xì)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(jìn)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(fù)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(jìn)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(jìn)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)備實施安全檢測，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(jìn)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(jìn)行熱量監(jiān)測，并對比檢測到的熱輻射能量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(jìn)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(jìn)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

3.1相對溫差

變電裝置在工作過程中所產(chǎn)生的熱能，一般可通過溫度測定的方式計量，或統(tǒng)計局部發(fā)熱部位的相對溫度，從而分析其是否具有過熱等異常情況，主要依據(jù)發(fā)熱點、參照體和正常相差的相對溫度差值，并按照其公式加以計量。在變電站設(shè)備中，部分設(shè)備的發(fā)熱點較為分散，難以"聚焦"在一起，可以通過溫度判斷的方法進(jìn)行檢測，檢測時間主要選擇負(fù)荷晚峰時段，同時盡量避免日照，加大設(shè)備通流。

3.2同類比對

同類比對法，是對二個同型號的電壓生熱的發(fā)變電裝置運營狀態(tài)進(jìn)行橫向比對，以比較其檢測點溫度差異，并通過電壓變化產(chǎn)生熱量、溫度上升情況可以做出對設(shè)備故障的診斷。參考可接受溫度升高或同類接受的溫度，如果同類溫度超出接受的溫度或升高高百分之三十以上，基本即可確定該變電裝置出現(xiàn)故障。在采用同類比對法進(jìn)行檢測時，需要事先確定其檢測部位，可選擇任何時段進(jìn)行檢測，保障變電設(shè)備的良好運行，進(jìn)而維護(hù)整個變電站乃至電網(wǎng)的運行狀態(tài)。

3.3熱譜圖分析

熱譜圖分析，是將變電裝置在正常工作狀態(tài)與非正常運轉(zhuǎn)狀況下的熱譜圖加以對比，分析二者之間存在的差異，與此同時，熱譜圖分析法還可以對變電設(shè)備不同時期的紅外圖譜進(jìn)行縱向比對，從中發(fā)現(xiàn)變電設(shè)備運行過程中的熱輻射能量變化規(guī)律，能夠?qū)ψ冸娫O(shè)備的內(nèi)部故障進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。根據(jù)歷史圖譜，對正常和變異圖像加以劃分，以便于進(jìn)行比較，增加對變電裝置故障診斷的準(zhǔn)確度。根據(jù)設(shè)備的發(fā)熱趨勢，采取明顯的運維措施，明顯預(yù)防故障的發(fā)生。

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(rèn)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(yán)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(hù)工作中的運用

5.1紅外熱像儀

20世紀(jì)60時，將熱像科技應(yīng)用于非軍事應(yīng)用領(lǐng)域，誕生了民用的紅外線熱像儀一，成為較穩(wěn)的溫度儀表逐步被各個產(chǎn)業(yè)所廣泛使用。20世紀(jì)90時末，法國AGEMA企業(yè)將非制冷熱像儀投放市場，此后美國的FLUKE公司也隨之進(jìn)駐，從此紅外線熱像儀高速蓬勃發(fā)。隨著紅外線熱像儀的問世，克服了傳統(tǒng)電工上接頭對帶電環(huán)境溫度測試?yán)щy的問題，同時具備了便攜式、非接觸式等優(yōu)勢，能直接查看環(huán)境溫度分布，并且很快地就被廣泛應(yīng)用在電氣設(shè)備操作維修等巡檢應(yīng)用領(lǐng)域和電路研究、新材料開發(fā)等工程研究方面。21世紀(jì)初，由于熱像科技的蓬勃發(fā)展，一些熱像儀廠家發(fā)布了適應(yīng)于長時間網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控與聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測的紅外熱像儀，熱像科技已開始往傳感器方面蓬勃發(fā)展，紅外熱像儀，能夠?qū)χ匾O(shè)施和高壓危險地區(qū)二十四小時進(jìn)行監(jiān)控，并與其它電子設(shè)備實現(xiàn)連接，共同組成了監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以進(jìn)行大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)，隨后也已開始被廣泛使用于在變電站的監(jiān)測、消防、安防等領(lǐng)域技術(shù)方面，自2010年后，國際市場上發(fā)現(xiàn)的熱像科技也已開始與移動網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，將紅外熱像儀科技與智能手機(jī)結(jié)合，利用了智能型手機(jī)的高便捷性和強(qiáng)可操作性，以及快速增長的大數(shù)據(jù)處理能力和移動互聯(lián)功能，使得紅外熱像儀的操控更加簡便，檢測溫度功能也更為強(qiáng)勁。而手機(jī)式熱像儀對快速云存儲和數(shù)據(jù)共享也變得更為方便，使得紅外熱像儀科技由原來孤立的儀表和感應(yīng)器，迅速發(fā)展成了大數(shù)據(jù)處理的熱像采集終端，從而大大拓展了熱像的使用空間。隨著熱像科技的普及，民用紅外熱像儀也在逐步地由工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)用領(lǐng)域進(jìn)入到家庭消費范疇，而怎樣使紅外熱像儀更普遍地使用，成為熱像領(lǐng)城及創(chuàng)新企業(yè)所需要重視的問題。紅外測溫技術(shù)在變電運行維修工作中的廣泛運用，不僅大大提高了變電運行維修系統(tǒng)的工作效率，還減少了很多人工作業(yè)時間，使檢測人員的工作壓力大為降低，同時紅外線測溫技術(shù)還能明顯反饋發(fā)輸變配電系統(tǒng)中存在的問題，使系統(tǒng)能繼續(xù)明顯地正常工作。在變電運行維修系統(tǒng)中運用紅外線測溫技術(shù)，要重視的就是維護(hù)人員人身安全，要保證正在實施紅外線測溫作業(yè)人員的生命安全，同時還要嚴(yán)格遵照有關(guān)技術(shù)規(guī)范實施，并做好對工作的監(jiān)督檢查，在安全距離外測溫，不得使人身肢體部分和紅外線檢測裝置進(jìn)入安全距離內(nèi)，以免作業(yè)人員的生命財產(chǎn)遭受嚴(yán)重傷害。需要在大風(fēng)、陰雨、干旱等的氣候條件下對輸變電設(shè)施進(jìn)行檢測，并避免在雨、霧、雷、熱潮濕的氣候下對戶外輸變電設(shè)施進(jìn)行檢測。

5.2電流致熱性缺失檢測

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(hù)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jī)械設(shè)備的加熱狀態(tài)產(chǎn)生了反常，假如變壓器機(jī)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(jī)械設(shè)備在裝配時并未進(jìn)行了嚴(yán)格的保護(hù)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(jī)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(jī)、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(hù)系統(tǒng)的新建、擴(kuò)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(jī)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(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲，并通過交換機(jī)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(jī)、平板、電腦等多終端的方式訪問平臺信息。

6.4系統(tǒng)功能

6.4.1用能月報

用能月報支持用戶按總用電量、變電站名稱、變電站編號等查詢所管理站所的用電量，查詢跨度可設(shè)置為月。

6.4.2站點監(jiān)測

站點監(jiān)測包括概況、運行狀態(tài)、當(dāng)日事件記錄、當(dāng)日逐時用電曲線、用電概況。

6.4.3變壓器狀態(tài)

變壓器狀態(tài)支持用戶查詢所有或某個站所的變壓器功率、負(fù)荷率、等運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，支持按負(fù)荷率、功率等升、降序排名。

6.4.4運維

運維展示當(dāng)前用戶管理的有關(guān)變電所在地圖上位置及總量信息。

6.4.5配電圖

配電圖展示被選中的變電所的配電信息，配電圖顯示各回路的開關(guān)狀態(tài)、電流等運行狀態(tài)及信息，支持電壓、電流、功率等詳細(xì)運行參數(shù)查詢。

6.4.6視頻監(jiān)控

視頻監(jiān)控展示了當(dāng)前實時畫面（視頻直播），選中某一個變配電站，即可查看該變配電站內(nèi)視頻信息。

6.4.7電力運行報表

電力運行報表顯示選定站所選定設(shè)備各回路采集間隔運行參數(shù)和電能抄表的實時值及平均值行統(tǒng)計。

6.4.8報警信息

對平臺所有報警信息進(jìn)行分析。

6.4.9任務(wù)管理

任務(wù)管理頁面可以發(fā)布巡檢或消缺任務(wù)，查看巡檢或消缺任務(wù)的狀態(tài)和完成情況，可以點擊查看任務(wù)查看具體的巡檢信息。

6.4.10用戶報告

用戶報告頁面主要用于對選定的變配電站自動匯總一個月的運行數(shù)據(jù)，對變壓器負(fù)荷、配電回路用電量、功率因數(shù)、報警事件等進(jìn)行統(tǒng)計分析，并列出在該周期內(nèi)巡檢時發(fā)現(xiàn)的各類缺失及處理情況。

6.4.11APP監(jiān)測

電力運維手機(jī)支持“監(jiān)控系統(tǒng)"、“設(shè)備檔案"、“待辦事項"、“巡檢記錄"、“缺失記錄"、“文檔管理"和“用戶報告"七大模塊，支持一次圖、需量、用電量、視頻、曲線、溫濕度、同比、環(huán)比、電能質(zhì)量、各種事件報警查詢，設(shè)備檔案查詢、待辦事件處理、巡檢記錄查詢、用戶報告、文檔管理等。