【解決方案】安科瑞關于紅外測溫技術在變電站運維中的應用

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

1.1紅外測溫技術的特點

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

1.2紅外測溫技術的應用條件

   紅外測量溫度技術的主要運用是對正在工作的電氣設備進行非接觸式測量，并拍攝其溫度場的分布狀況，可明顯監測電壓致熱型電氣設備存在隱患(如高負載方式下出現的電線插頭、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備存在隱患(如輸變電設備絕緣子發生的氧化腐蝕)。

   紅外線測溫的理想使用條件是低風速和低相對濕度的氣候環境，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境對檢測結果的影響程度。

2、紅外測溫的技術原理

   紅外線測溫技術是一項安全技術，其主要以近紅外技術的工作原理為基礎，通過對變電站中的電氣設備進行溫度檢測，以便更好的臨測變電所中設備的工作狀況。紅外線測溫技術對在變電所中運行的電氣設備實施進行安全方面的檢測，所采用的技術基本原理為，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律完成的，原子和分子的排列形態都有很多種，而每一個排列形態隨后都會產生一種化合物，這也同時就產生了不同的化合物。其實，所有原子和分母在物體中，都是處在高速度轉動的狀況，只不過它們在運動過程中并沒有規律性的，只是在某種規則中實現了高速度轉動。都會形成對應的熱能，而這些熱能就會向外形成射線，同時又被叫做熱輻射現象。 

   而近紅外線測溫技術，則利用原子和分子在運動中所輻射產生的熱能對設備進行測量，因此能夠實現提高測量安全的目的，將紅外線測溫技術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。紅外線熱測量技術的主要實現流程為，先采集變電所運維中變電設備由于太陽被輻照所產生的熱能，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備溫度控制的有關信息，并且還得以反應出所檢測的變電設備是不是處在正常的發熱狀況，以此實現了對變電設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、紅外測溫技術在變電運維應用上的發展必要性

   變電站運維中的一個重要工作就是設備巡檢工作，巡檢時不但要發現各種存在的安全隱患，而且還要隨時檢查設備的工作狀況中有沒有異常。而傳統的設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，比如過熱的電力設備，初始過熱時很難看出，而且通常設備只有過熱到了一定程度后才看到，但通常此時設備都已發生了不同程度的損傷，這也就使發現和處理電氣設備的缺失時產生了延誤。盡管隨著科學技術的發展，注油裝置數量越來越少，漏油現象也愈來愈小，但設備的異常情況問題還是嚴重，據有關部門]的統計資料表明，異常發熱設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，由于電力設備的類型很多，而這些電氣設備的條件和狀況都不盡相同，所以造成設備的發熱原因也有所不同。但是，對于不同的電氣設備檢測需要使用不同的檢查措施，而產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境溫度，以降低理論知識測量值與實際數據間的誤差，或將測得數據與理論值加以對比，以求是否出現問題，從而判斷是否需要對電氣設備加以檢測。

   紅外線測溫技術一旦運用于變壓器運維中，能夠明顯監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中，為確保變電設施的安全、平穩地工作，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施進行監視檢查，在這個工作狀況下，才能夠及時發現變電站在正常工作流程中的變電設備所出現的問題后，要及時對其出現的故障進行監測與檢修，一旦使用了紅外線測溫技術，則不管變電所中的變電裝置是在設置隔離開關。而紅外線測溫技術不僅僅能夠測量隔離開關外熱，還能夠測量變電裝置在工作過程中所形成的發夾非正常過熱現象，而發夾過熱一般是由于變電裝置中的執行線路，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，還會出現發線夾松動的現狀，這將會給變壓器線路的調節和運轉造成危害，同時也會威脅著變壓器正常運轉的安全性問題。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備的加熱狀態產生了反常，假如變壓器機械設備在安裝過程中并不能安放合乎標準的墊片，又或是機械設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象發生，而該線上一旦發生了松動則變壓器機械設備的加熱狀態就會發生了失常，甚至無法在正常狀態下工作。

6、安科瑞AcrelCloud-1000變電所運維云平臺

6.1概述

   基于互聯網＋、大數據、移動通訊等技術開發的云端管理平臺，滿足用戶或運維公司監測眾多變電所回路運行狀態和參數、室內環境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現場設備或環境視頻場景等需求，實現數據一個中心，集中存儲、統一管理，方便使用，支持具有權限的用戶通過電腦、手機、PAD等各類終端鏈接訪問、接收報警，并完成有關設備日常和定期巡檢和派單等管理工作。

6.2應用場所

   適用于電信、金融、交通、能源、醫用衛生、文體、教育科研、農林水利、商業服務、公用事業等行業變配電運行維護系統的新建、擴建和改建。

6.3系統結構

系統可分為四層：即感知層、傳輸層、應用層和展示層。

感知層：包含變電所安裝的多功能儀表、溫濕度監測裝置、攝像頭、開關量采集裝置等。除攝像頭外，其它設備通過RS485總線接入現場智能網關RS485端口。

傳輸層：包含現場智能網關和交換機等設備。智能網關主動采集現場設備層設備的數據，并可進行規約轉換，數據存儲，并通過交換機把數據上傳至服務器端口，網絡故障時數據可存儲在本地，待網絡恢復時從中斷的位置繼續上傳數據，保證服務器端數據不丟失。

應用層：包含應用服務器和數據庫服務器，若變電所數量小于30個則應用服務器和數據庫服務器可以合一配置。服務器需要具備固定IP地址，以接收各智能網關主動傳送過來的數據。

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系統功能

用能月報、站點檢測、變壓器狀態、運維、配電圖、視頻監控、電力運行報表、報警信息、任務管理、用戶報告、APP監測

6.5 配置產品

 

7、安科瑞Acrel-2000T無線測溫解決方案

7.1系統結構

溫度在線監測系統結構圖

7.2系統功能

測溫系統主機Acrel-2000T安裝于值班監控室，可以遠程監視系統內所有開關設備運行溫度狀態。系統具有以下主要功能：

1. 溫度顯示：顯示配電系統內每個測溫點的實時值，也可實現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

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據。

4. 實時告警：系統能夠對各測溫點異常溫度發出告警。系統具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發出語音告警，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，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析等。

7.3系統硬件配置

溫度在線監測系統主要由設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關以及站控層的測溫系統主機組成，實現變配電系統關鍵電氣部位的溫度在線監測。

 

 

 

8、結語

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

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能效管理和環保安全用電。