摘要：本文以红外诊断技术为研究对象，重点阐述红外诊断技术的原理、方法以及其在电力设备热辐射信号采集与故障信号诊断方面的应用，对提升电网系统的故障诊断能力具有重要参考价值。
关键字：电力设备；故障诊断；红外诊断技术
电力设备是电网运行的基础性支撑设备，电力设备的正常维稳运行是电网系统维护的重要工作内容，红外诊断技术是电力设备在线检测、辅助故障分析的一项行之有效的技术手段和重要方法，对保障提高电力设备与电网系统运行的稳定性与可靠性具有重要意义。
一、红外诊断技术
红外诊断技术是一项非接触式的热信息获取与故障信息诊断技术，其依赖于红外热成像技术，在不与目标地物接触的前提下，采用红外检测设备可快速获取目标地物对外辐射的热红外信息，并通过热像仪将采集到的热红外辐射转换为可见的红外信号图像显示在荧光屏上，直观具象地展示目标地物表面的温度分布与温度变化情况，为故障信号分析与故障诊断提供数据与图像支撑。电网系统中的电力设备在工作运行时会在电流与电压的作用下产生一些热故障，例如输配电系统中的很多电缆、电气裸接头会长期暴露在自然环境中，长期的氧化与腐蚀作用会使得电网系统中的电阻值增加，电缆线产生一定程度的线损、电气裸接头产生接触不良等问题，进而导致故障部位产生高出其正常工作时的温度，形成热故障，向外辐射热红外信号。采用红外诊断技术采集热故障向外辐射的红外信号，经过探测器的镜头聚焦将红外辐射聚焦到探测器上，探测器会根据红外辐射信号产生电信号，在模数转换下形成热红外图像在热像仪中显示，清晰显示目标地物上的温度分布信息与温度信息变化情况，用于辅助进行目标地物的故障判别与诊断。红外诊断技术可以以红外图像为媒介，直观展示目标地物表面的温度信息，供电企业的运维部门可基于此进行故障判断，进一步确定故障发生原因与故障发生位置。
红外故障诊断技术的故障诊断方法旨在利用红外成像与目标地物表面的温度信息进行故障判别与诊断，基于红外诊断技术的电力设备故障判断方法主要包括以下几种：
（1）表面温度判别法
基于红外诊断技术获取的目标设备表面温度，结合电网系统各电力设备标准工作参数说明中规定的电力设备正常工作温度阈值与温升极限进行对比判断，若是实测目标设备表面温度远远高于标准规范中电力设备正常工作温度阈值，则需要对目标设备进行进一步深入分析，判断其热故障发生原因与发生部位。
（2）同类比较判别法
同类比较判别法是指通过对比多组同等规格的电力设备的运行状态与设备相同部位的温度信息，判断电力设备中温度信息出现异常的热故障问题定位。同类比较法可以同等规格下电力设备红外辐射信号的对比直接地判别出现热故障问题的电力设备。
（3）历史分析判别法
历史分析判别法是指对比同一电力设备在长时间序列下的运行状态与设备同一部位的温度信息，判断电力设备出现温度异常热故障问题的时间以及出现热故障问题的部位。
二、红外诊断技术的影响因素分析
红外诊断技术以一项集红外辐射信号采集、红外成像、红外信号分析与故障诊断于一体的综合性故障判别与诊断技术，其中红外辐射信号采集是红外诊断技术的数据获取基础，也是影响红外诊断技术准确性与可靠性的重要因素。在利用红外检测设备进行目标设备热红外信号采集时，红外信号采集的精度受到来自自然环境与电网系统内部等很多方面因素的影响。
（1）太阳辐射
红外检测设备在采集目标电力设备向外辐射的红外线信号时，会受到自然环境太阳辐射中的红外线干扰，影响红外检测设备采集目标电力设备辐射红外信号的准确性。因此，在设计红外检测设备时，应注重红外探测器的设计，使得仅目标设备辐射的红外信号聚焦到探测器的镜头上。
（2）风力
目标电力设备表面的温度会受到风力大小的影响，风力较大时空气的快速流动会加快目标电力设备表面热量的散失，导致电力设备的温度下降，影响红外检测设备采集目标设备辐射红外信号的精度。
（3）大气颗粒物
大气颗粒物是指大气中存在的各种固态和液态颗粒状物质，各种颗粒状物质均匀地分散在空气中构成一个相对稳定的庞大的悬浮体系，大气颗粒物的存在会使得太阳辐射、目标设备辐射的红外线电磁波信号发生散射、折射等，影响红外检测设备采集目标设备辐射红外信号的精度与准确性。
（4）负荷电流
电网系统中的电力设备在工作运行时会在电流与电压的作用下产生一些热故障，负荷电流的大小会影响电力设备的运行温度，负荷电流越大，电力设备的故障部位温度则越高，故障部位所辐射出的热红外电磁波信号则越强，因此在采用红外监测设备进行目标设备红外辐射信号采集时应当注意保证负荷电流的一致性与稳定性。
三，常见致热性设备
1电压致热性设备
电压致热设备指电压效应引起的设备发热，例如：电压互感器、耦合电容器、移相电容器、高压套管、避雷器、电缆头等设备，这些设备缺陷一般温升较小，红外热像检测较难发现。但是电压致热的设备缺陷一般比较严重，我们通常对此类设备缺陷定为严重或危急缺陷，强调了电压致热设备性质的严重性。
2电流致热性设备
电流致热设备指电流效应引起的设备发热，例如：电气设备与金属部件的连接，金属部件与金属部件连接的接头和线夹等，这些设备的故障一般较容易发现，故障数量约占故障总数的90%。
3综合致热性设备
既有电压效应，又有电流效应，或者电磁感应效应引起的发热设备，设备及通过大电流又承受高电压，如高压套管、电流互感器、电力电缆终端等设备。
四、基于红外诊断技术的电力设备故障判断案例分析
红外诊断技术是现行电力设备热故障判别与诊断的重要手段，本文以山西省太原市某110kV变电站为研究对象，XX供电公司110kV XX变电站1号主变压器高压侧U相套管接头处发热，最高温度达到65°C，相间最高温差伟31K,相对温差达到94%。分析原因为高压引线长期摆动导致将军帽内部接触面松动氧化、接触电阻增大导致发热，缺陷定性为严重缺陷。
经停电打磨、紧固处理后，缺陷消除。
论文作者:郝佳佳
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/8
标签：电力设备论文; 故障论文; 设备论文; 信号论文; 目标论文; 技术论文; 温度论文; 《电力设备》2017年第30期论文;