摘要：随着电网规模的不断扩大，各种设备故障也不断增加，因此对电气设备运行状态进行监测，及时检测电气设备故障，维持电气设备的正常稳定运行，确保供电安全可靠至关重要。传统电气设备故障检修，需要设备停电，进行定时试验检测，耗时耗力，浪费能源。基于红外线图像处理技术的电气设备故障检修技术，能够在不停电、不断电的情况下，对电气设备运行状态进行监测，实时对设备进行诊断和故障分析，确保故障及时发现并排除，保证供电可靠。
关键词：电力设备故障；红外线图像处理
1电气设备故障特征
1.1随机性
随机性体现在设备故障的发生是随机的。
1.2阶段性
阶段性体现了故障发展的时间过程，一般分为三个过程：潜伏期的故障几乎没有特征，对设备的影响也是微乎其微，也难以察觉和检测，可以说是故障开始的时间。
发展期体现在损伤程度很明显，从宏观上看体现在缺陷的形貌特点，故当故障的危害性还没达到严重程度的时候，我们能够采用适当的方法对故障进行检测。发展期所得到的时间函数规律能够采用对应的数学模型描述，能够作为预测寿命的判断方法。
损坏期体现在随着劣化因子増强，导致劣化零件达到了它的极限，故障恶化导致零部件发生失效的阶段。事故I临危报警依靠损坏期的特征信息判定。损坏期经历的阶段时间不均等，经历的时间很短，故障严重程度就会很大，故这种故障很难紧急处理成功，所以有必要对这类故障实时监测。
1.3隐蔽性
隐蔽性体现故障从开始，各个阶段特征慢慢变化，不易被察觉。故障从发生开始，潜伏期内故障特征微弱难以被发觉，此时一般的仪器检修也无法判断出故障。从发展期开始，故障特征逐渐变化，而这种变化也是微观变化，整个故障的演变和发展都是从微观到宏观的一个过程，因此使用一定的技术很难预防性地诊断出设备故障，直到设备故障开始影响运行，影响电力系统稳定才被发现。红外技术就具有预防性地诊断故障，判断故障发展阶段和严重性，提高设备寿命。
1.4多发性
多发性是故障继发和并发的组合。就是一种故障形成并达到某种严重程度就会导致另一种甚至好几个故障。
2电力检修设备故障检测中红外线成像技术的应用
2.1红外线图像处理技术概述
红外线图像处理技术主要是将被测设备的辐射转变为数值形式来反映物体红外辐射的大小。由于电能的测量较为便捷和精确，因此一般是采用将被测物体的红外辐射能转化为电能进行检测。目前电力设备检测中使用的红外成像设备主要包括红外测温仪、红外热电视、红外热像仪等设备，其中又以红外热像仪在电力设备实际检测中应用范围最为广阔。红外线图像处理技术与其他电力设备故障诊断方法相比具有以下优点：（1）能够实现在线检测，无需接触设备、采样、解体设备、停运设备，仪器使用方法简单；（2）检测时间短、效率高，检测一个大型变电站仅需要花费数个小时；（3）能够直观的观察到故障所在部位以及故障严重程度；（4）可应用于多种不同类型的电力设备中，适用范围广；（5）检测结果的准确率高，提高电力设备状态检测的准确性，从而提升电力系统运行的稳定性。
2.2红外热成像常用检测方法
（1）表面温度判断方法。根据测得的变电设备表面的温度值，对照有关电力设备检测规程的相关规定，可以确定一部分电流致热型设备的缺陷。
（2）相对温差判断法。电力设备在正常运作的情况下都会产生一定热量，这种热量是在设计要求的允许范围之内的。如果在用热像仪对正在运行的电力设备进行检测时，发现有异常的温度点，并对发生异常的部位重点检测，测出相应的温度。为了判断此部位是否是故障，要将此时的温度与设备在正常运作时的温度进行对比，另外还要考虑周围环境的影响，根据温差是否在规定值之内来确定设备是否发生故障。
（3）同类比较法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆包括：三相之间的横向比较和相同各部位的纵向比较。①三相之间的横向比较：在发电、输电、变电、供电回路中，大多都是以三相的形式进行电能的输送，由于用于三相之间连接的材料都是一样的，所以三相的温度变化如果是均衡的，则表示设备能够正常运行。假如三相中的某一个或两个有温度过高的现象出现，就可以直接判定此相存在缺陷。②同一部件的温度比较：同一部件的材料、流过的电流都相同，正常情况下整个部件上升的温度应该是一样的。但是有些产品由于在材质上存在一定的缺陷，如杂质、气泡等，材料特性会因此发生改变，当有电流通过时，这些部位就会产生不同的热量，反应出器件存在局部发热。
（4）热图谱分析法。此种方法是指可以根据同类设备分别在正常工作状态和异常状态下的热图谱之间的差别来对设备是否正常进行判断。
2.3电力检修设备故障检测中红外线成像技术的应用
（1）外部故障诊断
①断路器外部接头故障
某变电站断路器外部一处引线接头处，接触不良导致的发热异常。可根据相对温差法来判断此类故障，并且获知故障严重程度，根据结果采取相应的措施，及时排除安全隐患。也可以用同类比法，通过故障相与其他两相正常处温度对比来判断，如果故障相与正常两相温度差在20°C之内，可以视为正常，如果相差20—40°C之间，则说明存在发热异常，存在安全隐患，若是在40°C以上，则说明故障发热严重，应该及时退出运行，免引发事故。
②变压器外部接头故障
变压器的外部接头故障与断路器相似，但是此处三相发热基本相同，不采用同类比法来判断故障，应用相对温差法。在红外图像中可明显看出接头部位发热异常，经过图像处理清晰看到异常部位。
（2）内部故障诊断
①少油断路器内部触头故障
主要由3种故障原因引起：（1）静触头座接触不良，于红外热像图中表现为热状图显著出现于顶帽中部；（2）中间触头接触不良，于红外热像图中表现为热状图显著出现于保护器底部瓷套底座接口。（3）静、动触头接触不良，于红外热像图中表现为热状图显著出现于保护器顶端下部区域。依据上述原因对应的故障红外表现，即可进行故障区域识别，进而依据故区域热状图和正常工作时的热状图进行对比分析，即可诊断出故幢危害程度。
②断路器内部触头故障
如果断路器内部測头发生故障，比如细头氧化、松动等，红外热图像特征是故障部位表面的温度值较高，而且故障附近区域也会有轻度温升，而且随着离故障区域越近，温升相对较高，温升区域灰度梯度小，此类故障不易被发现。可以通过提取最高温度值，与相邻相的同类断路器进行比较。如果两相之间温度差相差20°C左右，则相对正常，如果相差50°C则可判断为故障状态，需要进行检修。
2.4电力检修设备故障检测中红外线成像技术的展望
随着科学技术的发展，红外线成像技术必然越来越成熟，相信红外线成像技术今后将会在电力系统中发挥更重要的作用。今后的红外线成像技术必将越来越智能化，与智能电网相适应，红外设备安装完成之后，将自动采集设备的红外信息，形成红外图像，并且具有自动处理图片和故障分析诊断功能，能够智能报警。或许通过互联网和移动终端，可以实时实地查看电气设备信息以及运行状态，给电力设备一个完整全方位的参数评估，确保电网安全运行，提高供电质量。
3结束语
电力系统由于涉及范围广，整体电力系统规模大、系统结构复杂，随着红外线成像技术的发展，红外线成像技术也慢慢开始出现在电力系统。红外线成像技术属于"无接触"检测，可以不断电不停电的情况下实现对电气设备运行状态进行监测，如果电气设备产生故障，可以对故障进行诊断分析，红外线成像技术具有检测故障方便、灵活性强、准确性髙从及能够预防性测出电气设备的缺陷，及时排除安全隐患。
参考文献：
[1]徐雪涛.基于红外线图像处理技术的电气设备故障诊断[D].华北电力大学（保定）华北电力大学，2014.
[2]张明.基于红外图像的变电设备分类及在故障诊断中的应用[D].合肥工业大学，2012
论文作者:温建军
论文发表刊物:《电力设备》2019年第15期
论文发表时间:2019/11/27
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