摘要：目前我国经济发展迅速，电力系统为我国发展做出了很大贡献。利用红外热成像技术对高压电气设备进行带电检测，已逐步发展为一种成熟可靠的电力系统状态检测技术，它有利于及时发现并判别设备发热部位及其原因，减少非计划停电，为设备检修提供依据。该文将重点介绍红外热成像技术在电气设备带电检测中的应用情况、诊断方法和设备典型缺陷分析。
关键词：热成像技术；变电设备；带电检测；应用
引言
在电力企业中，变电设备对于输送电压的调节有着至关重要的作用，对整个电网也有决定性的作用，所以做好变电设备的巡视工作有助于提早发现问题提前预防的功效。工作人员的巡视工作大多是表面上的看、摸、听等动作巡视，主要是用眼睛看，但是对于人的肉眼来说好多细微的问题用眼是观察不到的，对于设备产热可以用手去摸，但是电力设备有些是导电的，对于人工触摸是非常危险的。由于设备的缺陷会对供电系统造成严重的威胁，所以要对变电设备实行高科技的巡视技术的应用，本文就主要针对热成像技术在变电设备中的应用进行阐述。
1红外热成像技术概述
1.1红外热成像技术原理
任何物质都由分子构成，这些分子一直在进行无规则运动，在运动过程中会产生一定的热量，不断向外发出红外辐射热能，在物体表面形成不同的温度，这就是红外热成像技术中的热像。通过红外热成像技术可以观察到肉眼无法看到的热像，红外热成像技术具有很好的勘测灵敏度，因此电力设备中如果存在微量热度，就能被红外热成像技术检测到，能够及时检测出电力设备运行中存在的各种隐患，为电力设备的安全运行提供有力保障。
1.2红外热成像技术的相关设备
应用红外热成像技术进行电力设备状态检测通常会使用到红外热成像仪，这种设备主要是应用红外热成像技术对被检测物体进行热量检测，通过电子信号处理，将物体表面温度以图谱形式展现出来。红外热成像仪主要包括电路系统、热像成像软件、物体温度探测头等。物体温度探测头主要负责感知检测物体的表面温度，将检测到的物体温度分布情况记录下来，并通过电信号的形式传递到设备处理系统中。而传递回来的电信号十分微弱，需要电路系统对电信号进行加工处理。经过逻辑处理以及电子放大后，形成的电子信号可以用于成像软件进行数据合成，进而形成物体表面温度的分布图谱。
2传统电力设备故障检测方法
2.1数学模型诊断法
数学模型诊断指在动态测试技术和传感技术结合的前提下，应用数字处理技术以及建模技术，对电力设备故障进行诊断。它主要包括参数估计和状态估计等方法，在获得当前电力设备工作参数的前提下，与预测的信息和数据对比，从而对故障位置和原因做出分析。这项技术不需要大量的人工参与，相对来说较为安全，是我国目前较为先进的技术之一。但是，获得当前电网和设备的数学参数模型是一个十分复杂的过程，尤其在电网分布复杂的城区和乡镇，应用此方法则更为困难。
2.2主观诊断法
在以往的电力设备检修过程中，很少采用相关仪器和设备，往往是检修人员凭借自身的经验判断症结所在。检修人员常常通过听、看、闻、摸等感官和自身的直觉、经验，粗略定位故障发生的原因、位置，然后选取相应的措施处理仪器故障。这种借助人体感官诊断的方法有直觉检查、参数测量、逻辑分析和故障数分析等途径。这种方式虽然省时省力，但诊断的精确度往往不能达到要求，又是只能找到故障发生的大致位置，并不能直接找到准确的故障设备。同时，这种方法有时需要带电作业，对检修人员的生命安全会造成一定威胁。如果断电作业，则会影响正常的生产、生活。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3红外热像仪使用与诊断技术
3.1红外热像仪的使用
红外热像仪是当今应用红外检测与诊断技术的最先进的仪器，目前多使用焦平面数字式红外热像仪，它能更精准可靠地将复杂的红外辐射转换成可见图像。红外热像仪在使用过程中，保证其操作正确性对图像质量、缺陷发现乃至故障分析都至关重要，应避免在现场使用时出现任何操作失误。
（1）根据现场环境与设备运行状况设置正确的测温范围。观测目标时，一般先对设备所有的应测部位进行全面扫描，细致观察温度变化情况，调整测温范围，尽力保证温度读数正确与温度曲线的质量。
（2）通过全面扫描能够得到精确测温读数的最大测量距离，对于焦平面探测设备，应保证通过红外热像仪光学系统的目标图像至少占到9个像素。若目标已存在不良状态，为了得到更为精准的测量读数，应注意将异常部位和重点检测区域尽量充满仪器的主视场。
（3）在拍摄设备图像的过程中，应仔细调整焦距或测量方位角，避免目标上方或周围背景的反射效应对测量精确度造成影响。为了达到最好的效果，在冻结和记录图像时，尽可能保证仪器平稳。当按下存储按钮时，应尽量保证动作的轻缓与平滑性。
（4）在实际的带电检测成像工作中，必须注意仪器对检测环境的要求。通常应保证被检设备带30%以上的负荷，负荷越高越容易发现隐患或缺陷。在进行室内运行设备的检测时，宜关灯进行，避免灯光直射待测设备。室外检测务必考虑太阳反射和吸收电磁波现象对热成像的影响，通常应在晚间、日出之前或条件允许的阴天进行检测。
3.2诊断方法与缺陷判据
在实际的带电设备红外诊断中，通常采取表面温度判断法和相对温差判断法。表面温度判断法适用于电流致热型设备，判据为实测设备表面温度值，简洁快速。相对温差判断法则以相对值作为判据，降低了小负荷缺陷的漏判率。在判断因导体接触不良引起的发热的诊断时，将2种方法结合使用，具有高效准确的特点。
在使用表面温度与相对温差判断法时，需要明确温升和温差的概念。温升是指被测设备表面温度和环境温度参照体表面温度之差，它与参照体的选取有关，并非自身运行时的温度上升数值。
将电气设备过热出现的缺陷分为3类：
（1）一般缺陷：指存在过热，有一定温差，温度场存在一定梯度，但还不至于马上引起事故的情况，一般要求记录在案，以备计划消缺，经验判据为35%≤δt＜50%。
（2）重要缺陷：指存在过热点，程度较重，温度场分布梯度很大，温差较大，应尽快安排处理，经验判据50%≤δt＜95%。
（3）紧急缺陷：指设备最高温度已超过GB/T11022—2011规定的最高允许温度，应立即安排处理，判据为相对温差δt≥95%。
4红外热成像检测技术在电力领域的应用
目前，用于故障检测的红外技术的大部分工作仍然依赖于人工方法，难以有效地将不同类型的设备集成在一起工作，因此无法保证检测的效率和准确性。而红外热成像技术通过红外技术结合一定的图像处理手段，可以对电力设备进行更为形象和直观的展现。基于红外热成像技术的电力设备故障检测系统，由图像采集模块和红外图像检测模块组成。配准可见光图像和红外图像的方法确保了功率器件的红外图像的采集位置与原始位置一致，从而提高了整体热故障检测的准确性。根据数据库中已经识别的功率器件图像的图像特征点位置，比较红外图像采集装置采集的红外图像配准区域的温度信息，并将特征位置温度信息与采集的数据进行比较，根据比较结果及时发现温度异常，实现电力设备的热故障检测。实践证明，红外热成像技术在检测电力设备热故障的过程中具有较高的检测精度和可靠性。
结语
红外热成像仪由于其使用简便、快捷的特性在国外已被大量使用，在国内由于成本偏高未被普及应用。但随着国内红外线成像设备价格的降低以及人们对该设备认识的逐步增加，红外热成像仪必将被广泛使用，它能避免因超温发生事故，具有一定的社会效益和经济效益。
参考文献：
[1]张伟.基于TMS320DM642的红外测温及图像融合系统研制[D].南京：南京理工大学，2011.
[2]刘晖，陈国华.红外热像检测技术在石化工业中的应用[J].石油化工设备，2010，39（1）：47-53.
论文作者:逯文雅,高凯,杨彦杰,韩硕,李辉
论文发表刊物:《防护工程》2019年15期
论文发表时间:2019/11/29
标签：设备论文; 技术论文; 图像论文; 电力设备论文; 故障论文; 温度论文; 判据论文; 《防护工程》2019年15期论文;