摘要：随着经济的快速发展，电力设备的应用价值逐渐提升。确保电力设备运行的稳定性成了电力工业向着大机组、大容量和高电压迅速发展过程中安全生产中研究的关键内容。根据以往文献显示，在电力体系的故障中，电气设备故障占极大比例，在此基础上，电力部门开始关注电气设备的在线监测，同时也在研究探索相关办法使监测系统的成本减少并进行实时监测。
关键词：红外成像技术；电气设备；故障检测
红外成像技术的应用极大地优化了电气设备的精密性点检。为设备的现代化、标准化管理提供数据支持。通过周期性的数据保存,能有效地掌控设备的运行状况,清晰地判断运行设备的劣化倾向,防止“过维修”和“欠维修”,降低设备的故障发生率和设备维护费用,为状态检修提供方式方法,更为今后的生产信息集成化及地域设备管理平台化提供有效的技术支持。
一、电气设备故障检测流程
文中方法以红外图像的温度灰度排列情况相关联的映射特征为基础，对红外图像各像素点温度与灰度的关联性实施采集，为确定温升区域，应将预设的温度阈值转化成灰度阈值；根据红外图像故障区域的特征，计算故障区域面积与质心，确定故障等级，该故障检测的流程描述如图1所示。
二、设备的现代化、标准化管理
电气设备是发电企业进行生产活动的物质技术基础,也是其生产效能的决定
因素之一。当今的设备管理理念中提出，设备管理是一项系统工程，通过计划、
组织、指挥、协调、控制的管理模式对设备的生命周期进行全过程综合管理，最终达到设备寿命周期最长、费用最经济、综合效率最高的目的。目前在发电企业中，通过对点检定修的有效执行，强化设备管理的标准化措施，使检修技术标准、点检标准、检修作业标准和设备维护保养标准落实到实处，将有助于提高设备检修质量、加强和改善维护效果、尽早消除设备隐患，达到设备能够长期稳定运行的目的。
三、红外成像技术在电气设备中的应用
在发电企业生产现场的各类电气设备（发电机、变压器、电动机、断路器、电力电缆等）组成了一套复杂的电力系统。电气设备正常运行时会产生一定的热量，但是随着设备运行时间的增加，因负载的不平衡、接点生锈腐蚀、接触不良会造成接触电阻增加、电流过大等缺陷，导致电气设备热态异常和过热故障出现。异常部位会辐射比正常状态更多、更强的红外能。由于电气设备自身具有内部结构相对复杂、回路组成元器件种类繁多、设备分布的区域广泛等特点，因此，电气设备内部的不可确定性决定了其发生故障缺陷的差异性很大，极有可能造成机组停运，最终导致电力系统所覆盖的区域内大面积停电情况，后果极为严重。因此，加强对电气设备的技术监测，优化其精密性点检显得尤为重要。
红外成像技术是将检测设备产生的红外辐射转换成可见光图像进行显示的技术。不仅具备远距离测温的能力，而且能迅速检测设备表面的温度分布,从而可进一步分析设备内部结构和运行状况，对无法从外观上辨认的内部缺陷隐患予以准确的判断与分析。电气设备自身就具有热特性的特点，可以将红外热成像技术应用于现场的精密性点检中，在电气设备正常运转不停电的情况下进行远距离检测，观察电气设备表面的温度分布场及其变化情况，并对其红外成像数据进行采集和保存。根据电气设备表面温度的异常变化数据，分析找出电气设备可能存在的热状态异常和潜在的故障点，进一步排除电气设备的故障和进行预防维护，从而达到提高电气设备的使用寿命和健康运行水平。
红外热像仪在电气设备的检测范围主要包括以下方面：
1.电机类检测中的实际应用
在日常检测时,发电机的集电环和碳刷之间温度过高(最高温度133℃)、温差偏大，经检查判断为刷握的卡簧松动造成发电机集电环与碳刷之间接触不良,导致发电机的励磁电流不平衡，集电环上附着的氧化层过热,碳刷过度磨损。
另外电机在运行中发热情况偏多，例如：负荷过载、轴承因润滑脂问题、风扇异常等极易导致温度过高的缺陷。像通过红外成像检测电机本体最高温度达到117℃，环境温度27.6℃，轴承温度正常，电机风扇正常运行，测量电机的运行电流高于额定值，因此判断出需更换与机务相匹配的大功率电机。
2.变压器检测中的实际应用
在进行日常红外成像检测时，发现变压器低压侧B相出口处的软连接上部温度明显高于A、C两相的相同部位。经多次检测观察发现设备的发热部位和最高温度大致相同，利用停机检修机会解体检查，发现变压器低压侧软连接存在松动，内部结构存在因漏磁通而导致的涡流现象。
此外,在日常红外成像检测中发现变压器冷却器有一组温度明显偏低,通过红外成像的图片可以判断，这一组变压器的冷却器油回路进油阀阀门并未打开，造成冷却器内未充油，变压器油的冷却效果差。
3.在电力电缆检测中的实际应用
电力电缆在日常运行中多因电缆接头松动,造成电缆接头接触面过大，电缆接头接触电阻阻值偏高，导致电缆与电气设备联接处发热。不仅如此，红外成像技术清晰可以直观地反应出了电气设备发热故障点的具体位置，避免设备维护中只凭个人经验盲目进行检修的现象出现，像在红外成像检测中发现接触器A相上口发热，根据红外成像的图像分析，温度最高的部位既不在接触器自身,也不在电缆与设备的联接处，因此,可判断电缆接头在制作过程中存在工艺缺陷。
4.红外成像技术对精密性点检的优化
现代的设备管理理念是要对设备的一生进行全过程管理。目前，随着发电企业设备的复杂化和综合技术水平的不断提高，如果在日常点检中还仅局限在使用简单的手段和“五感”来进行检查，是无法适应设备状态检修管理的需要的。而精密性点检的介入是对设备状态检修管理的补充和完善，使设备管理的手段得到根本性提升。通过专业检测设备和仪器的使用，按照精密性点检的技术标准进行记录，对运行的设备进行全过程的动态检查。对测得的数据进行比较和分析，不仅可以及时发现设备潜在的缺陷和隐患，还可以定量地确定设备的技术状况和劣化程度，从而进一步开展设备劣化倾向管理工作，分析劣化规律，判断修理或零部件更换的最佳时间，以及逐步实现预知维修。
将红外热成像技术应用于电气设备检测中，能够很好地优化精密性点检技术。由于电气设备实际运行的状态瞬息万变，在使用红外成像技术后，可以对设备进行整体热成像，其热成像图片清晰、准确、直观。不仅可以避免点对点红外线测温测量精度低、可能漏掉局部异常发热点等不足，还可以将设备的热成像图作为数据资料进行保存,为设备与工艺的改进提供参考依据。只有根据设备工作特点、环境状况，进行诊断分析,才能对设备的运行状态或故障性质、原因做出准确地判断。
在日常工作中，可针对设备的重要程度和运行环境条件，定期对运行设备的发热部位进行测温记录，通过专业方法（常见的诊断方法有表面温度判断法、同类比较法、相对温差判断法和档案分析法）,掌握不同工况条件下的设备发热状况，分析判断设备潜在隐患。企业经过长时间的数据积累，对每个设备都建立各自的红外数据库，有针对性地进行周期性评价工作，评价结果可以作为设备的定检及劣化趋势的重要技术参考。
四、结语
当前电力体系部门对电气设备的安全使用提出了更高的要求，电气设备故障检测技术方面也越来越被重视起来。因此，提出基于红外成像技术的电气设备故障检测方法，实现了电气设备故障的区域检测，拥有稳定性高、检测准确率高以及去噪声效果好等优点，为电气设备故障检测提供了更优的保障。
参考文献：
[1]芦竹茂,王天正,俞华,等.基于红外图像分析的电力设备热故障检测技术研究[J].现代电子技术,2017,40(11):123-126.
[2]宓为建,沈晴,刘园,等.基于红外热成像技术的发动机故障诊断[J].上海海事大学学报,2016,37(4):65-69.
论文作者:彭瑞军,,
论文发表刊物:《中国电业》2019年第10期
论文发表时间:2019/9/11
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