基于红外热成像技术的电力设备故意检测

萧彪

摘要：随着科学技术的进步，红外热成像技术在电力系统中得到了越来越广泛的应用。无论是在电力设备的日常巡视、预防性和诊断性试验、缺陷检测，还是设备的实时运行监测中，都具有非常显著的作用。该技术的研发与运用，可以大大提高设备运行的可靠性、稳定性，大大降低日常的维修成本和运维成本，能提早发现设备故障、及时预警告警、快速进行故障处置，从而避免重大事故的发生，具有十分重要的意义。因此，从红外热成像技术原理及特点出发，分析红外热成像技术在电力实际应用当中的实施方案。

关键词：红外成像技术；电力系统；图像监控

引言

社会的发展进步，电力企业在国民经济的发展中所起着的重要作用是不言而喻的，同时也刺激了电力企业的各个当面获得了较大的发展进步，就电力设备的运行检修而言，已经由传统的周期预防性检修逐步向更具有针对性的状态检修的模式过度，通过这种检修方式可以很好地了解电力设备的实际运行状态是否稳定可靠，但是在实际的运行环境中，造成对电力设备运行状态稳定性的影响因素是众多的，且各因素之间存在着复杂的关系，如何实现对电力设备运行各因素的分析，从而做出科学的操作预判，确保电力设备运行的稳定性，加强对红外热成像技术在电力设备状态检修中的应用实践研究具有重要的现实意义。

1红外测温技术的实际应用

1.1进行外部电力设备故障检测的应用

出现外部故障的电力设备主要是指暴露在设备外部的各部位产生的问题故障，这种问题故障可以借助红外检测仪器直接在视场范围之内就可以检测到，比较方便直观地获得电力设备的外部部位的故障信息。1.2电力设备的内部故障问题检测

电力设备内部的问题故障主要是指封闭在油绝缘以及固体绝缘或是设备壳体之内的绝缘介质劣化或是电气回路问题等引发的内部故障，对于这种问题故障检测，需要结合整个电力设备的内部结构以及电力设备的运行状态，再结合传输热学理论，进行对流传导（可能由绝缘油、气体或金属导电回路造成）的进一步分析，同时从设备外部显示的温度得出温度变化分布图像，预判电力设备内部可能出现的问题故障。结合实际经验，当电力设备的问题故障是以热状态的形式表现出来的，就需要进一步借助红外检测仪器将被诊断设备的红外辐射信号使其转换为电的信号，进而判断出电力设备到底有没有问题故障，以及具体的问题故障是属于哪种属性，具体的位置在什么地方，问题故障的严重程度等都可以做出较为详细的具体的诊断判别。对于电力设备的发热情况，一般主要分为在其电力设备运行的过程中由于电压、电流等的作用有3种发热来源：其一，是由于电阻的损耗而产生的发热，这种发热的产生是电流实际通过电阻时而发生的热能，所以是由电流的效而产生的发热，这种发热更多是发生在截流的电力设备中。其二，因介质的损耗而产生的发热，这种发热主要是由于电力绝缘的介质在交变电场的实际作用下，介质的极化方向不断地发生改变而引起的电能消耗，进而产生的发热，所以这种发热方式是由于电压的效应而产生的发热；最后，铁损的致热。这种发热方式是由于在励磁的回路上不断地进行工作电压的施加，由于铁心的磁滞以及涡流而发生的电能损耗而引起的发热。

2红外热成像检测技术原理

2.1红外热成像原理

根据红外辐射理论，自然界中温度高于绝对0K（-273.15℃）的所有物体会向外辐射红外线。红外测温原理就是物体辐射的能量会随着物体温度的变化而改变，利用红外检测仪器对物体检测信号的变化，计算出物体的温度。因为红外辐射的本质是热辐射，红外辐射度取决于物体的温度，所以可以利用红外线成像设备接收电力设备表面的红外辐射度，然后进一步转化成图像信号。这种热像图与物体表面的热分布场相对应，能够实现对物体的温度监测。

2.2电力设备故障红外特征

大多数电力设备故障并非突然发生，通常是一个缓慢的变化过程。在频繁使用电气元件的过程中，松动、开裂、生锈等会逐渐出现，导致接触电阻增加。这时，有电流流过的电气元件内部温度将会升高并且发生热异常。这些异常可以通过红外热成像设备的直接观察和测量来检测，并且确定潜在故障的位置和严重性。红外图像是温度敏感图像，其亮度和暗度可以直接反映物体的温度，二者呈现递增比例关系。通过计算图像的亮度和两者之间的比例关系，可以判断物体的温度，确定动力运行设备是否存在缺陷。热故障检测是避免高压电力设备绝缘材料过热和老化以及连续电流过载引起事故的关键方法。

3技术要求

3.1视频图像采集

测温摄像机分辨率为６４０×５１２，可以对其监控场景进行有效探测和成像，获取图像中的关键信息。摄像机采用双光谱设计，既具有热成像镜头，同时又兼具普通摄像机的可见光镜头／机芯。其中，可见光镜头／机芯的分辨率达到１０８０Ｐ，最低照度为０．０５Ｌｕｘ，可以对监控场景进行高清图像采集和辨识。

3.2报警联动功能

后端视频综合一体机接入报警输入／输出设备，针对不同监控点配置多样化的报警触发规则，实现报警信号联动，自动弹出报警位置的视频图像，迅速定位报警位置，同时通过日志记录报警位置。视频综合一体机和热成像摄像机本身也支持一些视频报警功能，如移动侦测报警等，可将报警信号上传至中心，弹出图像等。

3.3红外测温分析功能

１）红外视频上叠加测温信息ＯＳＤ，温度信息包括全屏最高温、测温区域的最高温度值及位置，以及采用的伪彩色调色板、录像时间等；２）每个划定区域的测温数据应保存，保存的数据包括测温部位、时间、温度值等；３）可以设置温度阈值，当设备温度异常时产生告警；４）可以根据设备对象的发射率和测温距离进行测温校正；５）为了更便于定位设备故障，原始红外温度热像图可以存储；６）原始红外温度热像图支持点、线、面、等温线等复杂的测温分析；７）热点报警功能红外图像监视系统具备热点报警功能，热点温度阈值可设。3.4６多种预警温度和报警温度机制可设置预警及报警的阈值。例如，报警规则选择“高温大于”，预警温度设置为“５０℃”，报警温度设置为“５５℃”，则当检测到的温度大于“５０℃”时将产生预警，而当温度大于“５５℃”时将产生报警。为了防止温度来回震荡影响报警结果，需要设置一个容差温度。例如，设置容差温度为“３℃”，报警温度为“５５℃”，则当检测到的温度为“５５℃”时设备报警，当检测到的温度≤５２℃时，报警才会取消。

结语

结合以上分析论述，借助红外热成像技术可以较为方便地发现电力设备内外的发热问题以及设备内外可能存在的问题故障，经过实践研究发现借助该种技术是展开输电网电力设备进行状态检修的非常有效的检测手段。

参考文献

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