红外检测技术在变电站热故障检测中的应用

林淑娜

(中国南方电网揭阳供电局，广东 揭阳 522000)

1 引言

在电力系统输变电过程中，设备因发热故障造成电网事故的例子很多，在架空输电线路的接头连接件中，由于各种原因造成的不良连接使接触处电阻率变高，电流产生的焦耳热造成的温升也较其他部位高，形成过热缺陷。如何有效地检测设备热故障点是变电运行过程中一个重要的环节。传统的巡视和检测方法很难检测到输电设备的过热缺陷［1］。红外检测技术自20世纪60年代在电力系统推广应用后，红外测温和传统的接触式测温设备相比，因其具有远距离、不接触、不取样、不解体、又具有准确、快速、直观等特点，能在运行中有效的监测和诊断电力设备的过热缺陷。正是红外成像仪在设备测温中有着较多的优越性，红外检测在输变电设备中的应用也越来越广泛［2－4］。利用红外检测和热成像技术，并利用红外图像分析系统诊断发热故障，成为电力设备在线检测的一项行之有效的技术手段［5］。

2 红外检测与热成像原理

温度处在热力学温度零度(－273℃)以上的物体都存在一种与人眼所能辨别的反射图形十分相似的热辐射图形，红外热像仪就是把这种物体上存在的热辐射图像通过红外技术转变成人眼能见的可见光图像。热成像仪主要由红外摄像头和处理器两部分组成。红外摄像头接收物体表面辐射的红外能量并转换成电信号，处理器再把电信号转化成数字信号并存储在帧存储器里，当获得完整的一帧红外图像数据后，通过内置的彩色显示屏显示出来［6］。

3 红外图像分析系统的应用

利用红外热像仪IR928 Plus对设备进行图像或视频的数据采集，通过高德红外图像分析系统软件IrA-nalyser进行分析，可以准确诊断设备的运行情况，从而发现热故障点。

3.1 参数初始化与图像处理

图1为某220kV变电站，利用IR928 Plus采集到的图像，进行参数初始化处理，通过自动设置温标得到结果。系统还可以通过调色板、滤镜、视图显示等操作，对图像进行处理，以利于更好观察。

图1 设置自动温标得到图像

3.2 设备测温与故障分析

(1)从测试点分析设备局部热度

在图像和信息栏中，系统会显示设备中的最高热点(图2 Max点)，系统也可跟随光标显示任一点的温度，或择某一区域(图2区域C1)，显示该区域的平均温度，从设备各点的热度来判断是否存在故障点，如图2所示。

图2 测试点分析设备局部热度

(2)从直方图统计分析设备整体热度

选择系统直方图统计，可分析整个图像或某一区域的整体热度，从而判断设备的运行情况，如图3所示，纵坐标为温度，横坐标为所占比例数。通过与标准值的比较，对偏离值较大的区域进行分析，进一步诊断设备发热的原因。

图3 直方图分析设备热度

3.3 案例分析

以220kV普宁变电站棉城一线1552刀闸为例，2010年某一天，利用红外热像仪IR928 Plus采集到A相和C相的图片，如图4所示。通过红外图像分析系统发现，分别从测试点和直方图比较A相和C相，发现C相明显出现热故障点，最高温度达68.7℃。停电检查故障点后，发现C相刀闸口过热，检修后正常。

图4 棉城一线1552刀闸A相和C相热故障点分析

4 结束语

随着我国电网建设的发展和安全要求的不断提高，自动化技术、产品的开发要不断适应新形势下的要求，加强变电站计算机监控系统运行的可靠性和稳定性。目前，220kV以下变电站基本实行集控管理和无人值班管理模式，实现遥测、遥信、遥控和遥调远动控制。利用红外热像技术，有效进行在线检测和故障诊断，不但可以有效地降低因高压带来的检测危险，而且对电气设备的早期故障缺陷及绝缘性能做出可靠的预测，便于检修人员及时采取合理、可靠的处理措施，减少设备因过热缺陷而造成的事故停电，保证了电力安全生产和可靠供电，具有重要的意义。

［1］ 王伟聪.探讨红外热像技术在输电设备故障诊断中的应用［J］.黑龙江科技信息，2010(26):54.

［2］ 郑新才，李明，张静.红外检测技术在电力设备故障诊断中的应用［J］.电气应用，2007(10):8 －10.

［3］ 陈楠.红外检测技术在输变电设备中的应用［J］.华中电力，2009，22(5):84－85.

［4］ 赵深.红外检测技术在电力设备带电监测中的应用实例［J］.电力设备，2008，9(12):69 －71.

［5］ 戴文进，方敏.红外检测技术在变电站监控报警系统中的应用研究［J］.红外技术，2006，28(5):306 －308.

［6］ 黄继，叶伯颖.提高电力设备现场红外检测准确性的方法［J］.电气应用，2007(10):11－13.