论红外热像仪在电力设备系统中故障诊断应用

李楚雄

（国网武汉供电公司检修公司汉口配电运检室 湖北武汉 430024）

论红外热像仪在电力设备系统中故障诊断应用

李楚雄

（国网武汉供电公司检修公司汉口配电运检室 湖北武汉 430024）

本来针对红外热像仪在电力设备系统中的故障诊断情况进行了分析。首先，本文介绍了红外热像仪的基本原理与构成并介绍了该仪器的主要热点。在给出红外热像仪的使用事项的基础上，进行了实际的红外热像仪在电力设备系统中故障诊断应用情况讨论。重点给出了5种不同的设备检测方法，即热翔特征辨别法、相间互比判断法、同相比较判断法、历史状态判断法、发热机理判断法。

红外热像仪；电力设备；故障诊断；故障排除

引言

电力设备系统中故障诊断是针对电力设备状态检修的核心技术，该技术是随着电力设备状态检修技术的发展而发展起来的。针对电力设备系统进行诊断是依据设备在运行中的参数通过合理的分析处理方法，同时与设备历史状态相结合，而且获得设备性能的发展趋势。定时进行设备状态检修可以有效降低电力系统中设备的检修费用，且可以有效避免故障停电，提高了电力系统运行的可靠性。因此，进行电力设备系统故障诊断具备重大意义。

1 红外热像仪

红外监测技术[1]是一种针对设备运行状态进行实时检测的技术，因此，该技术可以被广泛的用于电力系统设备运行检测中。红外监测技术是一种是用高科技手段，在设备正常运行的情况下，针对设备的运行进行监测，同时针对设备的表面温度进行测试，通过对设备外部或者内部缺陷进行设备的状态与异常部分进行确定，并可以对设备进行预检修的技术。该技术可以用于电力设备、电动机、阀门等设备的监测情况。

通常，故障诊断监测设备具备如下四个部分[2]：

（1）传感器。传感器可以用于将物理量转换成电信号，根据监测方法与设备故障机理的不同进行传感器的选择。一般情况下，传感器适用于在线测量。经济性、非侵入性与灵敏度都是传感器的主要特点。

（2）数据获取。数据获取，主要是针对来自传感器的信号进行预处理与放大处理[3]。比如：实现数模转换与传感器误差修正。在此步骤，通过需要使用数据通讯技术与微处理技术。

（3）故障监测。故障监测主要是针对机器内的潜在故障进行分析，以便及时进行预警，进而可以进一步分析。主要具有两种进行故障监测的方法：模型参考方法与特征提取方法。其中，模型参考方法主要将测量结果与模型预测值进行比较来进行故障监测。特征提取主要采用空域或者频域的信号处理方法进行参数的特征量的获取。

（4）故障诊断。针对监测到的异常信号进行进一步的处理以便可以给出更加明确的维护信息。目前，使用计算机在线技术进行自动监测的方法比较普遍。通过，向用户提供故障的诊断结果主要具有：故障名称、位置、状态与维护建议等。

2 红外诊断技术的特点

红外诊断技术具备科学性强的优点，可以及时发现设备的故障，在造成损失前，将故障消除，提高电力设备系统运行过程中的安全与可靠性。即使有故障出现，也可以按照预设的方法对其进行检修，降低了设备的受损情况，使得使用寿命被延长。

红外诊断技术具备减少故障发生率的优点，可以减少恶意故障所导致的突然停机或者限电的产生，有利于更有计划性的进行停机限电的规划，方便了电网调度的合理性，使得用户的损失得到了很大程度的保障。

红外诊断技术由于自身的实用性强、灵敏性高、抗干扰能力强、技术先进、安全性高，该技术在电力设备系统中的使用具备良好的前景[4]。结合高压试验技术，可以有针对性的解决绝缘材料的内部缺陷检测技术的难题。

3 红外热像仪在电力设备系统中的故障原因分析与诊断方法

3.1 红外热像仪的应用

红外热像仪可以被用于非接触式的测温，同时也可以针对物体表面温度的二维分布和变化情况进行实时显示，这是该仪器不同于其他仪器的一个明显优点。该机器具备图像处理系统，分辨率高、测温速度、直观、并同时具备信息采编、处理与分析的特点。因此，虽然该仪器的价格较高，但是，它依然在电力系统中得到广泛的应用。

图1 红外热像仪的基本结构组成图

红外热像仪的最核心器件为红外探测器，可以被分为单元探测器、多元探测器与具备处理功能的探测器。一般情况下，红外热像仪的工作波长为3～5μm和8～14μm。该仪器主要被用于工业、医学及军事等不同的领域。在工业领域中，很多机械设备都在高温、高压、高速的情况下进行运行，该仪器的使用可以针对这些设备进行监控与检测，兼备了保障设备安全运行与排除故障的能力。该技术还可以针对工业产品的质量进行控制与管理。可以检查半导体器件、印刷电路板与集成电路等的质量问题。

针对电力设备系统的故障排除，该技术具备重要的作用。因为电力设备中的一点故障就可能导致严重的后果，甚至使得整个系统造成瘫痪，因此，使用该技术就可以进一步发现并预测故障的发展情况并采取相应的措施，防患于未然，及时将故障处理。

3.2 注意事项

针对电力设备系统检测过程中，红外热像仪的使用具备有以下注意事项：

（1）针对被检测的设备的要求。被检测的设备应该是带电设备。在打开遮挡红外设备的门或者挡板的时候，应该保证人身与设备的安全。应该针对进行红外检测的可行性而针对新设备进行选择。

（2）针对被检测的环境的要求。检测目标与环境的温度应该高于5℃。如果检测过程必须在低温下进行，在注意仪器自身工作温度要求的同时，应该考虑水汽结冰的情况，进而避免一些设备存在受潮的缺陷漏检。空气的湿度应该小于850K，不能在雷、雨、雪、雾等环境下进行检测。如果在检测中有风速发生明显的变化，应该及时记录风速，有针对性的进行测量数据修正。检测时间应该在日出之前或日落之后，或者是阴天。在检测的过程中为了避免灯光直射应该检测闭灯环境进行检测。

3.3 诊断方法

常用的针对电力设备系统进行故障检测的方法如下：

（1）热翔特征辨别法

所有的电气设备均可以在正常的运行状况下，得到表面热分布与红外热线特征图。如果电气设备出现了内部或者外部的故障，则经过内部的构建与介质间进行热传递，将会导致设备表面的故障部位的稳定温升或者温度分布得到改变。因此，通过使用变热现场摄制的设备红外热图像可以发现热异常，进而判断设备内部出现了故障。

（2）相间互比判断法

每一相电路或者导线相同的部位的正常稳定升温情况应该一样，因此，同组设备的三相之间应该具备可比性。三相相同的部位出现同一故障的概率非常小，因此，可以针对不同的相进行比对，以判断设备发生故障的情况。

（3）同相比较判断法

电力设备中的每相流过的电流应该相同，因此，如果在一相中的不同部位出现明显的温度差，则说明设备出现问题。

（4）历史状态判断法

如果新设备刚刚投入使用，可以针对该设备的使用情况进行记录。那么，如果设备出现故障，可以将现在的情况与原始记录的情况进行比较，进而发现问题，进行检测判断。

（5）发热机理判断法

在针对电气设备进行故障诊断的时候，会遇到不同属性的故障同时具有相同的外部特征，因此，可以研究故障发热机理进行故障状态判断。

4 结束语

为了有效的降低电力设备的故障，可以将红外热像仪应用到电力设备运行检测中，进而有效的提高电力系统运行的安全性。本文在介绍红外热像仪的基础上，对其进行了特征与应用分析。同时，介绍了红外热像仪在电力系统设备检测中的5种不同的检测方法，即热翔特征辨别法、相间互比判断法、同相比较判断法、历史状态判断法、发热机理判断法，并分析了每种不同检测方法的基本情况。

[1]吴继平，李跃年.红外热成像仪应用于电力设备故障诊断[J].电力设备，2012，7（9）：38～41.

[2]许仲仁，唐上林.红外热成像技术在线故障诊断[J].电力设备，2011，5（3）：75～77.

[3]李国华，吴立新，吴淼，等.红外热像技术及其应用的研究进展[J].红外与激光工程，2012，33（3）：227～230.

[4]李云红，李军华，李培.红外热成像技术在电厂的应用[J].现代电子技术，2013，31（6）：181～183.

TM762.1

A

1004-7344（2016）07-0050-02

2016-1-15

李楚雄（1982-），男，工程师，本科，电气工程及其自动化专业，从事10kV配网设备的检测和修理工作。