变电站智能机器人红外测温应用研究

张凯　刘颖超　王生璐　孙叶

【摘 要】随着电力系统“三集五大”体系改革的深入，人员结构的集约化和电网的快速发展对于人工智能替代的需求越来越显著，因此可用于替代变电站人工巡视的智能机器人巡检系统得到了广泛推广。本文对智能巡检机器人在变电站中工程的应用进行了研究，介绍了智能巡检机器人的导航控制系统及其在某变电站中红外测温的应用。

【关键词】变电站;智能巡检机器人;导航控制系统;红外测温

红外测温是在线监测电气设备的重要方法，其作为一种非接触、无损检测设备的综合性科学技术，具有不停电、不接触、不解体、大面积快速扫描以及被动式检测等技术特点。所以使用红外测温对变电站设备进行检测时，不仅完全不会影响变电站的正常运行，还能够及时发现变电站设备温度的异常，从而能够及时避免变电站因设备故障出现非计划停运的情况，体现了红外测温对变电站设备提前诊断的优越性。1 红外测温技术的简单概述

1.1 红外测温技术的定义

红外测温是指依据红外线工作原理，测量变电站内各设备的运行温度的一种技术。当前，红外测温技术主要包含红外诊断技术和红外热成像技术。红外诊断技术不需要与物体接触，能利用红外线辐射，感知设备的工作状态温度。红外热成像技术，能利用红外线辐射设备形成图像，便于工作人员及时掌握故障设备位置，节省故障查找时间，提高工作效率。红外热成像技术能有效发现设备潜在故障，预防变电站设备故障进一步扩大，有效保障变电站的安全运行。

1.2 红外测温技术的特点

红外线分为较远红外线、远红外线、中红外线及近红外线四个波段。红外测温技术中的红外线是电磁辐射，具有渗透机械设备、检测温度、快速寻找故障点及节省时间等优势。红外测温技术具有以下特点：（1）在电气设备运行中，红外测温技术能直接检测出设备出现的异常红外辐射，真实反映设备运行状态，及时发现潜在故障，避免电气设备停运，提高了电力设備运行的可靠性;（2）测温设备操作简便，即使相应的检测设备并未安装，红外测温仪器也能够准确发现电力设备的内部故障，并圈定故障位置，反映真实故障情况，减少电力设备的故障发生几率;（3）通过红外测温技术，相关人员可直接通过计算机查找红外检测数据，并保存数据信息。

2红外测温技术的应用方法

红外测温技术的应用方法主要分为以下三种：

2.1相对温差判别方法

设备通过电流产生热量，但当变电站电气设备在运行过程中出现发热异常状况时，就可以采取红外测温技术进行温度的测量。然后根据计算公式就变电站运行中电气设备的异常发热部位计算其相对温差，最后将参照体、发热点以及正常的相对温度值代入这个计算公式中，从而得出准确的温度值。但这种判别方法有一定的适用范围，首先，适用于一些具有不容易聚焦热点的变电设备;其次，为了减少太阳照射的干扰并保证变电设备具有较大的通流，红外测温常常在负荷晚峰期间进行。

2.2温差比较法

同等级电压下，可根据发热的变电设备对应点上的温度差异，判断设备的运行状况。对于那些由于电压产生过多热量造成电气设备出现缺陷或故障的，应按照可以承受的温度上升值或同类可以承受的温差进行判别。我国变电系统规定，当变电设备的同类温度超过可以承受的温升值的30%时，就认为电气设备出现故障。该种方法虽然不像第一种方法那样对测量时段有要求，但却需要提前确定所要测量电气设备的部位。

2.3热谱图分析法

与第二种横向对比方法相比，这种方法实质上就是一种纵向对比法。它主要分析变电设备的热谱图来掌握设备的发热状态，并与该设备异常状态下的热谱图进行比较，从而判断该设备是否处于故障状态或是否出现缺陷。这种方法要求必须事先建立起相应的历史热谱图，方便后续监测工作的比较分析。

3变电站智能机器人红外测温应用策略

3.1用于检修状态

在变电设备的检修过程中，由以往的变电检修逐渐转变为较常规的设备状态查验及检修。该设备状态检修灵活性能很强，它可以减少日常的检修项目，避免因断电而给变电设备带来干扰，不过这种状态需提前判断出所要检测设备项目的体系配件状态。正常情况下，在变电运维中的变电配件都具有电荷，因此，想要了解其内部状态则具有较大的难度。

状态判断和所要获取设备的信息息息相关。在检修状态初始时，间接信息被包含在在线装置中，如查看并检验所存在的故障记录，也可以从中发现该变电设备所存在的缺陷。不过，这种检修状态也存在一定的漏洞。比如，在测查过程中要排设许多的弱点设备或者内在强电设备。在考量绝缘状态时，很难与其进行匹配，即使匹配成功，那么后续的一系列修护工作也很难进行。所记录变电设备的某一缺陷只是反映该设备某一时段的运维状态，并不能判断出下一时段该设备的异常走向，而红外测温技术刚好弥补了这一缺陷漏洞。对于红外测温技术来说，它具有较为独特的思路，变电运行设备发生故障大多发生于异常变热，红外测温技术完全可以测定这一现状。除此之外，测温时所必备的图谱可以很好的辨别每一时段的运维情况，可以作为辅助参考。

3.2排除常见事故

如果变电设备负荷过高，那么设备中每一层级的变电体系都将承载较大的负担，在这种状态下会导致突发故障。在红外测温技术的操作环节中，有一项设备故障筛查，它与设备查验的效果及设备发生故障时的速率紧密相联。在实际考量中可以得出，如果运用纵横范围的对比温差，则可以辨别出该突发事故。比如，在定位相关数据时，可以获取出以下这些结果：在某一发热点中所测量的最高温度已经超过了五十四摄氏度，那么在其他对应节点中则测得四十二摄氏度或者二十四摄氏度这样的温度。从而就可以了解到，这些数据已经被包含在设定好的故障区域内。如果停止投运后，则会发现互感器衔接的线圈开始有受潮的现象发生，如果可以判断出这些事故隐患，那么将会最大限度的控制变电事故的发生。

4变电站红外测温技术的发展趋势

（1）对检测结果进行标准化处理。变电站实际红外测温工作过程中，测量结果往往会受到太阳光辐射、大气吸收/发射率、邻近物体热辐射、距离系数、气候条件、设备负荷等因素的影响，从而误差较大或不准确等。对检测结果进行标准化处理，避免这些因素给测量带来的干扰，可使得测量更具有真实性、可靠性。

（2）对检测信息进行数字化处理。结合变电站红外测温技术的应用特点，将电气设备实际生产运行过程中积累到的数据和实际经驗汇总，建立理论模型，运用数学规律和计算机技术，集中进行数字化处理，从而形成更科学合理、更具有针对性的数据库体系，用以高效指导实际工作。

（3）对检测方法进行智能化研究。随着科学技术的发展，网络信息技术的发展也会达到一个新的高度，红外测温技术对电气设备的检测也将逐渐上升到智能化水平。如何进行智能化研究，提高红外检测技术的水准，不仅需要相关智能设备生产厂家致力于此，还需要一些适用于变电站运行状况的智能软件的开发和使用。

参考文献：

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