红外热像仪在光伏电站检测及运维中的应用探析

马冀超 张平 靳楠

摘要：现阶段随着能源需求量不断加大，不可再生资源日益紧缺，已无法满足时代发展需求，因此绿色能源代替传统能源势在必行。其中太阳能有着广阔的发展前景，极大地促进了光伏能源发展。随着光伏电站建设力度的不断加大，同时装机容量的增大，使光伏电站故障发生几率大幅度提升。为了有效提高光伏电站检测水平，应对红外线热像仪加强应用，使其穿透能力强、作用距离远、抗强光干扰、全天候工作、功耗低、有效识别隐蔽目标、寿命长等应用优势，因此红外线热像仪成为光伏电站电池组件热斑的最有力的手段。本文就红外线热像仪应用特点及红外热像仪在光伏电站检测及运维中的应用策略进行探讨。

关键词：红外线热像仪;红外线检测技术;光伏电站

引言：

红外线热像仪主要基于红外线检测技术，对现代新型实用技术进行有效集成，包括了图像处理技术、光电成像技术、计算机技术等，能够有效利用红外线进行测温，并具有操作简单、判断精准、快速成像以及直观呈现等特点，并且可以在不接触的情况下进行远距离探测，并且抗干扰能力强。因此在光伏电站检测及运维工作通过红外线热像仪的运用，能够预检太阳能发电系统的运行状况，及时排查重大故障，从而使光伏电站运维工作质量有效提升。

一、红外线热像仪应用特点分析

（一）成像检测灵敏度高

现阶段红外线热像仪主要采用非制冷长波焦平面热像仪，能够对直观的、画面清晰的高像素图像进行生成。在实际应用时，将准检测对象纳入热像仪视场，在热像仪显示屏上直观成像。由于热像仪具有较高灵敏度，能够对检测对象的细节部位温度的微小变化和温度差进行有效检测，并同时生成高分辨率、高灵敏度的直观图像[1]。

（二）检测效率高、故障诊断快

一旦检测对象纳入热像仪视场，即能立即在显示屏上进行直观显示，如其中存在异常点，能够利用热像仪，充分发挥其高灵敏度及高分辨率的应用优势，在显示屏上利用不同深浅颜色使图像精确度有效提升，使检测温度数据的准确性得以保证。另外针对较多檢测对象时，通过热像仪的应用，能够及时存储检测图像，并与计算机有效连接，并对图像进行有效处理和分析。

（三）非接触检测，检测面积大

利用红外线热像仪，能够对远距离检测对象进行检测，并且检测面积较广，同时在光伏电站运维工作中加以运用，能够使运维工作量有效减少。另外红外线热像仪能够在多种同种设备中加以应用，并利用同一个显示屏对相关检测数据进行对比分析。

（四）可实现在线带电检测，不受电磁干扰

与电磁频谱相比，红外线热像仪工作段不会受到电力设备运行的干扰，可采用带电检测方式，同时不接触检测模式与太阳能发电系统特征更加符合。

二、在光伏电站运维工作中红外线热像仪实用性分析

由于光伏电站建设设计周期较长、投入资金较大，需要对配套的运维工作制度加强制定，并对电站加强巡检和常规维护，从而使电站发电效率及运行安全得以有效保障。其次光伏电站建设较为复杂，并且在电站运行过程中，会出现电气设备受到粉尘污染、损坏以及老化等情况，会严重影响光伏电站的正常运行，因此对太阳能发电系统技术应用提出了更高的要求。与传统火电发电站相较之下，光伏电站具有占地面积较大、光照资源丰富的特点，其中连接线极为复杂、光伏组件数量较多，以及包括众多的电气元件，所以光伏电站运维工作难度更大。

通过红外线热像仪的应用，能够对发热体所产生的红外线进行有效探测。在光伏电站中，在电流流通的情况下，各电气元件因自身电阻而产生电阻热，通过红外线热像仪的运用，能够对电阻热所形成的红外线电器元件进行检测[2]。其次在红外线热像仪检测时，只需要将检测设备纳入检测视场，就能在红外线热像仪显示屏上显示检测结果，具有检测时间快的特点，有利于运维人员在恶劣气候及环境中开展检测工作，使以往运维中采用仪表进行接触性检测的方式有效改进，使操作步骤简化，同时需要对检测仪表放置空间进行合理设计，使检测触电情况得以有效杜绝;利用红外线热像仪视场覆盖范围较广的特点，能够对更多的设备及更多的电气元件进行检测，并利用热像即时形成及操作简单的优势，使运维工作人力需求有效减少。另外通过红外线热像仪运维方式的应用，通过成像分辨率大的、检测灵敏度高等特点，能够使检测精度有效提升，确保能够更精确、更灵敏地检测出电气元器件及设备的温度细微变化和差异，在此基础上，有利于运维人员对设备元件器工作情况进行分析和判断，及时对设备进行维修和更换，保证电站中各设备元器件运行的良好状态，使电站经济效益及发电效率有效提升。最后需要对重要元器件加强检查，针对关键部件可将其处于完好状态下的热像检测结果作为参照标准，保证电气元器件处于正常工作状态，能够对其老化衰退等情况进行及时诊断并提前进行故障预判。

三、在光伏电站运维工作中红外线热像仪运用策略

（一）光伏组件

在发电过程中，通过红外线热像仪的应用，能够对光伏组件因自身电阻而产生热量进行检测，并能够对光伏组件中存在的各多晶硅块、单晶硅块或其他光电材料的自身电阻消耗、发电电流大小及老化或损坏程度，利用单块组件的热像进行分析。其次利用红外线热像仪检测成排光伏组件，在此基础上针对热像进行分析和对比，能够及时发现发电异常的组件串或组件。另外通过红外线热像仪的应用，对各种品牌光伏组件的热像图谱库进行构建，对同种品牌的不同状态进行检测，能够及时发现光伏组件故障和故障成因。

（二）汇流箱

在光伏电站运维环节中，通过检测汇流箱各支路的电流大小，对各支路的发电情况及效率情况进行判断。因汇流箱内接线紧密、支路数目较多，需要在一定光照强度下完成快速测量，因此测量操作繁杂、测量环境恶劣，时间要求较高。通过红外线热像仪的应用，能够根据各支路因发电电流大小而形成的不同热量，将其差异性利用热像进行直观体现，具有操作便捷、检测速度快、判断精确等特点。另外通过红外线热像仪的应用，能够对汇流箱中的熔断器、断路器及内部线路运行情况进行检测，能够对元器件工作状态及可能出现的故障进行快速预判。

（三）高压变压站元器件

作为光伏电站中重要组分部分，高压变电站能够将光伏电站所产生的电能通过电网输送至相应的闸门，并且其中各元器件及设备常处于高压运行状态，因此对安全性能要求较高[3]。其次高压变电站设备应确保处于安全运行状态，设备故障会对整个发电系统的发电和入网造成严重影响，因此应对高压变电站的严格运维制度加强建设，使变电站运行的安全性予以保障。在变电站检测环节中，通过红外线热像仪的应用，变电站的运行状态可利用各元器件的热成像进行直观呈现，使相关人员能够对变电站元器件的异常点进行提前诊断，并对安全隐患进行提前消除。最后通过红外线热像仪的应用，能够实现远距离检测，使高压设备的安全距离检测要求得到有效满足。

结束语：

在光伏电站运维工作中，通过红外线热像仪应用优势的充分发挥，能够使运维要求得以有效满足，使检测准确性和有效性得到保障。目前红外线检测技术在气象、医疗等行业得到广泛应用，在光伏电站的运维工作中，能够使电站故障大幅度降低，运维工作投入的物力、人力减少，运维周期缩短，进而对光伏电站运维制度完善和改进起到积极推进作用。

参考文献：

[1]姜志成，李鸿鹏，韩宏伟，等. 手持式红外热像仪在光伏电站运维中的选型[J]. 青海科技，2017，02（v.24）：48-51.

[2]刘亚洲，李欢欢. 红外热成像仪在变电运维工作中的应用[J]. 机电信息，2019，000（033）：65-66.

[3]刘亚洲. 红外热成像仪在变电运维工作中的应用[J]. 农村电工，2020，v.28;No.324（04）：50-50.