摘要：随着经济和各行各业的快速发展，电力行业发展也十分快速。文章在分析红外测温技术原理及当前变压器监测方式不足的基础上，设计了基于红外测温技术的变压器在线监测系统，并对该系统的总体结构和关键硬件进行详细说明，为提高电力系统的安全性奠定基础。
关键词：红外测温；变压器；电力系统；监测；安全性
引言
随着我国电力系统自动化水平不断提升，日常运行中的检修相当重要。目前，我国针对电力系统的检修所采用的方式为定期检修。定期检修会导致电力系统出现过修或者失修的问题，在提升检修费用的同时埋下了安全隐患。为此，将电子技术、传感器技术以及信息处理技术等应用于电力系统的监控系统中，能够实现对电力系统中设备运行状态的综合诊断，并根据诊断结果对相应设备进行维护，从而提高设备的可靠性，进而提升了电力系统的安全性。在众多先进技术以红外技术最为代表性，基于红外技术能够实现在不停电、不取样的前提下完成对电气设备的检测和诊断。本文着重研究红外测温技术在电力系统关键设备（变压器）监测系统中的应用。
1概述
改革开放以来，国民经济水平高速平稳的发展使得我国电力系统的行业规模越来越大，相应的，国家和人民对电能质量和供电可靠性的要求也越来越高。因此显著提高我国电力系统的安全性成为一个重大的问题。随着我国自动化水平的提高，电力设备在线监测技术的发展和应用也越来越成熟，逐步实现电力设备定期试验向状态检修过渡，相比于传统的定期检修方式，状态检修具有全天候、高精确度、实时报警等优点，极大地降低了电力设备故障失修的概率同时也节省了人力。而红外检测技术是较为典型的电力设备在线监测技术手段之一，其应用范围广且符合实际应用当中的“低成本，高效益”准则，在提高电力设备维护效率和运行可靠性这些方面扮演着重要的角色。
2红外测温原理及选型原则
红外测温技术在变压器在线监测系统中应用的实体为红外热像仪。由于红外热像仪的价格昂贵，在选型时应充分考虑影响红外热像仪测温结果的因素。
2.1红外测温原理分析
红外测温工作原理为将某个物体局部区域的热辐射聚焦于相关探测设备上，通过其所测得的辐射功率，并通过相关计算将所测得辐射功率转化为温度。红外热像仪是将具备红外测温功能的单个红外探测器进行集成，进而将被测物体的红外辐射通过光学系统聚焦到红外探测器的阵列平面上成像，并基于探测器将其转化为电信号，通过相关电路处理后得出被测物体表面温度的热像图，最终通过终端显示出来。
2.2红外热像仪选型原则
衡量红外热像仪性能的主要技术指标包括：设备的测温范围、工作波长、测温精度、距离系数，以及响应时间等。因此，红外热像仪选型时需确保其上述性能指标均能够在范围内稳定工作。为了确保所选红外热像仪能够满足实际应用的需求，选型时需考虑以下因素。（1）被测物体的辐射率。被测物体辐射能量的大小在很大程度上取决于该物体的辐射率，辐射率越大辐射能量也越大。而且被测物体的辐射率并不是一成不变的，其值随被测物体的温度、波长的变化而变化。因此，在实际应用中应根据被测物体的形状和检测角度对辐射率进行修正。（2）设备工作环境。红外测温的精度会受到大气环境的影响，主要表现：受大气吸收作用的影响，导致被测物体辐射出的能量被衰减了一部分；受空气中颗粒、尘埃的影响，使得红外辐射被散射从而引起衰减。因此，红外测温一般在天气情况良好且控制质量好的环境下进行。因此，红外热像仪选型时需遵循以下原则：充分分析被测物体所处的环境和待测的参数；在上述分析的基础上与市面上现有的设备进行对比分析，最终选择出性价比最高的设备。项目需对变压器进行24h在线监测，因此所选的红外热像仪为在线式的。此外，在充分分析变压器所处大气环境的基础上，决定所选用红外热像仪的型号为S680-DM60，并将其安装于距离变压器3m左右的位置。
3变压器在线监测系统总体方案设计
3.1在线监测系统硬件组成
基于红外测温技术的变压器在线监测系统的硬件组成主要包括工控机、红外热像仪、护罩以及电源模块等。（1）电源模块。监测系统中除了工控机的工作电源为220V，红外热像仪、护罩及云台等的工作电压为24V。因此，需为其专门提供24V电压的电源模块。（2）防护罩。鉴于红外热像仪属于高精度的昂贵设备，加之其长期在室外工作。因此，要求红外热像仪的防护罩具有防水、防尘的功能，从而延长红外热像仪的使用寿命。而且还在防护罩的尾部安装了相应的加热和散热装置，设备可根据防护罩内的实时温度控制内部风扇的运行。（3）红外热像仪。本项目选择由浙江大立科技股份有限公司所研发的DM60在线式红外热像仪。DM60红外热像仪能够将待测物体的热谱图通过高清晰度、高灵敏度的图像展现出来，实现对待测物体温度的在线非接触精准监测。鉴于上述优势，DM60红外热像仪广泛应用于各行各业中。该设备测温范围为－20-180℃，测温精度为±2℃，测量波长范围为8-14μｍ，最小焦距为2m，调焦方式为自动或者手动。此外，用户可根据实际监测需求通过其键盘上的冻结键、操作键、取消键及选择键实现其相应功能。
3.2摄像头的选型
为了实现无线传输，选择的摄像头也必须是无线摄像头，同时考虑到易于和红外阵列传感器配合安装在同一个监测仪当中，尺寸必须尽可能地小，而捕捉画面范围要和红外阵列传感器捕捉范围相等或者更加宽广。
3.3软件运行流程
双击运行检测软件后，软件先会进行初始化相关设置，检查红外检测仪是否和计算机在同一局域网环境下，若连接不正常时，会弹出提示栏，提醒未连接到服务器。当连接正常时，摄像头拍摄画面会立即呈现在界面上，此时点击数据上传，红外阵列信息就会实时出现在界面上，同时随温度值的大小而呈现出不同的颜色。此时设置的默认报警最大值是100，可以根据实际情况去重新设定，到此在线监测系统投入正常运行。
3.4工控机
监测系统中工控机的主要功能是对其所采集到的数据进行处理并分析。本文选用的工控机型号为IPC-810B，根据实际监测需求，为工控机配置双网卡。基于双网卡可将现场采集并处理后的最终数据上传至检修中心，使得检修中心的同事可根据结果对设备的运行状态进行判断，及时作出检修计划。
结语
随着人们生活水平的提升，对电能的需求量越来越大，进而对电力系统的稳定性和可靠性提出了更高的要求和挑战。变压器作为电力系统的关键设备，常由于温度过高而导致故障发展，进而影响整个电力系统的工作。因此，应将基于红外技术的在线监测系统尽早在实际中应用，实现对变压器的实时、精确以及在线监测，及时作出相应的检修计划，为提高在线监测系统的安全性奠定基础。
参考文献
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