谢菊梅
国网新疆电力有限公司昌吉供电公司 新疆 昌吉 831100
摘要：所有红外成像设备主要有以下几个部分组成。首先是光学系统，作用是接收物体发射的红外线，并且通过调制器转变为利于解析的辐射信号。其次，通过光电探测器的配合，将获取到的光信号转化为电信号。接着是信号放大器及信号处理。它的作用是通过解析电信号传达的信息，转化为可以让人们理解的数据，这样最后通过显示输出的部分表达出测试结果。总之，通过使用红外成像测温仪，可以更加方便的监测物体实际温度的变化。本文基于红外测温技术在判断电气设备热故障中的应用研究展开论述。
关键词：红外测温技术；判断电气设备；热故障中的应用研究
引言
随着电力系统的发展，红外测温技术在变电运行中的应用越来越广泛。红外成像技术具有抗电磁干扰、远距离探测、成像清晰、方便、灵敏度高及保证被测设备完整性等优点，因此在电力系统故障诊断，特别是发热问题检测中得到广泛的应用。电力系统的一次设备，如断路器、变压器、电流和电压互感器等设备常因为绝缘老化或接触不良而造成温度异常现象，长期运行容易引发事故，且其结构复杂，不容易发现内部缺陷，在变电运行中常采用测温仪对设备进行定期巡检，而变电站设备繁多，测量点多，应用Hololens辨别设备，并进行红外测温，能快速有效地检测设备运行状态，及时发现设备隐患和故障，降低事故概率，因此对电力系统设备进行红外诊断技术研究，具有非常重要的实用价值和理论意义
1电力设备发热的主要原因
电阻损耗。按照焦耳定律,由于电阻的存在，系统长时间流过电流就会产生较多的热能，这也是导致电力传输过程中电量损耗最严重的一个因素。介质损耗。电气设备在运行过程中，由于交变电场的作用使介质极化方向不断改变导致绝缘介质产生较强的热能。这种由电压效应引起的损耗，多在绝缘老化、受潮的设备中发生。铁损。当在励磁回路上施加工作电压时,由于铁芯的磁滞、涡流而产生的电能损耗并形成发热。主要发生在绝缘不良、设计不当的电气设备中。电压分布不均匀造成温度变化。这种发热形式多发生在本体劣化或表面脏污的设备中。（1）电流制热型，就电流制热型而言，总成电力设备发热最为主要的原因在于线路和设备经过长期的运行和应用，在受到外界因素的影响之下，电力接头的绝缘设备失效，电线暴漏在空气当中，进而引起设备有发热的情况出现。从另一个角度来讲，电气接头由于接触情况不佳，电阻也随之增加，进而增加了电力设备的发热程度。此类由于电流所引起的电阻增加，进而使设备发热的情况为电流制热型。(2)电压制热型，从表面上来看，这种情况主要是由于电压问题所引起的电力设备发热。在高压电力设备内部，由于绝缘设备的密闭程度偏低，使设备出现不同程度的受潮情况。或者是由于电力设备经过长时间的运行和应用，经过摩擦起热而造成的绝缘材料及相关的介质受到损耗，和电压呈一定的正比关系，与电力设备当中经过的电流大小无关。（3）其他制热型，除了上述的两种因素，还有一些其他原因也会引起电力设备出现发热的状况。从总体的角度来讲，主要包括部分高压设备由于在结构设计工作的过程当中存在不合理的情况，使之运行状态异常，存在着一定程度的漏磁现象，进而会使电力设备当中的铁芯有出现发热。另外，一些高压电气设备在实际运行的过程当中出现故障之时，其自身没有出现发热的情况，但是由于故障导致设备局部的电流和电压发生变化，导致设备的外部表面热场分布情况出现异常，进而使电力设备的温度有所升高。第三个方面在于断路器等高压设备出现了漏油的情况，使油位有所降低，如此一来，油的上下两面热物性在参数方面存在着极大的差异，同样也会造成电气设备温度有所升高。
2红外诊断技术方法
（1）表面温度判断法，利用红外测温仪对设备的表面温度进行检测，严格的执行有关技术标准，对电力系统运行中的高、中压设备的绝缘介质、导体材料以及设备表面的温度进行定值设置，进一步明确设备使用中的安全温度，对设备运行的相关情况进行掌握。这种测温诊断技术主要是用来检测由于电磁设备的铁损或者是电流发热效应造成设备温度上升问题，可以对设备运行的状况进行判别，这样能够在一定程度上预见设备可能发生的故障。（2）相对温差诊断法，电力系统的设备在运行中存在工况差异，而为了能够应对设备运行工况不同引起的故障问题，使用的红外测温技术主要是相对温差诊断法。比如电气设备处在气候温度较低的环境中运行，设备出现故障时的表面温度有可能并没有达到设定的标准值，然而从以往的经验中看出，由于外部环境气温的影响，电气设备在此种状况下可能已经出现故障或者说存在故障隐患，如果外部的环境温度有所升高，设备出现故障的概率增大，系统运行就会受到影响。同类型的电气设备在运行工况相同的条件下，使用相对温差诊断法，与电气设备正常运行状态进行比较，对检测设备的温度差异进行计算，当差异超过35%时，说明诊断的设备存在隐患，需要持续进行跟踪，以便及时检修设备。（3）同类比较法，这种诊断方法主要是用于对同类的电气设备进行诊断检测。包括同回路型电气设备以及同设备的三相问题，所处的工作环境以及工况大致相同。测温时分纵向比较和横向比较，对于同类型设备的相同位置点，检测其温度值，以直观的方法检查电气设备运行的实际状况是不是正常的。
3综合温度判别法
1）图像摄像头用于采集RGB图像，且图像与红外热成像保持同一视场。2）照明模块用于补充图像摄像头在暗光条件下的光线补充。3）红外热成像摄像头用于采集红外热成图像。4）距离传感器确保测温距离在规定范围内，保证测温的准确性。5）无线模块用于数据的通信，与外界和后台进行数据交换。6）存储模块用于储存设备基础数据和巡检过程中保存的数据。7）音频报警用于设备当前温度超过标准温度时进行声音报警提示。8）核心处理中心用于数据的运算，各个模块的逻辑配合，实现智能化，该模块构架在Hololens眼镜上。9）图像识别模块用于图像识别，获取设备的基础数据。10）图像混叠模块将数据进行迭代处理。10)红外精确测温对于发现电力设备电压致热型缺陷非常有用。测温发现问题后，辅以油中溶解气体分析、高压试验等手段，可以初步判断缺陷类型及危害程度，对缺陷处理具有非常强的指导意义，同时可以为设备状态评价工作提供参考，方便制定合理的检修策略。
结束语
运行中的电力设备受安装和天气等因素的影响，长期在温度、电场、振动等作用下，容易产生接触不良、绝缘部件老化、构件异位等问题。具体表现为接触电阻变大、绝缘电阻降低、介质损耗增大等，这些问题往往都可以通过设备局部温度的变化反映出来。红外测温技术因为其不停电、不接触、易检测等优点，被广泛的应用在电力系统日常巡视和故障分析中。根据发热情况的不同，设备发出的红外辐射可以被红外测温仪探测到，红外测温仪将这些辐射转化为电信号在测温仪上显示出来，便可以得到温度分布图。通过分析设备的红外图像可以掌握设备的运行状况，根据不同的红外缺陷图谱可以对设备存在的问题可以进行初步分析和判断
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