（国网青岛供电公司山东青岛266001）
摘要：红外热成像技术用于检测电力设备的热故障，为电力设备状态维护提供有力技术依据。红外测温能准确发现变电站设备发热部位，并为运维人员判定高压设备缺陷与隐患提供依据，从而能够及时消除设备缺陷与隐患，保障电网的可靠供电。随着电网建设，电力设备越来越多，红外测温工作量越来越大，如何缩短有效的红外测温时间成为运维人员面临的突出问题。在保证红外测温质量的基础上，本文提出一种缩短电力设备红外测温时间的方法，并以220千伏电力设备为例验证了该方法是切实可行的。
关键词：有效测量距离；电力设备；红外测温
引言
1800年英国的天文学家Mr.WilliamHerschel用分光棱镜将太阳光分解成从红色到紫色的单色光，依次测量不同颜色光的热效应。通过反复试验证明，在红光外侧，存在一种人眼看不见的“热线”，也就是后来为人熟知的“红外线”[1]。随着工业的发展，各种检测技术日趋成熟。从历史上看，红外技术的发展与红外探测器的研究密不可分。Mr.WilliamHerschel在1830年提出了热电偶探测器，1840年根据物体不同的温度分布，制定了温度谱图。60年代初，世界上第一台用于工业检测领域的红外热成像仪（THV651）诞生，尽管其体积庞大，但是很快作为一种检测工具应用于工业生产当中，特别是在电力维修保养中体现了它的重要价值。据统计，近90%的变电站事故是由电力系统的设备故障引起的，而大约一半的故障设备在早期都有热异常现象。在电力系统中，红外热成像检测技术应用于各个方面。利用红外热成像技术对主要电气设备进行红外成像，通过分析红外图的变异，即可判断电气设备可能存在的各种故障缺陷。英国的中央电业局、前苏联电业管理部、瑞士的国家电业局制定出了使用红外热成像检测技术在电力设备运行应用的标准和规程。在1990年，国际大电网会议（GIGRE）充分肯定了红外热成像技术在电力设备检修中的发展前景[2-4]。
随着智能电网建设的日益推进，国家电网公司要求无人值守的变电站也可以保证足够的生产安全与稳定。红外诊断技术是近年来广泛应用于电力设备故障诊断的一种新方法，该技术具有不停电、操作安全等优点，可以实现实时、快速、准确的对运行设备进行状态监督的功能。根据《青岛供电公司变电站红外检测管理规定》要求，如遇到特殊运行方式、特殊天气、重大保电任务等，上级有明确要求时，应增加红外检测次数。从以上看出，在运维人员的日常工作中，红外测温工作繁重，缩短红外测温时间，提高变电站设备红外测温效率势在必行。
1红外成像测温技术的特点
在高压电气设备的温度监测中，红外热像仪已被广泛的应用，对高压电气设备异常发热的诊断是十分有效的。这种诊断方法的基本原理是，根据正常状态下设备的发热规律及其表面温度场的分布和温升状况，即设备的基础热像，结合设备结构及传热途径，进一步分析设备在各种故障下的热像及温升，再结合其他检测结果，就能较好的诊断出设备故障及故障点的类型［5-10］。
（1）红外成像测温技术能够在线检测设备温度。根据电气设备表面温度及其分布不均的特点进行监测﹑分析和判断。可以以此作为依据对电气设备的运行进行准确无误的判断，，它能在无灯光、大雾和雨雪天气下发现故障，从而使故障的类型由部分事故检修转为预见性检修。运用红外测温诊断技术，我们可以实现设备在运行的状态下进行远方操作，就能准确无误地检测出电气设备故障引起的异常，不用关闭电源、不用接触电器设备、也无需从电气设备中取样。从而达到有效判断由于温度过高引起的设备存在的内外部缺陷，实现有效遏制电气设备在发生故障。给电力系统线路状态监测提供了一种先进手段。
由于一次设备的红外检测是在运行状态下，通过红外成像测温仪检测设备内部探测红外热量。在整个检测过程中，不需要与电气设备直接接触，就可以安全有效地检测出设备在运行状态下的真实信息。而且可以做到提高工作的安全性，降低劳动强度，减少设备的维修费用，大大提高电网供电可靠性。
（2）能够实现远方获取信号是红外测温技术的特点之一，并能够做到将探测到的热量精确量化，能够对发热的故障区域进行准确识别取样和严格分析得到结果。当使用红外成像测温仪检测时，它能够以图像的形式很直观的方法显示给运维人员并能准确记录设备的运行状态。与设备以往人工观察试温腊片溶化情况和红外点测的检测方法相比，不仅高质量地完成工作任务，大幅度降低运行人员劳动强度，而且还提高了工作人员的安全系数。
（3）红外测温技术与传统接触式测量方法对比见表1.1。
表1.1采用红外测温技术与传统接触式测量方法的对比分析
2基于有效测量距离的红外测温方法
FlirT610红外测温仪是青岛地区运维人员在变电站日常测温工作中使用的主要仪器。
2.1FlirT610红外测温仪工作原理
查阅红外热像仪相关资料，测温热像仪能够准确测量目标温度一般需要9个像素，而识别只需要4个像素［7］，所以有效测量距离就可以计算出来，计算公式如下：
（2.1）
（2.2）
其中：L1：识别距离；L2：被测温物体长度；：红外测温仪器的像间距；：红外测温仪器镜头焦距；L3：能够有效测温距离。
FlirT610热成像仪查的其相关参数，如表2.1：
表2.1FlirT610热成像仪参数表
在220kV设备区内，导引线连接金具或线夹由于接触不良引起发热是常见发热缺陷，且线夹是该区域内最小的测温物体，查阅变电站相关资料220kV线路常用线夹参数见表2.2。
表2.2UT型线夹技术参数表
根据以上数据计算可得：=97.79m；=43.46m。也就是说距离被测物体在43.46m之内均属于有效的测量数据。
2.2基于有效测量距离的测量有效点确定
根据青岛地区某220kV变电站220kV设备的实际布置，制出了该区域设备布置图，如图2.1和图2.2所示。
图2.1220kV设备区1设备布置图
图2.2220kV设备区2设备布置图
首先以220kV设备区2有效测量点选取为例：
在选取220kV设备区2下方道路上取点，原因：靠近220kV设备区1，可以同时测温，使得工作更加便捷。假设距离220kV设备区2最左侧边界为x可以使得测温在有效范围内，根据勾股定理，可得式子3.3：
（2.3）
从而得x最大为36.626m，即在距离左侧边界36.626m处，可以有效测得距离左侧边界73.252m范围内设备温度。那么168.813/73.252=2.3，那么在考虑测温准确度和实际条件下，可以设置3个测温点，那么第一个测温点在168.813/6=28.1355m处，可以向右移动，不可超过36.626m处；依次我们可得测温点区域，其中红色区域为测温区域，如图3.3表示：
图2.3220kV设备区2测量点位置图
同理，对于220kV设备区1，可列方程2.4：
（2.4）
从而得x最大为14.175m，那么在考虑测温准确度和实际条件下，可以设置6个测温点，依次我们可得测温点区域，如图3.4表示：
图2.4220kV设备区1测量点位置图
在220kV设备区布置图上标注测温点，如图2.5和图2.6所示。
图2.5220kV设备区1测量点布置图
图2.6220kV设备区2测量点布置图
2.3基于有效测量距离的红外测温方法有效性评估
班组根据测温计划定于2016年5月1日开始实施，据PMS系统记录统计至2016年12月31日对该220kV变电站红外测温次数为19次，班组内各班次运维人员均按照标注的有效测量点进行测量，将班组在优化红外测温方法前后对该220kV变电站220kV设备红外测温平均耗时进行对比，见表2.3。
表2.3优化前后班次间测温平均耗时对比表（单位：分钟）
从表2.3可以看出，优化红外测温测量点后，班组内运维人员对该220kV变电站红外测温平均耗时均有所减少，不同班次运维人员红外测温平均耗时减少33.33分钟。
3总结
随着运维一体化工作的逐步推进，各运维工作量与日俱增，为了更好开展运维工作，红外测温耗时亟需缩短。要保证红外测温的质量就必须保证测温的有效距离，文中以某220kV设备为例给出了进行红外测量时的有效距离测量点的方法，经过实际测量验证，该方法可以有效提高红外测温效率，可以使运维人员保质保量的完全成的红外测温工作。
参考文献：
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