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摘要：电力系统作为海上平台的心脏，当电力系统出现故障，势必造成生产关断及严重影响海上人员的正常生活，特别是若电力系统隐患进一步扩大，极易产生短路而引发火灾，对海上人员的安全造成严重威胁，因此，通过采用合理的在线隐患排查方法将隐患扼杀在摇篮之中，以保障平台正常生产及人员安全。红外测温技术的飞速发展，带动红外诊断技术在电力系统中的应用愈加广泛，已经逐渐成为电力系统带电检测的重要方式之一。本文针对海上平台电力系统故障在线检测中的红外热成像技术进行了简要探讨。
关键词：海上平台；电力系统；故障检测；红外热成像技术
1红外热成像技术
1.1红外热成像技术原理
所有带有热量的物体会以电磁波的形式向外辐射能量，在此基础上，科学家发现能量的大小与物体的热力学温度之四次方成正比。也正是因为带热量物体的这一特性，促使了红外热成像技术的发明产生。在电力设备检测的过程中，红外热成像仪可以获取设备红外辐射状态的热信息，转换为电信号，以温度进行显示，测量设备表面上某点周围确定面积的平均温度，以温度高低来判断其工作状态。在这一过程中，红外热成像仪与其他传统检测方式的一个不同就是不需要与设备进行直接接触，但是却能灵敏地反映设备的运行状况，并能对设备的表面温度的分布进行分析和判断，发现异常温度，找出设备内部或者外部的故障，从而进行提早的预防和处理。红外热成像技术在在海上平台电力系统中的应用是先进的，也是最有保证的。
1.2红外热成像检测方法
1.2.1热谱图分析
该方法是通过同一类设备在正常情况和异常情况下的热谱图差异比较判断设备是否正常的方法，对于一些常用电器出现的常规故障来说，这一方法易懂且易操作。
1.2.2表面温度判断
对于设备表面的温度一般都有统一的标准，红外热成像技术可对设备显示过热的部位来判断其状态是否正常，凡温度或温升超过标准者可根据温度超标的程度、设备负荷率大小、设备的重要性以及设备承受机械应力的大小来确定设备缺陷的性质。不过这种方法只能判断设备的部分故障，无法充分显示红外诊断技术的优越性。
1.2.3相对温差判断
这种方法是指设备相同的两个对应测点的温差比较，它可以排除设备负荷和环境温度不同对检测产生的干扰作用。当环境温度低，特别是负荷电流小的情况下，设备的温度值并没有超过相关标准的规定，但大量事实证明，此时的温度值并不能说明该设备没有缺陷存在，往往在负荷增长或环境温度上升后，就会引发设备故障。故对电流型设备还可采用“相对温差”来判别故障存在与否。
1.2.4档案分析
档案分析法时将测量结果与设备的红外技术档案相比较来进行分析。这种方法有利于对重要的、结构复杂的设备进行准确诊断。应用这种方法的前提是要为被诊断的设备建立红外热像检测技术档案，在诊断设备有无异常时，可以分析该设备在不同时期的红外热像检测结果，其中包括温度、温升和温度场分布有无变化，掌握设备发热的变化趋势，同时还应参考其它相关检测，进行综合判断。
2红外图像的特点
(1)灰度分布低。因为在采集红外辐射时，红外探测器探测范围广，可检测的温度值相差很大，因此温度量程大。但是在实际的设备检测中，一般目标的温度分布宽度较窄，设备各个部分温度差异不是很大，造成红外热成像的灰度分布较低且相对比较集中。
(2)信噪比低。在采集红外辐射时，干扰因素和污染信息比较多，非目标辐射、环境因素等原因造成信号噪声较多，导致红外图像的信噪比较低。所以在处理红外图像时，过滤噪声，提高信噪比，提高红外图像质量。
(3)对比度较低。这主要是目标和背景环境的温度差异较小，由于目标处于环境中，空气的热传导等作用，导致红外图像对比度低，在图像处理技术中，应该着重提高热图像的对比度，便于图像分析。
红外热成像主要是采集物体的红外辐射，从而得到物体的温度分布和温度变化信息，根据目标温度的变化，红外辐射的不同成像，属于被动成像;而平时所见的图像其原理是根据物体反射率的不同成像的。两种成像的采集信息和成像原理都不同，所以两种图像有着很大的差异。其差异如下：①分辨率不同。红外图像采集的信息相对较少，目标温度差异不大，而探测温度范围却很大，导致红外图像的空间分辨率较低。②灰度差异较大。红外图像的灰度分布低，并且设备部位之间温度差异小、目标与环境温度差异小，导致灰度分布比较集中，而可见光图像的灰度分布高，层次分明。③纹理特征不同。红外图像的主要信息是部位的温度差异，目标的纹理特征不明显。④边缘特征不同。可见光图像可以很好地展现目标的结构和边缘特征，所以可见光图像的边缘比红外图像“陡”得多。
3红外热成像技术的海上平台电力系统中的应用
海上平台环境潮湿、电流大等因素，电力系统极易发生故障特别是内部故障，通过红外热成像技术就可以实现对电力设备的内部定位。通过红外热成像仪呈现的目标设备热成像图可以确定设备的运行状况，故障部位。在对电力系统的内部故障进行检测时常用来检测导体的接点电流状况，有无漏电和导电不良现象的存在。当设备接触不良时，常常会在设备表面形成热斑，红外热成像仪通过对设备热斑的分析可以检测到电力系统接触不良部位。电力系统在长期的运转中必然会有磨损，磨损部位在通电后电阻会大于正常状态，红外热成像仪可以对热量图的差异比较发现磨损部位。当电力设备的绝缘性能下降时，因漏电部位的温度升高而被红外热成像仪收集到。电力系统的漏电和内部磁场的产生等现象，都是利用异常部位的热度高于其他正常部位的而被红外热成像仪捕捉到的原理来进行设备内部故障问题的检测。从而可以采取行之有效的措施对电力系统的内部问题进行修复。
4红外热成像仪对故障设备的维护过程分析
海上平台电力系统在运行过程中由于电流的热效应及振动效应容易导致螺丝松动、局部过热等常见现象，不及时的发现、维护会影响设备的寿命，造成经济效益的降低，对海上平台的正常生产产生不可估量的影响。而通过红外热成像仪对海上电力系统的检测起到很大作用，其维护过程大致要经过7个步骤，每个步骤都紧密相接，通过一步步的预测性维护可以对故障设备存在的问题进行分析、记录，并为以后设备的故障修复提供参考和指导性意见，其大致步骤为:通过计算机对现有的维护工具详列清单——抛弃影响红外热成像检测效果的工具——对常出现问题的设备、设备中常出现的故障问题登记记录——依据设备功能建立故障检修数据库，进行分区检查——对设备进行热成像检查——归档检查路线——为例行检查提供参考。
结语
利用红外诊断技术能快速实时、直观地在线监测和诊断海上平台电力系统的大多数过热性故障，使电力设备从传统的预防性检修转变为预知性状态维修，不但能确保电力系统的安全稳定运行，而且降低了人工成本。
参考文献：
[1]刘锦铭,赵伟超,康帅,等.红外热成像技术在设备故障诊断中的应用[J].科技传播,2014(10).
[2]普恩平,唐上林.红外热成像技术在电力系统故障诊断中的应用[J].电力技术,2009(7).
作者简介:
任冬（1986.7-），男，中国石油大学（华东），电气工程师，单位：中海石油（中国）有限公司湛江分公司，研究方向：电气自动化