红外诊断技术范文

红外诊断技术范文（精选10篇）

红外诊断技术 第1篇

关键词：红外诊断技术,变电设备,设备故障,故障诊断

变电设备故障一直是影响电力系统正常运行的主要因素, 严重制约了我国电力事业的健康、稳定发展, 提高故障诊断技术能够为故障排除提供更加准确的依据, 对保证电力系统正常运行具有重要意义。当前, 我国已经迈入了社会主义建设新时期, 用电需求量呈现出与日俱增的状态, 这就对电力系统的可靠性提出了更高的要求, 利用红外诊断技术能够实现更加理想的变电设备故障诊断效果, 对推动电力事业的发展意义重大, 具有广阔的应用前景和发展空间。

1 红外诊断技术的概念

红外诊断技术是指利用红外热像仪对待续诊断的物体进行检测, 根据红外线所表现出来的辐射特性, 判断物体内部结构是否出现故障和故障情况, 为开展其他工作提供方便, 是一种精准度较高的诊断技术。红外线具有特殊的物理特性, 当物体绝对温度高于0℃时, 物体本身将会散发出红外辐射能量, 并且能量的强弱会随着温度的升高而增强。

2 红外诊断技术的工作原理和应用优势

2.1 红外诊断技术的工作原理

每一种物体都会时时刻刻向外散发出红外辐射能量, 并且辐射能量的强弱与温度成正比关系, 会随着温度升高而变强。对于变电设备来说, 其故障问题的发生基本上都会与温度变化有关, 通常变现为温度升高或者分布异常。基于这种现象, 可以利用专门的设备获取变电设备所散发出的红外辐射能量, 并将其以电信号的形式表现出来, 根据电信号反馈出来的信息得知变电设备表面的温度分布情况, 进而获取变电设备的故障情况, 判断出现故障的位置, 同时还能知道故障类型和程度, 为设备维修提供了更加可靠的依据, 能够快速将变电设备故障进行排除, 对于恢复电力系统的稳定性具有重要意义。

2.2 红外诊断技术的应用优势

基于红外诊断技术的特点, 在对变电设备故障进行诊断的时候, 具有多方面的应用优势, 对提高故障诊断的精准性、诊断效率和维护质量具有重要意义。主要体现在: (1) 红外线诊断不会对变电设备运行造成影响, 可以使变电设备继续处于工作状态, 能够获取更为真实的信息, 同时还能保证诊断过程的安全性。 (2) 诊断方法比较简单, 所用到的诊断设备只有红外监测探测装置, 不需要再使用其他辅助性工具, 操作起来比较简单, 十分容易掌握。 (3) 技术人员利用专用设备可以迅速完成诊断过程, 既能提高诊断精确性和工作效率, 还能减少技术人员的工作量, 能够同时完成较大面积设备的扫描检测, 将扫描结果更加直观地表示出来, 具有高效性、准确性的特点。 (4) 适用范围广泛, 不受变电设备类型的限制, 可以完成对各种类型变电设备的诊断, 并且可以获取各种故障信息。红外诊断技术还可以与计算机技术相结合, 建立资料数据库, 将诊断过程中生成的相关资料进行保存, 方便后期的查找, 同时还能为其他变电设备故障斩断提供参考。

3 在变电设备故障诊断中的应用

3.1 变压器故障诊断

当变压器使用性能正常时, 其温度高低从高到低呈现出递减现象, 在红外线下形成的热图像整体亮度较高, 其中最亮的部分位于套管升高座位置, 根据变压器正常工作状态下温度分布情况, 将诊断结果进行对比, 进而判断出现故障的位置。对比的重点主要有套管、散热器, 当发现套管亮度较暗时, 则套管顶端的接点发生断开故障;当套管亮度分布不均, 则套管内部出现故障;当散热器亮度分布不均, 则油路出现堵塞故障。

3.2 发电机内部故障诊断

发电机内部故障主要有漏磁现象、冷却系统故障等。这些故障都会引起发电机内部温度升高, 通过红外诊断技术, 可以获取发电机的红外线热图像, 根据亮度情况确定出现漏磁现象的位置以及冷却系统出现故障的位置。在对定子绕组故障进行诊断的时候, 需要先对其进行通电, 使温度处于一种稳定升高的状态, 对接头温度升高情况进行观察, 当发现其状态不够稳定时, 则可以判断该处接头存在故障。

3.3 导流回路故障诊断

导流回路连接故障是一种常见的变电设备故障, 当导流回路出现接触不良现象的时候, 就会导致回路中的电阻升高, 进而出现发热升温现象。基于这种原理, 可以利用红外线诊断技术对故障导流回路故障进行诊断。如果在红外热像仪下, 设备内部的导流回路亮度较高, 则表明导流回路连接不正常, 运行过程中会出现故障问题。

3.4 内部绝缘故障诊断

绝缘性能是变电设备能够正常工作的一项基本性能, 但是如果使用时间过长、密封性较差, 进入潮湿空气, 就会对绝缘设备的正常使用性能造成影响, 无法发挥出其绝缘性能, 导致变电设备出现漏电或者击穿现象, 存在较大的安全隐患。当因绝缘设备失去绝缘性能造成温度变化时, 所形成的热图像上部亮度明显高于下部亮度, 根据绝缘故障的这种红外线辐射特性, 可以判断绝缘设备是否具有良好的绝缘性能。

3.5 外部接头故障诊断

外部接头故障也是一种常见的变电设备故障, 容易引发电缆头事故, 严重威胁到用电的安全性。当外部接头出现故障的时候, 电缆头处的温度将会出现局部升高现象, 但是电缆的本体温度却没有明显变化, 当电缆所形成的红外线热图像接头位置亮度较高, 而其他位置表现正常时, 则可以判断变电设备发生外部接头故障。

4 结束语

经过不断的研究和实践, 红外诊断技术已经变得越来越成熟, 在变电设备故障诊断中所发挥的作用也越来越大。将该项技术应用于变电设备故障诊断中, 能够获取更加精确的故障信息, 对故障位置进行准确定位, 提高了故障诊断效率, 降低了故障诊断成本, 对保证变电设备安全稳定运行具有重要意义, 推动了我国电力事业的发展。

参考文献

[1]秦文龙.红外诊断技术在电力变压器故障诊断中的应用研究[J].UPS应用, 2014 (6) :47-49.

[2]唐铭.红外诊断技术在变电设备故障诊断中的应用解析[J].通讯世界, 2014 (2) :84-85.

红外诊断技术 第2篇

关键词：近红外线透照法;乳腺癌诊断;应用;护理

【中图分类号】r655.8【文献标识码】c【文章编号】1672-378311-0114-02

红外诊断技术 第3篇

DOI：10.13340/j.jsmu.2016.04.012

文章编号：1672-9498（2016）04006505

摘要：为改进现行发动机故障诊断方法的不足，寻找一种半自动或自动的发动机故障诊断方法，在传统发动机故障诊断方法的基础上，提出应用红外热成像技术进行故障诊断的方法.该方法对正常运转和故障运转条件下发动机特殊部位的温度场进行监测；通过对比热像图和绘制温度曲线图，结合图像处理技术，对发动机常见的漏水、漏油、发动异常和缺缸这4类常见故障进行诊断.实验结果验证了该方法的可行性.该方法与现行的振动、压力、能耗、尾气等相应方式相比，具有非接触、无干扰、无损、准确、无需大量仪器、便捷、直观、迅速等优点.故障所对应的温度特征指向性明确.若能结合相应的识别程序对故障进行自动识别，就能在提高诊断效率和精度的同时防止因操作人员操作不当等造成的事故，对实现自动、半自动故障诊断具有重要意义.

关键词：

红外热成像技术； 故障诊断； 发动机； 图像处理

中图分类号： U472.42；TP391.7

文献标志码： A

收稿日期： 20151015

修回日期： 20160125

基金项目： 上海市自然科学基金（15ZR1420200）；上海市青年科技英才扬帆计划（15YF1404900）；上海市科学技术委员会科技创新行动计划（14170501500）；上海市教育委员会科研创新项目（14ZZ140）；上海海事大学研究生创新基金（2014ycx040）

作者简介： 宓为建（1956—），男，浙江海宁人，教授，博导，博士，研究方向为大型物流设备诊断与安全运行控制、物流信息系统与物流企业ERP等，（Email）miweij@126.com

Engine fault diagnosis based on infrared thermal imaging technology

MI Weijian1， SHEN Qing2， LIU Yuan1， CAO Pei2， MI Chao1

（1. Logistics Engineering College， Shanghai Maritime University， Shanghai 201306， China；

2. Shanghai Zhenhua Heavy Industries Co.， Ltd.， Shanghai 200125， China）

Abstract：

To improve the shortages of current engine fault diagnosis methods and seek a semiautomatic or automatic engine fault diagnosis method， on the basis of the traditional engine fault diagnosis methods， the method of using the infrared thermal imaging technology for fault diagnosis is put forward. In the method， temperature fields of special positions of engines under the conditions of normal operation and fault operation are monitored； through comparing thermal images and plotting temperature curves， combined with the image processing technology， 4 types of common faults of engines are diagnosed including water leakage， oil leakage， misfiring and cylinder misfiring. The experimental results verify the feasibility of this method. Compared with the existing methods related with vibration， pressure， energy consumption and exhaust gas， this method has advantages such as noncontact， no interference， nondestruction， accuracy， no need of a lot of instruments， convenience， intuitiveness and quickness. Temperature characteristics of faults have clear directivity. If corresponding recognition programs are used to accomplish automatic identification for faults， the diagnostic efficiency and precision will be improved， and the accidents caused by improper operation from operators will be prevented， which is of great significance for realizing automatic or semiautomatic fault diagnosis.

Key words：

infrared thermal imaging technology； fault diagnosis； engine； image processing

0引言

热试检测工位对发动机故障的诊断，目前多依据对压力、振动、电控、应变、耗能、尾气等信号分析的结果进行[16]，获取这些信号均需安装大量传感器或测量设备，且存在一定干扰，使所测信号有失真现象.另外，多数发动机制造厂主要依据仪器所测的相关数据，由操作人员凭经验判断发动机是否出现故障.考虑到操作人员个体差异、标准难规范等因素，利用现行方法获得的诊断结果的稳定性和可靠性不佳，存在误判和漏判的可能.另外，检测工位常伴随有噪声和有毒有害气体，工作环境恶劣，且存在一定安全隐患，因此寻找一种半自动或自动的新方法具有重要意义.

发动机常见故障往往在温度方面有所反映，通过热传导，机体内部不同部位故障的温度特征在发动机表面会有不同的温度显示.由于传导过程中介质、结构等的复杂性，单凭某几个点的温度值难以准确地进行故障诊断，因此需要对整个温度场的数据值及趋势进行分析.红外热成像设备是获取发动机表面实时温度场数据最高效、便捷的设备，其迅速、稳定、非接触、无干扰、无损等优点克服了发动机现行诊断方法的不足，且红外热像设备能与计算机等外部设备连接实现数据的转换、存储、显示、分析等功能，在发动机诊断数据获取方面具有较大应用价值[713].

1发动机故障诊断的红外热成像技术

1.1红外热成像原理

根据斯忒藩玻耳兹曼（StefanBoltzman）定律[10]，若物体温度高于绝对零度（-273.16 ℃），则其要向外辐射能量，且物体红外辐射的总功率与物体本身绝对温度的四次方成正比，即物体温度越高其所辐射的能量也越多.红外热成像系统组成见图1.

红外热像仪通过接收被测物体表面发出的红外辐射（处于红外热像仪的工作波段的红外辐射）来测定物体表面温度场，得到反映物体表面温度分布情况的热像图.

不透明被测物体表面的辐亮度（单位：W/（m2·sr））为

Lλ=ελLbλ（T0）+ρλLbλ（Tu）

（1）

式中：等号右边第一部分为表面光谱辐亮度，第二部分为反射的环境光谱辐亮度；T0为被测物体表面温度，K；Tu为环境温度，K；ελ为表面辐射率；ρλ为表面反射率，ρλ=1-αλ，其中αλ为表面对环境辐射的吸收率.

作用于红外热像仪入瞳的辐射照度（单位：W/m2）为

Eλ=A0d-2（τaλελLbλ（T0）+

τaλ（1-αλ）Lbλ（Tu）+εaλLbλ（Ta））

（2）

式中：A0为红外热像仪最小空间张角对应目标的可视面积，m2；d为该目标到测量仪器的距离，m；τaλ为大气的光谱透射率；εaλ为大气辐射率；通常，在一定条件下A0d-2为一个常值.

实际使用红外热像仪时，只需准确输入相关参数，即可自动得出温度分布图像.需注意，如果参数设置不准确，则会相应地影响拍摄所获得的温度场的准确性[10].

1.2应用红外热成像技术实现发动机故障诊断红外热成像系统收集发动机上各点的红外辐射，通过光电转换将光电信号变成模拟信号，再对模拟信号进行处理，最终将目标的图像显示在显示屏上.图像反映发动机各点温度的差异，与景物十分相似.图2a和2b分别为发动机同一位置的红外热像图和数码照片.通过分析发动机红外热像图，可以根据不同温度特征进行发动机泄漏、发动异常、缺缸故障的诊断，具体操作步骤为：

（1）进行调研，选定故障潜在区域；

（2）确定拍摄设备安装位置，设定红外拍摄参数；

（3）提取红外设备在线监测所获数据；

（4）结合计算机数据处理技术，对比分析标准情况下与故障时的热像图，提取各故障的温度特征；

（5）得出故障诊断结果.

2实验数据获取

2.1实验对象

本文以上海某发动机制造厂A型号发动机为实验对象，使用FLIR T620红外拍摄设备，对发动机泄漏、发动异常、缺缸等3类故障及其对应的标准情况进行红外热像图和视频拍摄，获得实验数据.

2.2实验参数

基于红外热成像原理，参考文献[7]，结合实验验证，确定拍摄发动机热像图所用的红外热像仪的主要参数，见表1.

辐射率的设置需根据所拍摄对象的表面材料而定，这里设置为0.98；大气温度、反射温度、大气相对湿度、大气透射率、拍摄距离这5个参数均需根据拍摄环境的实际情况设置；热范围根据发动机检测过程中不同故障特征的温度变化范围设置，达到凸显滤波和故障特征的效果；图像帧频选用默认值30 Hz，理论和实验均证明其能够满足对常见的3种故障采样的要求.此外，实验也证明红外设备的测温精度±0.1 ℃能满足故障判断的精度要求.

2.3实验组设置

数据的获取实验采用七定方针[14]与设备测量影响因素相结合的方法，即在定人员、定设备、定仪器、定部位、定参数、定量程和定周期的基础上，加上照明条件、环境温度、环境湿度和反射情况，从而保证数据的可靠性和实验结论的有据性.

实验针对发动机检测过程中的常见故障及其标准情况共拍摄了9组相关视频.详细的实验组设置和热像图数量见表2.

3实验数据分析与讨论

3.1泄漏故障

对漏水、漏油故障的分析基于实验数据中的第1～4组，热像图拍摄区域为泄漏可能发生的位置.通过在泄漏位置设置测温线（见图3中L1，在L1上从上到下取50个点），发现在故障组对应的热像图上温度均存在有规律的突变现象（由泄漏液体的下落造成的）.图4仅显示了L1上40个点的温度变化：稳定情况下测温线对应的温度曲线如图中曲线所示；泄漏发生时，在连续的3个采样时间点（时间间隔为（1/30） s）上能依次捕捉到3个最大温度值（如图中“○”所示）.这是因为泄漏液体温度（油：26～70 ℃；水：60～99 ℃）高于发动机相应位置表面温度，当泄漏液体滴落时，测温线表面温度最大值为泄漏液体表面温度，且泄漏液体在滴落过程中持续散热、降温.

对第1，2组实验，根据由多次实验获得的数据得出测温线上温度最大值与最小值的差约为42.8 ℃，而相应标准情况下（即无泄漏），测温线上温度最大值与最小值的差约为11.6 ℃，即漏水时测温线上温度最大值与最小值的差的平均值是标准情况下的3.69倍. 这是由于泄漏的水温度高于测温线L1位置的发动机表面温度，漏水发生时测温线上温度最大值为泄漏的水温度（60～90 ℃），即高于无漏水发生时测温线上温度最大值（约43 ℃），而测温线上温度最小值不变.

对第3，4组实验，通过MATLAB对图像进行处理，可找到漏油点处温度偏低区域（图5椭圆内），即通过图像分析相关技术可准确确定是否有漏油发生及漏油位置.

通过对比泄漏点的温度值和泄漏位置，可进一步判断是漏水故障还是漏油故障.图5椭圆中所示即为发动机表面捕捉到的泄漏的油.

3.2发动异常故障

对发动异常故障的分析是基于第5和6组实验数据的，热像图拍摄位置区域为发动机整机，通过分析得出标准情况下和发动异常时发动机从启动30 s到启动60 s的过程中温度平均值增量，见表3.

从表3可知，发动异常时发动机启动后温度上升极缓慢（增量为0.2 ℃），相比标准情况下的7.2 ℃基本可以忽略不计，这是因为发动异常时发动机气缸内未燃烧产热.

3.3缺缸故障

对缺缸故障的分析是基于第7～9组实验数据的，热像图拍摄位置区域为发动机整机.在缺缸时和标准情况下，发动机缸体外围四缸对应区域温度最大值随时间变化的曲线见图6，不同缺缸程度的整体热像图温度最大值随时间变化的曲线见图7.由图6可知，缺两缸时发动机选定区域温度上升到最大值所需时间为4 min（缺缸后温度不大可能达到相同的温度），而标准情况下所需时间为2 min.缺缸程度在温度上有一定的体现，缺缸越严重温度上升越慢，且不同缺缸程度对应的温度上升差值较大.

4结论

本文在分析传统发动机故障诊断方法的基础上，提出使用红外热成像技术进行发动机常见故障诊断的新思路.通过理论分析和实验验证了使用红外热成像技术进行发动机漏水、漏油、发动异常、缺缸等4类故障诊断的可行性，并获得故障温度特征，得出故障诊断的依据.

通过使用红外热像仪获得了不同故障及标准情况下发动机表面不同检测时刻的温度场数据.通过分析各热像图上特定点、线、区域，整图温度的最大值、最小值、均值，以及温度最低和最高点位置、趋势等信息，结合MATLAB图像处理中图像配准、相关分析、滤波处理等技术，提取了漏水、漏油、发动异常、缺缸等4类常见发动机故障的温度特征，即总结出发动机内部故障与表面温度之间的对应关系：

（1）在泄漏位置设置的测温线上，若出现突变情况，则说明有泄漏发生，通过分析测温线上温度最大值与最小值的差以及比较泄漏位置即知泄漏类型；

（2）分析发动机从启动30 s到启动60 s的过程中指定区域温度的增量即可判断发动机是否有发动异常；

（3）分析发动机从发动到检测完成时温度的上升速度，即可得出发动机是否存在缺缸故障及相应的缺缸程度信息.

通过将红外热像仪拍摄的结果与现有故障诊断方法得出的结果的比较，发现两者吻合，即证明了新方法的可行性.

与现行的振动、压力、能耗、尾气等相应方式相比，使用红外热成像技术进行发动机常见故障诊断的方法具有非接触、无干扰、无损、准确、无需大量仪器、便捷、直观、迅速以及对故障所对应的温度特征指向性明确等众多优点.若该方法能与相应的识别程序结合来实现对故障的自动识别，就能在提高诊断效率和精度的同时防止操作人员因操作不当等原因造成的事故，对实现自动、半自动故障诊断具有重要意义.然而，自动诊断需要建立在大量数据统计的基础上，这也是使用红外热成像技术进行发动机故障诊断的难点所在.

参考文献：

[1]耿辉， 张素明， 安雪岩. 一种基于聚类分析的液体火箭发动机稳态过程故障诊断方法[J]. 火箭推进， 2014， 40（5）： 8691.

[2]肖云魁， 乔龙， 张玲玲， 等. 基于小波奇异性检测的发动机故障诊断方法研究[J]. 汽车工程， 2014， 36（11）： 14051409.

[3]何细鹏. 汽车电控发动机的故障诊断方法研究[J]. 汽车维修， 2014（3）： 1415.

[4]王平， 雷沫枝， 王金舜. 中小型航空发动机转静子碰摩故障诊断的一种方法[J]. 测控技术， 2014， 33（7）： 5758.

[5]杜灿谊， 丁康， 杨志坚. 基于有限元与多体动力学仿真发动机失火故障特征提取研究[J]. 振动与冲击， 2012， 31（9）： 1823.

[6]谢小鹏， 肖海兵， 冯伟. 基于能量耗损的发动机故障诊断方法研究[J]. 润滑与密封， 2011， 36（5）： 13.

[7]杨叔子， 丁洪， 史铁林. 机械设备诊断学的再探讨[J]. 华中理工大学学报， 1991， 19（2）： 17.

[8]冉鑫， 任蕾. 基于可见光视频图像处理的水上弱小目标检测方法[J]. 上海海事大学学报， 2010， 31（2）： 1117.

[9]郭月娥. 海洋平台起重机液压系统故障诊断专家系统研究[D]. 大连： 大连理工大学， 2013.

[10]杨立， 杨桢. 红外热成像测温原理与技术[M]. 北京： 科学出版社， 2012： 1848.

[11]HUDA A S N， TAIB S， GHAZALI K H， et al. A new thermographic NDT for condition monitoring of electrical components using ANN with confidence level analysis[J]. ISA Transactions， 2014， 53（3）： 717724.

[12]ZOU Hui， HUANG Fuzhen. A novel intelligent fault diagnosis method for electrical equipment using infrared thermography[J]. Infrared Physics & Technology， 2015， 73： 2935.

[13]于泽奇. 红外热成像技术在轮机故障诊断中的应用[D]. 大连： 大连海事大学， 2013.

[14]邓建平， 王国林， 黄沛然. 用于高温测量的红外热成像技术[J]. 流体力学实验与测量， 2001， 15（1）： 4347.

红外线诊断技术的的应用 第4篇

1、红外诊断技术在我局的应用情况

近几年, 我局大力发带电测试技术。带电测试与传统停电预试的天平, 有逐年向带电测试倾斜的趋势。而红外诊断技术是带电测试的重要组成部分, 凭着被测设备不需停电、能直观反映设备运行状态、投资少、回报大等优点。在我局得到迅速普及, 并不断深化发展。

红外热像仪的工作原理是把被测设备表面温度分布, 借助红外辐射信号的形式, 经接收系统成像在红外探测器上, 再由探测器将其转换为视频信号, 通过终端显示器, 显示出被测设备表面温度分布的热图像。热像图能把设备的温度, 按光的亮度有序排列, 使人能对设备的发热缺陷位置一目了然。

经我局多年的大力推广, 红外诊断技术逐渐成熟, 红外线诊断工作已成为重点工作之一, 每年在“迎峰度夏”之前, 对所有的一次设备进全面测温检查, 使运行设备在高负荷状态下安全运行。红外诊断技术在发现设备的隐性缺陷、监测设备的运行状态等方面有着不可代替的作用。

2、红外成像技术在实践应用中的分析探讨

2.1 运行设备发热及红外线诊断技术的原理

红外线热成像仪是收集被试器的红外线信号, 经信号处理后得出热像图, 而红外线传播特性跟可见光一样, 具有直线传播、反射、干涉、衍射、偏振等性。所以红外线热成像仪的接收性能会受雨、雾天气的影响。如果满足一定的测试条件 (被测试品的表面极其光滑) , 使被测设备表面发生红外线发现折射现象, 影响测试结果, 令试验人员误判断。

高压电气设备在正常运行情况下, 将有部分电能以不同的损耗形式转化为热能, 从而使设备温度升高。这些电能的损耗主要包括以下几种:

(1) 电阻损耗P=I2R, 发热功率与电流平方成正比, 这种发热称为电流效应引起的发热;

(2) 介质损耗P=U2ωCt a nδ, 发热功率主要取决于电压, 这种由于绝缘介质在交变电场作用下, 介质极化方向不断改变而消耗电能并引起的发热称为电压效应引起的发热;

(3) 铁损是因铁心的磁滞、涡流现象而产生的电能损耗, 这种发热称为电磁效应引起的发热。

下面我们从红外线的传播特性, 运行设备的不同损耗引起的温升, 在密封环境内发热设备互相间的热传递现象等方面进行典型案例分析, 探讨红外线成像技术的应用。

2.2 红外线产生折射现象

在某次红外检测工作中, 我们发现10kV电容器的电抗器A相接线耳有发热现象。但当移动红外线热像仪时, 发现发热点随着移动。经多次转换拍摄角度, 最终确定被测设备没有发热。为什么会出现这种现象?我们开始对电容器组内所有设备进行单独测试并记录各自温度, 通过与线耳发热点的温度对比, 发现电抗器本体的温度与线耳发热点的温度相符。为什么会发现这种现象, 其实红外线与可见光传播特性是一样, 是光的折射现象, 造成接线耳发热的假像。因为电抗器接线耳的材料多数为铜, 而且打磨得非常光滑, 所以在接线耳的表面发生了折射现象, 把电抗器本体的红外辐射信号经铜排的表面折射到测试仪。在进行红外线诊断工作时, 试验人员不能发现带电设备有发热现象就立刻判断设备有缺陷, 一定要经多角度反复检测, 以确定测试结果的真实性。

2.3 电流致热的热缺陷

电流效应的热缺陷主要体现为:在电能输送的整个回路上的各个连接件、接头或触头常常因连接不好、接触不良, 造成接触电阻增大, 从而引起的局部过热。电流效应热缺陷的特点是:局部温升高, 热像图清晰明显, 因此该类故障点的捕捉和分析难度不大。

2.4 电压致热的热缺陷

电压致效应的热缺陷的特征:引起电压致热缺陷多数为带电设备表面脏污, 内部受潮等原因引起介质损耗增加造成的。主要特点是发热点温升不明显, 难以在现场发现, 只有用分析软件对热像图进行线分析、热像图清晰、被测设备背景干扰等情况才可能发现。由于发热点温升不明显, 红外线热成像仪的误差都会引起误判断, 应该结合其它相关带电测技术方能进行缺陷定性。

在某站的红外测温图谱进行线分析时, 发现该站110kV的某一线路B相避雷器本体中上部有1K的温差。根据《带电设备红外诊断应用规范》, 判断该氧化锌避雷器本体有轻微的发热, 缺陷原因可能为阀片受潮或老化。通过该避雷器进行阻性电流带电测试, 发现B相避雷器阻性电流分量明显偏高, 与上年的历史数据对比, 超出50%的增量。带电测结果与红外线诊断基本符合。所以将该避雷器B相定性为一般缺陷。后来我们运用红外线测温技术、避雷器的带电测试等相关技术对该设备进行跟踪、监测, 以观察其缺陷是否有发展趋势 (如图1) 。

从上述实例可见, 电压效应致热设备的热故障主要是由于设备内部绝缘老化、受潮等原因引起的, 并发生在电气设备的内部, 反映在设备外表的温升很小。因此对检测技术提出了很高的要求:

首先, 要求检测设备的灵敏度较高。因此在检测前必须认真对热像仪进行辐射率等各种测量参数的输入, 充分发挥成像仪的修正功能。

其次, 要求深入考虑周围环境对设备真实温度的影响, 应避免在阳光暴晒后, 或者风速比较大的情况下进行检测。尽量避开其他设备、照明设施等背景的影响。该类设备的缺陷只有几k甚至更低的温差, 如果环境的影响过大时, 这微小的温差可以被完全掩盖。

再次, 要求对电压致热型设备进行全面红外成像, 在测温工作完成后要使用分析软件对所有热成像图进行全面的分析, 不能掉以轻心, 让细微的缺陷成漏网之鱼, 让运行设备带病运行。

2.5 在密闭的环境内带电设备相互间的热传递

在密闭的环境中, 设备的运行温度的不同, 使各种带电设备存在温差。设备相互之间以热传递的方式, 热能从温度高的地方向温度低的地方传递。由于各种设备的材料最高允许温度的不一样, 随着时间的推移, 在热传递等作用下, 能使带电设备的本体温度超过其最高允许运行温度, 使带电设备的发生损坏。

如某电容器室采用四组共室设计的, 当四组电容器同投运时, 电容器室相当于是密封的空间, 其抽风设备不能满足散热要求。所以电容器室一直不能达到热平衡, 热量不断的累积, 室温在不断攀升, 运行设备间不断以热传递来辐射热量, 最终导致电容器保险丝整体发热。从室里空气的流动原理 (冷空气下沉, 热空气上升) 和物体间热传递物性, 可知室里的电容器保险丝上层温度比下层的要高、靠近电抗器的保险丝温度较高。因此运行设备间的热传递也会造成设备的热缺陷。所以设计变电设备摆布时, 一定要充分考虑设备间热传递对允许运行温度较低的设备造成的影响, 不要为设备安全运行留下安全隐患。

2.6 测试中的安全措施及注意事项

(1) 严禁开关等设备的分合操作。由于设备事故一般在设备操作过程中发生, 特别是电容器等易爆设备, 因此我们要在工作票上注明“严禁在测温中进行设备的任何操作”并切断相关断路器的远控操作。

(2) 合理选用成像仪的辐射率。根据红外线成像原理, 不同的材料具有不同的辐射率。检测中应根据被测对象的材质更改成像仪的辐射率的。然而站内设备是铜、铝以及瓷质等材料混用的, 为了方便检测, 我们一般统一选用0.90的辐射率, 通过各种对比途径对热像图进行分析评估。

(3) 我们在红外成像测温时应该从一些不太明显的表面现象上仔细分析, 发现问题, 解决问题, 总结经验, 积累一些典型的温度数据和热像图谱, 当发现异常时才能进行比较, 我们发现问题时不仅要按照《导则》的要求进行定性, 而且要通过一些手段和方法找出发热的成因, 具体问题具体分析。

3、结语

红外线成像技术在我局的大力应用, 让我们的管理理念和管理模式发生了飞跃性的进步, 使设备的维护管理手段从事后的故障处理转变为及时的缺陷消除, 变电设备故障率逐年减少, 呈现安全稳定的良好态势。

摘要：近几年来, 我局大力推广红外诊断技术。在大量的实践工作和红外诊断实例中, 我们不断对设备热缺陷的特征研究探讨, 并积累了一定的经验方法, 望电力同行给予指导和建议, 共建经验交流平台, 携手推进电力设备状态检修工作的快速发展。

关键词：电压致热效应,电流致热效应,热传递,折射

参考文献

红外激光监控装置的技术 第5篇

可旋转摄像机设于云台上，该处理器与感光元件、激光红外灯、存储器相连;可旋转摄像机包括镜头和摄像机机身，该系统还包括视频编码器、红外感应器;编码器、红外感应器分别与处理器相连;视频编码器还与可旋转摄像机相连，该智能监控装置在无人员流动时处于停止工作状态，节约了电能、减少了存储空间，还可以实现在无人参与的情况下对可疑人物的跟踪监控。

[关键词]红外激光 光传感器

1、前言

随着科技的发展，人们对于安全的要求也越来越高，安全是一个社会和企业赖以生存和发展的基础，尤其是在现代化技术高度发展的今天，犯罪更趋智能化，手段更隐蔽，加强现代化的.安防技术就显得更为重要。

视频监控系统是安防领域中的重要组成部分，是安全系统中最关键的子系统。

随着社会的进步和经济的发展，对安全的要求也变为更加苛刻，因此要求视频监控系统能在各种恶劣的环境下进行全天候的实现实时监控[1]。

不但要求在白天能够进行监控，还要求在晚上也能进行监控，并要求画面清析，这样就要求晚上也要有照明，为了使照明的效果更好，出现了激光红外灯，提供摄像机在夜晚的照明，但该照明为24小时工作，浪费电能，缩短了摄像机的使用寿命。

为了解决上述问题，出现了一种安装了光传感器的监控装置，通过该光传感器来感应外界光照的强弱，从而控制激光红外灯的开启与关闭，一定程度上节少了电能，但该监控装置的摄像机在24小时都始终处于开启状态，且要人员参与的情况下才能进行监控，浪费了电能，且不能在无人的情况下对可疑人物进行监控。

为了克服现有技术的不足，本文介绍一种可节约电能，且在无人参与的情况下自动进行对可疑人物进行跟踪的智能监控装置。

2、智能监控装置的结构及实施过程

传统的红外监控系统包括：摄像机、镜头、红外灯、红外灯电源;摄像机要求是低照度摄像机，且红外灯发射的红外波长该摄像机能够接收，镜头则要求是夜视镜头，主要指标是F值(通光量)，F值越小，夜视效果越好。

红外摄像机的好与坏，关系到各部分的选用以及合理配合的问题[2]。

由于普通LED灯在照射距离、亮度、散热、寿命等方面存在诸多局限，已满足不了目前夜视监控领域的需求，虽然现在有的是为了增加监控距离及亮度，增加了LED灯的数量和功率，但是却牺牲了散热和寿命[2]。

针对目前不能在无人参与的情况下对可可疑人物进行监控，需要进行技术改进。

如图1所示，智能监控装置包括可旋转摄像机2、处理器3、红外激光灯4、存储器1、传输线缆、显示器、云台、感光元件5、视频编码器6、红外感应器7。

可旋转摄像机设于云台上，包括镜头和摄像机机身，其外壳为铝合金材料，外形小巧，镜头还加防护罩，隐蔽性好，防水、防暴、抗腐蚀、抗冲击能力强;处理器与感光元件、激光红外灯、存储器相连，感光元件可以是光敏电阻，电敏电阻其电阻值随着光照的强弱而改变，当入射光强时，电阻减小，入射光弱时，电阻增大，感光元件也可以是光照传感器。

红外激光灯有2个，分别设于可旋转摄像机的左右两侧，也可以设于摄像机的上下两侧，红外激光灯的前端设有镜片，镜片为单个镜片，也可以由多个透镜组成，红外激光灯使用远红外作为发射源，利用透镜散射的原理使激光红外由集中的直线光束改变成一定角度的散射光束，增大了照射面积，通过改变透镜的组合方式或调整透镜距离可使激光红外照射面积发生改变。

云台为电动云台，具备水平旋转和垂直旋转的功能，该电动云台可在水平方向上0-360°内回转，还可以在垂直方向上0-90°内回转，该设置使用单一摄像机能够大范围进行监控，利于节约成本，且监控范围更大。

当有人处于红外感应器所能感应的监测区域时，其体内发出的热源被红外感应器所捕捉，红外感应器将信息传输到处理器，处理器接收到信息后立即启动可旋转摄像机进行录像，并通过红外感应器对热源进行跟踪，并不断地将热源的移动信号传达给处理器，处理器对热源的移动路径进行分析，并判断热源的行为是否符合智能监控装置里所设定的警戒条件，当符合时，处理器将根据红外感应器传来的移动路径信息，控制可旋转摄像机的镜头按照移动路径对热源进行跟踪拍摄，并将信息保存到存储器中;当热源离开红外感应器所能感应的监测区域时，处理器接收不到红外感应器传来的信息，将自动停止可旋转摄像机的拍摄工作。

3、结束语

综上所述，该智能监控装置采用红外激光技术，通过光传感器感应外界光照的强弱来控制戏外激光灯的开启与关闭，还提供了夜间监控照明，实现在无人员流动时处于停止工作状态，节约了电能、减少了存储空间，实现在无人参与的情况下对可疑人物进行跟踪监控拍摄。

不但外形小巧、隐蔽性好、防水防暴、抗腐蚀，抗冲击能力强，且安装方便。

参考文献

[1] 邹国霞、唐建清，基于嵌入式计算机的红外监控系统的设计及应用，《仪表技术》，8期.

[2] 戴捷，红外激光球形摄像机的关键技术研究，机械电子工程，浙江大学 学位年度.

红外热成像技术及其在智能视频监控中的应用【3】

摘 要：红外热成像技术是根据自然界一切温度高于绝对零度(-273 ℃)物体能够每时每刻反射载有物体特征信息的红外线的特性而研发的一种被动红外夜视成像技术，被广泛运用于智能视频监测领域。

我国变电站的红外线测温工作基本上采用传统的红外测温仪配合巡检人进行，这种传统变电站监控方式方式效率低、工作量大，不符合当前变电站的发展要求。

随着社会经济发展和科学技术进步，变电站逐渐发展为无人值守的智能化集成化监控，文章以云南电网公司文山供电局开发智能红外热成像无人监控系统为例，阐述红外热成像智能视频监控系统开发的技术要点。

关键词：红外热成像技术;智能视频监控;变电站

电力系统作为国民经济运行中至关重要的组成部分，其性能的好坏决定了市场经济发展以及人们生产生活的顺利进行。

随着改革开放的不断深入，我国的市场经济发展迅速，因此对电力系统的安全可靠性要求越来越严格。

而变电站电力设备监控在确保电力系统运行安全方面具有重要作用。

现阶段电力设备监控基本上采用人员定期巡检的方式，缺乏智能化监控手段，在预防电力设备故障方面不够严谨。

目前文山供电局变电站普遍采用了热红外成像智能视频监控管理技术，本文将探讨该智能视频监控系统的具体开发与运行。

1 智能红外热像无人监控系统开发背景与可行性研究

1.1 系统开发背景及意义

20世纪90年代末，美国大部分变电站广泛运用了智能红外线热成像视频监控技术，该技术根据自然界一切温度高于绝对零度(-273 ℃)物体能够每时每刻反射载有物体特征信息的红外线的特性，从而设计出一种能够判别被侧目标温度高低和热分布场的技术，而利用光电红外探测器将物体的发热部位发射出的热辐射功率信号转换成电信号后，再通过成像装置将物体表面的空间温度分布精确的模拟出来，最终形成影像。

我国对于热红外城乡技术研究和运用起步较晚，主要以制冷式红外成像设备为主，但是由于该设备使用环境和自身条件的限制，制冷式红外成像技术应用面较窄。

近年来，随着社会经济发展和科学技术进步，我国变电站逐渐发展为无人值守的智能化集成化监控。

而智能红外热成像无人监控系统开发与实施有利于弥补当前采用容值测量和局部放电难以全面排查缺陷设备的技术空缺，能够减少现场事故，提高电网运行的安全性。

1.2 系统开发可行性与必要性

红外热成像智能视频监控系统的可行性主要表现在以下两个方面：一是项目负责人均为电力系统自动化专业，拥有从事该压试验和一次设备技术监督和管理工作经验，理论知识扎实，实践经验丰富。

二是实验条件。

文山供电局均配置有红外测温仪，并积累了丰富的历史数据，在建设红外热成像智能监控系统时，可以与之前人工测温所得数据进行比较分析，从而改进设计路线和构思，优化系统构建方案，完善电气设备温度数据库。

2 智能红外热像无人监控系统开发系统结构及创新点

2.1 系统结构

项目研究成果主要由现场单仓云台与红外热像仪监控设备、变电站智能红外热像无人监控系统、终端电脑三部分组成。

2.2 研究创新点

具备国内首创的一线通特点，可以通过光纤通讯接口实时传输包含全部温度数据的红外视频信号，真正做到温度图像的实时性;同时还可以对云台和传感器焦距进行远程实时控制，真正做到了接线更少，安装更简便。

研究成果在输出容量、输出频率以及选择频率自动测试的领域比同类装置有明显创新，由于其他同类设备没有针对电容器测试的技术配套参数，且测试频率不可调整，测试时间长达数小时。

本项目提出的创新技术路线，采用频率可调整的方法，对于电容器而言一般只需要1～30 k范围的快速测试，几分钟即可完成。

同时如果需要对绝缘材料的老化进行深入研究，该装置也可选择超低频段，或者全覆盖频率的测试。

3 红外热成像智能视频监控技术要点分析

3.1 在线红外监测方式及拓扑结构

该系统的在线红外监测方式采用三组红外云台监控前端设备，分别安装与位置优越的建筑物楼顶，通过光纤进入网络主控室，实现对设备的控制机红外图像采集。

3.2 红外图像实时分析与处理

系统通过广电红外探测器将物体发热部位的辐射功率信号转换成电信号后，成像装置便能够一一对应地模拟被测物体表面温度的空间分布，最后经过LX60TM系统软件平台进行处理后，采用测控与分析一体化模式，即同时承担硬件控制，形成热图像视频信号，传送至显示屏幕上，经过数据读取分析与可视化处理后，得出与物体表面热分布相对应的热成像图。

红外热像仪可控制热像仪的聚焦、放大缩小、色板、温度范围、目标参数等设置。

分析功能实时监测设备的温度变化：点、线、区域测温设置，自动追踪某一区域内的温度最高点，设定等温线显示高温区域;定时、定位自动对红外热图像存储、分析，发现异常情况，自动报警，分析故障设备温度变化的历史曲线。

3.3 监控系统接入内网安全性

本次研究的智能红外线视频监控系统应用了网络层监控技术、应用层监控技术、外设监控技术以及系统监控技术。

网络层监控技术规范了系统IP地址访问权限和端口访问权限，对异常故障有实时报警功能。

报警条件有高于、低于、区间之内、区间之外4种方式供选择，可通过电网公司短信平台对故障设备进行短信报警。

3.4 云台控制技术

云台控制技术支持远程聚焦、变倍、光圈调整，能够对八个方向进行智能控制。

同时云台控制装置能够设置80个以上的预置位，并且对预置位有添加、修改、删除、清空等操作功能。

每一组云台对多个点位也就是预置位进行循环监控，并根据每一个预置位的巡航设置信息与报警设置信息进行数据实时处理。

3.5 图像智能识别技术

该系统中利用计算机对显示图像具有分析和解析的功能，将物体中以热辐射为信号的图像进行智能分析和处理，抓住物体图像的特点，支持温标、等温线红外图像分析功能等温线即在某个设定的温度范围内的所有温度点都以同一种颜色进行显示，从而突出被关注的区域。

4 系统试运行与验收测试

通过本项目的实施，改变了我局没有智能红外热像无人监控的局面，11月我们在220 kV文山变电站进行了测试，测试前由南京蓝芯电力技术有限公司技术人员进行了试验培训，红外热成像双视在线监控预警系统硬件(监控主机、交换机、光纤转换器、云台、摄像头、温湿度传感器、交流电压变送器等)、软件设备功能(自动巡检控制功能、报警功能、设备温湿度显示准确率、温度报警显示正确率等)试运行检查结果正常，整个系统运行、使用情况良好。

5 结 语

变电站红外热成像智能视频监控技术实现了变电站内关键设备温度在线实时监测，提前发现安全隐患，为电力系统安全正常运行提供科学参考数据。

此外该技术攻克了变电站电气设备运行维护难度大的难题，节省了大量的成本投入，其经济效益显著。

变电站采用红外热成像实现在线智能视频监控，有效提高了用电管理水平，降低服务成本，提高了供电质量，帮助电力企业树立安全可靠、值得信赖的企业形象。

参考文献：

[1] 郑裕林.红外视频监控技术在城市监控报警联网系统的应用[J].警察技术，，(7).

[2] 吕立波.红外热成像技术及其在安防领域中的应用[J].中国公共安全(综合版)，，(7).

红外诊断技术 第6篇

关键词：红外诊断,电气设备,检修,应用效果

研究得知, 电气设备的检修, 是通过设备诊断技术对电气设备进行检测, 发现故障具有预知性的检修工作。预知检修, 是目前常用的一种科学检修方式, 它避免了按计划进行定期检修的盲目性, 提高了的稳定和安全性。在电气设备检修之前, 一般先要进行设备诊断。例如:变压器色谱在线监测、红外诊断技术等, 都是目前常用的电气设备诊断技术。其中红外诊断技术的应用是一项新兴的科学技术。它是根据电气设备的制热效应, 利用诊断设备来获取从电气设备表面所释放的红外辐射信息, 从而检测设备运行状况和诊断设备故障问题。

1红外诊断技术的特点

1.1实时监测, 安全可靠

电气设备的红外诊断, 通常是在设备运行状态下进行的, 通过红外诊断技术, 获取设备所释放的红外辐射信息来实现, 因此, 可以实现不停电、不停产的原则, 实时获取电气设备在运行时的真实状态信息, 保证企业的正常生产。

1.2采取被动检测方式, 操作方便

红外诊断技术, 主要是监测电气设备特定部位自身所释放的红外辐射能量, 并不需要其他辅助工具和监测设备, 因此, 该诊断技术设备单一, 操作简单, 易用性好。

1.3可对大型设备进行检测

能够快速对体积较大电气设备扫描成像, 且信息显示清晰、具体、直观, 监测效率高, 有效降低工人劳动强度。

1.4适用范围广

在当前电气预防性检测方法中, 只有红外诊断技术能够应用于全部电气设备的故障检测中, 因此, 适用范围非常广泛, 且减少了其他辅助设备成本的投入, 能为企业带来较高的经济效益。

1.5智能化数据分析技术

将红外诊断设备采集的信息。通过计算机图像处理软件进行分析, 既可以对电气设备的运行状态进行分析, 还可以对电气设备红外图像有关数据迸行分析, 快速找出电气设备的故障情况、故障位置及损坏程度。另外, 还可以把每次获取的电气设备图像数据存档, 建立电气设备数据库, 供维修人员查阅和参考。

1.6提高检修质量

红外诊断技术有助于实现电气设备的状态管理, 能够对所有电气设备运行状态进行温度管理, 还可以根据每台设备运行状态的改变进行针对性的维修, 同时, 利用红外诊断技术还可以测评设备的维修质量。

2红外诊断中影响因素的评价

在运用红外诊断技术时, 存在各种因素, 对电气设备诊断结果造成一定影响, 主要包括以下几个方面:

2.1检测人员的专业素质和水平

红外诊断技术, 对于检测人员的专业素质要求比较高, 如果检测人员技术水平不够专业, 或者工作态度不认真, 会严重影响检测结果的准确性。因此, 检测人员必须熟练掌握诊断技术及红外检测仪的使用方法, 了解被检测电气设备的运行状态及引发设备故障的基本因素, 熟悉有关技术资料等。

2.2红外诊断仪器

在进行红外诊断之前, 首先, 要先根据不同电气设备的实际情况, 选择合适的红外测温仪, 并按要求对测温仪进行定期校准。红外测温仪, 主要是根据被测目标所释放的红外辐射能量与温度之间, 具有一定函数关系而设计的, 是一种非常精密的测量仪器。因此, 如果红外测温仪的选择不当或者使用前没有进行校准, 则会影响测量结果的准确性。如图1所示为红外测温仪的基本原理。

2.3被测设备

(1) 辐射率是检测设备过程中的一个重要参数, 对于不同类型的被测电气设备.需要选择合适的辐射率。

(2) 电气设备通常分为电流致热型和电压致热型两种, 而运行电流容易使电流致热型设备发热而引发故障, 同时, 电压致热型设备也容易受到运行电压的影响, 检测过程中应该在高蜂负荷和额定电压条件下进行, 通常额定负荷不能低于30%, 且设备通电运行时间要超过6个小时。对于存在低温缺陷的小负荷电气设备, 应该加强检测, 如果条件允许的话, 应该使其在满负荷条件下运行, 尽量找出其缺陷。2.4检测位置的选择

检测位置主要包括检测角度和距离, 检测位置不只是关系到能不能找出故障以及能否准确测量设备的发热程度, 而且还关系到对于电气设备的温度管理。在选择检测位置时, 应该尽可能让所选择的角度保证红外测温仪的轴线与被测设备相互垂直。如果不能垂直, 应保证偏差小于30度。另外, 检测的距离的选择同样重要, 红外测温仪必须在有效的测量距离内, 如果超过有效距离检则会影响测量的准确性。

2.5检测环境

能够对红外诊断过程造成影响的环境因素较多, 包括:太阳辐射、天气条件、外界干扰等因素, 因此, 在检测时必须要在达到红外诊断检测要求环境中进行。

3红外诊断技术应用的优化措施

近年来, 预知性检修是电气设备运行和管理中的一个重要工作, 是保证电气设备稳定运行的重要保障。而红外诊断技术, 可以在设备检修前、后进行诊断, 帮助找出故障原因, 还能对检验、维修结果进行验证。红外诊断技术如今得到了广泛的应用, 已近逐渐成为了电气设备检测工作中一项十分成熟的监测技术。综上所述, 经过深入的分析和研究, 为红外诊断技术在电气设备检修中应用发展, 提出如下优化建议:

3.1积极推广红外诊断技术

现阶段, 对于红外诊断技术的推广力度欠缺。首先, 红外技术的发展缓慢, 尤其是仪器自身的水平, 不能满足企业生产的需要, 相对滞后;其次是仪器价格偏高, 目前, 红外诊断技术已成电气设备检修中的重要手段, 需要全面提高管理部门的认识, 积极推广红外诊断技术的应用。尤其是对基础建设项目, 应该尽量配置有关红外仪器。因此, 领导部门应增加对于红外诊断技术的投入, 为其发展创造更好的条件。

3.2开展红外普测工作

红外诊断作为设备检测的一种监测手段, 从当前看需要做到以下几点:

(1) 每个季度进行一次红外普测工作, 每月还要进行一次红外测温。

(2) 红外诊断与预知性检修相结合, 总结规律, 积累实践经验。

(3) 红外普测工作应持续两到三年, 并以此作为一个长线周期, 通过不断测试, 制定各种电气设备的检修标准, 并对图谱数据库进行补充和完善。

3.3建立红外图谱数据库

(1) 合理的选择的红外诊断仪器以及辐射系数。

(2) 记录所有的红外测温数据, 每个月进行总结和分析。

(3) 建立红外热像图谱数据库, 定期对红外图谱进行总结和分析。

4结论

综上所述, 红外诊断技术被广泛应用于电气设备的检修当中, 它能及时快速找到设备故障, 有效的预防故障的发生, 保证电气设备的稳定运行, 该检测技术对电气设备故障检修具有显著效果。研究得知。检测人员应该熟练掌握操作技术, 并不断研究和改善, 是红外诊断技术实现最佳的应用效果。此外, 红外诊断是一项长期、复杂的整体性工程, 近年虽然取得了较快发展, 但还需要增加科技和资金投入, 加大推广力度, 为电气设备检修提供可靠依据。

参考文献

[1]胡红光编.电力红外诊断技术作业与管理[M].中国电力出版社, 2006.

[2]徐步洋.几种边缘检测算法在变压器故障红外诊断图像处理中的应用[J].机电工程技术, 2008 (10) .

[3]Gerd Balzer Ing.Condition Assessment and Reliability Centered Maintenance of High Equipment.Proceedings of2005 International Symposium on Electrical Insulating Materials.2005.

[4]ZOU Hui, HUANG Fuzhen.An Intelligent Fault Diagnosis Method for Electrical Equipment Using Infrared Images[C].第三十四届中国控制会议论文集 (D卷) , 2015 (07) .

[5]闫杰, 陈昱同, 何杰.红外诊断在电力设备状态检修中的应用[C].全国输变电设备状态检修技术交流研讨会, 2010 (10) .

红外诊断技术 第7篇

随着电力系统朝着高电压、大容量的方向发展,保证电力设备的安全运行越来越重要,因此迫切需要对电力设备进行状态检修。其中把状态监测得到的设备运行参数,进行分析处理,并结合设备的历史状况和运行条件,准确诊断和评估设备的健康状况成为状态检修的技术关键。现场检修人员通常根据经验进行诊断和评估设备的健康状况所得结果往往会有偏差,因而,需要设计和开发一套适合现场实际的电力设备故障诊断系统。本文采用红外热像技术和相对温差法,运用VC++.Net和Access 2003相结合开发了基于C/S模式电力设备温度数据管理和故障诊断系统,供检修人员参考。

2 系统架构和开发方法

2.1 系统架构

本系统采用客户/服务器(Client/Server,C/S)体系结构,它是一种分布计算模式,整个结构分为两层,客户端和服务器端。服务器端负责运行数据库管理系统(D B M S),客户端运行程序实现各自的用户界面和业务逻辑处理。客户端和数据库服务器端进行通信,客户通过结构化查询语句向数据库服务器提出数据访问查询、更新要求,服务器响应要求,并将运行结果返回给客户端[1]。它具有可扩展性、开放性、应用过程和服务过程分离、维护数据的完整性等优点。

2.2 系统开发方法

软件的开发方法使用了迭代式而非传统的瀑布式开发方式。如图1所示。系统的开发过程划分为多个迭代周期,每个迭代周期都有既定的目标,迭代期末检验目标完成情况,并充分参考用户对系统阶段性成果的反馈意见,根据实际情况在下一次迭代期对系统做出改进和修正。

2.3 系统开发语言

系统的开发平台采用Microsoft Visual Studio.Net2003,前端开发语言选用VC++.Net,系统的前台运行环境可以是Windows 98/2000,选用小型的桌面数据库Microsoft Office Access 2003,数据库查询语言为Sql查询语言。开发语言采用Visual C++.net,它是一种功能强大的可视化软件开发工具。其使用语言为C++,同时和微软的API函数和MFC类库紧密结合[2]。数据库查询采用SQL语言[4,3],SQL语句可以用来执行各种各样的操作,例如更新数据库中的数据,从数据库中提取数据等。SQL包括了所有对数据库的操作,主要是由4个部分组成:(1)数据定义:这一部分又称为“S Q L DDL”,定义数据库的逻辑结构,包括定义数据库、基本表、视图和索引4部分。(2)数据操纵:这一部分又称为“S Q L D M L”,其中包括数据查询和数据更新两大类操作,其中数据更新又包括插入、删除和更新三种操作。(3)数据控制:对用户访问数据的控制有基本表和视图的授权、完整性规则的描述,事务控制语句等。(4)嵌入式SQL语言的使用规定:规定SQL语句在宿主语言的程序中使用的规则。

3 系统数据库开发与访问

3.1 数据库设计

本系统的开发采用了数据库Access,Access数据库使用Transact SQL语言在服务器和客户机之间传递请求和答复,进行数据的访问,查询,修改和管理。数据库从整个设计上考虑了以下原则:

(1)数据的独立性。即应用程序对数据库系统的非依赖性。当数据的存储方式和数据逻辑结构改变时,并不需要改变用户的应用程序,这也符合了本系统的C/S结构。

(2)较小的冗余度。指存储在数据库中的数据重复尽可能减少。减少重复数据项的操作,可以避免由冗余数据值而引起的数据不一致。

(3)统一管理与控制。

(4)适当的反映时间。主机的处理和终端机的传送等反映时间,应和使用者的需求时间适当配合以发挥实时系统的功能,终端机上查询等待的反应时间视工作性质而定。

(5)整体性。数据库应能充分描述数据间的内在联系。各数据项具有相互配合、调配、转化运用的能力,以保持数据的整体性。在数据记录和数据结构设计时所使用的名称、位置、次序应标准化,目的是数据的存储、更新和修正更方便。

(6)可修改和可扩充性。整个数据库系统在结构和组织技术上应该是可修改和可扩充的。

(7)保密性和安全性。

本系统数据库的主要设备对象及结构、存储相关记录信息、用户表分别如表1、表2和表3所示。

注:1)group Id:记录数据的插入批次;2)route Id与route表的id字段相关联;3)equipment Id与equipment表的id字段相关联。4)record date:表示记录的测试日期。5)temperature:表示温度。6)originality Image、final Image:表示图片的地址。7)manname:测试人名字。8)entemperature:环境温度。9)remark:备注。

注:1)username:为用户名,不能重复;2)pwd:为用户密码,采用md5加密;3)power:为用户权限,1为管理员,0为操作员。

3.2 VC++.Net的数据接口编程

本系统的底层基础都是针对数据库的访问操作。提取,写入,更改数据,执行查询语句,数据库压缩管理等,都由系统开发语言与数据库的接口编程来实现,因此,要对VC++.Net与数据库的接口操作以适当说明[41,45]。VC++.Net访问Access的数据接口主要有三种:Active X数据对象(ADO)、远程数据对象(RDO)和数据访问对象(DAO)。在设计时使用ADO对象非常方便,而且VC++.Net设计环境中提供的对象浏览器功能允许用户很方便地查看A D O对象的属性和方法。

3.3 数据接口编程实例

下面将针对开发过程中的实例来说明A D O对象在数据库操作中的应用,在本系统中对数据库的操作主要通过下面的Class Deal Access类来实现的。

类的功能:用于与Aceess数据建立联结,执行Sql语句。

4 系统的功能介绍

本系统为某电厂基于红外热像仪检测的温度数据管理和诊断系统,主要功能是实现对红外热像仪采集到的数据的记录、查询、修改、及历史曲线显示,并对设备的当前状态给出诊断结果,并给出检修意见及相应采取的措施。以下对这些功能逐一进行介绍。

4.1 项目组成和类的设计

本系统主要共有3个项目,如图2所示,其中Flir Systems为主要项目,用于信息的管理、处理、显示和曲线显示;Make Password项目完成将一个字符串加密(md5),并给出加密后的字符串;而Set System Admin项目用于初始化系统管理员帐号和密码。

4.2 系统主要程序界面

(1)登陆界面

实现类:CLogin Dlg。

(2)用户管理界面

注:用户分为操作员和管理员,操作员不能实现数据的修改,只能查看。

(3)主程序窗口页面

左窗口:线路树。在节点处,单击收缩或展开树。双击则右边数据窗口显示相关的数据。

右窗口:数据显示List如图7所示。显示的数据与左边树窗口的选中项相关;显示了选中线路所有器件各个相路的温度、被检测时间、备注等;单击List头,可以按该类排序。

(4)添加记录页面

在线路上右击,弹出菜单如图8所示,选中则可以进行添加数据操作。供测试人员以设备为单位,每次输入A、B、C三项的数据。

(5)删除记录页面

在右边List窗口,选中一条或多条数据右击菜单如图9所示,选删除,选中的数据就会被删除。

(6)历史曲线页面。选中电力设备,右击菜单,选显示历史曲线,或者选中器件,选系统菜单历史曲线查看,如图10所示。

整个页面显示分为四个部分,左上部分显示了所选器件A相历史曲线和环境温度曲线,并且对应在每个点的下面显示出日期和温度,右上部分和左下部分分别为其B相和C相的历史曲线。右下部分为相对温度矩形图,其中在矩形上方显示相对百分温度和日期。根据文献[3-5]中对设备相对温差的规定,当相对温差〉8 0%时,对应的相对温差以红色柱形图显示,提醒检修人员注意设备状态,及时安排检修。

(7)诊断结果界面。诊断结果界面可以选择不同的线路得到该线路在具体时间的诊断结果,并给出建议采取的措施,如图11所示。

5 结束语

本文主要介绍了某电厂基于红外热像仪检测的温度数据管理和诊断系统,对系统所使用的平台、开发系统所用的语言和数据库、系统的功能和系统主界面作了详细地说明,本系统采用相对温差法对电力设备地故障进行诊断,并且采用警示符号提醒检修人员注意设备状态,及时安排检修。

摘要：本文结合东北某电厂的实际情况设计和开发了基于红外热像仪检测的温度数据管理和故障诊断系统,对该系统所使用的平台、开发系统所用的语言和数据库、系统的功能和系统主界面作了详细地介绍,实际运行表明该系统具有较高的准确性,为现场检修人员提供了一定的参考。

关键词：红外热像,温度数据,相对温差法,故障诊断

参考文献

[1]刘雪洁,刘衍晰.基于C/S与B/S的纵向综合结构[J].吉林大学学报工学版.2004,34(1):146-149

[2]唐大仕,刘光.Visual C++.NET应用教程[M].北京:清华大学出版社,2006

[3]郭碧红,杨晓洪.我国电力设备在线监测技术的开发应用状况分析[J].电网技术.1999,23.8:65-68

[4]DL-T664-1999带电设备红外技术应用导则[S].中华人民共和国电力行业标准.北京.1999

红外诊断技术 第8篇

绝缘子是电网中尤其是输电线路的主要绝缘部件,是保障电气性能的关键部件。运行中的绝缘子长期工作于强电场、机械应力、污秽及温湿度等共存的复杂环境中,出现故障的几率很大。随着运行时间的增加,受机电联合作用,绝缘子的绝缘性能和机械性能均会下降[1,2,3]。

绝缘子缺陷主要表现为:内部出现裂缝、表面破损、绝缘电阻降低等。对于瓷质绝缘子,其劣化与绝缘体的结构有关,瓷结构不致密、多晶体共存,难免有细微的空隙布满瓷件,在长期无规律的导线振动(或舞动)下,机械负荷由导线传递至绝缘子,使瓷件内微孔逐渐渗透而扩展成小裂纹,进而扩大直至开裂[4]。在强电场的作用下,劣化瓷质绝缘子极易产生电击穿,最终造成机械强度和绝缘电阻下降,变成低值绝缘子。对于复合绝缘子,随着运行年限的增加,也会出现严重的老化现象,使得其机械和电气性能下降,若不及时更换,很有可能导致绝缘子断裂事故发生[5]。

绝缘子检测方法有泄漏电流法、电场测量法、红外热像检测法和紫外电晕检测法等多种方法[5,6,7,8,9,10,11]。其中,红外热像检测和紫外电晕检测是使用最为普遍的带电检测方法。与目前普遍采用的紫外成像技术相比,红外热像技术具有独特的优点[12,13,14]。

对绝缘子进行红外热像检测,一方面能够及时掌握绝缘子可能出现的劣化情况,在严重事故发生之前确定绝缘子的危险状况,从而避免事故的发生;另一方面,随着红外检测技术的完善,结合图像分析系统,对于故障诊断智能化及输电线路状态检修的实现具有重要的意义。

本文旨在对劣化绝缘子红外热像诊断的判别方法进行分析探讨。在此基础上,以瓷质绝缘子为对象,进行绝缘子红外热像诊断的实验室模拟试验及现场实测,分析不同缺陷工况下的劣化绝缘子串的红外热像特征差异。

1 绝缘子红外热像诊断的判别方法

目前,关于电气设备发热检测与诊断的标准有DL/T6642008《带电设备红外诊断技术应用导则》[15]和GB/T110221999《高压开关设备通用技术条件》[16]。DL/T 6642008给出了带电设备的通用缺陷判别依据;GB/T 110221999规定了高压开关设备和控制设备各种部件、材料和绝缘介质的温度和温升极限,以规定环境条件和额定负荷电流下的温度和温升允许值作为判断设备是否正常的标准。由于温度检测受到诸多内外部因素的影响,仅根据上述标准进行判断有时会引起误判。为了提高判别的准确性,结合绝缘子红外检测的固有特点,在与有关标准不冲突的情况下,可采用以下比较判别方法。

1) 热像特征(特征图谱)判别法

在无内、外部缺陷的正常运行状态下,绝缘子串各部位的温升和表面热分布是正常、稳定的,其红外热像图是该绝缘子串在正常运行状态下的特征红外图谱。一旦绝缘子串(钢帽、伞盘)出现某种内部或外部缺陷,缺陷发热则会通过热传导或其他形式热交换,改变绝缘子串相应表面部位的稳定温升或温度分布。

因此,利用绝缘子串红外特征图谱的变化,可判别其有无缺陷。进一步,根据表面温度场的空间分布可判别缺陷的类型及具体位置;根据表面稳定温升的大小,可判别缺陷的严重程度。

2) 相间(或横向)互比判别法

对于三相运行的绝缘子串,在正常状态下,作用于每一相的相电压或通过三相绝缘子串的电流基本一致。因此,三相之间具有可比性,同类型绝缘子串在同一时间、同一地点和同一电源作用下也具有可比性。换言之,三相绝缘子串相同部位的正常稳定温升应该是基本一致的。然而,缺陷发热往往是局部的,而三相相同部位同时出现相同缺陷的概率极小。因此,进行红外热像诊断时,可对三相之间相同部位温升进行横向互比判断。

3) 同相(或纵向)比较判别法

在进行劣化绝缘子串故障诊断时,对同相不同部位的温度作比较,对判定故障属性和定位是十分有益的。根据同相绝缘子串中各部位之间相对温升,也可以进行劣化绝缘子的故障诊断。

4) 时间(历史状态)比较判别法

该判别方法是基于被测绝缘子串刚刚投运不久的各部位热像数据,以及历次红外检测的热像数据,并以此作为比较的基础。借助图像减法处理技术可得到新检测的热像与同一绝缘子串先前检测的热像之间的差异,从而发现两者间的差异及差异存在位置。据此,可对绝缘子串缺陷随时间的发展变化情况做出及时、准确诊断。

5) 温差比判别法

若发现绝缘子串的某些部位发热异常,可从不同方位进行复测,得到最热点的温度值,按以下公式计算温差比:

式中,τ1和T1为异常发热部位的温升和温度;τ2和T2为正常部位的温升和温度;T0为环境温度。

温差比很大程度上仅反映泄漏电流和介质损耗等设备参数的内在关系,排除了负荷电流、风速、环境温度、相对湿度、测量距离和发射率选择等相同因素的影响。在电流大小相同的情况下,利用相对温差值的变化,能反映设备电阻值的变化,便于对发热状态的判断。

2 绝缘子红外热像诊断的实验室模拟试验

为深入分析红外热像诊断在绝缘子检测中的应用效果,在高压试验大厅模拟了110 k V绝缘子串的运行情况,并进行了红外热像检测。为便于比较分析,试验中进行了异常串(存在低零值绝缘子)和正常串(对比串)的红外热像检测。两种类型绝缘子串均由7片绝缘子组成。在异常串的不同位置上设置不同劣化程度的低零值绝缘子,在连续运行2 h以上后进行红外热像检测。

试验中,采用的检测仪器为THV-550红外热像仪,检测距离8 m。模拟试验结果如表1所示。

模拟试验结果表明:(1)正常绝缘子串在运行电压下的发热不明显,仅导线侧第一片绝缘子出现较明显发热。(2)当绝缘子串中低值绝缘子的绝缘电阻值为40~800 MΩ时,其较正常绝缘子存在明显的发热,实测温升为0.5~1.2℃。(3)当绝缘子串中低值绝缘子的绝缘电阻值大于1 600 MΩ时,与正常绝缘子相比较,未见明显发热现象。(4)零值绝缘子的热像特征并不明显。

3 绝缘子红外热像诊断的现场实测

3.1 瓷质绝缘子串基本热像特征

运行线路绝缘子串钢帽和瓷盘的基本热像特征如图1所示。

由图1可知,瓷质绝缘子的热像特征一般表现为钢帽温度高于瓷盘温度;瓷盘部分,离绝缘子串轴线位置越远,温度越低。这种现象是由瓷盘表面红外线辐射的空间分布引起;根据朗伯余弦定律,红外检测方向与瓷盘被测部分表面法线的夹角越大,进入热像仪的红外线就越少,反映出来的温度就越低。

3.2 110 kV绝缘子串测试结果

110 k V绝缘子串红外热像图及温度分布特征如图2所示。

由图2可知,两端绝缘子温度高,中间绝缘子温度低,其中导线侧绝缘子温度最高。

对12串110 k V线路绝缘子进行了红外测试。测试结果表明,对于异常串,在对应低零值绝缘子处未发现明显的热像特征。

对比串内温度最高绝缘子与温度最低绝缘子间的温差为0.4~1.2℃,异常串内温度最高绝缘子与温度最低绝缘子间的温差为1.3~1.7℃,温差明显增大。

从理论上分析,可能是由于劣化绝缘子存在,导致绝缘子串端部绝缘子的温度升高,并致使绝缘子间的温差增大。

3.3 220 kV绝缘子串测试结果

图3所示为220 k VⅡ型绝缘子串红外热像图及温度分布曲线。可以看出,并列串具有几乎相同的温度分布特征。

现场测试结果表明,对于不同的220 k V异常绝缘子串,其热像特征可能不同,具体表现为:

(1) 劣化绝缘子处温度偏低,并引起相邻绝缘子及端部绝缘子的温度升高,如图4所示。究其原因,测试时有较大水雾,绝缘子表面潮湿,分布电压较高的绝缘子瓷盘表面存在明显发热现象,而劣化绝缘子分布电压低、发热量小,两者存在明显温差。

(2) 劣化绝缘子存在明显发热现象,钢帽温度相对升高,同时导线侧或横担侧第一片绝缘子的温度升高,如图5所示。

(3) 劣化绝缘子本身不存在明显的异常发热现象,但在导线侧或横担侧第一片绝缘子处出现高温区,如图6所示。

为具体分析异常绝缘子串和正常绝缘子串在温度上的差异,取热像图中绝缘子钢帽部位的最热点温度作为绝缘子温度,并定义以下三个温差:

(1) 同串最大温差ΔT:同一绝缘子串内最热绝缘子与最冷绝缘子的温度差值。

(2) 串间最热点温差ΔTh:Ⅱ型绝缘子串中,各子串上最热绝缘子之间的温度差值,常等于导线侧第一片或横担侧第一片绝缘子间的温度差。

(3) 串间最冷点温差ΔTl:Ⅱ型绝缘子串中,各子串上最冷绝缘子之间的温度差值。

表2为闻柯2309线12例异常绝缘子串温差测试结果,表3为闻柯2309线14例对比绝缘子串温差测试结果。

由表2可知,在12例异常串中,对于第5串和第10串绝缘子,其同串最大温差相对较低,均低于1℃,与对比串的串间最热点温差、最冷点温差也无明显差异。热像图特征也无明显差异。分析发现,第5串和第10串绝缘子中,劣化绝缘子均为线序第10片,处于电压分布曲线的最低点。因此,认为电压分布曲线的最低点可能为检测盲区。

由表2和表3可知,220 k V异常绝缘子串和对比串的各项温差(同串最大温差、串间最热点温差、串间最冷点温差)范围如图7所示。由图7可知,相对于对比串,异常串的串间最冷点温差、串间最热点温差及同串最大温差均明显升高。

4 结语

对绝缘子红外热像诊断的判别方法进行了探讨分析,通过绝缘子红外热像诊断的实验室模拟试验及现场实测,主要得到以下结论:

(1) 在绝缘子红外热像诊断中,可综合选择以下判别方法:热像特征(特征图谱)判别法、相间(或横向)互比判别法、同相(或纵向)比较判别法、时间(历史状态)比较判别法、温差比判别法等。(2)瓷质绝缘子的热像特征一般表现为钢帽温度高于瓷盘温度;瓷盘部分,离绝缘子串轴线位置越远,温度越低。(3)正常绝缘子串在运行电压下的发热不明显,仅导线侧第一片绝缘子出现较明显发热;当绝缘子串中低值绝缘子的绝缘电阻值为40~800 MΩ时,其较正常绝缘子存在明显的发热,实测温升为0.5~1.2℃;当绝缘子串中低值绝缘子的绝缘电阻值大于1 600 MΩ时,与正常绝缘子相比较,未见明显发热现象;零值绝缘子的热像特征并不明显。(4)相对于对比串,异常串内温度最高绝缘子与温度最低绝缘子间的温差明显增大。对于不同缺陷类型的异常绝缘子串,其热像特征可能不同;电压分布曲线的最低处可能为检测盲区。

摘要：红外热像检测是实时、在线检测绝缘子绝缘状态的重要方法之一。分析了劣化绝缘子红外热像诊断的判别方法。在此基础上,以瓷质绝缘子为对象,进行了绝缘子红外热像诊断的实验室模拟试验及现场实测,阐述了不同缺陷工况下的劣化绝缘子串的红外热像特征差异。试验结果表明,瓷质绝缘子的热像特征一般表现为钢帽温度高于瓷盘温度;瓷盘部分,离绝缘子串轴线位置越远,温度越低;相对于对比串,异常串内温度最高绝缘子与温度最低绝缘子间的温差明显增大;对于不同缺陷类型的异常绝缘子串,其热像特征可能不同;电压分布曲线的最低处可能为检测盲区。

红外诊断技术 第9篇

变电设备是电力企业的重要组成部分, 加强变电设备的巡视工作也是变电设备维护工作的重要部分, 就目前来看, 对于变电设备的巡视多使用手摸、目测以及耳听的方式进行, 又以目测法用的最多, 但是, 该种巡视方式局限性较大, 很难发现发展性的缺陷, 尤其是一些发热的设备, 必须要等到设备的运行达到一定的时间才能够发现起缺陷, 也就给变电设备的巡视工作带来了一些难度。

红外诊断技术是一种新型诊断技术, 为变电设备的热诊断提供了很好的诊断方式, 该种诊断方式有着不解体、直观性、快速性、准确性的特征, 也适宜用在大面积检测中, 基于这种优势, 红外线诊断技术已经在电气设备的故障诊断方面得到了广泛的使用, 从而有效提升了操作人员发现与判断变电设备缺陷的能力。

1 红外测温原理

红外热呈现 (成像) 仪是利用光学成像物镜、光机扫描系统、红外探测器将被测目标红外辐射能量图形反映在红外探测器光敏元中, 在红外探测器与光学系统中, 有光机扫描结构, 能够扫描出被测物体红外成像情况, 并由探测器将其转化成为电信号, 经过放大处理后形成红外热像图。

根据物体发射辐射功率, 影响红外热成像诊断技术的重要因素就是材料比辐射率与物体辐射功率, 红外热成像仪也会受到大气环境与人为因素的影响, 因此, 红外热成像诊断技术结果只能够进行定性分析, 是不能定量分析的。

2 影响红外热成像诊断技术准确性的因素

2.1 大气环境

2.1.1 大气吸收因素的影响

在红外辐射过程中, 大气吸收作用也会受到一些影响, 一些红外辐射能量会转化成为其他的能量, 这就会以另外一种光谱分布的形式呈现出来, 如果大气较为接近地面, 那么对红外线吸收产生主要影响的还是 (有) 二氧化碳与水蒸气。

大气物体距离、大气吸收程度, 大气温度与相对温度之间的关系是可以通过辐射能量的衰减程度进行计算的, 目前, FLUKE、FLIR等公司生产的红外成像仪都具备了补偿与调节功能, 这样, 在室外进行测量时, 只要在无雾、无雨以及空气湿度理想的环境下进行就能够保障诊断的准确性。

2.1.2 太阳光辐射因素的影响

如果被检测设备在太阳光辐射下, 此时, 太阳光的反射与漫反射也会对诊断工作产生一定的影响, 测量结果会由于叠加太阳辐射的因素比真实的温度偏高。基于这一因素, 在进行测量时, 应该选择无阳光或者天黑时进行, 防止太阳光对测量结果产生不良的影响。特别是在诊断电压致热型设备时, 太阳光引起的辐射对于设备诊断的影响更大, 因此, 必须要注意到这一因素。

2.1.3 大气尘埃与悬浮粒子因素的影响

大气尘埃与悬浮粒子也是影响红外线热诊断结果的重要因素, 大气尘埃与悬浮粒子具有散热作用, 会导致红外线偏离原来方向, 在大气尘埃与悬浮粒子半径接近红外辐射波长时, 这种影响更加的强烈。考虑到这一因素, 在进行测量时, 需要在空气清新、无尘的环境下进行。

2.1.4 风力因素的影响

如果被测设备在室外环境中, 在风力因素的影响下, 发热设备热量散发速度较快, 缺陷设备温度散发速度较慢, 在该种情况下, 测量的结果会低于设备的真实温度。因此, 在使用红外热成像诊断技术进行测量时, 必须要严格的遵照相关的标准进行, 如果风速超过5级, 禁止使用红外线热呈现仪进行测量, 当然, 具有风力补偿效果的测温仪可以例外。

2.2 人为因素

人为因素是影响红外线热成像诊断技术的主要因素, 该种因素也会对检测结果产生直接影响, 有关研究显示, 变电设备故障情况不仅仅需要使用红外线热成像仪来确定, 还需要对各种影响设备运行的因素进行分析与修正, 这样才能够优秀提升测量的精度和准确性。

3 提升变电设备红外线热成像诊断准确性的措施

为了提升测量准确性, 需要采取科学的措施控制好测温距离和测温角度。红外辐射是沿着法线方向进行传播的, 为了保证最佳测量结果, 需要将成像仪垂直于被测目标上, 同时, 还要意识到, 材料发射率会随着角度的变化而出现变化, 这也会影响测量结果的准确性。调查显示, 如果角度为偏离垂直方向30°内, 那么发射率基本上不会发生变化, 如果偏离垂直方向超过了30°, 就会严重影响测量结果准确性。

考虑到以上的因素, 在进行测量时, 需要严格遵循垂直测量的原则, 对于与镜头不垂直的检测对象, 需要采取科学有效的方式来修正其温度值, 这样才能够有效提升检测结果的准确性。

此外, 检测距离也会影响测量准确性, 因此, 在进行测量时, 需要将热像仪放置在指定距离内, 降低误差率。

4 结语

总而言之, 红外线热成像诊断技术是一种理想的带电检测方式, 能够通过带电检测的方式来获取到变电设备运行的缺陷, 同时, 该种诊断技术也能够与其他检测方式联合使用, 定位故障的具体位置, 这就可以有效提升检修的便利性。但是, 影响红外线热成像诊断技术准确率的因素是多种多样的, 如果未控制好测量方式和外界环境, 不仅会浪费大量的人力、物力与财力, 也难以起到理想的检测效果。

参考文献

[1]葛亮, 焦雅琴.变电设备红外线热成像诊断技术的准确性分析[J].现代工业经济和信息化, 2012 (09) .

[2]Xing Wu, Jin Chen, Ruqiang Li, Weixiang Sun, Guicai Zhang, Fucai Li.Modeling a web-based remote monitoring and fault diagnosis system with UML and component technology[J].Journal of Intelligent Information Systems, 2006 (1) .

[3]Ming Ge, R.Du, Guicai Zhang, Yangsheng Xu.Fault diagnosis using support vector machine with an application in sheet metal stamping operations[J].Mechanical Systems and Signal Processing, 2003 (1) .

[4]Jain M.Babita, Jain Amit, Srinivas M.B.A web based expert system shell for fault diagnosis and control of power system equipment.Proceedings of 2008 International Conference on Condition Monitoring and Diagnosis2008 CMD, 2008.

红外诊断技术 第10篇

关键词：红外成像仪,红外诊断技术,影响

引言

变电设备的巡视是变电设备运行维护的一项重要工作,其方法一般是目测、手摸和耳听设备的运行情况,其中又以目测的方法为主。目测的方法有着很大的局限性,对一些发展性的缺陷较难准确发现和判断,特别是一些在运行中会出现发热的设备缺陷,要到设备发热到一定的程度后(运行设备损坏、变色)才能够发现,这给设备缺陷的及时发现和处理都造成了延误。

红外诊断技术对电气设备的早期故障缺陷及绝缘性能作出可靠的预测,使传统电气设备的预防性试验维修提高到预知状态检修,这也是现代电力企业发展的方向。特别是现在大机组、超高电压的发展,关系到电网的稳定,对电力系统的可靠运行提出了越来越高的要求。随着现代科学技术不断发展成熟与日益完善,红外状态监测和诊断技术具有远距离、不接触、不取样、不解体的特点,同时又准确、快速、直观,适合于大面积检测等。这一独特优势在电气设备故障诊断领域取得了非常广泛的应用,为运行人员掌握设备运行状态(或设备故障)演变和恶化的程度提供直观依据,从而大大提高运行人员发现和判断设备缺陷的能力,特别是在设备迎峰度夏和重大节假日的保供电中起到了很大的作用。

红外测温技术的关键是检测数据结果的真实性和可靠性,判断缺陷部位的准确性和合理性。所以,要求从事该项技术的工作人员,必须了解和掌握影响红外测温诊断技术的精度和可靠性等因素,为设备定性、缺陷处理方案提供最接近事实的数据和依据。下面针对变电设备红外诊断技术的准确性,就其影响因素深入讨论。

1 红外测温的基本原理

红外热像仪是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统(目前先进的焦平面技术则省去了光机扫描系统)接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元上,在光学系统和红外探测器之间,有一个光机扫描机构(焦平面热像仪无此机构)对被测物体的红外热像进行扫描,并聚焦在单元或分光探测器上,由探测器将红外辐射能转换成电信号,经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。

红外测温遵循的基本原理和依据为斯蒂芬彼尔兹曼定律。该定律给出了物质温度与辐射能量之间的关系:E=εσT4

式中:E物体的辐射功率

ε材料的比辐射率(即通常所说的发射率)

-8σ斯蒂芬彼尔兹曼常数(5.67 10)*

T物体的绝对温度(K)

由上式可知:根据物体发射的辐射功率(由探测器量出)和它的比辐射率(可查红外测温仪手册得到),按照上面的公式就可求出它的温度。由此我们可知,影响红外热成像诊断技术的主要因素就是物体的辐射功率和材料的比辐射率,而红外热成像仪接受到的辐射功率又受到大气环境和人为因素影响而导致设备红外诊断只能定性,不能定量判断,甚至误诊断。

2 大气环境

2.1 大气吸收影响

在红外辐射的传输过程中,由于大气的吸收作用总要受到一定的能量衰减。大气吸收时,使一部分红外辐射能量变成其它形式的能量,形成另一种光谱分布。在接近地面的大气中,吸收红外线的气体主要是水蒸气和二氧化碳。

辐射能量在大气吸收中的衰减程度可由大气模式补偿,此模式可计算出大气的吸收程度与物体距离、相对温度及大气温度的反应关系。目前,像比较著名的FLIR、FLUKE等公司的新型红外成像仪都已具备相应的调节和补偿功能。因此,在室外进行红外精确测温诊断时,应在无雨、无雾、空气湿度最好低于75%的空气清新的环境条件下进行。

2.2 大气尘埃及悬浮粒子的影响

大气尘埃及悬浮粒子的存在是红外线辐射在传输过程中能量衰减的又一个原因。这主要是由于大气尘埃和其它悬浮粒子的散射作用的影响,使红外辐射偏离了原来的传播方向而引起的。当悬浮粒子的半径与红外辐射的波长大小和范围接近时,这种影响更明显。

因此,红外测温应在无尘或空气较清新的环境条件下进行。

2.3 太阳光辐射的影响

当被测的设备处于太阳光辐射下时,由于太阳光的反射和漫反射在3μm～14μm波长区域内,而这一波长区域与红外测温仪设定的波长区域接近,因此会对红外测温仪有很大的影响,所测温度会因叠加了反射的太阳辐射而比设备的实际温度偏高。所以红外测温时最好选择在天黑或没有阳光的阴天进行,以避免太阳光辐射造成的假象,让工作人员作出错误的诊断。尤其是电压致热型设备,太阳光辐射造成的温升足以让正常设备被诊断为缺陷,对其状态检修定性也有一定影响。

2.4 风力的影响

当被测的设备处于室外露天环境运行时,在风力较大的条件下,由于受到风速对流冷却的影响,会使发热没备的热量被风力加速散发,而使热缺陷设备的温度下降,所以测温仪得到的温度比实际温度低。

因此,在室外进行设备红外测温检查时,按照规程规定,超过5级风时,不能进行红外测温,不过新型的红外测温仪已经可以实现对风力影响的补偿。

3 人为因素

人是红外检测活动的主体,因此人为因素不可避免地对红外检测结果产生重要的影响。

美国一部文献对全美红外热像检测工作者的一个调查结果发现,大部分人均认为故障的严重程度只通过热像仪测量温度就可以确定。实际上,目前的红外热像仪还没有想象的那样智能化,还不能自动对各种影响因素进行修正,先进一些的设备需要手动对一些大气影响因素进行修正,而人为因素则需要对可能的误差进行分析来提高检查的精度。

3.1 对设备表面发射率的选取

任何红外测量仪器都是通过测量电气设备表面红外辐射功率获得温度信息。在红外诊断仪器接收来自目标红外辐射功率相同的情况下,因物体表面发射率主要取决于材料性质和表面状态(如表面氧化情况,涂层材料,粗糙程度及污秽状态等),目标的表面发射率不同,得到的检测结果也不同,即相同辐射功率,发射率越低,就会显示越高的温度。因此为了能准确地测量电气设备温度,应依照物体发射率表,正确调整红外热像仪的发射率参数。在实际工作中,应准确了解被测设备情况,尽量选取接近真实值的发射率。

3.2 测温角度与测温距离的影响

红外辐射都是沿法线方向传播,所以在检测的过程中,垂直于被测目标表面为最佳检测角度。否则,由于材料的发射率随角度变化,可能会给检测结果带来较大的偏差。一般从垂直方向偏离30°以内,发射率基本不变。但如果角度偏差大于30°以上,就会给测量结果带来较大的误差。在日常应用中,即使做到尽量垂直测量,但由于所检测的零件或设备的表面并非平面,必须根据发射率随角度的变化关系,对与镜头不垂直的检测表面的温度值进行修正,或重新针对所关心的部位进行测量。

检测的距离也是一个主要的影响因素,它主要受光学分辨率(距离系数)的影响。热像仪必须工作在一个指定的测量距离附近,如果检测距离过大或过小都会引起温度测量的误差。图1为发热部位在相同负荷状态下,不同距离测温的温度偏差。

距离系数由D:S之比确定,即测温仪探头到目标之间的距离D与被测目标直径之比。如果测温仪由于环境条件限制必须安装在远离目标之处,而又要测量小的目标,就应选择高光学分辨率的测温仪。反之,则选择低光学分辨率的红外测温仪。实际使用中,许多人忽略了测温仪的光学分辨率,不管被测目标点直径大小,打开红外测温仪对准测量目标就测试。实际上他们忽略了该测温仪的D:S值的要求,这样测出的温度误差可能很大。图2为常用的FLUKE公司生产的TI25型测温仪距离系数的计算。

注:D:S理论值(=1/IFOV理论值)是根据镜头焦距和热成像仪探测器阵列而计算得出的测量距离与可准确测温所需要的被测目标范围边长的理论比值。是测量距离与实际可准确测温所需要的被测目标范围边长的比值。通常,D:S测量值比D:S理论值小2到3倍,这意味着目标的温度测量范围边长应比根据D:S理论值计算所得的数值大2到3倍。

4 结语

红外测温技术是一种非常有效的带电检测手段。它不但可以通过带电检测发现缺陷,而且还能与其它检测方法相结合,对故障进行定位,精确判断,给检修带来很大方便。但是不完善的测量会造成测温误差过大,甚至误诊断的情况发生,浪费大量人力、物力,起不到检测作用。

目前红外诊断技术还在经验发展阶段。这就要求红外检测工作人员通过各种设备内部故障特性,尤其是图谱的研究和实践的积累,来不断地积累经验,提高诊断准确性。

参考文献

[1]陈衡.红外扫描测温与热诊断学.激光与红外,1996(2).

[2]董其国.红外诊断技术在电力设备中的应用[M].北京:机械工业出版社,1998.

[3]上海电力公司,电力设备红外检测诊断图谱及应用规范[M].北京:中国电力出版社,2004.

[4]陈衡.电力设备故障红外诊断[M].中国电力出版社,1999.