摘要：电力设备在长期运行中，发热现象通常会是非常严重的故障隐患。设备在过热状态下持续运行，将造成设备材料的机械、电气、物理、化学等各方面性能劣化，从而损坏设备，危害电网的稳定可靠运行。针对大部分的电气设备的故障发生情况都是阶梯式出现，本文设计了一种以专家系统为基础的红外热成像诊断技术，不仅可以对高压设备温度进行实时全方位监控，还能准确可靠地判断出设备出现过热的故障类型，并解决电力设备的过热问题。基于红外热成像的高压电气设备故障分析系统，对于及时发现和处理设备缺陷，预防重大设备故障的发生起到了非常关键的作用，同时在未来电力系统状态监测和设备状态检修中也将发挥着重要作用。鉴于此，本文是对红外热成像技术对高压电气设备的相关问题进行研究和分析，仅供参考。
关键词：高压电气设备;红外线;专家系统;故障分析
引言：随着新一轮的科技革命和产业变革轰轰烈烈的进行，各行各业对能源的需求均与日俱增，电力行业作为主要的能源供给者和支持国民经济发展的中坚力量，逐渐在供电质能上实现了大幅度的飞跃，并且正加速向电网完善的智能化和专业化管理极速前进。供电规模的迅猛增长，使电力资源的供应成了注目的焦点。我国的地域辽阔，经济发展水平和能源储备在各个区域存在较大的差距，能源的供应和能源需求为逆向分布，76%的煤炭资源分布在北部和西北部；80%的水能资源分布在西南部；绝大部分陆地风能、太阳能资源分布在“三北”地区，但75%以上的能源需求却集中在东部和中部。为了合理利用资源，帮助电力资源实现跨区域的合理高效利用，电力行业正在逐渐建成跨区域的输电通道，其特点就是大容量和远距离输电。我国的特高压技术自主设计、自主研发，现已基本处于国际领先地位，逐年建成的特高压线路正渐渐发挥着作用，平稳地为我国全面建设小康社会和促进战略性新兴产业发展提供着有力的保障。
一、红外热成像仪的发展、构成及应用
1、国内外红外热成像仪的发展
红外热成像技术在第二次世界大战期间，德国率先开始了红外线的应用与研究，主要是在军事与通讯上。二战结束以后，美国一家仪器生产公司研发出第一代用于军事的红外巡视系统（FLIR），实现了光电与热成像技术的首次融合；20世界60年代早期，瑞典某公司研制出了第二代红外热成像装置，就是红外热像仪，这是在原有的红外巡视系统的基础上增加了测温检测的功能；九十年代中期，美国又成功制造出新一代的成像仪——焦平面红外热像仪，红外成像仪体积上有了显著的变小和重量的减轻，并且具有内循环的制冷能力和实时成像的能力；我国在20世纪80年代也开始了红外技术的研究，并且成功研制出了三波长的红外测温仪，在90年代我国已经有了用光线作为光学系统的红外测温系统，在21世纪的今天已经研发出多款热红外热像的相关设备，并已经达到世界先进水平。
2、红外热成像仪的构成
红外热像技术是将光信号转化成电信号，主要研究红外辐射的产生、传输、转换，并与工程信息检测技术融合的科学技术。红外成像仪是红外热像技术和摄像机技术的结合，它由红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统、制冷组件、信号放大器、处理电路、显示器几部分组成。通过光敏元接收目标物体辐射的光子能量，将红外辐射转换为电信号，在显示器上呈现出物体图像、辐射能量的分布情况和温度值，可测全场温度的分布。一切电力设备在正常运行时，有电流持续经过，就会产生热能，并且当有故障或隐患时会有异常温变。红外探测器获得的辐射高的地方就亮，反之就暗（即物体温度的高低）。我们根据热成像仪显示的物体表面的红外图，可以直观的来判断设备故障所在的位置及程度，实现了非接触式测量。
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3、红外热成像仪在电力系统中的应用
红外热成像仪作为一种可以将热信息直接转化为图像的仪器，除了早期被应用于军用，现在也逐渐转为民用，如工业生产、医疗、消防等各个领域。特别在电力系统中，因为其具备不断电、不解体、不接触、不破坏等优点，所以从电气设备到输电线路，甚至是发电厂等各种主体设施的监测、普查与维护上有着不可比拟的优越性。
国内电力企业在八十年代后期，一些先进地区便向国外引进红外测温技术。在上世纪九十年代初，国际电网会议就对红外诊断技术给予了充分的肯定，国内的电力系统就开始推广使用红外热成像仪进行电力设备日常监测和维护工作，主要是用于电力设备在工作状态下的运行情况，能够检测出设备隐患及故障。例如因为电流过大产生的负荷超载，隔离开关和断路器与金属连接部分连接不良，电缆头故障发热以及电流泄漏，同时还可以检测运动中的封闭设备的内部故障，如检测管道、轴承温度、密封元件等等很多方面。我国在2006年还正式颁布了关于红外热成像仪的检测标准。
近年来有些地区将红外装置与无人机结合进行巡线，利用热像遥视系统和光摄像机组成的新型网络进行试验和研究，取得了不少成果。并且红外诊断技术的普及，有效的阻止了一些事故的发生。早年就有一些地区已经应用了直升机、无人机装上红外热成像仪对高压输电线路进行巡线，主要检查针对的是导线接头和引流线夹等的热故障，并在巡查结果中发现了温升仅有几度之差的不良接头。
二、红外热像处理专家系统
所谓专家系统就是采取人工智能程序开发的近似解法，作为一种智能的计算机程序运用相关知识和推理过程来解决一些专家型复杂问题。通过该系统，首先对待测设备在不同特殊环境条件下运行状态热像图进行获取，再经图-数编码转换后编入PC终端，用以建立高压设备实时运行状态温度数据库;收集相关专家处理类似事件的经验，再结合数据库进行分析，采用最小二乘法求出高压设备故障征兆的阈值和事故趋势;以数字编码为PC终端识别语言，建立高压设备在线监测专家系统库;通过比对热像图的专家系统，判断其运行状态;通过公式解出需要检测高压设备的最高温度。利用试验确定设备的红外发射率，需要达到热图像数据库的两个条件:①该热图像是二维点阵图，其大小为128×100×8bit。②对此热图像的说明包括以下内容:设备型号、设备故障类型、设备的红外发射率、设备可正常运行的最低和最高温度，图像拍摄时间等。
结束语
现在电力行业所要做的就是利用日常的红外热成像检测，配合计算系统的科技手段，对整个辖区内的原始线路及日益增加的新建线路进行数据获取、归档，使目前仍不健全的检测系统不断成熟，规模不断完善。结合PMS系统，做好基础建设的每一步，以认真的态度对待每一个小细节。我相信，随着科技技术的不断发展，和人们对红外热成像技术的重视、应用和研发，必将会使电力行业的检测工作与红外热成像技术结合的更加完美，并且逐渐发展成更加智能化、业务化，为实现高可靠、高质量的供电能力，运送洁净能源贡献不可忽视的力量！
参考文献:
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论文作者:张波
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/20
标签：设备论文; 技术论文; 故障论文; 高压论文; 专家系统论文; 成像仪论文; 测温论文; 《电力设备》2018年第14期论文;