電力設(shè)備紅外在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用研究

云昌盛

摘 要：當前電力設(shè)備的紅外在線監(jiān)測越來越受到大家的重視，它可以對電力設(shè)備的運行情況進行遠程監(jiān)控，及時了解電力設(shè)備當前的運行狀況，保障電力供應(yīng)的穩(wěn)定性，同時能節(jié)約大量人力實地監(jiān)測的成本，符合我國堅強智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢。本文以工程實例為依托，針對電力設(shè)備紅外在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用研究，以促進電力設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電力設(shè)備；紅外在線監(jiān)測系統(tǒng)；應(yīng)用

1 前言

近幾年，隨著堅強智能電網(wǎng)的深入推進，電力工業(yè)向著高電壓，大容量，互聯(lián)網(wǎng)化轉(zhuǎn)變，確保電力設(shè)備的安全持續(xù)運行變得越來越重要。這就需要更加及時更加準確地了解電力設(shè)備的狀態(tài)信息，因此對電力設(shè)備進行實時監(jiān)測成為了保證其安全運行的有效方法。此舉有利于發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障隱患，采取有效的預防維護措施，最大限度地減少停電事故的發(fā)生。電力設(shè)施產(chǎn)生故障的物理學機理主要涉及電、磁、熱、力等方面，但電力系統(tǒng)中設(shè)備的絕大部分故障和事故的具體表現(xiàn)為溫度的異常，當設(shè)備出現(xiàn)故障或異常時，對應(yīng)的故障點的溫升變化會異常明顯，因此，可以將這些部件的溫度信息作為電力設(shè)備狀態(tài)檢測的可靠依據(jù)。

目前，紅外檢測在各個領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛而深入，以紅外檢測技術(shù)為核心的在線監(jiān)測系統(tǒng)，成為了電氣設(shè)備監(jiān)測的重點，通過紅外檢測技對電力設(shè)備進行實時監(jiān)測，了解電力設(shè)備溫度信息，把控電力設(shè)備運行狀況，可有效提高電力設(shè)備運行的穩(wěn)定性，并實現(xiàn)線上監(jiān)測，節(jié)約巡視次數(shù)與人工投入，因此下文中將結(jié)合某電廠實例分析電力設(shè)備紅外在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用。

2 項目背景

本項目擬為某電站開發(fā)一種基于圖像分析與溫度結(jié)合的精細化分析的紅外熱成像在線檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)對設(shè)備本體的實時熱成像監(jiān)控，支持區(qū)域溫度顯示、歷史曲線分析、超限閾值告警等系統(tǒng)功能。其后臺部署在監(jiān)控中心，支持遠程調(diào)閱監(jiān)控。采用在線紅外熱像儀后，可以實時自動巡檢運行設(shè)備的溫度情況并按預先設(shè)定的預警值發(fā)出聲音報警信號，及時把報警信號上傳至運維中心，從而使運維人員“早發(fā)現(xiàn)、早處理”，用調(diào)整負荷或改變系統(tǒng)運行方式等手段，確保設(shè)備運行的安全，提高運行人員對設(shè)備缺陷的識別能力和預見性，實現(xiàn)主動運維。

3 設(shè)計原則

3.1 利舊原則

設(shè)計過程中充分利用現(xiàn)有的計算機、通信及網(wǎng)絡(luò)資源，并結(jié)合電力系統(tǒng)的實際業(yè)務(wù)需求和現(xiàn)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)的情況進行開發(fā)，在確保實用性的同時，節(jié)省用戶投資。

3.2 兼容現(xiàn)有設(shè)備接入

新開發(fā)的系統(tǒng)完全兼容現(xiàn)有已投入使用的可見光視頻監(jiān)控設(shè)備，實現(xiàn)與現(xiàn)有設(shè)備的無縫接入，同時也提供標準紅外熱成像攝像機的接口，實現(xiàn)對主流廠家設(shè)備的接入，兼容各種不同型號的紅外熱成像攝像機，便于后期系統(tǒng)擴容。

3.3 功能可擴展

平臺軟件的設(shè)計應(yīng)采用分層的模塊化結(jié)構(gòu)，具有良好的可擴展能力，能夠方便地進行圖像溫度在線分析、報警信號預案聯(lián)動等應(yīng)用功能擴展，以適應(yīng)后期業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。

3.4 數(shù)據(jù)安全性

升級后系統(tǒng)安全性除了基本的防攻擊、防非法侵入、防病毒等要求之外，還需要保證只有授權(quán)用戶可以訪問和使用平臺提供的服務(wù)，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩煽俊?/p>

4 實施方案

4.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)部署架構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)可以實現(xiàn)雙光譜的融合，將可見光與紅外光有機地結(jié)合，各種監(jiān)控設(shè)備通過交換機匯集到一個視頻綜合管理平臺當中，進行統(tǒng)一管理和監(jiān)控。

4.2 部署方案概述

本項目為該電站安裝紅外熱成像測溫設(shè)備，采用在線紅外熱像儀后，可以實時自動巡檢運行設(shè)備的溫度情況并按預先設(shè)定的預警值發(fā)出聲音報警信號，實時地把報警信號上傳至運維中心，及時發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，確保設(shè)備運行的安全，提高運行人員對設(shè)備缺陷的識別能力和預見性。

由于風洞內(nèi)設(shè)備本體離墻壁距離較小，現(xiàn)場監(jiān)控距離限制在1～1.5m，需考慮監(jiān)控設(shè)備視角覆蓋范圍及測溫有效距離（如圖2）。

5 技術(shù)要求

5.1 前端溫度檢測

測溫熱成像攝像機能夠?qū)η岸说谋O(jiān)控場景實時進行框測溫或點測溫，測溫精度達到1 ℃，測溫誤差控制在±2℃之內(nèi)。熱成像攝像機支持100個以上預置點，每個點可以配置為點測溫、線測溫或面測溫的方式。

5.2 視頻圖像采集

測溫攝像機分辨率為640×512，可以對其監(jiān)控場景進行有效探測和成像，獲取圖像中的關(guān)鍵信息。攝像機采用雙光譜設(shè)計，既具有熱成像鏡頭，同時又兼具普通攝像機的可見光鏡頭/機芯。其中，可見光鏡頭/機芯的分辨率達1080P，最低照度為0.05Lux，可以對監(jiān)控場景進行高清圖像采集和辨識。

5.3 報警聯(lián)動功能

后端視頻綜合一體機接入報警輸入/輸出設(shè)備，針對不同監(jiān)控點配置多樣化的報警觸發(fā)規(guī)則，實現(xiàn)報警信號聯(lián)動，自動彈出報警位置的視頻圖像，迅速定位報警位置，同時通過日志記錄報警位置。視頻綜合一體機和熱成像攝像機本身也支持一些視頻報警功能，如移動偵測報警等，可將報警信號上傳至中心，彈出圖像等。

5.4 多級權(quán)限分配管理

通過視頻綜合一體機本地菜單或客戶端應(yīng)用軟件等可以添加和刪除用戶，并可對各級用戶的控制權(quán)優(yōu)先級進行管理。根據(jù)系統(tǒng)分配的不同權(quán)限，各級用戶享有對各監(jiān)控點圖像不同的瀏覽和控制權(quán)限。

5.5 紅外測溫分析功能

1）紅外視頻上疊加測溫信息OSD，溫度信息包括全屏最高溫、測溫區(qū)域的最高溫度值及位置，以及采用的偽彩色調(diào)色板、錄像時間等；

2）每個劃定區(qū)域的測溫數(shù)據(jù)自動保存，保存的數(shù)據(jù)包括測溫部位、時間、溫度值等；

3）可以設(shè)置溫度閾值，當設(shè)備溫度異常時產(chǎn)生告警；

4）可以根據(jù)設(shè)備對象的發(fā)射率和測溫距離進行測溫校正；

5）為了更便于定位設(shè)備故障，原始紅外溫度熱像圖可以存儲；

6）原始紅外溫度熱像圖支持點、線、面、等溫線等復雜的測溫分析；

7）熱點報警功能紅外圖像監(jiān)視系統(tǒng)具備熱點報警功能，熱點溫度閾值可設(shè)。

5.6 多種預警溫度和報警溫度機制

可設(shè)置預警及報警的閾值。例如，報警規(guī)則選擇“高溫大于”，預警溫度設(shè)置為“50℃”，報警溫度設(shè)置為“55℃”，則當檢測到的溫度大于“50℃”時將產(chǎn)生預警，而當溫度大于“55℃”時將產(chǎn)生報警。

為了防止溫度來回震蕩影響報警結(jié)果，需要設(shè)置一個容差溫度。例如，設(shè)置容差溫度為“3℃”，報警溫度為“55℃”，則當檢測到的溫度為“55℃”時設(shè)備報警，當檢測到的溫度≤52℃時，報警才會取消。

6 結(jié)論

在該項目實施過程中，通過應(yīng)用紅外熱成像測溫技術(shù)實現(xiàn)對電站發(fā)電機組、封母、變壓器和高溫電纜等重要電氣元件的溫度進行實時監(jiān)測及預警，減少甚至杜絕因電氣設(shè)備高溫、電纜短路或接頭發(fā)熱而引起的火災(zāi)事故發(fā)生，避免給生產(chǎn)運行帶來重大損失。

通過本項目的實施部署，可實現(xiàn)非接觸方式檢測運行中的設(shè)備溫度和運行狀態(tài)，可以實時、簡捷、安全、直觀、準確地查找與判斷設(shè)備過熱故障，迅速采取處理措施，防止意外事故的發(fā)生。紅外熱成像測溫裝置為設(shè)備精細化點檢和維修提供有力技術(shù)支撐，可以提高工作員的運維檢修效率，同時降低設(shè)備安全隱患。

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