变电站高压设备一体化温度监测系统的研究

唐传佳，王锡琳，魏曼荣

(国网安徽省电力公司蚌埠供电公司，安徽 蚌埠 233000)

变电站高压设备一体化温度监测系统的研究

唐传佳，王锡琳，魏曼荣

(国网安徽省电力公司蚌埠供电公司，安徽 蚌埠 233000)

采用在线式红外热像仪、红外窗口+手持式红外热像仪、无线测温等多种测温方式，监测变电站内带电设备的温度数据，并对监测数据进行综合分析管理，实现对设备故障的智能诊断，为设备的状态检修提供依据，提升供电的可靠性和经济效益。

变电站；红外测温；自动巡测；无线测温

0 引言

变电站高压设备一体化温度监测系统利用在线式红外热成像仪、无线测温技术、手持式红外测温仪对区域内所有设备进行温度监测。在线式红外热成像仪按照预先设定的程序巡检，获取覆盖范围内每个设定目标的红外热图像，并结合红外图像识别技术，实现对站内高压设备故障的智能诊断。

1 变电站高压设备一体化温度监测系统构成

该监测系统为多种测温手段集成的变电站综合测温体系，将手持红外测温、在线红外测温、基于红外窗口测温和开关柜无线测温深度整合，并在此基础上实现了变电站高压设备一体化温度监测。

1.1 红外热像在线监测系统

每套在线式红外测温系统由1台在线式红外热成像仪，配合高清可见光CCD摄像机组成。

1.2 红外窗口+手持红外热像仪

透过开关柜后门上的红外窗口，使用手持式红外热像仪，采集高压开关柜内设备的红外图像。

1.3 无线测温装置

在高压开关柜内被测电气接头上粘贴等电位无线传感监测探头(含CPU和射频模块)，采用成熟的传感技术和独特的无线通信技术进行高压隔离和信号传输，利用固有的绝缘性和抗电磁场干扰性能实现对高压设备的无线测温。通过热敏元件对实时温度信号识别处理后，由射频模块发送信号到接收基站及集控中心，实时显示各电气接头的发热温度。

1.4 温度监测系统整体网络结构

根据电力系统的网络情况，一体化温度监测系统的整体网络结构如图1所示。

图1 系统整体网络结构示意

1.5 系统整体功能模块构架

系统整体功能模块构架如图2所示。

2 变电站高压设备一体化温度监测系统功能

该监测系统为变电站内设备的状态检修、电网的平稳运行和检验报表的管理提供了全面、规范、准确的技术支持，以提高检修效率，并可相应缩短停电时间，减少因检修停电造成的供电量损失。

图2 系统整体功能模块构架

2.1 定时开启红外热成像设备

在巡航工作状态下，计算机定时开启红外热成像设备。红外热成像设备安装在云台上，并通过固定在门型钢构上的导轨在设备上方运行。在云台的控制下，红外热成像设备按照事先设定的诊断位置，自动调整拍摄角度和成像焦距，对受检测设备进行定时定点的红外图像采集和温度数据分析，并将红外图像采集存储下来，送入数据库进行分析、比较，利用设定的判据确定设备的工作状态。若发现设备出现故障，则发出报警信息；若设备和区域温度出现异常，系统将引导操作人员对其红外热像进行远程精细拍摄，并通过系统分析功能加以分析和判断。

2.2 定时接收温度信息

在计算机控制下，该系统定时接收每个无线传感监测探头发送的温度信息，并将该温度信息存储下来，以便对设备的温度信息进行长期分析和比较；同时，根据设定的温度阈值，诊断设备的当前工作状态，当超出温度阈值时，发送报警信息。

2.3 对开关柜内的设备进行温度监测

利用手持式红外热像仪，经开关柜后柜门上的红外检测窗口，对开关柜内的设备进行温度监测；并与无线测温技术相结合，研究红外窗口对温度测量的影响，建立相应的测温、诊断模型以及相关的技术标准。

2.4 拍摄红外热像和可见光图像

利用红外热成像设备和可见光CCD摄像机的双舱监控，拍摄红外热像和可见光图像。采用图像处理技术，对红外图像进行全景拼接和红外与可见光图像的融合。通过全景拼接生成视场域内大尺度红外图像，实现同一设备不同相位的统一展示。

根据检测温度信息，使用国家电网公司的红外诊断导则，对设备状态进行诊断分析。采用融合技术融合后的图像，综合红外信息和可见光信息，可轻易地从可见光图像上识别目标设备。红外在线智能监测流程如图3所示。

图3 红外在线智能监测流程

3 变电站高压设备一体化温度监测系统应用

目前，变电站高压设备一体化温度监测系统已成功应用于某变电站。该变电站是1座220 kV无人值守变电站，站内2台220 kV主变，分为3个电压等级，其中220 kV采用双母线带旁路接线方式，110 kV采用单母线分段接线方式，35 kV采用单母线分段带旁路接线方式，全部为敞开式SF6开关，35 kV开关户内布置，其余户外布置。电抗器接在35 kV母线上，采用垂直户外布置。站用变2台，一台接在35 kV母线上，另一台接在线路上。

由于母线较长，变电站220/110/35 kV各安装了2套红外温度巡测系统，电抗器也安装了1套。全站所有设备，包括开关、流变、避雷器、电抗器等均可采用自动巡检红外测温方式。

4 结束语

变电站高压设备一体化温度监测系统将红外自动巡测、图像传输存储、设备故障诊断、状态检修有机结合起来，对设备表面辐射的红外光像进行非接触、远距离热成像检测，不受电场干扰，具有直观、准确、快速、安全、灵敏度高、应用范围广等特点，使红外测温工作走向实时化、智能化和规范化，成为电力设备健康状态监测和故障诊断的重要手段。

红外成像信息传输平台提供的实时清晰图像和诊断平台提供的数据信息提高了检修人员的消缺效率，缩短了设备停电时间，提升了供电可靠性。同时，将人工测温变为自动测温，节约了大量人力，降低了生产成本，为供电企业带来了可观的经济效益。

1 周 娜．变电站高压设备发热故障智能检测系统的研究[D]．郑州：华北水利水电学院，2011.

2 翁银燕．光纤布拉格光栅振动加速度传感器的结构设计及实验研究[D]．西安：西北大学，2012.

3 熊 靖．基于光纤布拉格光栅加速度传感器的振动监测系统[J]．中国水运， 2010，10(1)：70-71.

2016-12-17；

2017-01-06。

唐传佳(1979—)，男，工程师，主要从事变电运维技术管理工作，email：bepc1@163.com。

王锡琳(1982—)，男，助理工程师，主要从事物资供应流程管理工作。

魏曼荣(1964—)，女，高级工程师，主要从事安全教育培训及事故管理工作。