电力设备的红外测温全流程数字化管理

陈浩飞，蒋丰庚，仲 赞

(1.国网浙江省电力有限公司双创中心,浙江 杭州 310052； 2.国网浙江长兴县供电有限公司，浙江 长兴 313100；3.国网湖州供电公司，浙江 湖州 313000)

为落实国家电网“建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业”的企业战略，推动“十四五”数字化转型的发展重点，国网湖州供电公司快速响应“数字新基建”的号召，针对配网多终端、多业务、多环节的现状，以“终端整合、业务减环、员工减负、管理提升”为原则，构建配网业务全数字化现场作业新模式，进一步提升配网现场作业全景感知能力。红外测温技术在电力设备缺陷隐患带点排查方面的应用较为成熟，通过热成像技术可直观且清晰地显示设备存在的发热情况，拥有精度高、操作方便、安全可靠等诸多优点，相较于传统的停电检测，更符合当下对停电时户数管控的要求及目标，比预防性试验能更快捷方便地检测出由于电压、电流等相关因素引起的设备缺陷[1-5]。然而，在实际应用时红外测温全流程存在操作繁琐、需要人工研判、人工数据回传等弊端，与“提质增效”的工作要求不符。

本文通过数字化技术的渗入，一方面能够提升红外测温技术的便捷性和准确性，实现人员减压；另一方面能够实现数据采集过程无纸化，数据分析及储存云端化。

1 红外测温技术

1.1 红外测温原理

常用的红外热像仪的核心部分均由显示部分、信号处理分析部分、信号(光电)收集部分、光学综合系统部分等组成。红外测温原理是光学系统汇聚被测温的物体发射的热辐射信号，通过内部信号收集器进行光电转化，电信号经过分析处理转化为温度标准值，该数据是由系统内部设定的转化逻辑经过计算得到的，最终显示在屏幕上。红外测温计划就是对热辐射能量的收集、存储、分析、转化、显示的过程。红外测温原理示意图如图1所示。

图1 红外测温原理示意图

1.2 致热故障类型

设备在带电运行时，其电能会不可避免地发生损耗，转化为热能，因此设备长时间运行会产生发热发烫现象，严重的还会影响设备使用寿命或引起其他故障。

电能损耗的原因主要如下：一是电流引起的损耗，被称为电阻损耗，发热的功率正比于电流平方；二是电压引起的损耗，被称为电压损耗(或介质损耗)，发热的功率与电压相关；第三类是自身存在的损耗，被称为铁损，线圈中间的铁心若出现涡流或磁滞现象就会产生损耗。

红外测温技术可以找出由于以上几种原因引发的设备发热点位，有助于及时消除缺陷，增加设备使用寿命，避免致热故障的发生，致热故障具体类型如下。

(1)电压致热型。由于设备绝缘不足，在运行时电压分布不均匀，产生了较大的泄漏电流，导致设备发生异常发热现象，若不及时处理，由于其发展迅速，可能会导致设备爆炸、烧毁等严重事故。

(2)电流致热型。主要产热原因与电流有关，也是较为常见的致热类型。比如开关、跌落式熔断器、线夹等连接部位接触不良或存在松动。该情况与施工工艺、设计制造、安装人员素质等外在因素有很大关系，也与环境因素导致的设备老化相关。

1.3 检测方法

(1)表层温度判别法。根据测试环境以及负荷情况，将被测设备表层温度与DL/T 593—2016《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》中所规定的高压电气设备、配套部件、材质温度及温升极限进行分析判别。主要适用于电压致热型故障。

(2)温差判别法。温差指的是相对值，也就是对两个情况一致或相差无几的设备进行温差检测的方法。温差判别法的目的是排除以下两种情况带来的检测影响：一是环境温度差异，若处于不同环境温度，其测温准确性会存在差异；二是负荷情况差异，负荷高的设备相对温度会变高，而负荷低的设备，温度会较低。温差判别法可以排除低温低负荷情况下可能存在的隐患。

(3)同类型判别法。同类型指的是同类型设备的对应测温点，通过表层温差实现准确判别。故障类型不同，判别方法也不一样。如，电流致热型故障，可先通过表层温度判别，无法准确得到结果时可以进行温差判别，需要进一步确定的则可利用同类型判别法来判别。电压致热的故障则不同，同类型判别时需要观察图像显示，根据显示特征加以判别。

(4)图像判别法。在排除外界因素，比如环境温度差异、负荷差异等情况后，通过对同类型设备在正常运行与非正常运行时所得到的辐射图谱判断电压致热故障。该种方法对外界要求较高，所以需要通过其他实验综合分析。

(5)档案分析法。这是同类型判别法的延伸，利用档案(红外诊断技术档案)综合比对分析测温数据。

(6)实时分析法。这是一种动态分析方法，即开展连续测试，形成随运行条件(负荷变化)变化的一连串温度记录，然后对该组数据进行分析判别。主要使用在负荷变化情况较大、发热严重却还未消缺的设备，可以检测其缺陷发展情况，为消缺方面的研究提供支撑。

(7)整体分析法。有些设备的致热原因不止一种，对于这些设备，比如电流互感器等，需要根据其负荷电流、缺陷点位环境、缺陷性质等因素综合判别。

2 传统红外测温技术的应用现状

红外测温技术已经在供电公司基层供电所全面铺开。传统红外测温模式的主要流程如下：由公司运检部下发测温任务，由班组长或安全员制定测温计划，安排设备主人现场测温；设备主人携带红外热像仪拍摄每个测温点的温度情况，并采用纸质台账记录拍摄的顺序以及设备的名称和杆号；测温工作结束后用内网U盘将测温数据拷贝至内网电脑，根据现场记录的纸质台账重新编制图片名称，并通过人工校核分析，判断存在缺陷的设备以及缺陷等级，人工录入电子版红外测温报告。红外测温的照片数据以文件夹的形式存储在内网电脑。传统红外测温模式的流程图如图2所示。

图2 传统红外测温流程图

传统的红外测温模式虽然流程化成熟，但随着数字化技术的不断推广、大云物移智技术的不断渗透，传统红外测温模式的缺点也逐渐浮现。

(1)数据录入繁琐。设备主人需要在现场边测温边做纸质记录，操作不够便捷且易造成误记、漏写等低级错误；在电脑上进行红外照片整理时需要比对纸质记录数据，对红外照片和可见光照片执行重命名操作，流程冗长繁琐，再次增加了错误概率；红外测温报告需要人工编撰，并多层发送主管部门审核，整体工作效率较低；繁琐的操作流程易造成人员烦躁、反抗情绪，影响员工工作的积极性和主动性。

(2)照片无法共享。测温照片数据归档是以文件夹的形式保存在内网的工作电脑上，如需要共享，必须利用同一网络下的网上邻居功能实现，且当数据量很大时，无法使用内网U盘转移数据；由于图片采用人工命名，容易造成因习惯不一致导致归档数据杂乱，且留存下来的图片难以形成可复用的有效记录，无法研判设备缺陷的发展趋势。

(3)厂家设备差异。由于每个厂家的红外热像仪的操作界面、设备逻辑有所不同，设备主人需要有一定的学习成本；不同设备的红外图温度分析标准、红外分析软件不能共用，评定标准、输出格式均存在差异，导致红外测温报告的格式无法统一。

(4)人工判定不准确。对于设备缺陷类型，目前主要研判依据是DL/T664—2016《带电设备红外诊断技术应用导则》，但其相关的判据条目细分内容繁多，无法对人工缺陷判定进行有效便捷的辅助，特别是刚工作或专业能力不高的员工，容易出现误判、错判等问题。

3 数字化红外测温技术

3.1 数字化红外测温流程简介

数字化红外测温技术通过打通“红外热像仪-移动作业终端-供电服务指挥系统”数据传输模式，将测温工作流程数字化，大大缩减原有模式工作量，可实现流程智能化。设备主人使用热像仪进行线路设备红外测温，热像仪可选择设备类型、有红外预置位、可见光拍摄功能、地理坐标信息采集等功能。可利用数据线向移动作业终端传输数据，并上传至供电服务系统。供电服务系统通过算法分析数据，生成统一的测温报告。数字化红外测温的流程图如图3所示。

图3 配网现场业务数字化红外测温流程图

3.2 任务发起

(1)故障测温由运检部对故障线路进行判断，如果故障线路为重过载线路，则向供电所相应班组下发线路测温要求。班组通过供电服务指挥系统相应模块录入红外测温计划，发送至设备主人的移动作业终端。

(2)定期测温通过供电服务指挥系统周期性研判需要测温的线路，并自动生成测温计划，下发至设备主人的移动作业终端，供电服务指挥系统具有周期性提醒功能。该子模块可以查询周期性数据，如测温周期、已测次数、距离上次的测温时间、本次测温周期截止时间等。

设备主人通过移动作业终端接受测温任务消息，包括分周期性测温任务提醒、红外测温计划提醒以及催办工作提醒。

3.3 任务执行

设备主人携带热像仪到现场进行线路及设备测温。热像仪开机自动显示测温的环境情况，辐射率可手动设置，默认为0.9。

首先设备主人通过热像仪自带的可见光拍摄功能拍摄设备命名牌(杆号牌、开关牌、跌落牌、电缆牌、变压器铭牌等)，如命名牌缺失，则无法进行下步操作。拍摄命名牌的同时，热像仪自动完成地理坐标信息采集及时间记录。完成后，手动选择测温的设备类型，热像仪针对不同类型的设备自动生成测温预置位，设备主人完成全部预置位的测温拍摄(可多拍)便完成了该设备的测温任务。热像仪根据红外照片的温度与系统内置缺陷标准进行对比，对存在缺陷的照片进行分类标注，无需人工判别。

设备主人结束现场测温工作后，将热像仪通过数据线连接智能移动作业终端，通过智能物联APP上传至供电服务指挥系统。班组长供电服务指挥系统接收任务数据，对任务的完成度进行人工审核，将未完成的工作量以催办消息的形式发送至设备主人的移动作业终端。

3.4 任务处理

供电服务指挥系统对可见光拍摄的命名牌照片进行信息识别，无法识别时可以人工手动关联设备。识别过程中自动统计照片的识别率，可作为绩效考核的标准之一。

供电服务指挥系统可实现红外测温数字化模块数据与巡视及缺陷管理数字化模块数据交互，将测温计划关联至对应线路的巡视计划，并进行计划归档；若没有巡视计划，测温记录将作为临时数据进行归档。

多增氧：溶氧决定产量，多开增氧机增氧，曝气、调水的效果好。使用罗茨风机加纳米管或纳米盘增氧，功率可达10瓦/立方水体，产量也可达10斤/立方水体。

供电服务指挥系统根据关联信息与测温照片信息，生成统一格式的线路测温报告。

3.5 对比优势

(1)化繁为简。一是学习化繁为简。针对新员工或对设备不熟悉的青年员工，无需全面知晓每种类型的设备需要测温的位置，热像仪可通过预置位功能实现“傻瓜”式测温拍摄。二是数据化繁为简。设备主人现场测温无需携带需要记录相关数据的纸笔或其他工具，热像仪具有命名牌、测温记录自动存储功能，无需通过人工识别设备和人工命名设备，数据可在供电服务指挥系统自动识别归档。三是流程化繁为简。在测温结束后，无需将设备通过“热像仪-外网电脑-内网U盘-内网电脑”的繁琐流程导出，可通过“热像仪-移动作业终端”实现数据快速上传；无需自制测温报告可通过供电服务指挥系统自动生成统一格式的测温报告及缺陷入库。

(2)数据共享。消除了原本测温照片及数据保存在个人工作电脑，无法实现图片共享以及容易误删、丢失等问题，通过供电服务指挥系统数据统一分析、统一处理、统一归档、统一保存，实现测温数据共享，并且可通过存储的数据进行设备发展趋势预测。

(3)格式统一。由于厂家设备差异，不同热像仪的温度分析软件不能共用，且评定标准、输出格式均存在差异，结果无法通用。数字化管控之后，测温设备单纯记录测温信息，所有的数据分析及报告生成由供电服务指挥系统完成，因此可做到标准统一、格式统一。

(4)效率提升。目前设备主人现场测温，主要研判依据是DL/T 664—2016《带电设备红外诊断技术应用导则》。由于相关的判据条目细分内容较多，无法保证每位设备人员能够在现场第一时间判断其是否存在缺陷，并且现场花费时间较多，易降低测温工作的效率。数字化流程实现了热像仪自动缺陷研判，减少了现场人员工作量和工作时间，不仅提高了缺陷研判效率，也提升了人员工作效率。

(5)模块联动。新模式下可实现数字化多模块联动，通过供电服务系统把孤岛模块串联起来。比如将测温计划与巡视计划、缺陷管理等进行关联。

4 结语

随着数字化技术的不断发展，大数据、云计算、物联网、移动互联网、人工智能和区块链等新型数字技术正在改变着电网发展的各个环节，配网全业务各流程数字化的趋势也势不可挡。

红外测温技术作为一种非接触测温技术有着较多的优点，是基层工作广泛使用的一种缺陷识别技术。数字化的引入不仅删繁就简，提高了测温工作全流程的效率，也从根本上做到了为基层员工减负的战略要求，具有很高的实用及推广价值。