论高压配电设备红外在线监测系统的应用

第1章绪论体发出的不可见红外热辐射转化为可见红外热像。是目前最主要的红外热像测温仪1.2国内外研究现状1960年代中期，瑞典国家电力部门在欧洲率先将红外检测技术应用于电力故障检测领域，成功地进行了电力设备故障诊断与分析。1970年代，国外工程师将术在电力设备检测中的投入成本与节省的维护成本和设备损耗成本之比为1:27。1990年电力设备故障红外检测技术研究得到国际大电网会议的大力支持。认为在电实时抢修。2003年，美国minimax公司宣布其生产的远程图像监控系统将统一采用1.2.2国内红外技术检测应用现状1970年代初，我国开始在电力设备检测领域研究红外检测技术。其中，电气设备的连接器是最早的检测对象，采用的是我国研制的红外测温仪。80年代中期电线路上进行了大范围的试验。90年代以后，各电力科研院所(所)、省(市)电积累了更多的现场检测经验。现场红外检测范围目标宽度不足等检测局限性；1995年，邯诊断，综合结合几个例子进行分析；1997年，西北电力试验研究院对200多只变压过热、缺油等缺陷；2001年国内学者研究了红外电力设备诊断技术对运行环境的要障的外观红外热像的基本特征，以及各种设备各种故障的大量典型红外光谱图和温度。装备变化规律。加快制定红外检测相关规范标准。2008年我们颁布了带电设备红外诊断应用规范(DL/t664-2008),是对带电设备红外诊断技术应用标准规范 (DL/t664-1999)的改进版1999年，从而迅速提升红外检测技术在电力设备故障检1.3本文的主要研究内容和主要工作级在110KV以上的室外配电设备的触点、电压等级为6～6的户内配电箱内的触点。第2章红外检测技术相关原理分析2.1红外辐射的基本规律2.2红外探测仪器单色温度计和比色温度计。便携式温度计易于携带。除了用于电力设备检测外，在生活中也经常使用。在线温度计可以长时间测量温度，多用于设备关键点的在线监测。扫描式温度计是温度计和扫描式云台的组合，可实现测温角度和位置的转换。2.2.2红外热像仪红外热像仪是一种能够进行二维成像的红外测温系统。最早应用于军事领域。它掌握了红外成像技术，即掌握了夜间作战的主动权。随着时代的进步，民用红外测温仪已广泛应用于生活的方方面面。其中，红外热像仪在电力设备温度监测领域发挥着重要作用。红外热像仪可以快速有效地测量物体表面的实时温度，稳定、高效、可靠，不受表面温度分布不均的大面积目标的表面温度场；另一种是快速确定有限区域内的热点或过热区域。由于这两个优点，虽然红外热像仪功耗大、价格高，但它仍然是电力系统中必不可少的红外测温仪器。红外热像仪由光学成像物镜、光学扫描机构、红外探测器、前置放大器、视频信号预处理电路、显示记录系统和外围辅助设备组成[24]。通过非接触式检测，红外热像仪通过光学系统和扫描系统将被测物体表面的红外热量成像在红外探测器上，探测器将其转换成热像和温度值的视频信号。视频信号经过放大处理后送至终端显示器，形成目标物体表面温度分布的二维热像。图像中每个点的灰度值对应于被测目标上该点发出并到达红外探测器的辐射能量。通过计算，可以从红外热像中读出被测物体表面各点的温度值。第3章配网设备红外在线监测系统硬件设计图3-1系统整体框架图电力变压器。由于对电气绝缘距离的要求较高，必须使用距离系数比大的温度计。同时，测温点多而密。如果采用单点测温，成本高，安装难度大。采用扫描测温，只需一个测温仪和一个云台即可完成多点测温，降低成本。云台根据程序指令选择相应的定位点，扩大了测温仪的视野。因此，从某种意义上说，它起到了将一个温度计变成多个温度计的作用。以上两种方式可根据现场环境灵活选择。图3-2使用扫描监控系统显示计算机主机的扫描温度。图3-2扫描监测系统实物图3.2红外测温仪的选择(1)距离系数比是红外测温仪的一个关键技术参数。它是红外测温仪镜头到被测目标的水平距离与被测目标直径的比值。如以下公式所示：S——目标直径；为公式(3-1)计算尺寸的1.5倍。本文根据现场需要计算距离系数。系统选用距离系数为20:1和200:1的点式温度计。开关柜单点监控系统采用距离系数比为20:1(2)工作波段(3)发射率设置影响。因此，红外测温仪必须具有调节发射率的功能。(4)瞄准方式准定位。红外测温仪有两种瞄准方式：光学聚焦瞄准定位和激光瞄准定位。该系统(5)响应时间的时间。系统选用的红外测温仪响应时间小于300ms,满足快速测量要求。(6)数据传输通讯设备温度计一般采用RS-485串行接口。通过一个RS232/RS-485转Zi可以实现数据的远程无线通信能力。工人可通过工控机远程控制红外测温仪，将温(7)保护选件测温仪受自然环境和气候条件影响较大。需要根据实际室外环境采取相应的保护方案，否则可能会降低测量精度甚至损坏仪器。户外保养主要是清洁镜片表面。当镜片表面有灰尘等污垢时，会影响红外辐射的透过率；另一个重要的维护是防水。只3.2.2所选红外测温仪参数本系统使用的红外点温仪为采购的相应设备，具体型号如型号测温范围距离系数通信方式红外点温仪-30°~+300电源方式测量精度满量程的1%±2℃最小测量距离响应波长8-14微米响应时间小于300毫秒辐射率0.1-1.0可调工作环境3.3云台云台是系统中的关键设备。由于红外测温仪和监控摄像机的扫描轨迹和速度由手动控制水平速度：0.12°-240°/s手动控制垂直速度：0.12°-120°/s垂直扫描范围：0°-90°正因机械磨损引起的预置位偏差，从而保证预置位的长期精度。同时，云台3.3.2云台解码与控制本系统云台解码器硬件部分采用双处理器，软件采用自主研发的处理和控制算3.4ZigBee无线通信无线通信模块采用ZigBee。根据IEEE802.15.4标准，实机制使节点能够在发送前监听信道，避免干扰。ZigBee采用128位高级加密算法(AES),确保数据安全。用RS232接口。为了实现系统的无线通讯，需要安装RS232/485转ZigBee模换通讯方式。上位机接口安装ZigBee模块(RS232接口),设置为协调器，波特率为9600。在各电力设备监控点的温度计上安装RS485转ZigBee模块，设置为汇节点，波特率速率为9600,配置ZigBee软件后，无需更改上位机软件即可使用。人人3.5系统模块连接本套高压设备红外在线监控系统硬件连接为：将购买的红外点温仪安装在云台部分安装RS485转ZigBee模块，同时在监控中 (RS232接口),因为红外点式温度计的数量是根据需要确定的。要测试的电力设备的数量。将监控中心的ZigBee模块设置为协调器，将安装在红外测温仪上的ZigBee模块设置为宿节点，将上述波特率设置为相同的9600,此时红外测温仪可以远程传输收集到的数据回监控中心。第4章配网设备红外在线监测系统软件设计4.1整体模块设计和其他参数。设置界面如图5-1所示。界面中的报警温度和数据库中存储的温度可4.1.2数据采集模块根据设定的数据采集参数，控制红外测温仪采集电力设备的温度数据。为了及4.1.3图表显示模块互界面中进行图表显示。数字显示控制可实时显示当前温度值和历史温度曲线。系统监控的历史波形记录在显示窗口中，并以动态波形显示。其纵坐标的温度值可根据需要设定起始温度和终止温度。只需点击界面两端的温度值，然后温度值。温度波形界面显示效果如图4-2所示。4.1.4阈值报警模块阈值报警模块是电力设备红外监控系统的核心模块。当设备出现隐患时，故障会导致设备表面温度升高。当红外探测器采集到的温度超过设定阈值时，系统会发4.1.5数据存储模块理和分析。Sqlserver2000数据库用于数据存储。作为大型数据库，SQL内存中存大，对查询等操作的速度影响也不是很明显。通过API接口ADO,可以轻松实现数3-4所示的系统参数设置界面中填写。一般情况下，工作人员可以通过人机交互界4.2软件界面开发控温度、是否有故障及报警、运行状态设备和其他相关信息。图4-3为扫描监控系图4-3扫描监测系统查询界面图4-4开关柜监测系统查询界面4.2.2后台检测装置安放位置本套高压配电设备红外在线监测系统装置如图4-5和4-6所示。1-6支红外测温探头分别对准310断路器a、B、C相上下触头，7-9支红外测温探头监测310母线1310断路器人相上触头283002隔离开关A相上触头2310断路器A相下触头293002隔离开关A相下触头3310断路器B相上触头303002隔离开关相上触头4310断路器相下触头313002隔寓开关B相下触头5310断路器c相上触头323002隔离开关C相上触头6310断路器C相下触头333002隔离开关C相下触头7310进线母线穿墙套管A相触头343002主母线A相触头8310进线母线穿墙套管B相触头353002主母线相中头9310进线母械穿墙套管c相头363002主母线C相触头103101隔离开关A相上触头37320断路器相上触头113101隔离开关A相下触头38320断路器相下触头123101隔寓开关B相上触头39320断路器相上触头133101隔寓开关B相下触头40320新路器时相下触头143101隔寓开关C相上触头41320断路器c相上触头153101隔离开关C相下触头42320断路器C相下触头163101主母线相触头43320进线母线穿墙套管A相触头173101主母线B相触头44320进线母线穿墙套管B相触头183101主母C相触头45320进线母线穿墙套管C相轴头19300断路器人相上触头463202隔寓开关相上触头20300断路器人相下触头473202隔寓开关A相下触头21300断路器B相上触头483202隔离开关B相上触头22300断路器B相下触头493202隔离开关B相下触头23300断路器C相上触头503202隔寓开关C相上触头24300断路器C相下触头513202隔离开关C相下触头25300主母线A相头523202主母城A相触头26300主母线B相触头533202主母线B相触头图4-5开关柜红外测温探头安放位置310路相上种头310路器相下触头310断路器C相上胜头310进线母状穿墙套管相时头310进线母状穿墙容管头11310:隔寓开关相下的头12s101隔寓开关相上般头12310:隔国开关相下胜头14310:隔寓开关C相上致头1310:隔离开关相下触头163101主母线相头3101主母出相头3101主母线广相铁300图人相上胜头300e路器下鞋头300主母线头300主母相鞋头25图4-6110KV设备名称红外测温探头编号第5章配网设备红外在线监测系统安装与测试(1)高压隔离(2)抗干扰措施(4)热稳定性问题在80℃以下),从而降低了探测器对耐高温的要求。同时选用热稳定性好的元器件，小于或等于100。监控系统电源电路和计算机数据信号接口应加装浪涌保护器。5.2红外在线监测系统实验测试本次实验条件为：变电站为晴天，气温20度，微风。具体监测结果如图5-2所示。红外点温计距离被测电气设备2m。经检测，电气设备测温在30℃以下，无故障报警信息。同时测量精度达到0.1℃,基本满足变电站高压配电设备测温要求。系梳帮助及注意事项日期时间预置位110kV间隔温度设备工作状态备注信息10正常西仙桥线S02断路器人相上触头20正常西仙桥线S02断路器A相下触头3西化桥5020正常西仙桥浅502断路器B相上触头40正常西仙桥绑502断路器B相下触头5西仙桥5020正常西仙桥就502新路器C相上触头60正常西仙桥线502断路器C相下触头70正常西仙桥扰502主母战触头A相80正常西仙桥线50