测温热成像电力行业方案

1、测温热成像电力行业方案一、设计背景与目的电力设备自动化控制和现场无人值守巳成为必然趋势，目前，智能电网改造工程已全面开展，要求建立监控集控中心，能够对输配电厂、变电站、输配线路等关键设备的有关数据、环境参量、图像进行监测，以便能够实时、直接地了解和掌握各个关键设备的情况，并及时对发生的情况做出反应。红外热像诊断技术的应用，解决了设备运行中的大量热性故障问题，经济效益和社会效益显著。由于该技术是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，因此具有直观、准确、灵敏度高、快速、安全、应用范围广等特点，能从根本上改变早期人工巡检运行设备的故障隐患诊断方式。红外热像仪结合计算机网

2、络技术而成的在线监控系统在国民经济各个领域推广应用，使传统热隐患设备的预防性试验维修提高到预置状态检修，这对于提高设备的可靠性与有效性，提高企业运行经济效益，降低维修成本都有很重要的意义。基于系统关键设备监控的实际情况，我公司设计了这套以红外热成像监控头作为设备超温监控平台，利用热成像原理，通过接受物体发射的红外线，将被测目标物体表面的红外辐射转变成视频信号，以此来监测设备温度及其他异常事件。二、系统设计基础2.1红外热成像原理：自然界中一切温度高于绝对零度的物体无论在什么环境下都在不断地辐射着红外线，这种现象我们称为红外热辐射。红外线具有两个重要的特性：(1)物体的热辐射能量的大小，直接和物

3、体表面的温度相关，物体的温度越高，红外热辐射的能量越大。(2) 大气、烟云等会吸收可见光和近红外线，但是对35微米和814微米的热红外线却是透明的，这两个波段被称为热红外线的“大气窗口”。 利用红外线这两个重要特性，红外热像仪可以在完全无光的情况下清晰地观察到所需监控的目标，所以红外热成像技术能真正做到24小时全天候监控。红外热像仪就是利用红外探测器、光学成像物镜接收被测目标的热红外辐射信号，探测仪器通过测量目标本身和背景间的红外辐射差(温度差)得到不同热红外线形成的红外热图像。红外热图像是表面温度分布图像，因此，红外热像仪能在完全无光、距离较远等情况下对物体成像，它不仅可在黑暗中观测，而且可

4、以在浓厚的烟幕、云雾、雨雪等恶劣气候条件下探测到目标。2.2系统应用：电力部门的重要设备都与温度密切相关，除正常的专用发电、变电设备外，如变压器、开关、刀闸，以及辅助性设备，这些设备一旦发生事故，不仅经济上损失是巨大的，也容易造成人员的伤害。因此利用红外热成像技术对设备进行检测，了解和掌握设备使用过程的状态，对于及早发现问题查明原因.保证安全的生产运营，延长设备的使用寿命有着重要的意义。电力、电讯设备过热故障预知检测，在电力系统和设备维修检查中，红外线热像仪证明是节约资金的诊断和预防工具。测量电器设备，非接触红外线热像仪可以从安全的距离测量一个物体的表面温度，使其成为电器设备维修操作中不可缺少

5、的工具。下面是需要采用红外热像仪进行检查的部分设施：a.电气装置：可发现接头松动或接触不良，不平衡负荷，过载，过热等隐患。这些隐患可能造成的潜在影响是产生电弧、短路、烧毁、起火。b.变压器：可以发现的隐患有接头松动，套管过热，接触不良(抽头变换器)，过载，三相负载不平衡，冷却管堵塞不畅。空冷器件的绕组可直接用红外热像仪测量以查验过高的温度，任何热点都表明变压器绕组的损坏。其影响为产生电弧、短路、烧毁、起火。C.电动机、发电机：可以发现的隐患是轴承温度过高，不平衡负载，绕组短路或开路，碳刷、滑环和集流环发热，过载过热，冷却管路堵塞。其影响为有问题的轴承可以引起铁芯或绕组线圈的损坏;有毛病的碳刷可

6、以损坏滑环和集流环，进而损坏绕组线圈。检查发热点，在出现的问题导致设备故障之前定期维修或者更换。电动机线圈绝缘层通过测量电动机线圈绝缘层的温度，延长它的寿命。还可能引起驱动目标的损坏。为了保持电动机的寿命期，检查供电连接线和电路断路器(或者保险丝)温度是否一致。D.连接器：电连接部位会逐渐放松连接器，由于反复的加热(膨胀)和冷却(收缩)产生热量、或者表面脏物、炭沉积和腐蚀。非接触红外热像仪可以迅速确定表明有严重问题的温升。E.各相之间的测量：检查感应电动机、大型计算机和其它设备的电线和连接器各相之间的温度是否相同F.不间断电源：确定UPS输出滤波器上连接线的发热点。一个温度低的点表明可能直流滤

7、波线路是开路。备用电池：检查低压电池以确保连接正确。与电池接头接触不良可能会加热到足以烧毁电池芯棒。G.镇流器：在镇流器开始冒烟之前检查出它的过热。H.公用设施：确定出连接器、电线接头、变压器和其他设备的热点，一些型号的光学仪器范围在60:1甚至更大，使几乎所有的测量目标都在测量范围内。三、系统功能系统采用了先进的计算机压缩技术与网络传输技术，可在远方实现对仪器的设置、超温自动报警、自动录像等日常自动寻检。该系统在实际应用中每一台监控头都有自己的IP地址，在世界各地互联网(或电力系统的MIS系统网)的任一台计算机，都可实现远程监视与控制，该系统还配有强大的集中监控软件系统，在网内可同屏、同时监

8、控几十个监控探头，实现网络集群监控，自动报警。3.1监控中心功能：监控中心主要由软件及监控计算机组成，包括区域监控中心和主控中心。主控中心以权限管理的方式管理监控各区域监控中心，主控中心的功能和区域监控中心的功能要求基本相同。3.1.1实时图像监控*区域监控中心与变电站端监控系统之间的远程图像实时传输，红外视频信息采用H.264压缩，减少了带宽资源的占用;*在监控中心可实时监视各变电站的所有图像信息，完成远程变电站红外图像的实时显示、监控、超温报警图像存储等功能;*在监控中心可实时监视同一变电站多路(1、4、9、16)实时图像信息并实现一机同屏同时监视;也可同时实时监视多个变电站(1、4、9)

9、;以上方式可混合应用;*轮巡，即系统具备视频自动巡视功能，在可设定的间隔时间内对全站的监控点进行图像巡检，参与轮检的对象可以任意设定，间隔时间可设置;*实时图像自动复位，即可对变电站的红外热像仪设定默认监控位置，正常状态下摄像机保持默认位置，在控制完成的可设定的时间段内恢复默认监控位置。3.1.2语音功能*软件监控端语音报警功能;*可与站内维护操作人员对讲机进行远程对讲。4.1.3远程控制*远程控制监控设备(包括云台、红外监控头等)。3.1.4告警管理*报警：触发超温自动报警时，报警信号、内容等可在监控画面自动显示;*所有报警信息报告自动保存，有需要时可打印输出。3.1.5图像管理*监控中心可

10、显示、存储、检索、回播变电站的所选监控头实时图像;*监控中心可远程控制站端视频处理单元实现手动、超温报警触发录像等;*超温触发报警时，系统能够回传一帧带温度数据图像，供数据后期分析使用。3.1.6安全管理*系统实行操作权限管理，按工作性质对每个用户赋予不同权限等级;*系统保存自动生成的重要数据，包括用户信息、报警信息、操作记录、日志等。3.1.7系统管理*系统具有较强的容错性，不会因误操作等原因而导致系统出错和崩溃;*对操作人员设置权限管理;*系统应具有数据备份与恢复功能;*系统应具有对站端设备远程配置、远程维护、远程启动的能力;*自动生成系统运行日志、运行曲线报告、超温报警报告，可查询及打印

11、输出。3.1.8网络浏览*系统需提供图像的Web服务，Web服务器宜设在区域监控中心(SC);*可通过标准Web浏览器浏览实时图像，在Web浏览方式下也能控制摄像机和云台，也可以同时实时监控多个变电站的图像。3.2 变电站端系统功能3.2.1实时图像监控与变电站安装在监视区设备进行配合，对环境进行防盗、防火、防人为事故的监控，对变电站设备如主变、场地设备、高压设备、电缆层等进行超温监控。通过通信网络通道，将被监视的目标动态图像以IP网络传输方式传到监控中心，并能实现一对多，多对一的监控功能。报警信号、站端状态信息、配置和控制信息以TCP/IP方式与监控中心实时通信。维护人员通过监控软件对变电站

12、设备或现场进行监视，对变电站里架设的红外监控系统进行控制、也可进行画面切换的控制。3.2.2报警功能*报警类别：变电站电力设备状态变化及故障报警、防火报警、电力设备超温报警、图像设备故障报警等;*当发生报警时，变电站监控系统能同时传送报警信息和相关图像;*超温预警信息和生成的报警报告相对应，自动生成超温报告、曲线报告和巡检时每个预置点的运行日志。3.2.3控制功能*操作人员能对任一红外系统进行控制，实现对摄像头视角、方位、焦距、光圈、景深的调整;对于带预置位云台，操作人员能直接进行云台的预置和操作;*保证控制的唯一性，同一时刻只允许一个操作人员控制同一控制对象。3.2.4图像录像管理*实现对变

13、电站区域内场景情况的远程监视、控制;*监视变电站内变压器、断路器等重要运行设备的外观运行状态;*监视变电站内CT、PT、电缆接头和绝缘子等高压设备的外观状态;*监视变电站内隔离开关和接地刀闸的分合状态;*监视变电站内其他充油设备、易燃设备的外观状态;*实现变电站站内关键部位超温、防火、防盗自动监视。3.2.5优越性*系统稳定、可靠性：硬件均为先进、成熟、可靠产品，且具备良好运行业绩。*系统先进性：采用目前最先进的软硬件组合，使系统兼容性、升级、扩展更容易，并采取模块结构维护简单化。*系统易操作性和实时性：信号实时上传，真正做到实时性。*免维护性：通过模块化、层次化的设计可基本实现系统的免维护。

14、* 可扩容性：可根据需要方便地进行网络逐级汇接，增减各类站级前端设备等。四、系统网络结构红外热成像监控系统是基于计算机网络的网络监测系统，全程数字传输大大地简化了系统布线，降低了系统布线成本，提高了数据传输的可靠性和故障分析的准确性，增强了温度分析和计算的灵活性。在IP网络内任一台监控计算机，都可通过权限控制的方式实现无级监控或中央监控。系统提供了温度数据和热图像的标准输出格式，使其可有效与其他监控管理系统连接。红外热成像监控系统是以视频热图像传输，辅助以红外测温数据进行传输，数据可被直接地用于实时温度分析和图像处理，不同的监控计算机可对同一监测器的监测数据做不同的故障分析，从而大大地提高了系

15、统对热故障实时分析的灵活性和精度。系统规模可根据电网区域范围大小和变电站数量自由组合定义，也可按多级组网的方式，形成大规模的监控网络。系统在各变电站站端装备一台或多台红外热成像监控系统，通过软件接收各变电站站端热成像监控系统上传的视频、报警信息，进行远程实时监控。在条件成熟的前提下可在调度中心设立主控中心。系统的分级拓扑简图如下：全网络化系统架构五、系统组成5.1 电力变电站远程图像监控系统的组成如前所述，根据电力行业的应用特点及管理模式，其电力变电站远程图像监控系统由主控中心(调度中心)、区域监控(巡检)中心和前端变电站站端部分(监控前端)以及传输网络设备构成。其中，主控中心和区域监控中心的

16、功能基本一致，主要包括监控管理服务器、录像资料存储设备以及网络视频集中监控系统应用软件。变电站监控前端部分包括红外热像仪及配件、云台等。视频、告警信息由网络视频服务器压缩编码后，通过通信网络，上传到监控中心，完成实时监控，掌握站内设备运行情况。监控中心可实施对变电站监控设备的管理、告警信息的查询、图像浏览和控制等功能。基于红外热像仪的电力变电站远程图像监控系统具备良好的可扩展性。各功能部分采用模块化结构，非常易于扩容、组网方便、配置灵活，并具有良好的用户接口。在系统加入新的变电站时，只须建立站端监控前端系统并建立和监控中心的连接即可;系统各项功能和运行状态不受扩建影响;系统具备多级组网能力以组

17、建全省监控网络。5.2 变电站监控前端部分变电站监控前端部分设备安装在变电站现场，完成变电站现场各种信息采集、处理、上传，主要可分为红外热像仪、云台、供电配件等部分。设备符合变电站自动化设备设计要求及有关标准，各部分的配置如下：主机：全天候高性能监控头(红外热成像与CCD双通路探头);云台：室外全方位监控云台;网络连接：网络光缆、网络光缆转换器等;供电配件：配电箱、电源线等。5.3 其它设备变电站监控前端可根据系统需要，配备变电站专用标准机柜放置站端设备，配备麦克风、喇叭等语音设备通过系统软件实施广播、对讲等功能，配备防雷设施、直流供电电源、不间断供电电源等等。5.4 远程监控中心远程监控中心的概念