变电站红外温度在线监测系统方案

硕士论文基于红外测温技术的电力变压器过热故障在线监测系统的设计与开发学位论文基于红外测温技术的电力变压器过热故障在线监测系统的设计与开发申请学位级别硕士专业名称检测技术与自动化装置学位授予单位和日期南京理工大学答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。

I声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。

与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。

研究生签名：年月日学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。

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研究生签名：年月日II硕士论文基于红外测温技术的电力变压器过热故障在线监测系统的设计与开发摘要变电站电力变压器是电力系统的核心设备，所以它在现代电气设备的运行和维护中占有重要地位，对于其存在的故障隐患，通常采用人工定期巡检的方法，但这种方法费时费力，如今在电力行业大规模使用的是变压器在线监测技术，这种技术能够节省大量人力物力，而且使得变压器的维护质量得到质的飞跃。

红外检测技术是“九五”国家科技成果重点推广项目，是实现我国电力系统从计划检修向预知状态检修改革的重要手段，本课题的最终目的就是利用红外热像仪对某市供电局的110KV的变压器实施24小时不间断在线监测，利用热像仪采集的数据实施智能化超温报警，并将数据上传至远程服务器，实现对该变电站的远程监控。

本课题首先分析影响热像仪测温准确性的因素，然后对某市供电局的变压器运行环境进行了考察，选择了适合本课题的热像仪，利用与购买的热像仪配套的软件开发包开发适合本系统的后台处理软件。

浅谈红外在线监测技术在变电站中的应用摘要：随着科学技术的日益更新换代，我国电力事业发生着翻天覆地的变化，已经成为控制国民经济命脉的主要产业。

社会对于电力的需求不断增加，因此对电力系统的安全性和稳定性也有了更高的要求。

红外在线检测技术是近年来在电力系统中使用较多的技术之一，其在电力组件变电站中也有了广泛的应用，红外在线检测技术能够确保变电站中测温系统更加信息化、精准化和智能化，主要是对变电站进行远程的温度检测，实时回馈响应的数据，同时处理和分析检测的相关温度数据，根据检测的有关温度异常数据，为电力设备的故障做排除，以此来提升变电站从维护运行到状态运行的巨大转变和技术提升。

关键词：红外在线检测；变电站；故障预警近年来随着国家电力系统的不断改造升级，人们对于电的需求越发依赖，电力已经成为人们日常生活的必需，而变电站是电力运输过程中不可缺少的一个环节，维护变电站的稳定性对于电力系统的稳定至关重要[1]。

红外测温仪是较早用于变电站相关设备的测温，其能够探测相关电器设备的热缺陷的关键点，能够及早、有效的发现问题并处理问题，其在变电站中的使用价值也越来越显著，尤其是红外成像技术对检测变电站运行状态中有着极高的价值[2]。

一般来说，电力系统中电力设备的运行状态热量分布是否正常进一步决定了电力设备是否运行正常。

因此红外检测技术能够同归对变电站设备的相关热图像进行分析，有效判断相关设备的运行情况是否正常以及其所存在的缺陷和隐患[3]。

一、红外检测系统的发展现状红外检测系统发展到今天来说，均是在固定的云台装置中安装普通精度的红外测温仪，然后将云台装置中的红外测温仪经后台控制对检测区域进行全景式的扫描，在对检测区域的扫描中通过对全屏高温或对某点高温的温度检测，进行实时检测变电站运行设备的工作情况。

此种方法下的检测有赖于云台装置的转角精度或者预位置的精度，而被检测位置的精准度同时受限于云台装置的精准度。

云台的装置转动主要是有齿轮实现，影响云台装置的精准度的主要有齿轮之间的转动误差和交流电频率的波动，普通的云台装置获得电器设备的工作温度和真实下的工作温度的有较大的偏差，引起测温信息的不准确，减少了预期设备性能。

变电运维中红外测温技术的应用随着电力行业的不断发展，变电站的运维工作也变得日益重要。

作为电力系统的重要组成部分，变电站的正常运行对电网的稳定运行起着至关重要的作用。

而在变电站的运维过程中，红外测温技术的应用正变得越来越普遍。

本文将着重介绍变电运维中红外测温技术的应用及其重要性。

我们来介绍一下红外测温技术。

红外测温技术是一种利用红外线辐射测量目标表面温度的技术。

利用红外热像仪或红外测温枪等设备，可以在不接触目标表面的情况下，精确地测量目标的温度。

这种技术在变电运维中的应用，可以帮助人们及时、准确地发现变电站设备中存在的问题，从而保障电力系统的安全稳定运行。

在变电站的运维中，红外测温技术的应用主要体现在以下几个方面：1. 设备温度监测：变电站中的许多设备，如变压器、断路器、隔离开关等，都需要保持在一定的温度范围内才能正常运行。

利用红外测温技术，运维人员可以在不接触设备的情况下，迅速准确地监测设备的温度变化情况，及时发现异常情况并采取相应的应对措施。

2. 热负荷检测：变电站设备的正常运行需要消耗一定的电能，因此会产生一定的热量。

通过红外测温技术，可以对设备的热负荷进行检测，及时发现是否存在过热或者过载情况，为设备的运行状态提供及时的反馈。

3. 故障预警：红外测温技术还可以用于设备的故障预警。

通过对设备表面温度的监测，可以发现设备存在的潜在故障，如局部过热、接触不良等问题，避免设备由于故障产生危险并及时修复。

通过以上应用，可以看出红外测温技术在变电运维中的重要性。

其可以提高运维人员对变电站设备运行状态的监测能力，及时发现设备存在的问题，降低设备的故障率，保障电力系统的安全稳定运行。

红外测温技术还具有以下几点优势：1. 非接触测温：与传统的温度测量方式相比，红外测温技术无需接触目标表面，能够避免因接触而影响被测物体的温度分布，能够在运行中不中断设备的正常运行。

2. 呈像直观：红外测温技术通过红外热像仪可以呈现被测物体的热图像，通过观察热图像可以直观地了解设备的温度分布情况，快速判断设备是否存在异常情况。

变电站远程红外在线检测系统技术方案南京国业科技有限公司1目录一概述 (3)1.1发展必要 (3)1.2设计定位 (4)1.2.1 设计定位 (4)1.2.2 系统特征 (4)1.3系统目的 (4)二体系结构 (5)2.1系统结构 (5)2.2功能 (7)三实现方法 (8)3.1系统连接方式 (8)3.2通信方式： (8)3.3变电站安装： (9)3.4设备清单 (10)3.3方案说明： (11)四系统功能 (12)4.1视频监控 (12)4.2远端调节 (12)4.2.1 正常模式 (13)4.2.2 非正常状态 (13)4.3数据采集 (13)4.4报警功能 (14)4.5报表系统 (14)4.6图形界面 (15)4.7报警追忆 (15)4.8历史数据 (15)五系统技术指标 (16)5.1红外热像仪技术指标 (16)5.2系统指标 (16)六实现效果 (17)2一概述1.1 发展必要随着电力系统的发展，对用电的可靠性要求越来越高。

随着无人值守的普及和智能化变电站的推广，目前，电力企业运行人员不断减少，而检修的成本不断提高。

为此，从现在的计划检修正向状态检修转变。

目前，我国变电站电气设备的检测工作，主要仍是按照《电气设备预防性试验规程》的要求定期进行预防性试验。

根据试验的结果来判断设备的运行状况，从而确定其是否可以继续投入运行。

长期以来坚持预防性试验对我国电力系统的安全运行起到了很大的作用，但随着电力系统大容量化、高电压化和结构复杂化，随着工农业生产的发展和用电部门重要性的提高，对电力系统的安全可靠性指标的要求也越来越高。

这种传统的试验与诊断方法已显得越来越不适应，主要表现在：1）试验时需要停电。

造成少送电及对经济生活带来一定的影响，在某些情况下，由于系统运行的要求，设备无法停电，往往造成漏试或超周期试验，这就难以及时诊断出故障缺陷。

2）试验周期长。

预防性试验的周期一般为一年，一些发展较快的故障很容易在两次规定试验之间的时间内发展成为事故。

变电站温度在线监测系统的建设方案摘要：介绍了变电站温度在线监测系统建设的必要性、可行性、总体结构和技术要求，分析了具体实施方案，指出应注意的问题。

关键词：变电站；温度；在线监测Abstract: This paper introduces the need for construction of the substation temperature monitoring system, the feasibility of the overall structure and technical requirements, analysis of a specific embodiment, the issues that should be noted.Keywords: substation; temperature; online monitoring1 建设的必要性随着城市建设中箱式变电站、电缆线路的广泛应用和电力负荷的增长，变电设备、电缆头出现过热进而烧毁设备的可能性大大增加。

无人值班变电站仅靠运维人员巡检测温会出现采集数据不及时、不全面的缺点，不仅增加了运维人员的劳动强度，而且只能在设备过热期间巡视才能起到预警作用，如果运维人员不在场，变电站温度将失去监测，对电力设备造成很大的安全隐患，不能做到风险的可控、在控、能控，更不能满足调控一体化的要求。

2 建设的可行性电力设备在遭受外力破坏时，会触发相应的保护动作，而保护动作使开关掉闸的时限都很短，是一个瞬间的过程，维修人员根本不可能在开关掉闸前排除故障，只能在掉闸后排除故障，恢复送电。

变电设备、电缆头从正常运行温度达到烧毁设备的温度却是一个连续的过程，有较长的慢热时间，这就为运维人员检修设备提供了时间。

只要预先设定告警温度，能够提前预警，安排运维人员检修，就可以排除隐患，避免事故的发生。

3 总体结构变电站温度在线监测系统采用分层分布式结构，由现场测温部分、通信管理部分和主站软件三部分组成，各层的功能如下：（1）、现场测温设备：处于系统最底层，在变电站现场的各种被测温设备（如电缆接头、触头等）安装温度传感器，负责采集温度数据并发送到上层的通信管理单元。

红外测温技术在变电站中的应用电力设备故障一般是由于过流、过载、老化、接触不良、漏电、设备内部缺陷或其它异常导致的，而上述故障一般都会伴有发热异常等现象，通过对设备的温度变化就能监控设备的运行状态。

本文主要论述了各类变电设备目前适合采取的三种有效测温方法，解决目前变电站无人值守后人員紧缺、维管设备多等现状。

提高变电设备和电网的安全运行系数。

标签：接触式温度传感器;手持式红外成像测温仪;远程全视场红外成像测温;遥视1引言如何保证供电系统安全运行和保障电力设备时刻处于稳定良好的状态，是电力管理的重点问题。

电力设备故障一般是由于过流、过载、老化、接触不良、漏电、设备内部缺陷或其它异常导致的，而上述故障一般都会伴有发热异常等现象，通过对设备的温度变化就能监控设备的运行状态。

2红外成像测温技术介绍在光谱图中，波长2.0～1000μm之间的部分称为热红外线。

自然界中所有温度在绝对零度（-273℃）以上的物体，都会不停地向外辐射热红外线。

因此热红外线（或称热辐射）是自然界中存在最为广泛的辐射。

物体的热辐射能量的大小，直接和物体表面的温度相关。

热辐射的这个特点使人们可以利用它来对物体进行无接触温度测量和热状态分析，这就是红外测温技术的基本物理原理。

红外热成像系统一般工作在中波红外区域（波长3～5μm）或长波红外区域（波长8～12μm）。

通过探测物体发出的红外辐射，将不可见的辐射图像转变为人眼可见的、清晰的图像。

3常用测温方法的对比分析目前，变电设备测温的方法主要有：接触式温度传感器、红外点温仪、手持式红外成像测温仪、全视场红外成像测温系统，下面对这4种测温方法的优缺点进行简述。

（1）接触式温度传感器测温。

将温度传感器与测温目标紧密接触，测温结果采用有线或无线通信的方式发送给测控主机。

（2）红外点温仪。

红外点温仪虽然采用的是红外测温技术，但使用的红外传感器是非成像的，因此尽管能够进行非接触测温，但不能成像。

（3）手持式红外成像测温仪。

基于红外技术的变电站温度监控王方;岳艳杰;邱道尹;朱云【摘要】针对变电站各发热点温度测量和监控问题,提出利用红外摄像机代替昂贵的红外热像仪对电力设备进行实时非精确的温度监控设计方案.该方案基于自源无线红外温度传感器,利用微型太阳能电池为测温和发射设备提供电源;发射端把测温传感器测得的温度量转化为红外信号并发射;接收端的红外监控摄像机对传感器扫描接收;监控中心对提取的红外图像处理、分析后,给出温度指示和异常报警信号.解决了变电站内高温高压强干扰问题.并开发了软件界面进行实时监控,做到各被测点的温度实时显示.通过实际检验,所设计的方案获得满意的效果.%With regard to the temperature measurement and monitoring in substations, this paper suggests to replace the thermal infrared imager, which is more expensive, with infrared cameras m monitoring the real -time and non -precision temperature. The scheme as proposed is based on the wireless infrared temperature sensor. The temperature measuring device and signal transmitting device in the scheme are empowered by micro-solar cells The sending terminal converts the temperature signal from the temperature sensor into the infrared signal and emits it out. The infrared camera at the receiving terminal scans the sensor and receives the signal. The monitoring center processes and analyzes the infrared image signal received, and then displays the temperature and issues alarms in case of an abnormality. This method effectively solves the disturbance problems of high temperature and voltage in stations. The software interface is developed for real -time temperature monitoring to display the temperature at each measuredpoint in real time. The actual test suggeats that the performance of the scheme designed is satisfactory.【期刊名称】《电网与清洁能源》【年(卷),期】2011(027)005【总页数】5页(P58-62)【关键词】红外技术;温度传感器;温度监控;图像识别;太阳能电池;变电站【作者】王方;岳艳杰;邱道尹;朱云【作者单位】华北水利水电学院,河南郑州,450011;四川农业大学,四川雅安,625014;华北水利水电学院,河南郑州,450011;华北水利水电学院,河南郑州,450011【正文语种】中文【中图分类】TM732在电力系统中，往往由于设备温度发生异常而导致不必要的故障。