CN106768362A - 基于红外热像仪的变电站监测装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于红外热像仪的变电站监测装置和系统，涉及电力的技术领域，该装置包括红外热像仪、光发射器、球形反射器、光接收器、控制器和支撑件；球形反射器安装在待测电力设备上；光接收器用于当接收到球形反射器反射的光时生成并发送采集启动信号至控制器；支撑件包括依次连接的可旋转底座、升降柱和固定底座；地面采集点与待测电力设备的位置对应；该红外热像仪、光发射器和光接收器的安装方向相同；控制器用于当接收到采集启动信号时，控制支撑件停止旋转和升降及控制红外热像仪采集红外热像；控制器还包括无线通信模块，用于发送红外热像至远程终端及接收控制指令。本发明可以实现在线温度监测和高精度测量。

Description

基于红外热像仪的变电站监测装置和系统

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其是涉及一种基于红外热像仪的变电站监测装置和系统。

背景技术

变电站的各种输变电设备，由于长期运行加上环境因素的影响导致出现各种各样的故障，从而影响整个供电系统的运行，并造成经济损失。随着现代电力行业的快速发展，供电系统对电能的配送质量要求越来越高，电力系统中电能生产、输送、分配的任何一个环节发生问题都会影响到整个系统的正常运行。变电站作为电力系统运行的关键环节，保证其安全运行和保障电力设备时刻处于稳定良好的运行状态，是电力管理的重要工作。因此，对变电站的电力设备进行实时在线监测，有利于保障电力系统安全稳定运行，降低电力设备维修成本，保证电能质量与供电可靠性，对于保障国民经济的持续增长和人民生活正常用电等方面也具有极其重要的意义。

变电站电力变压器的故障部位和原因有多种多样，大体上可分为内部故障和外部故障。根据电力单位提供的长期实验数据和大量观察的综合统计，绝大多数变压器故障部位都伴有发热现象，由实验数据，90％以上的电力设备发生故障时都有明显的热源部位并伴有热现象，因此，监测变压器是否发热异常即可以判断出绝大多数的变压器故障类型，为进一步的设备检查提供重要依据，由此可见，对电力设备的温度进行密切监测，是保障电力设备可靠运行的必备手段。目前电力系统对电力设备的故障检测通常都采用手持式红外热像仪进行检测，手持式红外热像仪存在需人工操作、不能连续监测、无法主动报警等问题。

针对上述手持式红外热像仪检测方式存在的效率低、无法持续监测与报警的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于红外热像仪的变电站监测装置和系统，以持续监测变电站设备的温度信息，操作简单、测量精度高。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于红外热像仪的变电站监测装置，包括：红外热像仪、光发射器、球形反射器、光接收器、控制器和支撑件；控制器与所述红外热像仪、光发射器、光接收器和支撑件分别连接；球形反射器安装在待测电力设备上，用于反射光发射器发射的光；光接收器用于当接收到球形反射器反射的光时生成并发送采集启动信号至控制器；支撑件包括依次连接的可旋转底座、升降柱和固定底座，该升降柱垂直于固定底座安装，该固定底座安装在地面采集点；地面采集点与待测电力设备的位置对应；红外热像仪、光发射器、光接收器和控制器集中安装在可旋转底座上；该红外热像仪、光发射器和光接收器的安装方向相同；控制器用于控制支撑件旋转和升降，当接收到采集启动信号时，控制支撑件停止旋转和升降及控制红外热像仪采集红外热像；控制器还包括无线通信模块，该无线通信模块用于发送红外热像至远程终端及接收控制指令。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，可旋转底座包括竖直步进电机；控制器发送脉冲信号至步进电机，以控制竖直步进电机旋转。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，固定底座还包括水平步进电机与车轮；水平步进电机与控制器连接；车轮用于沿巡检路线铺设的导轨移动。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，包括多个球形反射器，分别安装在待测电力设备上的多个测温点，球形反射器包括表面反射层。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，红外热像仪包括红外光学镜头、红外探测器和信号处理器；红外光学镜头用于接收和汇聚待测电力设备发射的红外辐射信号；红外探测器用于将红外辐射信号转换成电信号；信号处理器用于处理转换电信号。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，外光学镜头是红外广角镜头、红外长焦镜头或红外标准镜头。

第二方面，本发明实施例还提供一种基于红外热像仪的变电站监测系统，包括：远程终端、设置于地面采集点的可开关密封盖和上述第一方面及其各可能的实施方式提供的基于红外热像仪的变电站监测装置，密封盖用于将变电站监测装置密封在地面采集点的地下位置；远程终端与变电站监测装置无线通信连接。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，还包括报警器；远程终端用于接收红外热像并获取温度，当温度高于安全阈值时控制报警器报警。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，还包括设置于变电站内的导轨，该导轨设置于待测电力设备的周围。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，导轨是直线导轨。

本发明实施例带来了以下有益效果：

基于红外热像仪的变电站监测装置，利用红外热像仪采集待测电力设备的温度信息，可以实现对电力设备的在线温度监测，通过在待测电力设备上安装球形反射器及支撑件的升降及旋转，可以实现对多个待测电力设备的自动精准定位，提高了测量精度及测量效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种变电站监测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种变电站监测装置的结构框图；

图3为本发明实施例提供的一种变电站监测装置的支撑件的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种变电站监测系统的结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在通知信息访问方法及通知信息访问装置的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作详细说明。

实施例1：

本发明实施例1提供了一种基于红外热像仪的变电站监测装置，用于监测变电站内电力设备的温度信息，参见图1所示的变电站监测装置的结构示意图，该变电站监测装置包括：红外热像仪110、光发射器120、球形反射器(未示出)、光接收器140、控制器150和支撑件160。

控制器150与红外热像仪110、光发射器120、光接收器140和支撑件160分别连接，并在控制器的控制下运行，其连接关系参见图2所示的变电站监测装置的结构框图。

具体地，红外热像仪110主要包括红外光学镜头、红外探测器和信号处理器；其中，红外光学镜头用于接收和汇聚待测电力设备发射的红外辐射信号；红外探测器用于将红外辐射信号转换成电信号；信号处理器用于处理转换电信号。

在选择红外热像仪时，高温量程一般到200℃即可，低温量程一般要求到达-20℃。对于一般的电气设备或部件，热像仪像素在160×120，并选用标准镜头。对于远距离、小目标测量(如输电线路的线夹等)，可以选用320×240像素或640×480像素及更高像素，并选配长焦镜头。对于近距离、大目标测量(如1米内在1幅热图中显示整个变压器的温度分布)，可以选配广角镜头。对于温差较小的目标(如交流高压电气设备等)，可以选用热灵敏度较高的热像仪。

当需要有长时间连续检测要求时，选用外接电源，否则可以使用蓄电池等方式供电。

其中，球形反射器安装在待测电力设备上，用于反射光发射器120发射的光；光接收器140用于当接收到球形反射器反射的光时生成并发送采集启动信号至控制器150。在实际使用时，变电站内存在多个需要监控的电力设备，每个电力设备也存在多个测温点，为了保证红外热像仪110采集的准确性，在上述测温点处均安装了球形反射器，用于反射光发射器120发射的光，当该反射光被光接收器140接收到时，生成并发送采集启动信号至控制器150，由控制器150控制红外热像仪110进行红外热像采集。上述球形反射器安装的测温点位置优选在实际需要监测的电力部件位置的下方，以不遮挡该电力部件为宜。

为了提高光接收器的接收效率，在球形反射器上还设置有表面反射层。

参见图3所示的变电站监测装置的支撑件的结构示意图，其中支撑件包括依次连接的可旋转底座210、升降柱220和固定底座230，该升降柱220垂直于固定底座230安装，该固定底座230安装在地面采集点；地面采集点与待测电力设备的位置对应。

其中，可旋转底座包括竖直步进电机；控制器发送脉冲信号至竖直步进电机，以控制竖直步进电机旋转。当该步进电机旋转时通过必要的连接件可以带动整个可旋转底座旋转。由于步进电机的旋转是以固定的角度一步一步运行的，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

其中升降柱为电动升降杆，可以在控制器的控制下进行升降。

进一步地，红外热像仪110、光发射器120、光接收器140和控制器150集中安装在可旋转底座上，并且该红外热像仪110、光发射器120和光接收器140的安装方向相同，如此则可以保证由光发射器120、光接收器140和球形反射器组成的定位装置正常工作，即光发射器120的照射位置为测温点的球形反射器，此时红外热像仪110也对准了需要采集温度的电力部件，从而保证了采集精度。

控制器用于控制支撑件旋转和升降，当接收到采集启动信号时，控制支撑件停止旋转和升降及控制红外热像仪采集红外热像。在非工作状态时，变电站监测装置停留在地面的采集点处；在开始工作时，控制器控制光发射器120和光接收器140开启，并控制升降柱220缓慢升起、可旋转底座210缓慢旋转。可以理解的是，升降柱220的升降和可旋转底座210的旋转可以交替进行，例如上升一定距离后再旋转一周；也可以同时进行，由于球形反射器具有一定面积，可以保证不会错过测温点。当接收到光接收器140发送的采集启动信号时，控制可旋转底座210停止旋转和升降柱220停止上升，并控制红外热像仪110采集当前的红外热像。针对地面采集点周围存在多个待测的电力设备的情况，上升加旋转扫描的方式可以保证对多个待测的电力设备依次进行温度采集，不需要预先编程输入测温点的位置及高度等坐标，操作简单。

控制器还包括无线通信模块，在红外热像仪110采集到待测电力设备的红外热像后，该无线通信模块用于发送红外热像至远程终端及接收控制指令。

考虑到变电站中各待测电力设备的距离较远，固定底座还可以设置有步进电机与车轮，可以通过沿巡检路线铺设的导轨移动，从而实现在多个采集点之间的转移，方便就近采集温度信息。上述步进电机也与控制器连接，由控制器控制行进。

本实施例1中的变电站监测装置，利用红外热像仪采集待测电力设备的温度信息，可以实现对电力设备的在线温度监测，通过在待测电力设备上安装球形反射器及支撑件的升降及旋转，可以实现对多个待测电力设备的自动精准定位，提高了测量精度及测量效率。

实施例2：

本实施例2提供了一种基于红外热像仪的变电站监测系统，参见图4所示的变电站监测系统的结构框图，包括实施例1中提供的变电站监测装置410和远程终端420。

进一步地，该系统还包括设置于地面采集点的可开关密封盖，用于将变电站监测装置密封在地面采集点的地下位置；远程终端与变电站监测装置无线通信连接。上述远程终端可以是PC、服务器、手机或其他移动智能终端。

进一步地，该系统还包括报警器，远程终端用于接收红外热像并获取温度，当温度高于安全阈值时控制报警器报警。该系统还包括设置于变电站内的导轨，该导轨设置于待测电力设备的周围。优选地，该导轨是直线导轨。

本实施例2中的基于红外热像仪的变电站监测系统，包括远程终端，可以利用红外热像仪采集待测电力设备的温度信息，可以实现对电力设备的在线温度监测，通过在待测电力设备上安装球形反射器及支撑件的升降及旋转，可以实现对多个待测电力设备的自动精准定位，提高了测量精度及测量效率。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于红外热像仪的变电站监测装置，其特征在于，包括：

红外热像仪、光发射器、球形反射器、光接收器、控制器和支撑件；所述控制器与所述红外热像仪、光发射器、光接收器和支撑件分别连接；

所述球形反射器安装在待测电力设备上，用于反射所述光发射器发射的光；所述光接收器用于当接收到所述球形反射器反射的光时生成并发送采集启动信号至所述控制器；

所述支撑件包括依次连接的可旋转底座、升降柱和固定底座，所述升降柱垂直于所述固定底座安装，所述固定底座安装在地面采集点；所述地面采集点与所述待测电力设备的位置对应；

所述红外热像仪、所述光发射器、所述光接收器和所述控制器集中安装在所述可旋转底座上；所述红外热像仪、所述光发射器和所述光接收器的安装方向相同；

所述控制器用于控制所述支撑件旋转和升降，当接收到所述采集启动信号时，控制所述支撑件停止旋转和升降及控制所述红外热像仪采集红外热像；

所述控制器还包括无线通信模块，所述无线通信模块用于发送所述红外热像至远程终端及接收控制指令。

2.根据权利要求1所述的变电站监测装置，其特征在于，

所述可旋转底座包括竖直步进电机；

所述控制器发送脉冲信号至所述竖直步进电机，以控制所述竖直步进电机旋转。

3.根据权利要求1所述的变电站监测装置，其特征在于，

所述固定底座还包括水平步进电机与车轮；所述水平步进电机与所述控制器连接；所述车轮用于沿巡检路线铺设的导轨移动。

4.根据权利要求1所述的变电站监测装置，其特征在于，所述装置包括多个所述球形反射器，分别安装在所述待测电力设备上的多个测温点，所述球形反射器包括表面反射层。

5.根据权利要求1所述的变电站监测装置，其特征在于，

所述红外热像仪包括红外光学镜头、红外探测器和信号处理器；所述红外光学镜头用于接收和汇聚所述待测电力设备发射的红外辐射信号；所述红外探测器用于将所述红外辐射信号转换成电信号；所述信号处理器用于处理转换所述电信号。

6.根据权利要求5所述的变电站监测装置，其特征在于，所述红外光学镜头是红外广角镜头、红外长焦镜头或红外标准镜头。

7.一种基于红外热像仪的变电站监测系统，其特征在于，包括：远程终端、设置于所述地面采集点的可开关密封盖和权利要求1-6中任一项所述的基于红外热像仪的变电站监测装置，所述密封盖用于将所述变电站监测装置密封在所述地面采集点的地下位置；所述远程终端与所述变电站监测装置无线通信连接。

8.根据权利要求7所述的变电站监测系统，其特征在于，所述系统还包括报警器；所述远程终端用于接收所述红外热像并获取温度，当所述温度高于安全阈值时控制所述报警器报警。

9.根据权利要求7所述的变电站监测系统，其特征在于，所述系统还包括设置于所述变电站内的导轨，所述导轨设置于所述待测电力设备的周围。

10.根据权利要求9所述的变电站监测系统，其特征在于，所述导轨是直线导轨。