CN109357766A - 基于红外测温的变电设备缺陷检测方法与缺陷检测系统 - Google Patents

基于红外测温的变电设备缺陷检测方法与缺陷检测系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于红外测温的变电设备缺陷检测方法以及变电设备缺陷检测系统，根据测温现场的环境温度与反射率，对红外测温仪的测量数值进行修正，以提高设备发热缺陷性质判别准确率。基于故障标准，本发明可辅助变电运行人员进行变电设备红外测温发热缺陷的判别，提高现场巡视测温效率。实施时，可根据国网PMS2.0系统发热缺陷填报要求，将现场采集的测温图片及缺陷判别结果进行合理布局，并生成缺陷报告单；服务器基于缺陷报告单生成最终报告单，并远程发送至相关部门管理人员、班组管理人员以及检修人员，加速相关流程推进及消缺安排。

Description

基于红外测温的变电设备缺陷检测方法与缺陷检测系统
技术领域
本发明涉及电力检测领域，更具体地说，涉及一种基于红外测温的变电设备缺陷检测方法，以及一种变电设备缺陷检测系统。
背景技术
输变电设备的运行状态直接影响着电力系统的安全和效益，在运行中一旦出现不正常的工作状态，将会直接影响电网的供电，除修复费用大外，还会造成更大的直接经济损失。温度是设备正常运行的一个重要参数，电力设备发生故障时都有明显的热源部位并伴有热现象。
对于设备存在的故障隐患，目前多采用红外检测技术。由于红外检测技术能够以远距离、非接触、实时、快速在线监测方式获取设备的运行状态信息，具有分辨率高、形象直观、不受电磁干扰、安全可靠和效益/投资比高等优点，可以在不停电、不取样、不解体的状况下进行故障的诊断分析，因此，红外诊断技术在电力系统得到了较广泛应用。
然而，由于影响红外测温的因素较多，有些因素对相对温差的影响不能忽略，例如环境温度；变电站户外设备区未配备温湿度测量仪无法实时获取现场环境温度，变电运行人员进行户外红外测温发现温度异常时无法进行发热缺陷性质的准确判别。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够提高设备发热缺陷性质判别的基于红外测温的变电设备缺陷检测方法。
本发明的技术方案如下：
一种基于红外测温的变电设备缺陷检测方法，通过红外测温仪对检测部位进行测温，得到测温值，利用环境温度对测温值进行修正，得到校正温度值；针对当前的检测部位，参照故障标准，对校正温度值进行故障等级判定，得到当前的检测部位的检测结果。
作为优选，环境温度的获取方式为：通过自动定位或手动定位，并根据当前位置信息从气象服务平台获得相应的环境温度。
作为优选，对测温值进行修正的公式如下：
其中，T为校正温度值，ε为被测物体的表面发射率；T'为红外测温仪的辐射温度；n的取值与红外测温仪的工作波段关联，T0为环境温度。
作为优选，当红外测温仪的工作波段为8-13μm时，n＝4。
作为优选，故障标准涉及的若干一次设备的若干设备部位具体如下：
作为优选，结合表面温度判断法与相对温差判断法进行故障等级判定；
表面温度判断法：根据检测部位的校正温度值，对照标准温度值，当校正温度值超过标准温度值时，根据差值等级判定检测部位的故障等级；
相对温差判断法；根据相对温差计算公式进行判定，公式如下：
其中，Tmax为检测部位的三相中最高的校正温度值；T1为检测部位的正常温度，即检测部位的三相中最低的校正温度值，或相邻间隔同部位设备的校正温度值最低值；T0为环境温度。
一种变电设备缺陷检测系统，包括智能终端、服务器，智能终端用于实现所述的基于红外测温的变电设备缺陷检测方法，并生成缺陷报告单或正常结果报告，服务器根据缺陷报告单或正常结果报告的内容生成最终报告单，然后根据系统配置中的人员信息，将最终报告单分别发送给相关的人员。
作为优选，智能终端设置有测温间隔输入、主设备及部位选择、校正温度值输入、正常温度及环境温度值输入；并设置有自动定位或手动定位，从气象服务平台获得相应的环境温度；测温操作结束后，生成检测结果以及缺陷报告单或正常结果报告。
作为优选，在智能终端上选择主设备及部位选型后，根据故障标准自动输入正常温度；进行红外测温后，智能终端进行自动修正，生成校正温度值并输入。
作为优选，载入测温图片，生成缺陷报告单或正常结果报告时，自动将测温图片加载于缺陷报告单或正常结果报告中。
本发明的有益效果如下：
本发明所述的基于红外测温的变电设备缺陷检测方法以及变电设备缺陷检测系统，根据测温现场的环境温度与反射率，对红外测温仪的测量数值进行修正，以提高设备发热缺陷性质判别准确率。基于故障标准，本发明可辅助变电运行人员进行变电设备红外测温发热缺陷的判别，提高现场巡视测温效率。实施时，可根据国网PMS2.0系统发热缺陷填报要求，将现场采集的测温图片及缺陷判别结果进行合理布局，并生成缺陷报告单；服务器基于缺陷报告单生成最终报告单，并远程发送至相关部门管理人员、班组管理人员以及检修人员，加速相关流程推进及消缺安排。
附图说明
图1是手机端的运行环境要求示意图；
图2是服务器的配置要求示意图；
图3本发明的流程示意图；
图4是实例1的测温图片；
图5是实例1的操作过程示意图；
图6是实例2的测温图片；
图7是实例2的操作过程示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。
本发明为了解决现有技术存在的测温结果不准确、故障判断效率低等不足，提供一种基于红外测温的变电设备缺陷检测方法，以及一种变电设备缺陷检测系统，用于辅助变电运行人员进行变电设备红外测温发热缺陷的判别，提高现场巡视测温效率；同时采集现场测温图片生成规范格式报告远程发送至相关部门管理人员、班组管理人员智能终端，加速相关流程推进及消缺安排。
一种基于红外测温的变电设备缺陷检测方法，通过红外测温仪对检测部位进行测温，得到测温值，利用环境温度对测温值进行修正，得到校正温度值；针对当前的检测部位，参照故障标准，对校正温度值进行故障等级判定，得到当前的检测部位的检测结果。
考虑到变电运行人员户外进行测温时，无法准确获取现场环境温度，将影响变电设备发热缺陷性质的准确判别，本发明中，环境温度的获取方式为：通过自动定位或手动定位，并根据当前位置信息从气象服务平台获得相应的环境温度。由于影响红外测温的因素较多，其中有些因素对相对温差的影响不能忽略，本实施例中，考虑了设备反射率和温度的影响，即对测温值进行修正的公式如下：
其中，T为校正温度值，ε为被测物体的表面发射率；T'为红外测温仪的辐射温度(视在温度)；n的取值与红外测温仪的工作波段关联，作为电力行业中使用的红外测温仪的常用工作波段，本实施例中，红外测温仪的工作波段取8-13μm，则n＝4；T0为环境温度。
因此，使用红外测温仪进行测温时，应准确测定周围环境温度和电气设备的表面发射率才能准确计算相对温差，进而准确判别变电设备发热缺陷性质。
为了尽量覆盖变电设备的检测部位，本实施例中，故障标准可根据《国家电网缺陷标准库》与《带电设备红外诊断技术应用导则》，进行变电站的一次设备类型及其相应部位的发热缺陷分类整理。《国网缺陷标准库》中涉及14种一次设备(包括：主变压器、断路器、站用变、隔离开关、母线、电抗器、电流互感器、电压互感器、电力电容器、避雷器、消弧线圈、开关柜、穿墙套管、组合电器)，相应的26个设备部位(包括：套管、接头和线夹、金属导线、引线和接线端子、灭弧室、触头、接线座、电流互感器本体、电压互感器本体、熔丝接头、母排、柱头等)，涵盖范围基本上满足变电运行人员日常检测需求。
本发明中，结合表面温度判断法与相对温差判断法进行故障等级判定；
表面温度判断法：根据检测部位(变电设备的ABC三相)的校正温度值，对照标准温度值，如《带电设备红外诊断技术应用导则》，当校正温度值超过标准温度值时，根据差值等级判定检测部位的故障等级；
相对温差判断法；根据相对温差计算公式进行判定，公式如下：
其中，Tmax为检测部位的三相中最高的校正温度值；T1为检测部位的正常温度，即检测部位的ABC三相中最低的校正温度值，或相邻间隔同部位设备的校正温度值最低值；T0为环境温度。
将《国网缺陷标准库》中14种一次设备类型与相对应的26个设备部位发热缺陷判别依据如下表所示：
本发明还提供变电设备缺陷检测系统，包括智能终端、服务器，智能终端用于实现所述的基于红外测温的变电设备缺陷检测方法，并生成缺陷报告单或正常结果报告，服务器根据缺陷报告单或正常结果报告的内容生成最终报告单，然后根据系统配置中的人员信息，将最终报告单分别发送给相关的人员。
智能终端以软件的形式提供数据输入与处理，本实施例中，智能终端设置有测温间隔输入、主设备及部位选择、校正温度值输入、正常温度及环境温度值输入；并设置有自动定位或手动定位，从气象服务平台获得相应的环境温度；测温操作结束后，生成检测结果以及缺陷报告单或正常结果报告。
其中，作为故障标准的《国家电网缺陷标准库》与《带电设备红外诊断技术应用导则》，以数据库的形式导入至智能终端中，供软件调用，或与软件集成一体。进而，在智能终端上选择主设备及部位选型后，根据故障标准自动输入正常温度；进行红外测温后，智能终端进行自动修正，生成校正温度值并输入。
为了使缺陷报告单或正常结果报告更具阅读性与参考性，根据国网PMS2.0系统发热缺陷填报要求，在软件内载入测温图片，生成缺陷报告单或正常结果报告时，自动将测温图片加载于缺陷报告单或正常结果报告中。
智能终端为方便运行人员现场测温之后发现异常温差可立即使用判别，充分考虑变电运行人员所使用的不同手机，因此，需要开发安卓与苹果两种不同版本的软件，安装于运行人员的手机端来提高现场使用的普及率，进而提高现场巡视测温效率。
为了更好运行智能终端的软件，以及最终报告单的生成与远程发送，现场运行人员使用变电设备缺陷检测系统的手机端的运行环境要求如图1所示，服务器所需配置如图2所示。
结合本实施例所述的方法与系统，如图3所示，本发明的流程如下：
1、确定设备，首先初始化设备及部件对应的公式生成配置文件，然后根据用户选定的设备及部件进行后续操作。即根据导入的《国家电网缺陷标准库》中变电一次设备类型及相对应的设备部位进行选择操作。
2、填写采集的数据，将步骤1)中所选择设备类型及相应部位的现场红外测温ABC三相测温值Ta、Tb、Tc，环境温度T0，设备正常温度即三相最低值或相邻间隔同部位设备测温最低值T1输入。同时，如果数据不合法，则重新输入，如果数据合法，则进入步骤3)。
3、手机App默认自动定位当前位置信息，并根据当前位置信息从气象服务平台获取相应的气温T0。把T0数据自动填入，也可以人工修正实际的值。
4、验证数据计算，根据步骤1)选定的设备及部件，同时用户填写步骤2)采集到的数据，如果数据不合法则重新录入，数据合法则根据T0值、输入的三相测温值，运用修正算法修正输入的三相测温值。
5、加载公式，即表面温度判断法与相对温差判断法。
6、数据修正完成后自动加载步骤5)计算公式进行计算，得出初步异常或正常结果，正常则直接进行展示结果。
7、通过得出的异常结果并根据判别公式判别缺陷相别。
8、异常相别识别完成后则再进行异常等级判别：为一般缺陷(Ⅲ类)、严重缺陷(Ⅱ类)、危急缺陷(Ⅰ类)，最终将结果不同按黄、橙、红不同颜色区分展示结果。
9、根据生成的缺陷报告单或正常结果报告，上传现场所采集的测温图片。
10、服务器根据缺陷报告单或正常结果报告的内容与所采集的测温图片生成最终报告单。
11、根据系统配置中的人员信息，将最终报告单的信息分别发送给相关的人员。
12、下一轮操作，将上一轮操作显示清空，返回步骤进行下一轮操作。
实例1
110kV变电站变电运行人员10kV电容器组巡视测温为例，10kV#3电容器组电抗器引出线与垂直母线排处A相发热90.7℃，B相为39.1℃，C相为42.3℃。环境温度为25℃，相邻间隔电容器组同部位测温最低温度为35.8℃，测温图片如图4所示。
应用变电设备缺陷检测系统，主设备点选电力电容器，部位点选接头和线夹，输入设备测温温度：Ta＝90.7℃、Tb＝39.1℃、Tc＝42.3℃、T0＝25℃、T1＝35.8℃。先进行发热缺陷性质判别，再将电容器组发热缺陷图片上传至辅助平台生成发热缺陷报告，如图5所示。
实例2
220kV变电站#2主变110kV侧11B1隔离开关巡视测温，11B1隔离开关C相触头发热达到124.1℃、B相73℃、A相81.1℃，环境温度为28℃，相邻间隔同部位测温最低温度为62.3℃，测温图片如图6所示。
应用变电设备缺陷检测系统，主设备点选隔离开关，部位点选触头和线夹，输入设备三相测温温度：Ta＝81.1℃、Tb＝73℃、Tc＝124.1℃、T0＝28℃、T1＝62.3℃。先进行发热缺陷性质判别，再将隔离开关发热缺陷图片上传至辅助平台生成发热缺陷报告，如图7所示。
上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。只要是依据本发明的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种基于红外测温的变电设备缺陷检测方法，其特征在于，通过红外测温仪对检测部位进行测温，得到测温值，利用环境温度对测温值进行修正，得到校正温度值；针对当前的检测部位，参照故障标准，对校正温度值进行故障等级判定，得到当前的检测部位的检测结果。
2.根据权利要求1所述的基于红外测温的变电设备缺陷检测方法，其特征在于，环境温度的获取方式为：通过自动定位或手动定位，并根据当前位置信息从气象服务平台获得相应的环境温度。
3.根据权利要求1所述的基于红外测温的变电设备缺陷检测方法，其特征在于，对测温值进行修正的公式如下：
其中，T为校正温度值，ε为被测物体的表面发射率；T'为红外测温仪的辐射温度；n的取值与红外测温仪的工作波段关联，T0为环境温度。
4.根据权利要求3所述的基于红外测温的变电设备缺陷检测方法，其特征在于，当红外测温仪的工作波段为8-13μm时，n＝4。
5.根据权利要求1所述的基于红外测温的变电设备缺陷检测方法，其特征在于，故障标准涉及的若干一次设备的若干设备部位具体如下：
6.根据权利要求5所述的基于红外测温的变电设备缺陷检测方法，其特征在于，结合表面温度判断法与相对温差判断法进行故障等级判定；
表面温度判断法：根据检测部位的校正温度值，对照标准温度值，当校正温度值超过标准温度值时，根据差值等级判定检测部位的故障等级；
相对温差判断法；根据相对温差计算公式进行判定，公式如下：
其中，Tmax为检测部位的三相中最高的校正温度值；T1为检测部位的正常温度，即检测部位的三相中最低的校正温度值，或相邻间隔同部位设备的校正温度值最低值；T0为环境温度。
7.一种变电设备缺陷检测系统，其特征在于，包括智能终端、服务器，智能终端用于实现权利要求1至6任一项所述的基于红外测温的变电设备缺陷检测方法，并生成缺陷报告单或正常结果报告，服务器根据缺陷报告单或正常结果报告的内容生成最终报告单，然后根据系统配置中的人员信息，将最终报告单分别发送给相关的人员。
8.根据权利要求7所述的变电设备缺陷检测系统，其特征在于，智能终端设置有测温间隔输入、主设备及部位选择、校正温度值输入、正常温度及环境温度值输入；并设置有自动定位或手动定位，从气象服务平台获得相应的环境温度；测温操作结束后，生成检测结果以及缺陷报告单或正常结果报告。
9.根据权利要求8所述的变电设备缺陷检测系统，其特征在于，在智能终端上选择主设备及部位选型后，根据故障标准自动输入正常温度；进行红外测温后，智能终端进行自动修正，生成校正温度值并输入。
10.根据权利要求8所述的变电设备缺陷检测系统，其特征在于，载入测温图片，生成缺陷报告单或正常结果报告时，自动将测温图片加载于缺陷报告单或正常结果报告中。
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