[发明专利]基于红外测温仪的测温方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及在线监控领域，尤其涉及一种基于红外测温仪的测温方法和系统。

背景技术

电力设备的故障有多种多样，但大多数都伴有发热的现象。从红外诊断的角度看，通常分为外部故障和内部故障。众所周知，电力系统运行中，载流导体会因为电流效应产生电阻损耗，而在电能输送的整个回路上存在数量繁多的连接件、接头或触头。在理想情况下，输电回路中的各种连接件、接头或触头接触电阻低于相连导体部分的电阻，那么，连接部位的损耗发热不会高于相邻载流导体的发热，然而一旦某些连接件、接头或触头因连接不良，造成接触电阻增大，该部位就会有更多的电阻损耗和更高的温升，从而造成局部过热。此类通常属外部故障。外部故障的特点是：局部温升高，如不能及时处理，情况恶化快，易形成事故，造成损失。外部故障占故障比例较大。

所谓高电压电器设备的内部故障，主要是指封闭在固体绝缘以及设备壳体内部的电气回路故障和绝缘介质劣化引起的各种故障。由于这类故障出现在电气设备的内部，因此反映的设备外表的温升很小，通常只有几K。检测这种故障对检测设备的灵敏度要求较高。内部故障的特点是：故障比例小，温升小，危害大，对红外检测设备要求高。

红外线是一种电磁波，具有与无线电波和可见光一样的本质。红外线的发现是人类对自然认识的一次飞跃。利用某种特殊的电子装置将物体表面的温度分布转换成人眼可见的图像，并以不同颜色显示物体表面温度分布的技术称之为红外热成像技术，这种电子装置称为红外热像仪。

红外测温仪(也称为红外热像仪)是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统(也可以在目前先进的焦平面技术下可以省去光机扫描系统)接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，在光学系统和红外探测器之间，有一个光机扫描机构(利用焦平面技术的焦平面热像仪则无此机构)对被测物体的红外热像进行扫描，并聚焦在单元或分光探测器上，由探测器将红外辐射能转换成电信号，经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器来显示红外热像图。

这种红外热像图与物体表面的热分布场相对应，因而实质上是被测目标物体各部分红外辐射的热像分布图。而由于红外信号非常弱，与可见光图像相比，会缺少层次和立体感，因此，在实际动作过程中能为更有效地判断被测目标的红外热分布场。

在电力行业，很早就将红外热像仪运用于设备的安全检修上，通过其对电气设备和线路的热缺陷进行探测，如变压器、套管、断路器、刀闸、互感器、电力电容器、避雷器、电力电缆、母线、导线、组合电器、绝缘子串、低压电器以及具有电流、电压致热效应或其他致热效应的设备的二次回路等，这对于及时发现、处理、预防重大事故的发生可以起到非常关键而有效的作用。

目前变电站内的设备温度检测主要通过人员使用便携式红外成像仪进行测量，由于便携式红外成像仪所检测的设备热辐射易受到温度、湿度、风速、阳光照射等因素的干扰，这不但对检测人员的综合素质要求较高，往往会增加工作人员的劳动强度且不能及时发现设备的缺陷。另外还存在检测频率低，人员操作影响检测结果等问题，无法及时有效的反映设备的实际运行情况，具体包括：

问题一、测量间隔长，故障监测率低：

目前的巡检大多采用定期的人员巡检方式，由于采用人员巡检，巡检存在间断性。不同变电站的巡检间隔有所不同，重点大型变电站巡检间隔大多在每月一次，而小型变电站巡检在半年甚至一年一次，巡检存在较大的空档期。就算是奥运的保电期间，500KV的重点大型变电站，设备巡检每天只能进行几次，仍存在漏检的可能。

问题二、检测设备初始化条件不一致，数据漂移大：

由于巡检设备为间断性工作，对于敏感的测温设备每次开机的基本状态都有所不同，而且设备相对工作时间较短，无法进入长期的稳定状态，因而系统在巡检时存在较大偏差。对于同一设备的多次巡检数据，由于存在系统偏差，无法进行精确比对，也使系统的巡检率降低。

问题三、故障即时性检测，无趋势性预测:

对于设备的检测是判断设备当前的运行状态，即一个时间点的运行状态，而不是设备连续的状态，更无法对设备的运行状态趋势进行分析。设备的温度趋势变化往往可以反映设备的真实状态，因此即时性的巡检存在一定的误差。

问题四、数据表层化，无深入分析：

对于设备早期的故障，往往设备的局部温度会出现往复性变化。当巡检时假如设备的运行温度正常，也不能完全排查设备的故障，即数据是表层化的数据，而无法进行深入的分析和判断，也使系统巡检率降低。

问题五、报警界限模糊，判断误差大：