论高压配电设备红外在线监测系统的应用.docx

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1、摘要电力设备是电网的重要组成部分。为保证电网安全、稳定、连续运行，避免因故障造成长期停机,需要对电力设备进行实时状态监测。红外检测技术是电气设备温度监测的有效技术手段。本文基于红外测温仪和红外热像仪这两种红外测温装置，研究电力设备红外测温关键技术。本文硬件系统选用高精度红外点温度计作为核心监控设备。红外测温仪安装在高速旋转的云台上。通过ZigBee模块与上位机通讯，可实现对高压配电设备关键部位的全方位测温：软件系统的设计采用1.abVIEW编写，实现高压配电设备温度信息实时显示在监控平台上。同时结合数据库对监测数据进行保存和分析。通过在变电站的实际实验，该系统可以完成高压配电设备的在线测温，测

2、量效果达到硕期目标。系统性能好，监控功能好，后续开发能力强。关罐词：高压配电设备：红外在线监测系统：在线监测第1章绪论1.1 课题的研究背景和意义近年来，厨若智能电网的深入推进，电力行业向高电压、大容量互联网化方向转变。保障电力设备安全、可持续运行变得越来越重要。闪此，对电力设备进行实时监控已成为保障其安全运行的有效手段。这将有助于发现设备的除患，采取有效的预防性维护措施，最大限度地减少停电的发生。电力设施发生故障的物理机制主要涉及电、磁、热、力等，但电力系统中的设备故障和事故大多具体表现为温度异常。当设备出现故障或异常时，相应故障点的温升变化会异常明显。因此,这些元件的温度信息可以作为电力设

3、备状态检测的可靠依据。现阶段，根据不同的测温原理，有多种测温仪瑞和方法可供选择.然而，较传统的接触式测温方法在电力设备的温度监测中存在很大的局限性.例如，热敏电阻测温受高压电力设备的电磁和温度影响，接触元件易老化，稳定性差，电源技术难以攻克。光纤测温法虽然具有利用光纤整段进行测温的特点，但其分布特性非常适合测量一定长度的管状设备的温度，表面无电压，如温度输油管道、电缆等具行沿线分布特性的设备监测，对高压带电设备的测温有很大的局限性，难以实现对高压配电接触点的在线测温设备和配电柜“红外测温技术不仅可以远距离对目标进行非接触式在线监测，而且可以快速响应，快速获取被测设备的状态信息。同时还具有抗电熊

4、干扰、安全稳定、性价比高等优点，可在不干扰被测设备运行的情况卜进行故障诊断和分析。因此，红外测温技术逐渐成为电力行业在线监测的有效技术手段。目前，红外探测在各个领域的应用越来越广泛和深入。以红外检测技术为核心的监控系统己成为电气设备监控的重点。常用的红外测温设备主要分为红外测温仪和红外热像仪。红外测温仪具有测温准确、结构简单、价格低廉等优点。适用于电气设备关键点的温度监测。红外热像仪通过红外探测器和光学成像物境实现热像测温，将物体发出的不可见红外热辐射转化为可见红外热像。是目前最主要的红外热像测温仪器。它采用实时扫描热成像技术进行温度分析，可以直观地显示电气设备的表面热场分布，价格较高。本文以

5、红外测温仪为基础，研究J电力设备红外温度监测关键技术，在电力设备红外温度在线监测系统设计、红外热像处理技术、影响因素及影响因索等方面进行r相应改进.1.2 国内外研究现状1.2.1国外红外检测技术研究现状I960年代中期，瑞典国家电力部门在欧洲率先将红外检测技术应川于电力设备故障检测领域，成功地进行J电力设备故障诊断与分析.1970年代，国外工程师将红外热像仪安装在工程车辆或直升机上，对高压输电线路或其他电网设备的连接装冏运行状态进行巡检。相应的红外诊断故障判断程序和标准、红外检测技术规范也初步制定完成。最早在发达国家推广应用，效果显若。美国学者的研究表明，红外检测技术在电力设备检测中的投入成

6、本与节省的维护成本和设备损耗成本之比为1:27。1990年电力设备故障红外检测技术研究得到国际大电网会议的大力支持。认为在电力设备红外检测领域，正处于从预防性故障维护到状态维护的转变过程中。该技术的推广对设备的预防性维护和状态维护具有重要意义。1993年美国电力大会上，两家著名电力公司详细分享了他们在红外技术方面的成功经验，成功地将红外热成像技术应用于各种电力设备的检测，并提出红外诊断可以说是关键手段设备检测、隐患排查、实时抢修.2003年，美国minimax公司宣布其生产的远程图像监控系统将统一采用HjR的红外热像技术.监控系统通过F1.1.R智能红外热像仪，实现对电力设备红外热像的远程实时

7、监控，实时获取设备温度，及时发现电力设器热异常区域，判断运行状态以提高电力系统运行的安全性和供电的可靠性.1. 2.2国内红外技术检测应用现状1970年代初，我国开始在电力设备检测领域研究红外检测技术.其中，电气设备的连接器是最早的检测对象，采用的是我国研制的红外测温仪。80年代中期，各电力科研院所陆续推出更先进的光学机械扫描热像仪，积极开展发电、输变电设备故障的红外检测研究。特别是直升机巡线红外探测试验成效显着，UOkV.22OkV输电线路上进行了大范围的试验。90年代以后，各电力科研院所（所八省（市）电力局（供电后）和高校实验室在逐步扩大研究范围的基础上，开展了广泛的科研项目，枳累了更多的

8、现场检测经验。现场红外检测范围。1988年国产手持式快速红外测温仪已用于检测变电站变压器等设备的连接，发现故障点较多，并指出有效距离不足、目标宽度不足等检测局限性：1995年，邯郸市电力局检修人员根据变压器油箱内部油异常与充油谎套管出现明显温差的原理，应用红外热像仪对多种型号的变压器进行诊断，综合结合几个例子进行分析；1997年，西北电力试验研究院对200多只变压器电容高压套管进行了红外检测，验证了红外检测的准确性，发现了变压器顶部接头过热、缺油等缺陷：2001年国内学齐研究了红外电力设备诊断技术对运行环境的要求，分析了外部环境、测温范围、测试距离、相邻设备的热辐射影响等。H前，我国电力工业不

9、仅利用红外技术检测各种高压设备和架空高压输电线路的外国接头等外部故障,还成功地将其用了各种高压输电线路内部电路故障和绝缘故障的诊断。高压设备“此外，红外成像的应用还可以诊断高压开关绝缘棒和超高压绝缘工具的内部缺陷。经过大罡的现场试验和实验，研究人员掌握了各种电气设备内外故障的外观红外热像的基本特征,以及各种设备各种故障的大量典型红外光谱图和温度。装备变化规律。加快制定红外检测相关规范标准。2008年我们颁布了带电设备红外诊断应用规范(DUt664-2008),是对带电设备红外诊断技术应用标准规范(D1.1.664-1999)的改进版1999年，从而迅速提升红外检测技术在电力设备故障检测领域的地

10、位。1.3 本文的主要研究内容和主要工作本文以红外测温仪为基础，研究电力设备红外测温关键技术如下：考虑到变电站设备的测温要求，根据用电设备的类型不同，测温主要针对电压等级在UoKV以上的室外配电设备的触点、电压等级为66的户内配电箱内的触点。35kV.以及主要用于发电厂的电缆和电缆接头的关键点。针对电力设备关键点温度监测问题，设计并实现了以红外测温仪为核心的电力设备红外在线监测系统。系统采用扫描云台，实现点测温与扫描测温相结合，时用电设备关键点进行全方位在线监控.人机交互界面和控制系统采用IabVIEW软件编写.通过实验调试，该系统测温精度高，运行可养。可实现电力设备温度数据采集、显示、存储、

11、查询等功能。该系统操作界面荷堆，可移植性强，实用价值高。本文的章节如下：第一章介绍了选题的背景和意义，详细总结了国内外与该选题相关的现状，最后总结了选题的主要内容和主要工作。第二章介绍了红外辐射的基本规律，介绍了常用的红外测温仪、红外测温仪和红外热像仪的工作原理和应用方法，分析了它们各自的特点和优势。为后续工作提供了理论依据.第三章以红外i则温仪为核心，设计并实现了用电设备红外在线监测系统，选择了红外测温仪、扫描云台、无线通信模块等硬件。人机界面和控制系统由1.abV1.EW软件编写，利用不同功能的模块实现电力设备关键点的在线监测“笫四章重点介绍高压配电设备红外在线监测软件设计。通过编程语言的

12、开发，设计了方便可辨的人机交互界面。第五章重点介绍该套设备在实际变电站中的应用，并通过现场安装增加相关测试经验。第2章红外检测技术相关原理分析1.4 红外辐射的基本规律现代红外探测技术是基于红外物理、红外光电技术、信号与信息处理技术、数字图像处理技术和计算机应用技术的综合技术。红外线实际上是一种波长在0.76Um、100Om之间的电磁波，按波长范围可分为近红外线、中红外线、远红外线和甚远红外线四大类。红外辐射是自然界中分布最广的电磁辐射之一。在常规环境下，任何物体的分子和原子都会产生不规则的运动，不断地朝射红外线能Sb分子和原子的不规则运动越剧烈，向外辐射的能屈就越大：相反，幅射的能量:越小。

13、物体表面的温度可用于测景红外热辐射的能量。辐射能量越大，物体表面温度越高：反之，则表明物体表面温度较低。在自然界中，所有温度高于绝对零的物体都在不断地向周围辐射红外能量。红外辐射能场的大小及其波长分布与其表面温度密切相关。因此，通过测S1.物体自身辐射的红外能垃，可以准确确定物体的表面温度，这是红外热辐射测温的理论基地。2. 2红外探测仪器电力设备红外在线监测常用的红外测温仪有两种：红外测温仪和红外热像仪。2.3.1 红外测温仪红外辐射测温仪在测量物体表面温度时,实际上是测量目标物体在测温仪波段内的热辐射。根据被测目标的红外辐射能珏与温度的函数关系，温度计计算出被测目标的温度。红外辐射测温仪乂

14、称红外测温仪，是一种结构简单的非成像红外测温仪器.由于它测量目标物体表面某一点附近某一区域的平均温度，故又称红外点温度计。与红外热像仪相比，具有结构简单、价格低廉、操作方便、携带方便等优点。红外测温仪由光学元件、红外检测单元和信号处理模块组成.光学元件的主要作用是采集被测目标的红外辐射能量，并通过仪器镜头将采集到的能量采集到红外探测器上。红外探测器将接收到的热辐射能量转换为电信号。电信号处理部分对红外探测器输出的微弱电信号进行放大，最后显示模块显示被测物体的表面温度。红外测温仪的种类很多，可分为便携式、住线式和扫描式。根据测温原理，分为单色温度计和比色温度计.便携式温度计易于携带。除了用于电力

15、设备检膜外,在生活中也经常使用。在线温度计可以长时间测量温度，多用于设备关键点的在线监测.扫描式温度计是温度计和扫描式云台的组合,可实现测温角度和位置的转换.2.2.2红外热像仪红外热像仪是一种能够进行二维成像的红外测温系统。最早应用于军事领域，它掌握了红外成像技术，即掌握了夜间作战的主动权.附着时代的进步，民用红外测温仪已广泛应用于牛.活的方方面面。其中，红外热像仪在电力设备温度监测领域发挥若重要作用。红外热像仪可以快速有效地测Ift物体表面的实时温度，稔定、高效、可靠，不受电磁干扰的影响。与红外测温仪相比,它在两种情况下有两个突出的优点：一是测量表面温度分布不均的大面积目标的表面温度场：另

16、一种是快速确定有限M域内的热点或过热M域.由于这两个优点，虽然红外热像仪功耗大、价格高，但它仍然是电力系统中必不可少的红外测温仪器.红外热像仪由光学成像物镀、光学扫描机构、红外探测器、前置放大器,视频信号预处理电路、显示记录系统和外围辅助设备组成24。通过非接触式检测，红外热像仪通过光学系统和扫描系统将被测物体表面的红外热减成像在红外探测器上,探测器将其转换成热像和温度值的视频信号,视频信号经过放大处理后送至终端故示器，形成目标物体表面温度分布的二维热像.图像中每个点的灰度值对应于被测目标上该点发出并到达红外探测器的辎射能量。通过计算,可以从红外热像中读出被测物体表面各点的温度值。第3章配网设

17、备红外在线监测系统硬件设计3.1系统总体设计根据变电站高压电力设备关键点测温要求，测温系统硬件部分由红外测温仪、工控计算机、直流电源、云台、无线通讯模块等组成。可实现单点监控、扫描监控、异常温度报警、数据归档等功能。系统整体框架如图。图3-1系统整体统整体系统可分为单点监控系统和扫描监控系统两部分。单点监控系统采用红外测温仪测量开关柜内关键点的温度。单点测温是红外测温仪的点对点测温方式，距离系数小。主要应用：安装环境狭窄、测点少、支架安装困难、电气绝缘距离小的场所，如开关柜.由于距离系数小的温度计体积小、成本低，所以这种方法安装方便，可以降低设备成本。扫描监控是一种由云台和探头组成的一对多测温

18、方式，距离系数比大。主要应用：安装环境宽广，测温点多且密集，支架安装方便，对电气绝缘距离要求高的场所，如电力变压器。由于对电气绝缘距离的要求较而，必须使用距离系数比大的温度计。同时.测温点多而密。如果采用单点测温，成本高，安装难度大.采用扫描测混,只需一个测温仪和一个云台即可完成多点测温,降低成本。云台根据程序指令选择相应的定位点，犷大r测温仪的视野.因此，从某种意义上说.它起到了将一个温度计变成多个温度计的作用.以上两种方式可根据现场环境灵活选择。图3-2使用扫描监控系统显示计弟机主机的扫描温度.图3-2扫描监测系统实物图3.2红外测温仪的选择3.2,1红外测温仪各项参数(1)距离系数比是红

19、外测温仪的一个关键技术参数：它是红外测温仪镜头到被测目标的水平距离与被测目标直径的比值。如以下公式所示：rD&=亍(3-1)式中：D-目标与红外测温仪之间的距离：S一一目标直径：Ki距窗系数。距离系数比值越大，温度计的检测能力越强。在与被测目标距离相同的情况下，允许被测目标的表面积越小.对于单波段温度计，根据测温距离，目标尺寸至少应为公式(3-1)计算尺寸的1.5倍。本文根据现场需要计算距离系数.系统选用距离系数为20:1和200:1的点式温度计。开关柜单点监控系统采用距离系数比为20:1的温度计，扫描监控系统采用距离系数比为200:1的温度计。(2)工作波段工作波段是指红外测温仪选用的红外探

20、测器的响应波长范围，一般为35um或814m.变电站内各种电气设备的温度变化范围一般在27227C,所以响应波长为8-14Hm仪器更适合检测，所以红外测温仪的波段为8T4口m.(3)发射率设置目前的红外测温仪大多内置环境温度补偿模块，基本不考虑环境辐射的影响。通过将温度计的发射率设苴为与被测目标一致，可以消除被测设备发射率时测量结果的影响。因此，红外测温仪必须具有调节发射率的功能。(4)瞄准方式为了快速准确地将红外测温仪对准被测点，实现对温度的准确测量,必须进行麟准定位。红外测温仪有两种畸准方式：光学聚焦瞄准定位和激光畸准定位。该系统采用激光瞄准方式，利用激光线性传播的特性，通过观察红外测温仪

21、发射的激光的光斑位置，判断测温仪的镜头是否对准被测目标。(5)响应时间啕应时间是指被测物体从进入到充满温度计的视场，获得稳定的温度显示值所需的时间。系统选用的红外测温仪响应时间小于300ms,满足快速测量要求。(6)数据传输通讯设备系统应进行红外温度数据的远程传输，因此应具备远程无线通信能力。目前的温度计一般采用RS485出行接口。通过一个RS232/RS-485转ZigBee模块，ZigBee可以实现数据的远程无线通信能力。工人可通过工控机远程控制红外测温仪，将温度监测数据通过无线通讯传输至计算机，实现在线监测。(7)保护选件红外测温仪虽然使用简雉方便，但其后期维护也不容忽视。时于变电站的室

22、内设备，红外测温仪受环境影响较小，不需要经常维护，但安装在室外电力设备附近的测温仪受自然环境和气候条件影响较大。需要根据实际室外环境采取相应的保护方案，否则可能会降低测量精度甚至损坏仪器。户外保养主要是清洁镜片表面,当镜片表面有灰尘等污垢时，会影响红外辐射的透过率：另一个重要的维护是防水。只有做好保护才能保证温度计长期高效运行。3. 2.2所选红外测温仪参数本系统使用的红外点温仪为采购的相应设备.具体型号如表3T所示。表3-1红外点温仪性能参数型号测温范围距离系数通信方式红外点温仪-30+300200:1(20:1)ZigBee电源方式DC12V100mA测量精度满量程的隔2tC最小测量距离I

23、m响应波长8-14微米响应时间小于300亳秒辐射率O.IT.O可调工作环境-30-50C1 .3云台3 .3.1云台的选择云台是系统中的关键设备。由于红外测温仪和监控摄像机的扫描轨迹和速度由云台控制，而云台运动的方向直接关系到获得的视频和红外信号坐标，因此云台必须有良好的定位和控制系统，具有较高的运行精度和稳定，并尽量减少噪音和振动，防止对红外和视频信号采集的影响，系统中的扫描监控系统在云台上安装了红外测温仪，可以高速稳定地进行水平和垂直旋转。通过控制云台旋转或预设位置，扩大红外测温仪的监控范围。所选云台的具体参数为：供电电压：DC12V1.5A(IO%)机芯功率：24W手动控制水平速度：0.

24、12-240/s手动控制垂直速度：0.12-1.20/s垂直扫描范围：Oo-90水平扫描范国：360连续预置点：128个预置点捕获时间：1.5s预置点速度：240IS制式：PAbNTSC预宜位精度偏差：02云台旋转速度快,可以快速捕捉小目标。而且在长期运行后，云台可以自动修正因机械磨损引起的预置位偏差，从而保证预宜位的长期精度。同时，云台支持多种通讯协议和通讯接口，适川于多种控制设备，广泛应川于银行、机场、电力等场所。即使在高速更条的运动过程中，云台内置解码器也能准确控制云台旋转到设定位置。3.3.2云台解码与控制本系统云台解码器硬件部分采用双处理器，软件采用自主研发的处理和控制算法，使云台具

25、有实时变速能力，快速准确的调速和定位。这有助于系统的准确测量。云台解码器是云台控制的关键i殳备“云台的精确控制和扫描跟踪是通过内置的云台解码器实现的。安装后有控制软件精确编辑扫描轨迹和扫描速度，远程控制云台旋转、镜头变焦、变焦和光圈调整。系统根据预先存储在主机中的指令，按照预设的扫描轨迹对被测设备的点数进行一一取点。可先手动控制设置内容，可存储记录扫描轨迹、扫描速度、测点等信息。系统可以反竟调用这些数据，反贪扫描。必要时，人员可以通过系统软件主动控制红外测温和视频信号采集。通过云台解码器,可以控制视频切换、镜头变焦、近距离/远距离、光圈调节等，并根据监控中心运行发出的指令控制云台上下左右和自动

26、巡视。3.4ZigBee无线通信3.4.1ZigBee简介无线通信模块采用ZigBCc。根据IEEE8O2.I54标准，实现数千个微型传感器之间的通信。ZigBee是一种低速无线个域网技术。适用于通信数据量较小、数据传输速率较低、分布范围较小的场合，但对数据的安全性和可旅性有一定要求，对成本和功耗要求极低，并且易于安装和使用。主要适用于自动控制和远程控制，可嵌入各种设备。1.4.2 ZigBee特点与其他无线通信标准(蓝牙、WiFi等)相比,ZigBo。无线通信标准具Tf功耗极低、时延短、成本低、易于实现、数据传输可拳、安全性好等特点和优势。详细情况如下:(1)低功耗：在ZigBee的低功耗待

27、机模式下，两节普通5号干电池的电地足以支持其运行6-24个月。同等功率下蓝牙可以工作数周，而WiFi只有几个小时；延时短：ZigBcc响应非常快。从睡眠激活延迟只有15ms.节点连接到ZigBcC网络的延迟只有30ms。对应的蓝牙网络接入需要30秒，WiFi需要3秒.(3)低成本：ZigBee主节点需要32KB空间，而子节点只需要1KB,占用空间小。同时，没有协议专利费，所以ZigBee的成本只有2美元左右，是蓝牙的十分之一。(4)可界性：在策略上，ZigBee采用了防撞技术。为了避免数据竞争和冲突.ZigBee为固定带宽的通信业务预留了时隙，同时，MAC层发送的每个数据都会等待接收方的返回数

28、据。如果传输失败，将重新传输。由于采用了这种确认的数据传输方式，保证了该技术的可症性；安全性：ZigBee在物理层采用扩频技术，可有效降低干扰。MAC层的CSMA机制使节点能够在发送前监听信道，避免干扰。ZigBCC采用128位高级加密算法(AES),确保数据安全。在上述众多优势中，让ZigBee脱颖而出的是网络的可靠性和低功耗。因为在公共场所、工业控制、农业控制、家庭和楼宇网络、医疗机构等领域，对无线网络的要求远高于其他领域。最重要的要求是长时间连续工作和高可靠性。ZigBcc无线通信标准完全满足了这些需求。同时，它的其他优点使得ZigBee可以广泛应用于各个领域。系统的红外测温仪安装在电力

29、设备附近安全有效距高处。红外探测器接收电力设备关键点辐射的红外能量，并将其转换为电信号。放大后的电信号通过ZigBee无线通讯传输至工控机，电力设备关键点数据将显示在人机交互界面中。同时可通过人机交互界面进行操作设置，通过ZigBCC无线通讯控制温度诃和云台的动作。1.4.3 RS232/485转ZigBee模块目前市场上的红外测温仪大多采用RS485串行通讯接口，而计算机和工控机则采用RS232接口。为了实现系统的无线通讯，需要安装RS232/485转ZigBCC模块，转换通讯方式。上位机接口安装ZigBCC模块（RS232接口），设置为协调器，波特率为9600。在各电力设备监控点的温度计上

30、安装RS485传ZigBCC模块，设置为汇节点，波特率速率为9600,配置ZigBCC软件后，无需更改上位机软件即可使用。图3-3RS232/485转ZigBeC模块网络结构图3. 5系统模块连接本套高压设备红外在线监控系统硬件连接为：将购买的红外点温仪安装在云台上，红外点温仪的数据采集口为RS485串口通讯。因此，在红外点式温度计的出口部分安装RS485转ZigBee模块，同时在监控中心的电脑主机上安装ZigBee模块（RS232接口），因为红外点式温度计的数量是根据需要确定的。要测试的电力设备的数量。将监控中心的ZigBCC模块设置为协调器，将安装在红外测温仪上的ZigBee模块设置为宿节

31、点，将上述波特率设置为相同的9600,此时红外测温仪可以远程传输收集到的数据回监控中心。第4章配网设备红外在线监测系统软件设计4.1整体模块设计采川1.abVIEW工业编程语言，通过各个模块的设计，实现从硬件到软件的集中控制。4.1.1 参数设置模块用户可以通过菜单设.置和调试测温系统的参数，如报警温度、数据库中存储的温度、监控模式、云台选择、云台速度、端口选择、系统串口号、操作间隔、手机数量和其他参数。设置界面如图57所示。界面中的报警温度和数据库中存储的温度可以根据监控设备的具体情况进行设置.在开关柜系统调试模块中，可以对开关柜的监控点数、是否自动检测、开关柜和探头位置的选择进行调试。在扫

32、描系统调试模块中，您可以选择是否自动巡航、周试激光开关、扫描点选择和云台。探头的预宜位置可以在扫描系统探头的预置位置控制模块中设置。点击探头方向控制模块中的“上”、“卜”、“左”、“右”按钮，根据实际需求调整测温探头方向。S4-1系统参数设置界面图4.1.2 数据采集模块根据设定的数据采集参数，控制红外测温仪采集电力设备的温度数据。为了及时发现被测设备关梃点的隐患，系统采用了实时数据采集方式。数据通过无线通讯模块传输到上位机，上位机将接收到的数据暂存到串口缓存中，方便_E作人员及时调用。数据最终存储在数据库中，便于及时发现和使用.4.1.3 图表显示模块红外测温仪传输给上位机的数据包括目标表面

33、温度和环境温度。1.abVIEW截取字符串V1.以区分目标表面温度和环境温度，并将其转换为相应的数字量，在人机交互界面中进行图表显示。数字显示控制可实时显示当前温度值和历史温度曲线。系统监控的历史波形记录在显示窗口中，并以动态波形显示。其纵坐标的温度值可根据需要设定起始温度和终止温度.只需点击界面两端的温度值，然后输入一个新的温度值。温度波形界面显示效果如图4-2所示。图4-2系统图表显示界面4. 1.4阈值报警模块阈值报警模块是电力设备红外监控系统的核心模块。当设备出现隐患时，故障会导致设备表面温度升高。当红外探测器采集到的温度超过设定阈值时，系统会发出声光报警，提醒工作人员进行现场周15并

34、采取有效措施。4. 1.5数据存储模块数据存储模块甑时存储监控系统的温度监控数据，有利于工作人员对数据进行整理和分析。SqISCrVer2000数据库用于数据存储。作为大型数据库，SQ1.内存中存储的数据俄可以扩展到硬盘满。与access等小型数据库相比，即使存储的数据量很大,对查询等操作的速度影晌也不是很明显。通过AP1.接口ADO.可以轻松实现数据的存储、杳询、删除等操作。数据的存储为以后对历史数据的查询和分析提供J支持.查询条件和时间可在查询条件模块中设置，以表格和图形的形式显示，直观明了。4.1.6GSM短信报警模块GSM是全球移动通信系统，简单、实用、便宜。监控人员的手机号码可以在图

35、3-4所示的系统参数设置界面中填写。一般情况下,工作人员可以通过人机交互界面或安装在电力设缶上的报警装置获取电力设省的温度和状态佶息。但是,如果系统故障发生在工作人员不在监控系统附近或擅自离开的情况下，将无法及时对故障果取有效措施。为了避免这种情况的发生，系统可以通过GSM短信将故障信息发送到设置的手机号码，工作人员或主管可以通过手机获取故障信息。4.2软件界面开发4.2.1扫面监测系统查询界面如图，界面整体布局分为左右两部分。界面左恻是打描查询条件。可以通过相关设置选择具体的设备接入点，通过相关杳询判断是否发生报警情况，通过左侧界面可以选择需要查询的启动时间段.界面右侧是某设备监控系统的查询

36、结果。通过查询结果，红外点温仪测温装宜放置位置、云台预置位置设置、设备监控时间、设备监控温度、是否有故障及报警、运行状态设备和其他相关信息。图1-3为扫描监控系统查询结果，图47为开关柜监控系统查询结果。图4-3扫描监测系统查询界面图47开关柜监测系统查询界面4. 2.2后台检测装置安放位置本套高压配电设备红外在线监测系统装置如图4-5和4-6所示。1-6支红外测温探头分别对准310断路器a、B、C相上下触头，7-9支红外测温探头监测310母线a、B、C相三相触头壁衬。红外测温探头和测温设备的具体位置如下图所示。开关枢内彼冬名探头号对应一火我1:HO斯路时人杷上触头231两路器A制卜触头331

37、(1断路器B相匕触炙43】。断路器和卜做头5310断路翳。相上触头63】。断路KC相下般头7310送找理我穿塔典管A加触头8箱。造觌母微米城会他B和触头9:I】。进线电械？埴娶他C和头K1.3101用离开关A相13失113101用点开关AtH卜射失123101隔寓开关B相上触头)3JHH隔山开关B柳卜触头M310IPA寓开关2主出段相中头963002主叼想加射头37320新$今相上班炙肾320断路器机下触头39320断路需相上触炙40320路器时如下下头M32O新路雷。相上独失J232O断路海C相卜*头4R2O1戊母统疗墙套忤A相ti去44320班线母线穿墙仰杆B相触头15320龙线拇线穿结典

38、忏C相轴头463202K赏开大相上触头3202隰虫开关A相卜加头4832。2隔离开关B和上上头4932Q2陶陶开关B相下触炙503202阳泡开关C相上勉央513202隔高开关川下世头523202主理城相触失533202主tftB#绿头513202IHitiCf1.I头531。断除没C相卜显为3104f1.卜扉先Y式。逸叫用秋。墙窘管的头310进依出状夕焙冰管头310进状母代穿墙容管松头图4-5开关枢红外测温探头安放位置3101主网出相头SIO1.主做彼广相伙1(010：离开美人剌上“义I1.3IO：MKHt1!卜的人12N01。翻开关河匕那上1231。：*UnF宾和Ft!头M3IO：MHACW

39、.131O：WWHXFk163101拒停线相头3期路落下鞋头加。珞K相上触头3001.器相下效炙MOe腌取和上住失30044CW卜2失300K鼻线叉300主母相符头3。0主母我广为图46110KV设备名称红外测温探头编号第5章配网设备红外在线监测系统安装与测试5.1现场安装技术特点分析(D高压隔离要实现对高压设备的在线监测,首先要解决高压隔离问题。一般来说，解决这个问题的方法仃两种：一种是通过空间隔离,另一种是通过光纤隔离。在本文中，红外光用于信号传输。具有完全隔离、结构简不、抗卜扰能力强、运行可靠等特点。但是，通过光纤隔离存在表面放电问题，需要较长的表面爬电距离。(2)抗干扰措施高压开关柜工

40、作在高电压、大电流状态，系统事故瞬间存在强烈的电磁暂态过程，产生强电场、磁场和强电磁干扰,对微电子系统和弱信号处理。为了消除这些干扰，同时采用了软硬件抗干扰措施。软件设计采用数字编解码技术消除干扰信号，采用软件注波技术：硬件采用金属屏蔽，加强各级灌波,消除高频卜扰。探测器与测温点处于同一电位，以减少J石的影响。此外，为了消除随机卜扰，利川接触温度变化相对较慢的优势，对检测点的信号进行反复接收、多次采集，剔除异常数据，确保数据可靠。通过以上综合措施，整机具有良好的抗干扰能力，测量数据稳定可靠。(3)供电方式为r消除强电场的影响，温度探测器和测温点具有相同的高电位，探测器的工作电源不能由外部供电，

41、只能由内部产生。因此，在主电路上安装了一个电流互感器作为电源。但是，电气设备的工作电流变化很大，一般可达十倍以上。为了保证感应线圈能够提供相对稳定的电源，利用铁芯磁饱和原理，合理选择铁芯截面。铁芯通常在小电流下物磁，在大电流下饱和，从而提供一个变化范围小的电源，然后通过电子稳压装置，为探测器提供稳定可旅的电源。(4)热稳定性问题红外测温装置一般安装在室外，环境温度变化较大，这就要求探测器具有良好的热稔定性。探测器可以远离设备的高温区域，安装在导电线路温度较低的地方(一般在80C以下)，从而降低了探测器对耐高温的要求。同时选用热稳定性好的元器件，在模拟信号通道上合理设置温度补偿，使系统达到较高的

42、热稔定性，对本装置应注意以卜注意事项：(1)变电站摄像机的数量和位置应合理。使用更少的摄像头来监控更多的目标。摄像机的位置必须考虑带电安全距离，防止高压带电设备对图像监控设备放电造成安全隐患，并考虑日后维护的方便性。(2)采取接地和过电压保护措施。变电站内存在强电磁场干扰，容易影响图像数据。因此，必须做好变电站主机、摄像机、云台、控制器的设备外壳的接地保护，对其视频、控制线路采取良好的接地和过压保护措施。(3)为保证图像监控系统稳定可鸵运行，系统应采用不间断电源供电。(四)做好防雷工作。为了防止感应雷的侵袭，室外摄像机金属部分的防宙和接地必须做好，尤其是安装在较高位置的大功率红外测温仪和监控摄

43、像机。接地电阻应小于或等于100。监控系统电源电路和计算机数据信号接口应加装浪涌保护器。5. 2红外在线监测系统实验测试系统建成后，在35kV变电站开展了设备在线监测实验。首先，在变电站开关柜的母线触点、断路器、闸刀开关、电容器和机械触点上安装点温度计，如图5T所示。本次实验条件为：变电站为晴天，气温20度，微风。具体监测结果如图5-2所示。红外点温计距离被测电气设备211u经检测，电气设备测温在30C以下，无故障报警信息。同时测量精度达到0.1C,基本满足变电站高压配电设备测温要求。变电站电气设备温度红外监测系统1.O扫描监测系统2H期amfiHfIioikVMHiM收段备工作状态品注信息2

44、OJ7-3-1I16:261西仙桥垓5020正烈西仙桥懈02厮路炭人加卜地买2O17-3-U16:262西仙桥线502。正依西铀桥第02断路酊相下炙2017-3-1116273西化桥5021。正1.西仙桥浅5必断路需IMH上触头2O11-3-U16:2743所规5020正常西铀桥梆502断路器IMf1.卜触头2Q1.73J.1娘就75四仙桥502f1.正常e仙桥道502斩路潺（机上触头2017-3-1116276内仙断妒120正常g仙析技502断路卷C和卜射头2OI7-3-II16.277西化折出5020正常西仙析优5021泗辰酷买A相2017-3-111627g用仙桥线5020正常西仙桥假5

45、02上拇我地头日相2017-3-1116279西化杵战5020正常西仙桥茂502主母线的头C相2O17-3-U.16:27105200正估1：5201上触头2017-3-1116-27Ii共主婆5200正常主麦520新路为相F*2017-3-11162412要要52。283正气至文52D领络器H1.上触头2017-3-1116.2513S52027.8正信2主支520新路密树下剪头2017-3-111625U主受52D27正常2主变520断路器C相上触火2017-3-11162515欧主麦52029正气校主婴5况断路第C机卜触炙2017-3-1116:2516fi52O29.1正依主文5201

46、：母线世头2017-3-111625172主攵52026正常主麦520主母故头IMU20113JJ162518M上安520窗正常2主520士耳规做头C相2017-3-1116:25期主变510久.：，iE雷主交510MU相匕触与温度龄势型泳302026北示数无敌2|图5-2在线监测系统信息采集该系统初步实现了变电站关键设备和部件的在线红外测控系统及其网络数据通信和远程控制。开发了基于1.abV1.EW的监控系统，实现数据采集、分析处理、通讯、显示和存储。通过本文的研究工作，可以得到以下结论：(1)通过红外测温仪和摄像头的配合，可以直观地时设备进行视频监控和红外监控。红外测温仪的高性价比将在变电站监控中发挥越来越重要的作用。红外法在电力设备监控中的应用空间非常广陶。利用红外测温仪的动态扫描，红外测温仪测得的“点”的温度可以扩展到“线”甚至“面”的水平。这样就可以通过红外测温仪初步实现红外热像仪的功能。而且，红外热像