红外技术在电气设备在线检测中的应用综述.doc

红外技术在电气设备在线检测中的应用综述 0引言 红外检测技术是集光电成像技术、计算机技术、图像处理技术于一体的一种新兴的综合技术，包括红外测温技术、红外成像技术。红外检测技术已广泛用于电气设备安全运转检查、医学诊断、容器管道泄漏、冶金炉衬损伤、消防救火、航空蜂窝结构材料贮水和液压油渗漏的无损检测和识别等领域。红外检测技术能够对电气设备的早期故障缺陷及绝缘性做出可靠而快速的预测，使电气设备的检修从预防性试验维修提高到预知状态检修，而且在使用过程中可以实现不接触、不停电、不解体，因而备受国内外电力行业的重视，并得到快速发展。近年随着先进的红外热成像仪的出现和红外检测水平的提高, 以及电力行业标准 DL/T664- 1999《带电设备红外诊断技术应用导则》的颁布实施, 电力统已较广泛地把红外检测项目列为高压电气设备定期检测和巡检的内容, 每年在对电流致热型设备的检测中都发现了大量“重大”或“紧急”缺陷, 为电力系统的安全和经济运行提供了有力保障。 1 红外技术的原理 众所周知, 人体病变往往引起体温升高。在电力系统的各种设备中, 由于出现故障而导致设备运行的温度状态发生异常, 电气设备的绝缘部分出现性能劣化或绝缘故障, 将会引起介质损耗增大, 在运行电压下发热。具有磁回路的电气设备,由于磁回路漏磁、磁饱和或铁芯片间绝缘局部短路造成铁损增大, 引起局部环流或涡流发热。还有些电气设备, 因故障而改变电压分布状态或增大泄漏电流, 同样会导致设备运行中出现温度分布异常。总之, 许多电气设备故障往往都以设备相关部位的温度或热状态变化为征兆表现出来, 因此通过监测电气设备的这种状态变化, 可以对设备故障做出诊断。世间万物都会发射人眼看不见的红外辐射能量, 而且物体的温度越高, 发射的红外辐射能量越强。因此, 既然电气设备故障绝大多数都以局部或整体过热或温度分布异常为征兆; 那么, 只要运用适当的红外仪器检测电气设备运行中发射的红外辐射能量, 就可以获得电气设备表面的温度分布状态及其包含的设备运行状态信息, 分析处理红外监测到的上述设备运行状态信息, 就能够对设备中潜伏的故障或事故隐患属性、具体位置和严重程度做出定量的判断。【1】 红外诊断仪器主要有3种类型:红外热像仪、红外热电视、红外测温仪(点温仪)。其中，红外热像仪是电气设备检测中最常用的。红外热像仪的物镜接收电力设备表面的红外辐射，经光学系统会聚，使红外辐射正好落在红外探测器的焦平面上，经探测器光电转换，将电力设备的红外能转变成电能，再经过一系列的电信号处理，在热像仪的取景器上就可得到所测电力设备的热图像，找出图像中温度异常点后即可测出其温度值。【2】 红外热像仪的系统主要由红外热像仪温度测量部分、计算机状态监测及故障分析部分和结果输出保存部分组成。红外热像温度测量部分的主要仪器就是焦平面红外线热像仪。焦平面红外线热像仪集光电技术、红外探测器和红外图像处理技术于一体,具有测温速度快、灵敏度高、测温范围广、图像直观、非直接接触、不干扰被测设备运行等优点,成为目前热故障诊断和检测领域对载流导体发热检测的先进手段之一。焦平面红外线热像仪同计算机的接口有USB及其它总线接口,应用简单方便。其系统硬件组成见图1。 在系统硬件设备工作正常的情况下就要通过计算机软件来完成电气设备运行状态的故障诊断,以监测设备运行是否正常,以及判断设备运行可能存在的危险等级。【3】 本系统采用基于知识的专家系统来实现,主要包括前期的数字图像预处理、计算机数字图像处理及特征参量提取专家系统诊断、诊断结果输出、诊断数据存入数据库等几部分。软件系统结构见图2 2红外诊断的技术特点 与传统的测温方式(如热电偶、不同熔点的蜡片等放置在被测物表面或体内)相比,热像仪可在一定距离内实时、定量、在线检测发热点的温度,通过扫描,还可以绘出设备在运行中的温度梯度热像图,而且灵敏度高,不受电磁场干扰,便于现场使用。它可以在-20℃～2000℃的宽量程内以0.05℃的高分辨率检测电气设备的热致故障,揭示出如导线接头或线夹发热,以及电气设备中的局部过热点等。【2】 与传统的预防性试验和离线诊断相比, 红外诊断方法具有以下的技术特点。 1. 不接触、不停运、不取样、不解体。 2. 可以及时发现运行中设备的异常征兆, 避免发生事故。 3. 可实现大面积快速扫描成像, 状态显示快捷、灵敏、形象、直观, 检测效率高, 劳动强度低。 4. 既可定性反映设备的故障存在与否, 又能定量地反映故障严重程度。 5. 可以适当延长设备试周期, 逐步达到代替预试、减少停电、减少误操作等不安全因素, 节省大量人力、物力和时间。 6. 对老旧或存在隐患的设备, 可以随时跟踪监视其运行状况, 最大限度地利用其剩余寿命。【1】 3 电气设备故障分类 3