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        北京物流信息聯盟

        電力巡檢紅外熱像儀監控方案

        FLIR紅外熱像儀 2021-10-06 13:56:19

        電力巡檢紅外熱像儀監控方案



        俊泰行
        方案解決中心
        行業
        背景
        資料

        國家電網的建設維護關系到國家能源安全和國民的經濟命脈“十三五”期間我國電網的建設規模已躍居世界首位,目前已經建成的六大跨省區電網輸電線路總長度超過了115萬千米,500kV及以上的輸電線路也成為各區電網輸電主力。


        我國的國土資源遼闊,地形相對復雜、丘陵較多、平原較少,加上氣象條件復雜多變的因素,給跨區電網和超高壓輸電線路工程建成之后的維護與保養造成巨大難度,僅僅依靠現有的檢查手段和常規測試并不能滿足經濟的要求,也不能達到快捷的效果。無人機技術的運用,能夠很好的完成電力巡檢和建設規劃任務,近幾年得到了電力企業的認可及大規模應用。


        方案
        需求
        資料

        關鍵設備老化

        供電公司基礎設施逐漸老化,停電、持續低壓的風險與日益增加,持續低壓是指電力供應中的電壓下降,如此命名是因為低壓通常導致燈光的亮度變暗,供電公司還面臨著代價昂貴的計劃外維護和成本飆升等問題。

        部發熱故

        它以局部過熱的形態向其周圍輻射紅外線,各種裸露接頭、連接體的熱故障,其紅外熱圖顯現出以故障點為中心的熱場分布。所以,從設備的熱圖中可直觀地判斷是否存在熱故障,根據溫度分布可以準確地確定故障的部位及故障嚴重程度。


        ?內部發熱故障

        它的發熱過程一般較長,且為穩定發熱,與故障點接觸的固體、液體和氣體,形成熱傳導、對流和輻射,并以這樣的方式將內部故障所產生的熱量不斷地傳遞至設備外殼,從而改變設備外表面的熱場分布情況。

        電力生產包括發電廠內的電力生產環節以及輸配電環節。這兩個環節的低效導致電力產業的產能難以提高,事故時有發生。

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        紅外
        特性
        資料

        紅外熱成像技術在電力檢測技術應用中的優點
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        ?① 紅外熱成像技術是一種被動式的非接觸的檢測與識別在進行設備狀態診斷時具有遠距離、不接觸、不取樣、不觸體,又具有準確、快速、直觀等特點,實時地在線監測和診斷電氣設備大多數故障。從而使紅外熱成像儀的操作者更安全。
        ??????? ②紅外熱成像技術不受電磁干擾,能遠距離精確跟蹤熱目標紅外熱成像技術利用的是熱紅外線,因而不受電磁干擾,在變電所應用更突出其優點。
        ??????? ③ 紅外熱成像技術能真正做到24h全天候監控紅外輻射是自然界中存在最為廣泛的輻射,而大氣、煙云等可吸收可見光和近紅外線,但是對3—51xm和8—14txm的紅外線卻是透明的,這兩個波段被稱為紅外線的“大氣窗口” 。因此,利用這兩個窗口,可以在完全無光的夜晚,或是在雨、雪等煙云密布的惡劣環境,清晰地觀察到監控的目標。
        ??????? ④紅外熱成像技術的探測能力強,作用距離遠。紅外熱成像儀探測器焦距為500px一無窮遠,適用于非接觸大面積的遙測。并且溫度分辨率高達0.1—0.02℃,測溫范圍一5O~2000 ℃,應用領域寬,測溫精度高。

        ? ? ? ?⑤紅外熱成像技術能直觀地顯示物體表面的溫度場。不受強光影響紅外熱成像儀可以同時測量物體表面各點溫度的高低,直觀地顯示物體表面的溫度場,并以圖像形式顯示出來。同時紅外熱成像儀是探測目標物體的紅外熱輻射能量的大小,不會出現光暈或關閉,因此不受強光影響。


        方案

        概述

        如何解決電力線路檢測的精度和效率,一直是困擾電力行業的重大難題。 ?日常巡檢任務艱巨,除了復雜地形挑戰外,巡檢人員還要與多變的氣象條件作斗爭,工作面臨著極大的危險隱患,同時工作效率也難以得到重大提升。

        ?使用紅外熱像儀,無論白天黑夜均可隨時檢測出遠程監控站中的潛在設備故障與安全隱患,由此帶來的凈效應即可靠性提升,成本下降。


        根據紅外熱像儀的優點,我們推出兩種方案:

        ?1.電力快速巡檢 ??

        推薦無人機+熱成像方案 ?

        2.電力定點巡檢

        推薦 FLIR FC-R 產品


        無人機與熱成像的完美結合


        線路巡檢


        通過無人機上線作業,電力部門相關人員可以清楚判斷對于一些重要的部件是否受到損壞保證輸電線路的安全,保障居民的用電。除正常巡檢和特殊巡檢,還可將無人機應用在電網災后故障巡檢。當災害導致道路受阻、人員無法巡檢時,無人機可以發揮替代作用,開展輸電線路巡查,準確定位桿塔任務,且視角寬廣,能最大限度避免“盲點”。無人機巡檢提高了電力維護和檢修的速度和效率,使許多工作能在完全帶電的情況下迅速完成,比人工巡線效率高出40陪。


        電力無人機還可搭載可見光、紅外成像儀、紫外成像儀、光電吊艙等任務設備作業,紅外成像儀能夠通過溫度異常變化對比值,發現隱蔽性較強的發熱故障點,紫外成像儀能夠利用電暈和表面局部放電的產生和增強間接評估運行設備的絕緣狀況和及時發現絕緣設備的缺陷。


        線路排障


        電力無人機已經申請國家專利,機身通過內置機械手,可快速排除電線上的各類異物,并可實現帶電環境下的即時排障。利用無人機在電力系統中排障巡檢線路,有效的降低了電力企業的成本預算,還提高了電力巡檢工作的效率,相比傳統人工排障更加便捷安全,成為了保障電力系統正常運行的國之重器!


        無人機就可以近距離地測試高壓線溫度?!案邏壕€壓接部分由圓管接到一起,接觸不好就容易發熱,所以需要用紅外線測溫?!?/span>無人機采用FLIR紅外熱像儀以后,電力巡線將不再翻山越嶺,爬高上低,望遠鏡也將“退休”。


        方案
        優勢
        資料
        無人機巡線優勢

        1、故障巡線,快速、精確查找到電網及其設備的故障點;

        2、常規巡線,代替人工常規巡線,提高巡線效率,降低巡線成本,降低巡線人員勞動強度;

        3、年度巡線,替代載人機執行年度計劃的航空巡線,其作業項目主要有:可見光錄像、遠距離攝影、紅外熱成像、絕緣子監測等。



        原理
        定點
        巡檢




        FLIR FC-R熱成像用于定點巡檢原理:


        ??熱成像的第一條原理是·很多組件在故障發生前受熱,溫度升高”,其次,每個物體都發射肉眼無法察覺的紅外光譜熱輻射,第三,紅外熱像儀將這種輻射轉化為清晰的熱圖像,從圖像中可以讀出溫度值,這種非接觸式熱數據可實時顯示在監測器上,也可以發:送到數字存儲裝置中以便進行分析。

        紅外熱像儀無需光線即可生成圖像,能夠在設備過熱或隔熱層: 破損導致故障前偵測到熱點,紅外熱像儀可安裝在全天候殼體內, 置于方位/俯仰云臺之上,以檢測變電站大片區域,由于佳訊具有各種不同焦距的鏡頭選件,選擇范圍廣泛,因此,這些紅外熱像 儀支持全天候24/7監測各個位置。
        ? ??FC-R 紅外熱像儀識別電氣組件及周圍環境(如天空或云)的熱信息中存在的溫差,并相互對比相同組件的溫度值,內置邏輯內存和數據通信允許熱像儀使用用戶定義的設置對比圖像中的溫度值,并把溫度數據發送至中央監測站進行趨勢分析,觸發警報,生成異常報告,紅外熱像儀甚至能通過觸發電子郵件信息通知遠程辦:公室內的設備管理人員發生了異?,F象,因此,紅外熱像儀是變電站設備無人值守監控時的理想之選。


        概述
        定點
        巡檢


        測溫系統拓撲圖


        系統由前端熱像傳感器(FLIR FC-R)+以太網信號傳輸+處理服務器組成。




        通過FC-R系列紅外熱像儀,獲得該圖中設備的精確位置及工作溫度


        FC-R 紅外熱像常用檢測分析方法


        ??????? 1)表面溫度判斷方法。根據測得的設備表面溫度值,對照有關電力設備檢測規范的相關規定,可以確定一部分電流致熱型設備的缺陷。


        ??????? 2)相對溫差判斷法。電力設備在正常運行時都會發出一定熱量,而這種熱量按設計要求是允許的。若用熱像儀對全部運行設備進行掃描檢查時,發現存在異常溫度點,然后對溫度異常的部位進行重點檢測,測出異常點的溫度。為了判斷是否為故障,應將異常點溫度與正常運行時的溫度進行比較,同時考慮周圍環境條件的影響,最后根據設備的相對溫差以及是否超出規定值,來確定設備故障與否。


        ??????? 3)同類比較法。包括:三相之間的橫向比較和相同各部位的縱向比較。


        ??????? 三相之間溫度比較 :


        ? ? ? ?在發電、輸電、變電、供電回路中,大部分以三相形式輸送電能,用于三相連接的金屬材料是相同的,一般講三相上升的溫度是均衡的,則設備正常運行。當三相中的某一相或兩相出現溫度過高現象,可以判定溫度高的相存在缺陷,圖13是平果變電站中壓套管B相溫度異常,用熱像儀檢測時的熱圖像。其連接處可能存在松動、生銹,使其接觸電阻增加,引起電流過大,導致故障。而電流大又會導致接觸電阻增大勢必形成惡性循環,出現嚴重后果。


        ????????同一部件的溫度比較


        ????????同一部件的材料、流過的電流都相同,正常情況下整個部件上升的溫度應該是一樣的。然而由于某些產品由于材質上存在缺陷,如材料存在雜質、氣泡,使材料特性發生變化,當電流通過時,會產生不同的熱量,表現出部件局部發熱。如絕緣子串的局部發熱,避雷器的局部發熱,導線電纜的局部發熱等。
        ????????4)熱圖譜分析法。根據同類設備在正常狀態和異常狀態下的熱圖譜的差異來判斷設備是否正常。
        ????????5)檔案分析法。分析同一設備在不同時期的檢測數據(例如溫升、相對溫差和熱譜圖),找出設備致熱參數的變化趨勢和變化速率,以判斷設備是否正常。

        ? ? ? ??6)運行負荷比較法。
        ????????系統設備運行時的溫度和運行負荷有著直接關系,眾所周知,電流越大,持續時間越長,設備累積的溫度越高。當用紅外熱像儀進行檢測時,發現設備某個部件,或線路的某一相溫度出現異常,這時要檢查設備運行負荷的大小,來判斷設備是否會出現故障。若當時負荷已很大,而發熱部件溫度又不是很高,則不會發生故障。反之,當檢測時,負荷很小,設備部件已發熱,那么一當負荷增加,發熱部件的溫度會急劇增加,從而導致故障的發生。所以測試時,一定要注意設備運行的負荷大小,然后再診斷系統和設備可能出現的故障。?



        2.儀器前端測溫技術

        可單獨工作,由前端熱像儀完成所有測溫工作,將紅外圖像及原始測溫數據傳輸到信息中心或現場工作站,無信號壓縮、信號無損失、抗干擾性強,保證測溫數據的準確性、穩定性。



        3.全實時圖像,圖像無延時現象

        ? ? ? 圖像幀率為每秒25幀,完全實時圖像,不會出現圖像停頓、圖像滯后以及跳躍感。避免了在操作人員進行云臺轉動控制和鏡頭焦距調節過程中,出現圖像滯后導致調節及觀測困難的情況。



        4.測溫快速、精確,均勻性好

        在隨著場景的變換過程中,系統總是在瞬間就能得到觀察到的場景所有溫度,圖像均勻性高,不會因為場景的變化而產生測溫的差異。


        5.系統具有良好的標準性、開放性、集成性、安全性、可擴充性及可維護性

        可根據需要方便地進行網絡逐級匯接,增減各類站級前端設備等;設備結構緊湊,軟件操作方便。


        6. ? 24小時全天候監測,無需任何光源,零照度、透煙霧、透水霧監測;IP66高防護等級,可在惡劣天氣下正常運行


        系統能在惡劣的氣候環境中正常工作,具有超強的低溫環境防護,以及抗高溫、高濕度的性能。無論是刮風下雨,酷熱潮濕,還是低溫寒冷,都可以實現不間斷自動監測,保證在北方嚴寒地區以及南方的高溫酷熱地區的輸變電設備工作狀態監測正常進行。


        應用
        定點
        巡檢

        高壓檢測


        通常利用紅外熱像儀來檢查電力變壓器??蓪⑸崞?span style="max-width: 100%;line-height: 25.6px;box-sizing: border-box !important;word-wrap: break-word !important;">溫度與高壓連接件的溫度相比,從而在必要時采取措施,避免問題真正發生。利用紅外熱像儀檢查的高壓設備包括斷路器、開關設備和高壓輸電線。紅外圖像上清晰顯示潛在問題。一些變電站組件發出的熱信號前兆,這些組件包括:變壓器(油位與泵運轉)有載分接開關(油位、其他內部故障點)隔熱襯套(油位與連接不良)·支座絕緣體(水汽、污染退化)·避雷針(金屬氧化物磁盤降解)·斷路器(油泄漏或SF6泄漏)·機械連接斷開(連接不良、污染)·控制柜(風扇、泵和其他組件磨損)·電池 .


        高壓電氣設備在發生故障前通常受熱溫度升高.使用紅外熱像儀不斷監測高壓設備,可避免代價昂貴的故障發生



        低壓檢測

        紅外熱像儀常用于電氣檢查。電氣連接松脫時,電流受阻,于是可能導致溫度增加。這種情況可導致部件故障,進而可能導致計劃外停機和人身傷害。此外,故障發生前,電網效率變低,電能便致使熱量產生,進而出現不必要的損失。



        ?這些監測系統使用先進的傳感和測量技術控制方法與數字通信,能夠對故障點做出預測檢測和快速響應,從而降低維護成本故障率,減少停電現象發生,提高生產力,舉例為證,一家大型供電公司發現變電站變壓器上的連桿襯套紅熱,維修僅花費了9000元,該公司設立熱成像項目之前,類似問題曾導致故障發生,花費卻超過18萬。? ??


        關鍵設備狀態監測 

          紅外熱像系統可以對關鍵位置進行全天候不間斷監控。通過設置溫度值可在關鍵設備狀態監測到設置溫度值時發出報警,同時可見光可查看具體細節。溫度是反映系統工作狀態的重要指標之一,通過監控設備表面的溫度分布,即時了解設備的工作狀態,一旦系統溫度異常,立即報警,避免事故發生。

        測溫實例圖




        其它應用領域

        ? ?  

        ?隨著居民生活水平的迅速提高,用電需求持續增加,發電廠、變電站、鐵塔及高壓輸電線路被大量建設。電力現場作業具有移動性、突發性、緊急性強的特點,公司集控中心、值長、安檢部門需要隨時了解一線作業人員的工作情況。為了提高生產效益,少人或無人值守模式在電力系統得到大力推廣,網絡化、無線化、遠程監控是當前監控行業發展的主要方向。


        FC-R其它主要應用領域包括:油田--監控輸油管道是否漏油;煤堆--溫度過高是否有自燃現象等等?,發電及配電,變電監控站,關鍵設備監控,天然氣處理,輸送及存儲,存儲區防火,火焰檢測,煤堆場防火,木材存放區防火,廢料存放區防火。

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