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【摘要】红外热成像技术用于检测电力设备的热故障，为电力设备状态维护提供有力技术依据。本文阐述了红外热成像技术应用现状、工作流程等。在以上理论分析的基础上，结合实际工作情况，以国网青岛供电公司利用红外热成像带电检测技术在220kV珠山变电站故障诊断中的成功应用案例，验证了红外热成像技术在变电站带电检测中的实际应用价值。
【关键词】红外热成像；带电检测；变电站
1、引言
1800年英国的天文学家Mr. William Herschel用分光棱镜将太阳光分解成从红色到紫色的单色光，依次测量不同颜色光的热效应。通过反复试验证明，在红光外侧，存在一种人眼看不见的“热线”，也就是后来为人熟知的“红外线”[1]。
据统计，近90%的变电站事故是由电力系统的设备故障引起的，而大约一半的故障设备在早期都有热异常现象。利用红外热成像技术对主要电气设备进行红外成像，通过分析红外图的变异，即可判断电气设备可能存在的各种故障缺陷。英国的中央电业局、前苏联电业管理部、瑞士的国家电业局制定出了使用红外热成像检测技术在电力设备运行应用的标准和规程。在1990年，国际大电网会议（GIGRE）充分肯定了红外热成像技术在电力设备检修中的发展前景[2]。
本文以国网青岛供电公司变电运维室利用红外热像带电检测技术在220kV珠山变电站故障诊断中的成功应用案例为背景，详述案例经过与检测分析方法，为电力检修人员提供了便利和帮助，验证了红外热成像技术在变电站带电检测中的实际应用价值。
2、红外图像识别的过程框图
由于红外图像识别技术的复杂性，其处理识别技术也多种多样，但其大致过程如图2-1所示[3-5]：
图2-1 红外图像处理流程
预处理：主要是为了减少或消除由于量化误差和拍摄晃动等原因引起的图像模糊，以得到便于电力设备检修人员理解或处理识别清晰图像。
图像分割：是指把一幅图像分割成不同的区域，这些区域在某些特征，如边缘、纹理、颜色、亮度等方面是一致或相似的。因此，图像分割也是将图像中的像素按照特征的不同而进行分割的过程。
图像识别：图像识别包括特征提取和分类输出两部分，其中特征提取即提出一组能表征图像本质的矢量。分类输出，即采用各种分类器，如最小近邻分类器，KNN分类器，神经网络等实现模式的准确分类，达到识别的目的。
3、案例经过与检测分析方法
3.1案例经过
国网青岛供电公司220kV珠山变电站于1997年12月投运，站内设备涉及220kV、110kV、35kV三个电压等级，自投运以来，站内设备运行状况良好。
在某次2号主变停电操作前，变电运维人员在现场评估测温过中，发现2号主变35kV侧B相一个T型线夹温度偏高，为58℃（环境光参考体温度为2.6℃，其它相对应位置温度为7℃左右），达到严重缺陷，变电运维人员通知检修部门，结合2号主变停电工作，对该T型线夹接触不良缺陷进行消除，避免了缺陷继续发展及2号主变再次停电。?
3.2检测分析方法
从红外测温结果发现：35kV侧B相“导线”T型接头处有发热迹象，精确跟踪测量发现发热处温度稳定在58℃左右。
DL/T 664-2008《带电设备红外诊断应用规范》附录A表A.1发热诊断依据规定：对于金属部件与金属部件连接的接头和线夹，热图像的热点温差超过15K，未达到严重缺陷的要求定性为：一般缺陷；热点温度>90℃或δ≥80%定性为：严重缺陷；热点温度>130℃或δ≥ 95%定性为：危急缺陷。?
在本案例中：
（1）
因此，80%<δ<95%，此缺陷定性为严重缺陷。?
根据红外测温工作需要，对2号主变35kV侧B相导线T型接头各节点进行标记，其等效电路图如图3-2所示?
图3-2 T型接头等效电路图
由于B相两个T接线夹（T1、T2，电阻R1、R2）位于M1、M2、M3（两根导线金属连接桥）之间，设M1、M3之间两根导线的电阻分别为R1、R2（其中R2为发热T型接线夹所在导线的电阻），则M1、M3之间两根导线的总电阻为：
（2）
则M1与M3之间的电压为：
（3）
其中：I为M1、M3之间两根导线的电流之和。I的值有负荷决定，可视为固定值。?
两根导线的发热功率分别为：
式（4）、式（5）中只有R1为变量，当R1增大且R1>R2时：
式（4）中随R1增大而增大，则P1随R1增大而减小；
式（5）中随R1增大而减少，则P2随R1增大而增大。?
因此，该发热缺陷中，T接线夹T2发热，是由于导线L1中电阻过大，即T型接线夹T1接触不良导致。?
2号主变停电后，现场检修人员将2号主变35kV侧B相T型线夹拆开清洁打磨接触面并涂导电膏后压紧测接触电阻合格后重新投入使用。
对2号主变35kV侧B相T型接头拆解剖析，发现：T线夹与导线接触处有一定量的灰尘。进一步验证了理论分析确定的接触不良部位。处理完成后，变电运维人员完成对2号主变送电，并安排人员对2号主变35kV侧T型接头进行跟踪测温，未出现发热现象，设备缺陷消除。
4、结论
带电检测技术在发现设备缺陷、排查设备隐患方面具有不可或缺的作用，而红外测温技术是检查变电站内设备过热缺陷的最有效。最直接的手段。开展带电检测普测工作可以防患于未然，进一步确保电网的安全稳定运行。本文阐述了红外热成像技术在变电站带电检测中的应用现状和工作流程，并结合青岛供电公司220kV珠山变电站利用红外热成像技术处理2号主变35kV侧T型接头发热缺陷的实例，充分体现了红外热成像技术在变电站带电检测中的实际应用价值。
参考文献
[1]程玉兰.红外诊断现场实用技术[M].北京：机械工业出版社，2002年.
[2]焦仙宏.红外诊断技术在电力设备热故障检测中的应用[J].电力建设，2014：56-57.
[3]幸晋渝，刘念，郝江涛等.电力设备状态监测技术的研究现状及发展[J].继电器，2005，33（1）：80-84.
【关键词】红外热成像；带电检测；变电站
1、引言
1800年英国的天文学家Mr. William Herschel用分光棱镜将太阳光分解成从红色到紫色的单色光，依次测量不同颜色光的热效应。通过反复试验证明，在红光外侧，存在一种人眼看不见的“热线”，也就是后来为人熟知的“红外线”[1]。
据统计，近90%的变电站事故是由电力系统的设备故障引起的，而大约一半的故障设备在早期都有热异常现象。利用红外热成像技术对主要电气设备进行红外成像，通过分析红外图的变异，即可判断电气设备可能存在的各种故障缺陷。英国的中央电业局、前苏联电业管理部、瑞士的国家电业局制定出了使用红外热成像检测技术在电力设备运行应用的标准和规程。在1990年，国际大电网会议（GIGRE）充分肯定了红外热成像技术在电力设备检修中的发展前景[2]。
本文以国网青岛供电公司变电运维室利用红外热像带电检测技术在220kV珠山变电站故障诊断中的成功应用案例为背景，详述案例经过与检测分析方法，为电力检修人员提供了便利和帮助，验证了红外热成像技术在变电站带电检测中的实际应用价值。
2、红外图像识别的过程框图
由于红外图像识别技术的复杂性，其处理识别技术也多种多样，但其大致过程如图2-1所示[3-5]：
图2-1 红外图像处理流程
预处理：主要是为了减少或消除由于量化误差和拍摄晃动等原因引起的图像模糊，以得到便于电力设备检修人员理解或处理识别清晰图像。
图像分割：是指把一幅图像分割成不同的区域，这些区域在某些特征，如边缘、纹理、颜色、亮度等方面是一致或相似的。因此，图像分割也是将图像中的像素按照特征的不同而进行分割的过程。
图像识别：图像识别包括特征提取和分类输出两部分，其中特征提取即提出一组能表征图像本质的矢量。分类输出，即采用各种分类器，如最小近邻分类器，KNN分类器，神经网络等实现模式的准确分类，达到识别的目的。
3、案例经过与检测分析方法
3.1案例经过
国网青岛供电公司220kV珠山变电站于1997年12月投运，站内设备涉及220kV、110kV、35kV三个电压等级，自投运以来，站内设备运行状况良好。
在某次2号主变停电操作前，变电运维人员在现场评估测温过中，发现2号主变35kV侧B相一个T型线夹温度偏高，为58℃（环境光参考体温度为2.6℃，其它相对应位置温度为7℃左右），达到严重缺陷，变电运维人员通知检修部门，结合2号主变停电工作，对该T型线夹接触不良缺陷进行消除，避免了缺陷继续发展及2号主变再次停电。?
3.2检测分析方法
从红外测温结果发现：35kV侧B相“导线”T型接头处有发热迹象，精确跟踪测量发现发热处温度稳定在58℃左右。
DL/T 664-2008《带电设备红外诊断应用规范》附录A表A.1发热诊断依据规定：对于金属部件与金属部件连接的接头和线夹，热图像的热点温差超过15K，未达到严重缺陷的要求定性为：一般缺陷；热点温度>90℃或δ≥80%定性为：严重缺陷；热点温度>130℃或δ≥ 95%定性为：危急缺陷。?
在本案例中：
（1）
因此，80%<δ<95%，此缺陷定性为严重缺陷。?
根据红外测温工作需要，对2号主变35kV侧B相导线T型接头各节点进行标记，其等效电路图如图3-2所示?
图3-2 T型接头等效电路图
由于B相两个T接线夹（T1、T2，电阻R1、R2）位于M1、M2、M3（两根导线金属连接桥）之间，设M1、M3之间两根导线的电阻分别为R1、R2（其中R2为发热T型接线夹所在导线的电阻），则M1、M3之间两根导线的总电阻为：
（2）
则M1与M3之间的电压为：
（3）
其中：I为M1、M3之间两根导线的电流之和。I的值有负荷决定，可视为固定值。?
两根导线的发热功率分别为：
式（4）、式（5）中只有R1为变量，当R1增大且R1>R2时：
式（4）中随R1增大而增大，则P1随R1增大而减小；
式（5）中随R1增大而减少，则P2随R1增大而增大。?
因此，该发热缺陷中，T接线夹T2发热，是由于导线L1中电阻过大，即T型接线夹T1接触不良导致。?
2号主变停电后，现场检修人员将2号主变35kV侧B相T型线夹拆开清洁打磨接触面并涂导电膏后压紧测接触电阻合格后重新投入使用。
对2号主变35kV侧B相T型接头拆解剖析，发现：T线夹与导线接触处有一定量的灰尘。进一步验证了理论分析确定的接触不良部位。处理完成后，变电运维人员完成对2号主变送电，并安排人员对2号主变35kV侧T型接头进行跟踪测温，未出现发热现象，设备缺陷消除。
4、结论
带电检测技术在发现设备缺陷、排查设备隐患方面具有不可或缺的作用，而红外测温技术是检查变电站内设备过热缺陷的最有效。最直接的手段。开展带电检测普测工作可以防患于未然，进一步确保电网的安全稳定运行。本文阐述了红外热成像技术在变电站带电检测中的应用现状和工作流程，并结合青岛供电公司220kV珠山变电站利用红外热成像技术处理2号主变35kV侧T型接头发热缺陷的实例，充分体现了红外热成像技术在变电站带电检测中的实际应用价值。
参考文献
[1]程玉兰.红外诊断现场实用技术[M].北京：机械工业出版社，2002年.
[2]焦仙宏.红外诊断技术在电力设备热故障检测中的应用[J].电力建设，2014：56-57.
[3]幸晋渝，刘念，郝江涛等.电力设备状态监测技术的研究现状及发展[J].继电器，2005，33（1）：80-84.