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行業(yè)背景資料

國家電網(wǎng)的建設維護關(guān)系到國家能源安全和國民的經(jīng)濟命脈“十三五”期間我國電網(wǎng)的建設規模已躍居世界首位，目前已經(jīng)建成的六大跨省區電網(wǎng)輸電線(xiàn)路總長(cháng)度超過(guò)了115萬(wàn)千米，500kV及以上的輸電線(xiàn)路也成為各區電網(wǎng)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(wǎng)和超高壓輸電線(xiàn)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(mǎn)足經(jīng)濟的要求，也不能達到快捷的效果。無(wú)人機技術(shù)的運用，能夠很好的完成電力巡檢和建設規劃任務(wù)，近幾年得到了電力企業(yè)的認可及大規模應用。

方案需求資料

關(guān)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(fēng)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(zhù)代價(jià)昂貴的計劃外維護和成本飆升等問(wèn)題。

外部發(fā)熱故障：

它以局部過(guò)熱的形態(tài)向其周?chē)椛浼t外線(xiàn)，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(diǎn)為中心的熱場(chǎng)分布。所以，從設備的熱圖中可直觀(guān)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(fā)熱故障：

它的發(fā)熱過(guò)程一般較長(cháng)，且為穩定發(fā)熱，與故障點(diǎn)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(chǎn)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(chǎng)分布情況。

電力生產(chǎn)包括發(fā)電廠(chǎng)內的電力生產(chǎn)環(huán)節以及輸配電環(huán)節。這兩個(gè)環(huán)節的低效導致電力產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能難以提高，事故時(shí)有發(fā)生。

方案概述

如何解決電力線(xiàn)路檢測的精度和效率，一直是困擾電力行業(yè)的重大難題。  日常巡檢任務(wù)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(zhù)極大的危險隱患，同時(shí)工作效率也難以得到重大提升。

使用紅外熱像儀，無(wú)論白天黑夜均可隨時(shí)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(lái)的凈效應即可靠性提升，成本下降。

線(xiàn)路巡檢

通過(guò)無(wú)人機上線(xiàn)作業(yè)，電力部門(mén)相關(guān)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(xiàn)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(wú)人機應用在電網(wǎng)災后故障巡檢。當災害導致道路受阻、人員無(wú)法巡檢時(shí)，無(wú)人機可以發(fā)揮替代作用，開(kāi)展輸電線(xiàn)路巡查，準確定位桿塔任務(wù)，且視角寬廣，能最大限度避免“盲點(diǎn)”。無(wú)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(xiàn)效率高出40陪。

電力無(wú)人機還可搭載可見(jiàn)光、紅外成像儀、紫外成像儀、光電吊艙等任務(wù)設備作業(yè)，紅外成像儀能夠通過(guò)溫度異常變化對比值，發(fā)現隱蔽性較強的發(fā)熱故障點(diǎn)，紫外成像儀能夠利用電暈和表面局部放電的產(chǎn)生和增強間接評估運行設備的絕緣狀況和及時(shí)發(fā)現絕緣設備的缺陷。

線(xiàn)路排障

電力無(wú)人機已經(jīng)申請國家專(zhuān)利，機身通過(guò)內置機械手，可快速排除電線(xiàn)上的各類(lèi)異物，并可實(shí)現帶電環(huán)境下的即時(shí)排障。利用無(wú)人機在電力系統中排障巡檢線(xiàn)路，有效的降低了電力企業(yè)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(wú)人機就可以近距離地測試高壓線(xiàn)溫度?！案邏壕€(xiàn)壓接部分由圓管接到一起，接觸不好就容易發(fā)熱，所以需要用紅外線(xiàn)測溫?！睙o(wú)人機采用FLIR紅外熱像儀以后，電力巡線(xiàn)將不再翻山越嶺，爬高上低，望遠鏡也將“退休”。

原理定點(diǎn)巡檢

熱成像的第一條原理是·很多組件在故障發(fā)生前受熱，溫度升高”，其次，每個(gè)物體都發(fā)射肉眼無(wú)法察覺(jué)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(shí)時(shí)顯示在監測器上，也可以發(fā)：送到數字存儲裝置中以便進(jìn)行分析。

紅外熱像儀無(wú)需光線(xiàn)即可生成圖像，能夠在設備過(guò)熱或隔熱層：

破損導致故障前偵測到熱點(diǎn)，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(gè)位置。

紅外熱像儀識別電氣組件及周?chē)h(huán)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(hù)定義的設置對比圖像中的溫度值，并把溫度數據發(fā)送至中央監測站進(jìn)行趨勢分析，觸發(fā)警報，生成異常報告，紅外熱像儀甚至能通過(guò)觸發(fā)電子郵件信息通知遠程辦：公室內的設備管理人員發(fā)生了異?，F象，因此，紅外熱像儀是變電站設備無(wú)人值守監控時(shí)的理想之選。

概述定點(diǎn)巡檢

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(guān)電力設備檢測規范的相關(guān)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(shí)都會(huì )發(fā)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(jìn)行掃描檢查時(shí)，發(fā)現存在異常溫度點(diǎn)，然后對溫度異常的部位進(jìn)行重點(diǎn)檢測，測出異常點(diǎn)的溫度。為了判斷是否為故障，應將異常點(diǎn)溫度與正常運行時(shí)的溫度進(jìn)行比較，同時(shí)考慮周?chē)h(huán)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(lái)確定設備故障與否。

3)同類(lèi)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(fā)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(guò)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(shí)的熱圖像。其連接處可能存在松動(dòng)、生銹，使其接觸電阻增加，引起電流過(guò)大，導致故障。而電流大又會(huì )導致接觸電阻增大勢必形成惡性循環(huán)，出現嚴重后果。

同一部件的溫度比較

同一部件的材料、流過(guò)的電流都相同，正常情況下整個(gè)部件上升的溫度應該是一樣的。然而由于某些產(chǎn)品由于材質(zhì)上存在缺陷，如材料存在雜質(zhì)、氣泡，使材料特性發(fā)生變化，當電流通過(guò)時(shí)，會(huì )產(chǎn)生不同的熱量，表現出部件局部發(fā)熱。如絕緣子串的局部發(fā)熱，避雷器的局部發(fā)熱，導線(xiàn)電纜的局部發(fā)熱等。

4)熱圖譜分析法。根據同類(lèi)設備在正常狀態(tài)和異常狀態(tài)下的熱圖譜的差異來(lái)判斷設備是否正常。

5)檔案分析法。分析同一設備在不同時(shí)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(shí)的溫度和運行負荷有著(zhù)直接關(guān)系，眾所周知，電流越大，持續時(shí)間越長(cháng)，設備累積的溫度越高。當用紅外熱像儀進(jìn)行檢測時(shí)，發(fā)現設備某個(gè)部件，或線(xiàn)路的某一相溫度出現異常，這時(shí)要檢查設備運行負荷的大小，來(lái)判斷設備是否會(huì )出現故障。若當時(shí)負荷已很大，而發(fā)熱部件溫度又不是很高，則不會(huì )發(fā)生故障。反之，當檢測時(shí)，負荷很小，設備部件已發(fā)熱，那么一當負荷增加，發(fā)熱部件的溫度會(huì )急劇增加，從而導致故障的發(fā)生。所以測試時(shí)，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(shù)

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(chǎng)工作站，無(wú)信號壓縮、信號無(wú)損失、抗干擾性強，保證測溫數據的準確性、穩定性。

３.全實(shí)時(shí)圖像，圖像無(wú)延時(shí)現象

圖像幀率為每秒25幀，完全實(shí)時(shí)圖像，不會(huì )出現圖像停頓、圖像滯后以及跳躍感。避免了在操作人員進(jìn)行云臺轉動(dòng)控制和鏡頭焦距調節過(guò)程中，出現圖像滯后導致調節及觀(guān)測困難的情況。

4.測溫快速、精確，均勻性好

在隨著(zhù)場(chǎng)景的變換過(guò)程中，系統總是在瞬間就能得到觀(guān)察到的場(chǎng)景所有溫度，圖像均勻性高，不會(huì )因為場(chǎng)景的變化而產(chǎn)生測溫的差異。

5.系統具有良好的標準性、開(kāi)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(jìn)行網(wǎng)絡(luò )逐級匯接，增減各類(lèi)站級前端設備等；設備結構緊湊，軟件操作方便。

6.   24小時(shí)全天候監測，無(wú)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(huán)境中正常工作，具有超強的低溫環(huán)境防護，以及抗高溫、高濕度的性能。無(wú)論是刮風(fēng)下雨，酷熱潮濕，還是低溫寒冷，都可以實(shí)現不間斷自動(dòng)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(tài)監測正常進(jìn)行。

高壓檢測

通常利用紅外熱像儀來(lái)檢查電力變壓器?？蓪⑸崞瑴囟扰c高壓連接件的溫度相比，從而在必要時(shí)采取措施，避免問(wèn)題真正發(fā)生。利用紅外熱像儀檢查的高壓設備包括斷路器、開(kāi)關(guān)設備和高壓輸電線(xiàn)。紅外圖像上清晰顯示潛在問(wèn)題。一些變電站組件發(fā)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(kāi)關(guān)（油位、其他內部故障點(diǎn)）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(pán)降解）·斷路器（油泄漏或SF6泄漏）·機械連接斷開(kāi)（連接不良、污染）·控制柜（風(fēng)扇、泵和其他組件磨損）·電池

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高壓電氣設備在發(fā)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(jià)昂貴的故障發(fā)生

低壓檢測

紅外熱像儀常用于電氣檢查。電氣連接松脫時(shí)，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(jìn)而可能導致計劃外停機和人身傷害。此外，故障發(fā)生前，電網(wǎng)效率變低，電能便致使熱量產(chǎn)生，進(jìn)而出現不必要的損失。

這些監測系統使用先進(jìn)的傳感和測量技術(shù)控制方法與數字通信，能夠對故障點(diǎn)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(fā)生，提高生產(chǎn)力，舉例為證，一家大型供電公司發(fā)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(lèi)似問(wèn)題曾導致故障發(fā)生，花費卻超過(guò)18萬(wàn)。

關(guān)鍵設備狀態(tài)監測

紅外熱像系統可以對關(guān)鍵位置進(jìn)行全天候不間斷監控。通過(guò)設置溫度值可在關(guān)鍵設備狀態(tài)監測到設置溫度值時(shí)發(fā)出報警,同時(shí)可見(jiàn)光可查看具體細節。溫度是反映系統工作狀態(tài)的重要指標之一，通過(guò)監控設備表面的溫度分布，即時(shí)了解設備的工作狀態(tài)，一旦系統溫度異常，立即報警，避免事故發(fā)生。

其它應用領(lǐng)域

隨著(zhù)居民生活水平的迅速提高，用電需求持續增加，發(fā)電廠(chǎng)、變電站、鐵塔及高壓輸電線(xiàn)路被大量建設。電力現場(chǎng)作業(yè)具有移動(dòng)性、突發(fā)性、緊急性強的特點(diǎn)，公司集控中心、值長(cháng)、安檢部門(mén)需要隨時(shí)了解一線(xiàn)作業(yè)人員的工作情況。為了提高生產(chǎn)效益，少人或無(wú)人值守模式在電力系統得到大力推廣，網(wǎng)絡(luò )化、無(wú)線(xiàn)化、遠程監控是當前監控行業(yè)發(fā)展的主要方向。