红外测温技术在GIS故障诊断中的应用摘要：GIS设备广泛应用于电力系统电压等级，近年来因其占地面积小、运 行时间长、维护周期长而被投放市场。传统的人工故障处理方法效率低，响应性 强，较低诊断的准确性，无法快速检测GIS设备中的潜在或偶然故障。红外温度 技术可以大大提高人工故障排除的效率和准确性。本文分析了红外温度技术的工 作原理，介绍了常用于GIS故障诊断故障处理的红外温度技术，其红外加热技术 在在GIS设备故障处理中的应用。关键词：红外测温技术GIS故障诊断应用红外温度技术是检测带电重要工具。具有不停电、接触、解体、取样等诸多 优点。广泛应用于电力系统。红外技术的进步，精确地测量了温度和图像的精确 分辨率。利用红外温度技术对GIS设备进行热缺陷分析，是研究设备现状的重要 工具。一、红外测温技术原理自然界中的物体在温度超过零时会产生红外线，这主要是由于热辐射。红外 辐射的程度主要取决于物体的温度，通过红外传感器采集从GIS设备外部发出的 红外光束，将这些红外信号转换成电信号，并实时监控GIS设备的温度。GIS装 置的故障诊断红外测温是测量装置向外发射的红外信号，测量GIS设备的表面温 度，以确GIS设备的正常工作。红外系统主要由红外线投射镜头、测量仪、信号 处理及显示屏四部分组成。红外线测温精度的主要因素是需要测量的距离和视角 使用GIS设备测量温度应尽可能在合理的测量范围内进行，测量角度应为装有 GIS设备的法线方向。如果收集的信息没有被校正算法处理，温度测量允许的最 大角度变化是30。如果测量的角度超过这个范围，测量数据离实际值远远偏 离，并且测量的视角越大，测量值与实际值之间的偏差就越大。二、红外测温技术种类1温度阈值法。现阶段，GIS设备故障监测主要采用温度阈值法，即当确定 正常运行的温度变化范围，且设备温度超过指定的温度变化范围时，该范围被视 为故障。这种温度测量方法的缺点是，由于设备类型多种多样，而且没有确定设 备是否正常工作的关键点也并不是单一的，因此一个阈值方法不能有效地同时确 定设备是否正常工作，设备故障通常需要从量到质的转换过程，仅仅把设备状态 分为是不科学的是正常和故障。2相对温差法。该方法首先参照体确定，然后使用同一仪器同时测量装置和 检测机构之间的温度，然后计算两者之间的温度差，并根据尺寸确定设备是否具 有缺陷和缺陷属性。3. 比较同类法。比较方法的基本原理是，当一个电路中三相物体相对于同步 三相电流对称时，设备故障的存在与否，可以通过比较分析供热装置相应位置的 温度幅度，同时三相电流发生异常，可以与同一回路中的类似装置相比进行分析 该测定方法的优点在于，故障排除可以剔除装置设定功率和环境温度的干扰。采 用原理的方法的缺点是，如果相似的设备中没有比较对象，应用程序会得到一定 的约束。4. 人工智能诊断。人工智能诊断方法可以弥补阈值方法的缺乏，最常见的方 法是模糊诊断和神经网络方法。模糊诊断方法指设备故障的潜在影响和风险，并 将GIS设备故障分为正常状态、正常故障和严重故障等不同级别。正常情况下， 设备温度升高，但设备没有故障，设备仍将正常运行。在一般故障的情况下，设 备温升不会显着影响设备的正常运行，并且项目可以继续运行。如果发生严重故 障，设备温度会大幅升高。如果危害增加，如果继续使用设备，必须立即停止使 用检查和维护设备。神经网络是独一无二的，因为它具有并行处理、非线性映射 和自适应等特点。基于神经网络设计的设备故障方法贝叶斯正则反向传播神经网 络和深层神经网络，这些方法在设备故障诊断中成绩较好的。三、红外测温在 GIS内部缺陷中的应用热缺陷机理。GIS设备内部的热缺陷通常是由于导体内部连接不良造成的。 例如，通过比较装置外部的温度和分布范围的变化来诊断内部热缺陷，在该装置 外部，螺栓不符合力矩要求，触指弹簧压力不足，断路器或隔离开关不在合闸位 置，主要如下所示。(1)发热部分主要位于导体对接处、断路器和隔离开关之间 的触头点等。(2)由于热对流增加，罐体顶部温度明显高于底部温度，但中水平 特征可能是罐壳顶部温度最高，环境温度逐渐降低。(3)内部热缺陷的较大散 热面意味着热特性存在于罐体所在的区域。如果检测到内部导电棒的整体加热缺 陷，特别是如果罐体顶部温度达到50C且罐体温度升高超过40C，或者如果罐 体顶部和底部之间存在温度差异，如果温度超过20C，则视为危急缺陷。四、红外测温在GIS外部缺陷中的应用1外部热失效机理。GIS外壳通过两种方式接地:绝缘分段和整个链的多点接 地。由于多点接地具有外漏率低、感应电压低的优点，可靠性和安全性优于单点 接地方法，目前使用的GIS设备主要采用多点接地方法，但在这种方法中，在大 环流下，它通常可以达到内导体电流值的70至90%。如GIS外壳接触不良，法兰 接触不良罐体环流的外部热量不会直接影响GIS系统的运行，但长期高温会影响 GIS绝缘部件的使用寿命，容易提前老化密封部件，降低密封性能，造成漏气。(1) 发热在外壳和三相分箱中具有多种接地点，热量部分主要存在于供导流排连 接面上，即固定螺栓。(2)小面积热辐射，观察到明显的温升现象，且位置易 于检测；(3)温升与设备负荷有明显的关系，而且被认为几乎成正比。1.实例分析。在某红外测温500kv变电站时，500kv GIS装置的CT有一个发热 点，在其延伸部分和小面积内，该发与外壳的其余部分之间的温差为12k，根据 发热特性，热量分布图见图1。CT线圈是位于气室外面的外部结构，是一个铝外 壳，用于保护内部二次线圈。外罩与上下法兰绝缘，并通过等静导线与地板相连 地电位保持，停运设备后，现场检查时，CT外罩与下法兰之间的一些绝缘接触面 损坏，直接与法兰表面接触，外罩过点和绝缘体接地，形成环流，导致了发热。图1 CT外壳发热图随着红外测温技术和红外测温设备的发展和成熟，将红外测温应用于GIS设 备越来越普遍，而且抗电磁干扰，不受带电设备的影响，因此从热图像中成像和 能够诊断识别高故障类型是检测电压的有效手段，红外测温应为GIS设备设备的 运行状态提供重要的技术支持。我们基于红外测温原理，介绍了 GIS设备内外热 缺陷的机理和运行特点，为相关分析诊断提供了依据，并为现场检查中如何区分 内外缺陷和确定缺陷的原因和类型提供了帮助；不断改进红外测温技术和测温设 备。红外测温技术越来越多地用于GIS设备的故障诊断，其抗电磁干扰、不接触 特定设备的远程诊断和较强的故障检测能力使得红外测温技术GIS设备应用越来 越广。参考文献：1 邵武鸣红外热成像技术在电力设备状态检修中的应用J.高压电器， 2019，49(1)：126-1292 丁胜东.GIS中局部放电特高频信号与放电严重程度的关联分析J.高压 电器，2019，50(9)： 6-9.3 李政.高压电器原理和应用M.北京：清华大学出版社，2019.4 吴怡.红外诊断技术在高压断路器内部发热故障中的应用J.高压电器， 2019，47(5)：92-95.5 陈敬电力设备故障红外诊断M.北京：中国电力出版社，2019.6 葛鹏培，等.220 kV电流互感器局部放电缺陷不停电检测与分析J.高压 电器，2019，46(6)：153-155.7 田晓圣.红外诊断在高压直流输电系统阀电抗器发热故障分析中的应用 J.高压电器，2019，44(5)： 28-30.