【正文】 碩士論文 基于紅外測(cè)溫技術(shù)的電力變壓器過(guò)熱故障在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)學(xué) 位 論 文基于紅外測(cè)溫技術(shù)的電力變壓器過(guò)熱故障在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別 碩士 專業(yè)名稱 檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置 學(xué)位授予單位和日期 南 京 理 工 大 學(xué) 答辯委員會(huì)主席 評(píng)閱人 注1：注明《國(guó)際十進(jìn)分類法UDC》的類號(hào)。聲 明本學(xué)位論文是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下取得的研究成果，盡我所知，在本學(xué)位論文中，除了加以標(biāo)注和致謝的部分外，不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得任何教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同事對(duì)本學(xué)位論文做出的貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明。研究生簽名： 年 月 日 學(xué)位論文使用授權(quán)聲明南京理工大學(xué)有權(quán)保存本學(xué)位論文的電子和紙質(zhì)文檔，可以借閱或上網(wǎng)公布本學(xué)位論文的部分或全部?jī)?nèi)容，可以向有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交并授權(quán)其保存、借閱或上網(wǎng)公布本學(xué)位論文的部分或全部?jī)?nèi)容。對(duì)于保密論文，按保密的有關(guān)規(guī)定和程序處理。研究生簽名： 年 月 日 I摘 要變電站電力變壓器是電力系統(tǒng)的核心設(shè)備，所以它在現(xiàn)代電氣設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)中占有重要地位，對(duì)于其存在的故障隱患，通常采用人工定期巡檢的方法，但這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，如今在電力行業(yè)大規(guī)模使用的是變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，這種技術(shù)能夠節(jié)省大量人力物力，而且使得變壓器的維護(hù)質(zhì)量得到質(zhì)的飛躍。紅外檢測(cè)技術(shù)是“九五”國(guó)家科技成果重點(diǎn)推廣項(xiàng)目，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)電力系統(tǒng)從計(jì)劃?rùn)z修向預(yù)知狀態(tài)檢修改革的重要手段，本課題的最終目的就是利用紅外熱像儀對(duì)某市供電局的110KV的變壓器實(shí)施24小時(shí)不間斷在線監(jiān)測(cè)，利用熱像儀采集的數(shù)據(jù)實(shí)施智能化超溫報(bào)警，并將數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)程服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)該變電站的遠(yuǎn)程監(jiān)控。本課題首先分析影響熱像儀測(cè)溫準(zhǔn)確性的因素，然后對(duì)某市供電局的變壓器運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行了考察，選擇了適合本課題的熱像儀，利用與購(gòu)買的熱像儀配套的軟件開(kāi)發(fā)包開(kāi)發(fā)適合本系統(tǒng)的后臺(tái)處理軟件。該系統(tǒng)軟件的主要研究工作如下：1) 根據(jù)電力變壓器的運(yùn)行狀況，設(shè)置合適的在線監(jiān)測(cè)方式，并根據(jù)熱像儀的安裝位置和監(jiān)測(cè)距離，設(shè)計(jì)程序監(jiān)測(cè)流程；2) 根據(jù)熱像儀采集的熱像的特征，設(shè)計(jì)圖像預(yù)處理方案，使最終顯示的熱像具有最佳的視覺(jué)效果；3) 選擇合適的數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，方便系統(tǒng)存儲(chǔ)和查詢數(shù)據(jù)； 4) 根據(jù)最新的電力系統(tǒng)紅外診斷依據(jù)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的紅外診斷算法，從而可以通過(guò)采集的溫度數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的了解設(shè)備的運(yùn)行狀況；5) 根據(jù)供電局現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，選擇合適的傳輸協(xié)議，設(shè)計(jì)合適的傳輸流程，保證數(shù)據(jù)能實(shí)時(shí)可靠的上傳，使監(jiān)控中心的工作人員能夠及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀況。關(guān)鍵詞：電力變壓器，紅外熱像儀，在線監(jiān)測(cè)1緒論 碩士論文IIAbstractPower transformer in a converting station is a key equipment of the electrical power system, as we know power transformer may has some potential fault, the traditional method is using some wokers to check the equipment constantly, but this method is too timeconsuming and laborious. Nowadays in the electric utility industry the method used on a large scale is online monitoring technology. This new method not only saves a lot of manpower and resources, but also enables the maintainance of the power transformer to get better results. The ultimate goal of this project is to use thermal infrared imager to implement a 24hour uninterrupted online monitoring on a 110 kv system uses the data collected by thermal infrared imager to realize intelligent temperature alarm, and upload the data to a remote server. This topic firstly analyzes the factors that influence the temperature measurement accuracy of thermal infrared imager, then do some reserch on the operating environment of the power transformer to choose the thermal infrared imager that fit for our system, finally use the SDK which is consistent with the thermal infrared imager to develop the backstage monitoring software system. The main research work for the software of this system are as follows：1) According to the operational status of power transformer, choose the best online monitoring mode, and design the capturing process on the basis of the install position of the thermal infrared imager and the monitoring distance of the device.2) According to the characteristics of the infrared image, choose the right image processing algorithm for the image preprocessing so that the infrared image can get the best visual effect.3) Select the appropriate database based on this system, design the proper data storage structure to facilitate the system to store and query data from the database.4) Design the right algorithm for infrared diagnosis on the basis of the latest diagnostic norms of infrared diagnosis so that the system can use the temperature data capturing by the thermal infrared imager to aquire the running state of the power transformer.5) According to the existing network structure of the power supply bureau, select the right transport protocols and transport process to ensure that realtime data can be uploaded to the monitoring center quickly so that the electrician can get the running state of the device.Key word: power transformer, thermal infrared imager, online monitoring5碩士論文 基于紅外測(cè)溫技術(shù)的電力變壓器過(guò)熱故障在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)目 錄摘 要 IAbstract II1 緒論 1 引言 1 電力系統(tǒng)紅外診斷技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究與應(yīng)用現(xiàn)狀 1 國(guó)外研究與應(yīng)用現(xiàn)狀 2 國(guó)內(nèi)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀 2 變壓器傳統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)方法簡(jiǎn)介 2 變壓器紅外在線監(jiān)測(cè)的目的和意義 3 課題研究的主要內(nèi)容 42 紅外熱像儀的選擇和使用 7 紅外熱像儀的工作原理 7 紅外輻射原理 7 紅外點(diǎn)測(cè)溫原理 8 紅外熱像儀的系統(tǒng)組成 9 紅外熱像儀技術(shù)性能指標(biāo) 10 影響紅外熱像儀測(cè)溫的因素及相關(guān)對(duì)策 12 熱像儀選擇基本原則 13 系統(tǒng)熱像儀的選擇 13 本章小結(jié) 143 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 15 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn) 16 電源模塊 16 防護(hù)罩簡(jiǎn)介 17 熱像儀簡(jiǎn)介 17 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)介 19 TLC485串口轉(zhuǎn)接模塊 20 云臺(tái)簡(jiǎn)介 21 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 21 本章小結(jié) 234 變壓器過(guò)熱故障在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 24 系統(tǒng)軟件主界面介紹 24 系統(tǒng)工作流程介紹 26 參數(shù)設(shè)置模塊 28 監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置模塊 29 在線監(jiān)測(cè)方式設(shè)置模塊 31 定時(shí)器簡(jiǎn)介 32 定時(shí)監(jiān)測(cè) 32 33 云臺(tái)控制模塊 34 串口控制軟件實(shí)現(xiàn) 34 PelcoD協(xié)議及其軟件實(shí)現(xiàn) 35 云臺(tái)控制軟件實(shí)現(xiàn) 36 采集模塊 37 DLL調(diào)用方式的選擇 37 熱像儀數(shù)據(jù)采集函數(shù) 38 采集流程 39 圖像預(yù)處理模塊 41 熱圖的銳化 41 熱圖的偽彩色增強(qiáng) 43 查詢模塊 44 數(shù)據(jù)庫(kù)的選擇 45 數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn) 45 溫度報(bào)警數(shù)據(jù)查詢 47 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信模塊 48 Windows多線程技術(shù) 49 Windows網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù) 50 系統(tǒng)報(bào)警模塊 53 紅外診斷依據(jù) 53 紅外報(bào)警軟件實(shí)現(xiàn) 55 故障熱像報(bào)表實(shí)現(xiàn) 56 軟件調(diào)試與運(yùn)行 57 Visual C++ 58 實(shí)驗(yàn)室下的測(cè)試 58 現(xiàn)場(chǎng)安裝運(yùn)行 59 595 總結(jié)與展望 60 研究?jī)?nèi)容總結(jié) 60 工作展望 61致 謝 62參考文獻(xiàn) 63碩士論文 基于紅外測(cè)溫技術(shù)的電力變壓器過(guò)熱故障在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)1 緒論 引言隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速穩(wěn)定的發(fā)展，電力系統(tǒng)的規(guī)模也隨之越來(lái)越大，人民對(duì)電力系統(tǒng)的依賴性也越來(lái)越強(qiáng)，國(guó)家對(duì)電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性的要求也越來(lái)越高。但是，許多國(guó)家在夏季仍然發(fā)生大面積停電事故，特別是2003年8月14日美國(guó)和加拿大的大停電事故，期間上百臺(tái)機(jī)組跳機(jī)，事故波及約5000萬(wàn)人，造成的重大的經(jīng)濟(jì)損失，是美國(guó)歷史上最嚴(yán)重的停電事故[1]。通過(guò)對(duì)這些事故進(jìn)行調(diào)查分析，導(dǎo)致事故發(fā)生原因是多方面的，由此，各國(guó)都進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到如何提高大規(guī)模電力系統(tǒng)的安全性是一個(gè)重大而迫切的問(wèn)題。如何利用高科技手段進(jìn)行系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化的管理，消除危險(xiǎn)點(diǎn)，是擺在電力系統(tǒng)科研單位面前的新問(wèn)題[2]。隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大以及自動(dòng)化水平的提高，設(shè)備檢修維護(hù)的任務(wù)也越來(lái)越重，費(fèi)用也越來(lái)越高。采用定期檢修方式使很多設(shè)備存在過(guò)修或失修的問(wèn)題，不僅造成巨大的資源浪費(fèi)，而且埋下了安全隱患。20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著電子技術(shù)的發(fā)展和傳感器技術(shù)、光纖技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)等各領(lǐng)域間的相互滲透，電力系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)中也廣泛使用這些先進(jìn)的科研成果，電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)也從此走向?qū)嵱没A段。與預(yù)防性試驗(yàn)相比，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用更高靈敏度的傳感器采集運(yùn)行設(shè)備的劣化信息[3]，信息的處理和識(shí)別依靠有豐富軟件支持的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，引進(jìn)一些新的能更真實(shí)反應(yīng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的特征量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的綜合診斷，促進(jìn)電力設(shè)備由定期試驗(yàn)向狀態(tài)檢修過(guò)渡[4]。強(qiáng)化對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行管理和可靠性維修是電力安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，電力企業(yè)對(duì)先進(jìn)的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備投入比例逐年增加，而這其中紅外診斷技術(shù)的運(yùn)用是最值得關(guān)注的。從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度看，這種監(jiān)測(cè)技術(shù)具有較高的“投入產(chǎn)出比”，具有廣闊的應(yīng)用前景；從技術(shù)角度看，紅外診斷技術(shù)也是電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)的一項(xiàng)行之有效的技術(shù)手段，利用紅外技術(shù)對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和診斷具有不停電、不取樣、不接觸，直觀、準(zhǔn)確、靈敏度高及應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)[5] ，可以查出各種設(shè)備缺陷，對(duì)提高設(shè)備運(yùn)行的可靠率有著重要作用。 電力系統(tǒng)紅外診斷技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究與應(yīng)用現(xiàn)狀溫度是確定物質(zhì)狀態(tài)最重要的參數(shù)之一，它的測(cè)量與