【正文】 。 紅外熱像儀是 利用紅外測溫技術實現(xiàn)的一種先進的測溫儀器，是 本系統(tǒng)最終實現(xiàn)的核心部件， 但其 價格昂貴，并且使用壽命有限，所以 如何 使購買的 紅外熱像儀具有較高的性價比 也是本課題需要注意的 ，也是決定本課題所設計的監(jiān)測系統(tǒng) 后續(xù)能 否進行推廣的 重要因素。 第 五 章對全文進行總結，指出 了系統(tǒng)有待改善的部分 。 第三章詳細介紹了 本課題所設計的 在線監(jiān)測系統(tǒng)的整體 實現(xiàn) 方案 ，并簡要介紹了系統(tǒng) 的 硬件和軟 件 的整體 功能 劃分 。 6) 基于 Windows 平臺利用 Visual C++ 開發(fā)了 系統(tǒng) 后端處理軟件 ， 確定軟件界面的風格和功能模塊的分布， 軟件編碼過程 充分利用面向對象的編程思想 ， 在 完成各種用戶所需的功能 的同時， 注意 代碼編寫 的風格，使得程序在獲得較高 的 運行 效率 的同時又方便 其 日后的 維護。 4) 根據(jù)本系統(tǒng)采集的紅外熱像 性噪比高，但 對比度低、圖像細節(jié)比較模糊 的特點 ，擬 先 對熱像進行銳化 ， 增強圖像的細節(jié)，然后對采集的黑白圖像進行偽彩色增強， 使 最終在主界面上顯示的 熱像具有 較好的 視覺效果。 2) 制定 了電力變壓器 過熱故障 紅外在線監(jiān)測系統(tǒng)的 整體設計方案， 硬件主要由熱像儀、云臺和工控機組成，軟件需要實現(xiàn)的功能包括監(jiān)測區(qū) 域設置、定時或整點自動巡檢、溫度數(shù)據(jù)顯示、溫度數(shù)據(jù)的遠程監(jiān)測等功能。 碩士論文 基于紅外測溫技術的電力變壓器過熱故障在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計與開發(fā) 5 圖 變電站的 110KV的 主 變壓器 本 論 文研究的主要內容如下 ： 1) 深入 研究了 紅外測溫原理 ，并在此基礎上分析 熱像儀 的硬件組成 及 其工作原理。 根據(jù)電力變壓器運行中發(fā)生故障的特有特點和運行現(xiàn)場的監(jiān)測條件， 本課題 選擇合適的熱像儀，搭建了系統(tǒng)的軟硬件平臺，設計 實現(xiàn)了 電力變壓 器過熱故障在線監(jiān)測系統(tǒng) 。根據(jù)對 以往 該變電站變壓器故障原因的總結，在變壓器存在潛在故障時，首先出現(xiàn)明顯溫升的是圖 中標注的高壓側和中壓 側 的三相接 頭， 本課題的 主要 目的 是通過這六個接頭的溫度和一些輔助區(qū)域溫度來判斷變壓器的運行情況，發(fā)現(xiàn)潛在 隱患 ，從而提前做出預警 ，及時檢修 。變壓器紅外在線監(jiān)測兼具了紅外診斷技術和遠程監(jiān)控的優(yōu)點， 具有 非常 廣闊的應用前景 。 變壓器 紅外 在線監(jiān)測系統(tǒng)通過軟件 控制 熱像儀 ， 實現(xiàn) 每天定時自動巡檢，易于 及時發(fā)現(xiàn)存在過熱性缺陷的設備 。紅外診斷技術是檢測設備溫度異常的理想技術，它將成為對電力系統(tǒng)進行可靠性分析、故障預測和改革維修制度的理想工具 [17]。用紅外檢測技術對電力診斷具有如下優(yōu)點：1 緒論 碩士論文 4 診斷效率高、判斷準確、圖像直觀、安全可靠、非接觸探測、不受電磁干擾、探測距離遠、探測速度快以及可以進行在線檢測等。紅外檢測技術是 “ 九五 ” 國家科技成果重點推廣項目，紅外檢測是一種在線監(jiān)測 (不停電 )式高科技檢測技術，它集光電成像技術、計算機技術、圖像處理技術于一身，通過接收物體發(fā)出的紅外輻射， 然后 將其熱像顯示 出來，用戶可通過熱像 準確判斷物體表面的溫 度分布情況， 這種檢測方法 具有準確、實時、快速等優(yōu)點 [2]。 常用的變壓器在線監(jiān)測方法 ： 1)局部放電的監(jiān)測： 變壓器由于老化等原因 會產生局部放電， 在局部放電時 會伴有聲光電 等現(xiàn)象 及對放電空間介質的化學作用，對應這些物理化學反應可以找到相應的測量方法，可采用 超 高頻電脈沖法測量變壓器 油 中的局部放電 ，超高頻法是通過檢測變壓器局部放電產生的數(shù)百甚至數(shù)千兆赫茲的超高頻電磁波信號來測量局部放電的大小和位置 [12][13][14]； 2)局部過熱的監(jiān)測：當變壓器內部發(fā)生局部過熱時除過熱點溫度升高外 ， 同時 發(fā)熱 會使變壓器油分解生成氫氣和烴類氣體，在 發(fā)熱比較嚴重的情況下氫氣含量會很高 ， 因此在局部放電較弱時如果 2H 含量較高可以判定為變壓器油中有過熱故障 ，系統(tǒng)可以 利用對變壓器油中 2H 含量 進行監(jiān)測并結合局部放電監(jiān)測來間接監(jiān)測 變壓器的運行情況 [15]； 3)介質損耗的測量：絕緣介質老化往往反映在絕緣介質在交變電場的 作 用下其極化過程發(fā)生了改變，非彈性極化增強使極化過程中的有功損 耗增加，使絕緣介質的介質損耗率增大 ， 因此可 采用測量電 力變壓器絕緣套管電壓與套管末屏接地電流間相位差的方法 對絕緣套管介質損耗 判斷 ，根據(jù)絕緣套管介質損耗的情況判斷變壓器的運行情況 [16]。 有關專家通過對十幾 年 來變壓器 發(fā)生 故障 的 資料進行分析，得出的結論是：盡管不同的變壓器老化趨勢和使用方式并不相同，但發(fā) 生 故障的誘因還是基本相似的。但是，預防性維修需要停電檢修，影響了供電的可靠性；定期檢修中更換的設備 有些 是沒有必要更換的，降低了經(jīng)濟性；試驗條件 有可能 不同于變壓器的實際運行條件，試驗結果不能及時、準確再現(xiàn)絕緣缺陷和潛在故障。 變壓器 傳統(tǒng) 在線監(jiān)測 方法簡介 在電力系統(tǒng)中， 電力變壓器的地位是舉足輕重的，一旦發(fā)生故障，極有可能導致電網(wǎng)崩潰，造成巨大的經(jīng)濟損失，也就是說，只要能夠成功的發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)中處于運行核碩士論文 基于紅外測溫技術的電力變壓器過熱故障在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計與開發(fā) 3 心地位的電力變壓器存在的故障并及時檢修，就可以很大程度上提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。除此之外，對影響電力設備紅外成像故障診斷準確性的諸因素及對策也做了深入研究，制訂了一系列的 紅外診斷操作 規(guī) 范 。 國內一些 電力專業(yè)研究所 從80 年代中期開始 先后 使用 光機掃描熱像儀，積極開展變電設備故障檢測試驗和 220KV及 110KV 輸電線路的直升機巡線紅外檢測試驗，并取得了良好結果。 目前， 國外比較知名的大電力公司都已將紅外診斷技術廣泛運用于電力系統(tǒng)運行狀況的檢修，并取得了較好的效果 [9]。 國外研究與應用現(xiàn)狀 國外 從 60 年代中期開始將 紅外技術應用于電力設備監(jiān)測，瑞典國家電力局成功的運 用紅外熱像儀 對電力設備進行 故障診斷， 70 年代 將紅外 熱像儀裝在直升機上對 輸變 電設備故障做生產性巡回檢測，并 制訂出相應的技術規(guī)范 和 故障判定標準。 從經(jīng)濟學的角度看，這種監(jiān)測技術具有較高的 ―投入產出比 ‖，具有廣闊的應用前景；從技術角度看，紅外診斷技術也是電氣設備在線監(jiān)測的一項行之有效的技術手段，利用紅外技術對電氣設備進行檢測和診斷具有不停電、不取樣、不接觸 ， 直觀、準確、靈敏度高及應用范圍廣等優(yōu)點 [5] ， 可以查出各種設備缺陷 ， 對提高設備運行 的 可靠率有 著 重要作用。與預防性試驗相比 ， 在線監(jiān)測系統(tǒng)采用更高靈敏度的傳感器采集運行設備的劣化信息 [3]，信息的處理和識別依靠有豐富軟件支持的計算機網(wǎng)絡 ， 引進一些新的能更真實反應設備運行狀態(tài)的特征量 ， 從而實現(xiàn)對設備運行狀態(tài)的綜合診斷 ， 促進電力設備由定期試驗向狀態(tài)檢修過渡 [4]。采用定期檢修方式使很多設備存在過修或失修的問題， 不僅 造成巨大的資源浪費 ，而且埋下了 安全 隱患 。 如何利用高科技手段進行系統(tǒng)化、標準化的管理，消除危險點，是擺在電力系統(tǒng)科研單位面前的新問題 [2]。但是，許多國家在夏季仍 然 發(fā)生大面積停電事故，特別是 20xx 年 8 月 14 日 美 國和 加 拿大的 大停電 事故，期間上百臺機組跳機，事故波及約 5000 萬人，造成的重大的經(jīng)濟損失，是美國歷史上最嚴重的停電事故 [1]。 該系統(tǒng)軟件 的主要研究工作如下： 1) 根據(jù)電力變壓器的運行狀況，設置合適的在線監(jiān)測方式，并根據(jù)熱像儀的安裝位置和監(jiān)測距離，設計程序監(jiān)測流程 ； 2) 根據(jù)熱像 儀采集的熱像的特征，設計圖像預處理方案，使最終顯示的熱像具有最佳的視覺效果； 3) 選擇合適的數(shù)據(jù)庫，設計數(shù)據(jù)存儲結構，方便系統(tǒng)存儲和 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)，設計相應的紅外診斷算法， 從而可以通過采集的溫度數(shù)據(jù) 準確的 了解設備的運行狀況； 5) 根據(jù)供電局現(xiàn)有的網(wǎng)絡結構，選擇合適的傳輸協(xié)議，設計合適的傳輸流程，保證數(shù)據(jù)能實時可靠的上傳，使監(jiān)控中心的工作人員能夠及時了解設備的運行狀況。 紅外檢測技術是 ―九五 ‖國家科技成果重點推廣項目， 是實現(xiàn)我國電力系統(tǒng) 從計劃 檢修 向預知狀態(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 某市 供電局的 110KV 的 變壓器實施 24 小時不間斷在線監(jiān)測，利用熱像儀采集的數(shù)據(jù)實施智能化超溫報警，并 將數(shù)據(jù)上傳至遠程服務器，實現(xiàn)對該變電站的遠程監(jiān)控。對于保密論文，按保 密的有關規(guī)定和程序處理。與我一同工作的同事對本學位論文做出的貢獻均已在論文中作了明確的說明。碩士論文 基于紅外測溫技術的電力變壓器過熱故障在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計與開發(fā) I 學 位 論 文 基于紅外測溫技術的電力變壓器過熱故障 在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計與開發(fā) 申請學位級別 碩士 專業(yè)名稱 檢測技術與自動化裝置 學位授予單位和日期 南 京 理 工 大 學 答辯委員會主席 評閱人 注 1：注明《國際十進分類法 UDC》的類號。 II 聲 明 本學位論文是我在導師的指導下取得的研究成果，盡我所知，在 本學位論文中，除了加以標注和致謝的部分外，不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得任何教育機構的學位或學歷而使用過的材料。 研究生簽名： 年 月 日 學位論文使用授權聲明 南京理工大學有權保存本學位論文的電子和紙質文檔，可以借閱或上網(wǎng)公布本學位論文的部分或全部內容，可以向有關部門或機構送交并授權其保存、借閱或上網(wǎng)公布本學位論文的部分或全部內容。 研究生簽名： 年 月 日 碩士論文 基于紅外測溫技術的電力變壓器過熱故障在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計與開發(fā) I 摘 要 變電站電力變壓器 是 電力系統(tǒng)的核心設備，所以它在現(xiàn)代電氣設備的運行和維護中占有重要地位 ，對于其存在的故障隱患，通常采用人工定期巡檢的方法，但這種方法費時費力， 如今 在 電力行業(yè) 大規(guī)模使用 的是 變壓器 在線監(jiān)測技術 ， 這種技術 能夠 節(jié)省大量人力物力，而 且 使得 變壓器的 維護質量得到質的飛躍。 本課題首先 分析 影響熱像儀測溫 準確性 的因 素，然后 對 某市 供電局的變壓器運行環(huán)境 進行了考察，選擇了適合本 課題 的熱像儀， 利用與購買的熱像儀配套的軟件開發(fā)包開發(fā)適合本系統(tǒng)的后臺處理軟件。 關鍵詞 ： 電力變壓器 ， 紅外熱像儀 ， 在線監(jiān)測 Abstract 碩士論文 II Abstract Power 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 d