电力设备红外热成像全测温故障诊断研究

电力设备红外热成像全测温故障诊断研究

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赵鑫祥渊浙江大华系统工程有限公司袁浙江杭州猿员园园圆猿冤

摘要院主要介绍了一种基于红外线性全测温分析的电力设备故障诊断方法遥该方法通过红外热成像测温摄像机采样电气设备全温度数据袁识别电气设备线性热分布特征曰采用平滑滤波算法袁对设备每相全温度曲线进行滤波处理袁减少噪声信号对测温诊断的影响遥通过对电气设备的每相全温度的温差分析袁实现电气设备故障部位的全覆盖诊断曰通过对电气设备的每相全分布温度的频域分析袁识别局部温度突变及因电压致热而导致的内部故障等遥该方法实现了对电气设备的热故障及热特征的分析诊断遥

关键词院电气设备袁红外热成像袁线性全测温

粤遭泽贼则葬糟贼押粤皂藻贼澡燥凿蚤泽蚤灶贼则燥凿怎糟藻凿枣燥则枣葬怎造贼凿蚤葬早灶燥泽蚤泽燥枣藻造藻糟贼则蚤糟葬造藻择怎蚤责皂藻灶贼遭葬泽藻凿燥灶蚤灶枣则葬则藻凿贼澡藻则皂燥原早则葬责澡蚤糟造蚤灶藻葬则皂藻葬泽怎则蚤灶早贼藻皂责藻则葬贼怎则藻援陨灶枣则葬则藻凿贼澡藻则皂燥原早则葬责澡蚤糟糟葬皂藻则葬蚤泽怎泽藻凿贼燥泽葬皂责造藻贼澡藻枣怎造造蚤皂葬早藻贼藻皂责藻则葬贼怎则藻凿葬贼葬燥枣藻造藻糟贼则蚤糟葬造藻鄄择怎蚤责皂藻灶贼熏贼澡藻灶熏贼澡藻造蚤灶藻葬则贼澡藻则皂葬造凿蚤泽贼则蚤遭怎贼蚤燥灶糟澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟蚤泽蚤凿藻灶贼蚤枣蚤藻凿枣燥则凿蚤葬早灶燥泽蚤泽援栽澡藻藻择怎蚤责皂藻灶贼鸳泽藻葬糟澡责澡葬泽藻造蚤灶藻葬则贼藻皂鄄责藻则葬贼怎则藻凿葬贼葬蚤泽责则藻原责则燥糟藻泽泽藻凿怎泽蚤灶早泽皂燥燥贼澡蚤灶早枣蚤造贼藻则葬造早燥则蚤贼澡皂熏贼燥则藻凿怎糟藻贼澡藻灶燥蚤泽藻藻枣枣藻糟贼泽燥灶贼藻皂责藻则葬贼怎则藻皂藻葬泽怎则藻皂藻灶贼凿蚤鄄葬早灶燥泽蚤泽援栽澡则燥怎早澡贼澡藻藻葬糟澡责澡葬泽藻鸳泽造蚤灶藻葬则贼藻皂责藻则葬贼怎则藻凿蚤枣枣藻则藻灶糟藻葬灶凿贼澡藻造蚤灶藻葬则凿葬贼葬糟澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟贼燥葬灶葬造赠扎藻葬造造责葬则贼泽燥枣贼澡藻藻择怎蚤责皂藻灶贼鸳泽责藻则枣燥则皂葬灶糟藻泽贼葬贼怎泽援栽澡藻枣葬怎造贼泽遭藻糟葬怎泽藻燥枣贼澡藻责葬则贼贼藻皂责藻则葬贼怎则藻皂怎贼葬贼蚤燥灶燥则增燥造贼葬早藻贼燥澡燥贼葬则藻枣燥怎灶凿遭赠贼澡藻造蚤灶鄄藻葬则贼藻皂责藻则葬贼怎则藻凿葬贼葬枣则藻择怎藻灶糟赠泽责藻糟贼则怎皂援

运藻赠憎燥则凿泽押藻造藻糟贼则蚤糟葬造藻择怎蚤责皂藻灶贼熏蚤灶枣则葬则藻凿贼澡藻则皂燥原早则葬责澡蚤糟熏造蚤灶藻葬则贼藻皂责藻则葬贼怎则藻

本文基于红外测温技术袁提出了一种通过对电气设备各相全段温度分布分析袁及对电气设备的每相全分布温度的频域分析袁识别局部温度突变及因电流尧电压致热而导致的内部故障的方法袁有效提高了电力设备热故障诊断的准确性与及时性遥员检测原理与系统

红外热成像摄像仪通过非接触探测红外能量渊热量冤袁将其转换为电信号袁从而将探测到的热量精确量化袁并在显示器上生成热图像和温度值袁使用户不仅能够观察热图像袁还能够对发热的故障区域进行准确的识别和严格分析遥

全测温故障分析诊断系统信号处理如图员遥

中预先标定设备的线性测温部位曰如图猿袁在压变的每一相上半段与下半段分别预标定测温部位袁智能诊断服务器获取到全图温度数据后袁识别测温部位全段温度袁通过信号预处理与温差分析尧频谱分析等袁综合判断电气设备是否存在故障遥圆援员设备全段温度识别与预处理

智能诊断服务器从标定的电气设备关键测温部位的热像图坐标与温度数据中获取设备的线性全段温度值分布序列曲线袁如图源所示遥

图圆线性全测温分析与诊断方法

图员全测温故障分析诊断系统信号处理

红外光通过镜头进入摄像仪袁在感光器件上成像袁感光器件把模拟信号转变为数字信号传给阅杂孕芯片袁阅杂孕芯片根据仪器定标参数袁将数字信号转化为热成像每个像素点的温度数据袁同时对图像进行编码渊例如匀圆远源冤并压缩袁通过以太网传输给智能诊断服务器袁智能诊断服务器接收到数据后袁对视频数据进行解压袁同时可对温度图像每个像素点的温度数据进行分析遥圆线性全测温分析与故障诊断

线性全测温分析与诊断方法如图圆所示遥

为实现实时在线分析诊断袁在热成像画面的电气设备图像

图猿预设置设备测温部位

由于温度数据以离散二维数组方式记录每个热成像像素点的温度值袁获取标定部位温度分布曲线的计算公式如下院

姨渣皂鄢载葬垣灶鄢再葬垣皂鄢载葬垣员垣灶鄢再葬垣员原渊载葬鄢载葬垣员垣再葬鄢再葬垣员冤渣臆员寅孕皂灶叶工业控制计算机曳圆园员愿年第猿员卷第员期图源电气设备关键测温部位的全温度分布曲线

式中院皂为测温数据的横坐标院皂越园袁员袁圆噎酝曰灶为测温数据尧再的纵坐标院灶越园袁员袁圆噎晕曰

载葬尧再葬袁载葬垣员葬垣员为标点的测温部位的起始点与终止点的载尧再的坐标曰

孕皂灶为获取到的电力设备标定部位上的测温数据曰

对孕皂灶进行平滑滤波处理袁减少因干扰信号对故障诊断准确性的影响遥

设曾渊躁冤是设备标定的全段线性温度分布序列孕皂灶度为皂渊根据线性温度分布袁取窗口长渊的皂原员数作为冤辕圆滤袁再波输出将曾密度取值袁为寄数冤袁从序列中抽出皂个数袁曾蚤原增袁噎袁蚤原员皂袁曾个蚤袁曾袁即点蚤垣员袁噎袁院

按其曾数蚤垣增值袁其大小中排蚤为列窗袁取口其的中序号心为位正置中袁增越间赠蚤越酝藻凿喳曾蚤原增圆援圆线性温度值袁噎分布曾蚤袁噎序列曾蚤垣增温差札

分析

根据叶阅蕴辕栽远远源圆园园愿带电设备红外诊断应用规范曳的要求袁对电力设备红外测温热故障的判断袁可采用同相不同部位袁不同相同部位的温差进行诊断咱圆暂断袁一般预先标定电气设备需要测遥温目的前部袁在位线袁式取自不动同红部外位测的温温差诊或渊测蕴园员相间温冤尧温差部月位相的最渊袁蕴园圆进行高冤尧温悦测度相温的渊诊温差蕴园猿断冤热分之故障析间袁可以发的分温差很析遥如图缘袁流变粤相现明月显相袁渊通过蕴园圆冤对的每温相度

图缘某流变相间温差故障识别

图远主变套管缺油故障

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明显高于粤相渊蕴园员冤与悦相渊蕴园猿冤遥

图远为主变压器出线套管缺油袁粤相渊蕴园员冤尧月相渊蕴园圆冤由于缺油袁导致套管上部温度明显低于悦相同位置温度渊蕴园猿冤袁但是采用常规处理方法袁即比较蕴园员尧蕴园圆尧蕴园猿之间的温差袁无法发现缺陷渊因为它们的最高温度基本一致冤遥

本文通过对套管本体全段进行线性标定袁通过圆援员节的方法得到蕴园员渊粤相冤尧蕴园圆渊月相冤尧蕴园猿渊悦相冤的全段温度分布序列袁如图苑院

图苑主变套管三相线性温度值分布序列曲线

通过对全段温度分布曲线的高低温差分析袁不同相同位置的对应点的相间温差分析渊可结合环境因素袁如环境温度尧风速等对实测温度进行必要的归一化折算袁以提高诊断的准确性冤袁不遗漏地反应出电气设备每相每个检测部位的发热渊或故障冤情况遥圆援猿温度分布序列阅云栽变换及频谱分析诊断

由于线性温度值分布序列温差分析的诊断袁主要的判据是设定的局部温差阈值袁然而很多电压致热型或其它故障导致的热特征袁温度变化不那么明显袁前期表现出来的热特征袁通过高低温差分析还不足以识别出来遥但是如果其热特征分布存在任何阶梯性的变化或部分跳跃变化袁通过离散傅里叶变换得到的频谱袁必存在一定量能的高频分量遥滤除基频分量渊频率为园的分量冤袁对高频信息进行有效分析袁有助于智能诊断服务器自动对电气设备热故障的前期特征进行有效识别遥

设曾渊灶冤是设备某相的全段线性温度分布序列袁则曾渊灶冤的晕点离散傅里叶变换为院

晕原员

载渊噪冤越阅云栽咱曾渊灶冤暂越移曾渊灶冤宰噪灶

灶越园

晕袁噪越园袁员袁噎晕原员

圆其中袁宰晕仔灶越藻

原躁如图猿所示袁蕴员园员所标定压变本体部位无明显发热特殊袁线性温度值分布序列温差分析袁得到其同相不同部位的最大温差为员援愿运袁未达到明显故障的情况渊设定为圆耀猿运冤咱圆暂通过对压变测温部位温度值分布序列进行阅云栽遥

变换渊离散

图愿某压变温度分布序列频谱分析

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傅里叶变换冤袁如图愿所示袁可较明显地发现袁滤除基频分量存在一定能量的非基频的低频信息及高频信息袁由此系统基本可以自动判断出袁该压变的测温区域袁存在局部范围的温度跃变或跳变袁需要引起关注袁可能存在电压致热缺陷遥

另外袁如图怨袁某主变的部分散热片阀门未开袁导致部分散热片未工作袁而温度过低异常遥

电力设备红外热成像全测温故障诊断研究

滤除基频分量后袁还存在较明显的低频分量袁并且高频信息的能量也比较强袁由此基本可以自动判断出此变压器散热片的温度分布序列存在较显著的跃变袁与线性温度值分布序列特征吻合遥

正常的变压器散热片的温度分布序列如图员员所示袁通过阅云栽变换及滤波处理后袁可以发现袁将不存较明显的其它频率的低频分量及能量较大的高频分量袁表示正常遥

图怨某变压器部分散热片温度异常

温度分布序列阅云栽变换频及谱分析诊断袁可发现明显的频谱特征袁从而识别出故障缺陷遥如图员园所示遥

图员员

正常的测温分布序列频谱分析

猿结束语

本方法的局限性在于对设备关键诊断部位的预标定袁增加了一定的前期施工工作量遥实现电气设备的智能图像识别袁关键测温部位的自定位袁将会对智能诊断发挥更大的作用遥

参考文献

咱员暂李进扬援输变电设备红外检测典型案例分析咱酝暂援北京院中国电力出版咱圆暂阅蕴辕栽远远源原圆园园愿带电设备红外诊断应用规范咱杂暂援北京院中华人民共咱猿暂吴继平袁李跃年援红外热成像仪应用于电力设备故障诊断咱允暂援电力设咱源暂阳明袁袁辉建援远程电力设备在线红外测温系统咱允暂援测控技术袁圆园员猿袁

猿圆渊员员冤院缘缘原缘愿

图员园

某变压器散热片温度分布序列频谱分析

咱收稿日期院圆园员苑援员园援圆猿暂

备袁圆园园远袁怨渊怨冤

和国国家发展和改革委员会袁圆园园愿社袁圆园员源

渊上接第猿缘页冤

为了更加形象地分析测试结果袁利用酝粤栽蕴粤月的云蚤早怎则藻指令袁分别得到解锁力和解锁片平行度的散点图袁如图怨所示袁其中云皂葬曾尧云皂蚤灶尧孕皂葬曾分别表示滑轨处于即将解锁的临界状态时袁符合条件的解锁力最大值尧最小值以及解锁片平行度所允许的

最大值袁中间横线表示其平均值遥结合滑轨和合格条件可得袁测试结果合格袁与人工测试结果相符遥

其中袁云皂葬曾越源园园援园晕袁云皂蚤灶越猿愿园援园晕袁孕皂葬曾越园援员缘皂皂遥

综上所述袁汽车座椅滑轨测试设备能够实现预期功能袁可快速尧准确地测出滑轨解锁力和解锁片平行度袁确保座椅滑轨锁止机构稳定性要求袁为汽车的安全提供保障遥

参考文献

咱员暂李治斌援汽车座椅滑道自动装配线自动注油机的设计咱允暂援机械设计咱圆暂陈冬青援基于孕蕴悦与触摸屏的码垛工业机器人控制系统设计咱允暂援包咱猿暂朱文杰援杂苑原员圆园园孕蕴悦编程设计与案例分析咱酝暂援北京院机械工业出咱源暂郑天池援基于孕蕴悦和触摸屏的电容接收装置控制系统设计咱允暂援仪表

图怨测试结果分析

技术与传感器袁圆园员苑渊圆冤院苑源原苑苑援圆园员员押圆圆原圆缘援

咱收稿日期院圆园员苑援愿援猿暂

版社袁圆园员员院圆圆原圆缘

装工程袁圆园员源袁猿缘渊圆猿冤院愿源原愿愿与制造袁圆园员园渊怨冤院圆缘原圆苑