CN104483023A - 基于红外测温仪的测温方法和*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于红外测温仪的测温方法和***，其中，该测温方法包括以下步骤：步骤S1，根据由所述红外测温仪从当前采温点所采集的当前红外热像图来确定该红外热像图中每一待测温元件的当前温度；步骤S3，根据各个当前温度t_i与所对应的预设基准值t₀得到对应的实际温差比p_t，再将各个实际温差比p_t与所对应的预设温差比容忍值进行比较；步骤S5，在所述实际温差比p_t不大于所对应预设温差比容忍值的情况下，将所述红外测温仪移送至下一个采温点，或使其对同一待测温元件的温度继续进行采集。根据本发明的测温方法测温精度高，对所测的数据进行深度分析从而能够及时判断设备的过热点，为准确判断并采取相应措施争取时间，自动化程度高。

Description

基于红外测温仪的测温方法和***

技术领域

本发明涉及在线监控领域，尤其涉及一种基于红外测温仪的测温方法和***。

背景技术

电力设备的故障有多种多样，但大多数都伴有发热的现象。从红外诊断的角度看，通常分为外部故障和内部故障。众所周知，电力***运行中，载流导体会因为电流效应产生电阻损耗，而在电能输送的整个回路上存在数量繁多的连接件、接头或触头。在理想情况下，输电回路中的各种连接件、接头或触头接触电阻低于相连导体部分的电阻，那么，连接部位的损耗发热不会高于相邻载流导体的发热，然而一旦某些连接件、接头或触头因连接不良，造成接触电阻增大，该部位就会有更多的电阻损耗和更高的温升，从而造成局部过热。此类通常属外部故障。外部故障的特点是：局部温升高，如不能及时处理，情况恶化快，易形成事故，造成损失。外部故障占故障比例较大。

所谓高电压电器设备的内部故障，主要是指封闭在固体绝缘以及设备壳体内部的电气回路故障和绝缘介质劣化引起的各种故障。由于这类故障出现在电气设备的内部，因此反映的设备外表的温升很小，通常只有几K。检测这种故障对检测设备的灵敏度要求较高。内部故障的特点是：故障比例小，温升小，危害大，对红外检测设备要求高。

红外线是一种电磁波，具有与无线电波和可见光一样的本质。红外线的发现是人类对自然认识的一次飞跃。利用某种特殊的电子装置将物体表面的温度分布转换成人眼可见的图像，并以不同颜色显示物体表面温度分布的技术称之为红外热成像技术，这种电子装置称为红外热像仪。

红外测温仪(也称为红外热像仪)是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描***(也可以在目前先进的焦平面技术下可以省去光机扫描***)接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，在光学***和红外探测器之间，有一个光机扫描机构(利用焦平面技术的焦平面热像仪则无此机构)对被测物体的红外热像进行扫描，并聚焦在单元或分光探测器上，由探测器将红外辐射能转换成电信号，经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器来显示红外热像图。

这种红外热像图与物体表面的热分布场相对应，因而实质上是被测目标物体各部分红外辐射的热像分布图。而由于红外信号非常弱，与可见光图像相比，会缺少层次和立体感，因此，在实际动作过程中能为更有效地判断被测目标的红外热分布场。

在电力行业，很早就将红外热像仪运用于设备的安全检修上，通过其对电气设备和线路的热缺陷进行探测，如变压器、套管、断路器、刀闸、互感器、电力电容器、避雷器、电力电缆、母线、导线、组合电器、绝缘子串、低压电器以及具有电流、电压致热效应或其他致热效应的设备的二次回路等，这对于及时发现、处理、预防重大事故的发生可以起到非常关键而有效的作用。

目前变电站内的设备温度检测主要通过人员使用便携式红外成像仪进行测量，由于便携式红外成像仪所检测的设备热辐射易受到温度、湿度、风速、阳光照射等因素的干扰，这不但对检测人员的综合素质要求较高，往往会增加工作人员的劳动强度且不能及时发现设备的缺陷。另外还存在检测频率低，人员操作影响检测结果等问题，无法及时有效的反映设备的实际运行情况，具体包括：

问题一、测量间隔长，故障监测率低：

目前的巡检大多采用定期的人员巡检方式，由于采用人员巡检，巡检存在间断性。不同变电站的巡检间隔有所不同，重点大型变电站巡检间隔大多在每月一次，而小型变电站巡检在半年甚至一年一次，巡检存在较大的空档期。就算是奥运的保电期间，500KV的重点大型变电站，设备巡检每天只能进行几次，仍存在漏检的可能。

问题二、检测设备初始化条件不一致，数据漂移大：

由于巡检设备为间断性工作，对于敏感的测温设备每次开机的基本状态都有所不同，而且设备相对工作时间较短，无法进入长期的稳定状态，因而***在巡检时存在较大偏差。对于同一设备的多次巡检数据，由于存在***偏差，无法进行精确比对，也使***的巡检率降低。

问题三、故障即时性检测，无趋势性预测:

对于设备的检测是判断设备当前的运行状态，即一个时间点的运行状态，而不是设备连续的状态，更无法对设备的运行状态趋势进行分析。设备的温度趋势变化往往可以反映设备的真实状态，因此即时性的巡检存在一定的误差。

问题四、数据表层化，无深入分析：

对于设备早期的故障，往往设备的局部温度会出现往复性变化。当巡检时假如设备的运行温度正常，也不能完全排查设备的故障，即数据是表层化的数据，而无法进行深入的分析和判断，也使***巡检率降低。

问题五、报警界限模糊，判断误差大：

设备的温度测量会受到气温和阳光的影响，因而在判断报警温度时有着相当的难点，尤其是在设备故障的早期，巡检人员往往因为错误的判断，失掉最佳的维修时间。

问题六、人为因素较多，设备检测误差大：

由于设备巡检主要通过人员巡检方式，无论是设备测试的部位，还是设备参数的设置都存在较多的人为因素。对于不同经验的人员，巡检效果也大相径庭，因而在设备巡检中存在较大误差。

问题七、每次巡检存在差异，容易产生遗漏：

设备的每次巡检受人员因素、环境因素、设备因素影响较大，存在一定的差异性，对于设备的故障诊断容易产生遗漏。

问题八、巡检***为现场式，无法与指挥中心同步：

每次巡检过程都是指定人员到现场进行检测，巡检结束后将数据整理上报给指挥中心。因而指挥中心得到的数据，存在着较大的时间滞后，故障的处理存在着非同步性。

问题九、巡检***为单机式，无法完成数据实时联网：

巡检设备为单机化设计，无联网功能，数据只能通过人员上报的方式进行，无法统一管理。

问题十、采集数据少，故障监测率低：

由于巡检时间相对较短，数据采集量较少，因而无法对数据进行全面分析，故障监测率降低。

发明内容

本发明所要解决的是以人工使用红外测温仪的方式对电力设备进行测温所存在上述问题，提供一种基于红外测温仪的测温方法和***。

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于红外测温仪的测温方法，该测温方法用于根据各采温点所采集的温度，以遍历的方式监测电力机房内电气设备的温度，包括以下步骤：

步骤S1，根据由红外测温仪从当前采温点所采集的当前红外热像图来确定该红外热像图中每一待测温元件的当前温度；

步骤S3，根据各个当前温度t_i与所对应的预设基准值t₀得到对应的实际温差比p_t，再将各个实际温差比与所对应的预设温差比容忍值进行比较，其中，

$p_t=p_t=\left|\frac{t_i-t_0}{t_0}\right|;$

步骤S5，在实际温差比不大于所对应预设温差比容忍值的情况下，将红外测温仪移送至下一个采温点，或使其对同一待测温元件的温度继续进行采集。

作为优选，测温方法还包括：

在采温点设置位置固定的红外测温仪；

该红外测温仪在该采温点连续进行预定时间段的温度采集。

作为优选，测温方法还包括：

步骤S01，依据电气设备内待测温元件的分布来布置采温点；

步骤S02，针对每个待测温元件设定相应的温差比容忍值。

作为优选，步骤S1进一步包括：

在一张红外热像图中采集到多个待测温元件的红外温度时，根据待测温元件的分布来确定对应每一待测温元件的当前温度。

作为优选，步骤S3进一步包括：

步骤S31，依据各个待测温元件的工作状态来修正预设基准值t₀和/或温差比容忍值。

作为优选，步骤S3进一步包括：

步骤S32，对当前温度、预设基准值t₀和/或温差比容忍值进行环境参数补偿，环境参数包括：电气设备对应待测温元件的辐射率、翻转表像温度、大气温度、和/或相对湿度。

作为优选，测温方法还包括：

步骤S4，在实际温差比大于预设温差比容忍值的情况下，进行警报，并对该情况进行日志记录，直至实际温差比p_t不大于预设温差比容忍值。

作为优选，测温方法还包括：

设定每两个采温点之间的温度采集时间间隔；

设定所有采温点的总采集时间；

设定每两轮温度采集之间的时间间隔，和/或

设定每日温度采集的轮数。

本发明还提供一种基于红外测温仪的测温***，该测温***用于根据各采温点所采集的温度，以遍历的方式监测电力机房内电气设备的温度，包括红外测温仪和云台轨道，云台轨道对应于采温点而铺设在电力机房内，而采温点基于待测温元件的分布而确定，红外测温仪可移动地设置在云台轨道上，测温***还包括：

温度确定模块，其配置为根据由红外测温仪从当前采温点所采集的当前红外热像图来确定该红外热像图中每一待测温元件的当前温度；

比较分析模块，其配置为接收温度确定模块所确定的各个当前温度，根据各个当前温度t_i与所对应的预设基准值t₀得到对应的实际温差比p_t，再将各个实际温差比与所对应的预设温差比容忍值进行比较，其中，

$p_t=p_t=\left|\frac{t_i-t_0}{t_0}\right|;$

云台轨道控制器，其配置为接收比较分析模块所得到的各个比较结果，在实际温差比小于/等于所对应预设温差比容忍值的情况下，控制云台轨道将红外测温仪移送至下一个采温点，或使红外测温仪对同一待测温元件的温度继续进行采集。

作为优选，红外测温仪为非制冷VOx微型辐射热测量计。

本发明相对于现有技术的有益效果在于：

1、根据本发明的基于红外测温仪的测温方法测温精度高，对所测的数据进行深度分析从而能够及时判断设备的过热点，为准确判断并采取相应措施争取了宝贵的时间，自动化程度高，弥补了人工巡视和无人值守在安全运行中的薄弱环节；

2、采用固定式的红外测温仪可以对目标设备进行重点监测，可对同一设备进行多角度监控，也可兼顾多个设备监控，大大减低设备投入，提高设备使用的经济性；

3、采用根据本发明的测温方法能够在测温操作中完全脱离人员操作，自行处理与诊断，可较小的间隔进行重复监测，大大提高监测力度。

附图说明

图1为根据本发明的实施例的测温方法的流程图；

图2为根据本发明的实施例的测温***的简图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的进行详细描述。

根据本发明的实施例，提供了一种基于红外测温仪的测温方法，其用于根据各采温点的位置，以遍历的方式监测电力机房内电气设备的温度，如图1所示，根据本发明的实施例的测温方法可以包括以下步骤：

步骤S1，根据由红外测温仪从当前采温点所采集的当前红外热像图来确定该红外热像图中每一待测温元件的当前温度，其中，可以根据电力机房内的电气设备的摆放位置、各个电气设备内待测温元件的分布和/或测温精度要求来设计采温点，此外，采温点的布置还可以综合考虑电力机房的结构、红外测温仪的各个参数(例如红外测温仪的可摆动角度范围、波长范围、热灵敏度等)、云台轨道(将轨道即红外测温仪的活动范围，下文中将详细介绍)空间布置的难易程度等；

步骤S3，根据各个当前温度t_i与所对应的预设基准值t₀比较计算得到对应的实际温差比p_t，再将各个实际温差比p_t与所对应的预设温差比容忍值p_t0进行比较，其中，

$p_t=\left|\frac{t_i-t_0}{t_0}\right|;$

，即每个待测温元件都有相应的预设基准值t₀和实际温差比p_t，在特殊情况下，多个待测温元件所对应的预设基准值t₀和实际温差p_t比可以相同。其中，t₀*(1+p_t0)<p_max，其中，p_max为待测温元件的最高可容忍温度值，每个待测温元件均有相应的最高可容忍温度值；

步骤S5，在实际温差比p_t不大于所对应预设温差比容忍值p_t0的情况下，将红外测温仪移送至下一个采温点，所述预设温差比容忍值p_t0尤其为10％、15％，或者由工作人员根据实际情况设定(在下文中描述)。

根据本发明的基于红外测温仪的测温方法测温精度高，对所测的数据进行深度分析从而能够及时判断设备的过热点，为准确判断并采取相应措施争取了宝贵的时间。

根据本发明的实施例的测温方法还包括：在采温点设置位置固定的红外测温仪；该红外测温仪在该采温点连续进行预定时间段的温度采集。采用固定式的红外测温仪可以对目标设备进行重点监测。在特殊情况下，可以在每个采样点均设置固定式的红外测温仪。可对同一设备进行多角度监控，也可兼顾多个设备监控，大大减低设备投入，提高设备使用的经济性。

根据本发明的实施例的基于红外测温仪的测温方法还可以包括：

步骤S01，仅依据电气设备内待测温元件的分布来布置采温点；

步骤S02，针对每个待测温元件设定相应的温差比容忍值。提高测量粒度，能够精确判断电力设备中的具体的待测温元件是否为过热点。

根据本发明的一个实施例，在根据本发明的实施例的基于红外测温仪的测温方法中，步骤S1可以进一步包括：

在一张红外热像图中采集到多个待测温元件的红外温度时，根据待测温元件的分布来确定对应每一待测温元件的当前温度。

根据本发明的一个实施例，在根据本发明的实施例的基于红外测温仪的测温方法中，步骤S3可以进一步包括：

步骤S31，依据各个待测温元件的工作状态(不同的工作状态中电流变化趋势不同，因而发热也不同Q＝I²Rt)来修正预设基准值和/或温差比容忍值。具体地，例如选择一个最高可容忍100度的元件预先进行多次模拟测试，例如在执行任务A时，该待测温元件的正常运行温度为40度，则其预设基准值则为40度，温差比容忍值为10％，则如果探测到该元件在50度范围内时，均属正常；而在执行任务B时，该待测温元件的正常运行温度为60度，则其预设基准值则为60度，温差比容忍值为5％，则如果探测到该元件在66度范围内时，均属正常。所谓工作状态即该元件执行A任务或者B任务时的工作状态。关于“修正”，即，如果当前对应该元件的温差比容忍值为10％，预设基准值为40度(即执行任务A的工作状态)，而实际上该元件在执行B任务，则将当前的温差比容忍值依据B任务来修正到5％，将预设基准值修正到60度。此外，还可以在对元件进行模拟测试时得到何时元件处于正常和不正常的临界状态，该临界状态还可以将环境参数考虑其中，因而可以基于该临界状态时元件的温度来设置温差比容忍值。

根据本发明的一个实施例，在根据本发明的实施例的基于红外测温仪的测温方法中，步骤S3可以进一步包括：

步骤S32，对当前温度、预设基准值和/或温差比容忍值进行环境参数补偿，所述环境参数包括：所述电气设备对应待测温元件的辐射率、翻转表像温度、大气温度、和/或相对湿度。该补偿动作能提高测温精度。根据本发明的一个实施例，在根据本发明的实施例的测温方法还包括：

步骤S4，在实际温差比p_t大于预设温差比容忍值的情况下，进行警报，并对该情况进行日志记录，直至实际温差比p_t不大于所述预设温差比容忍值，当实际温差比p_t不大于所述预设温差比容忍值时，报警除，则再将红外测温仪移送至下一个采温点。其中，对报警信息的处理，可以包括报警信息数据的存储、报警信息的输出、报警信息的查询分析。而报警后的动作可以包括例如报警声、震动、闪屏、发送红外热像图的邮件、FTP红外热像图发送、存储红外热像图，记录报警情况以及异常红外热像图等，以提供历史查询。优选地，报警信息需要经过确认处理才人为是最终解除了该报警故障。

根据本发明的一个实施例，在根据本发明的实施例的测温方法还包括：

设定每两个采温点之间的温度采集时间间隔；

设定所有采温点的总采集时间(即，也可以使红外测温仪在总采集时间内匀速地经过每个采温点)；

设定每两轮温度采集之间的时间间隔，和/或

设定每日温度采集的轮数。采用根据本发明的测温方法能够在测温操作中完全脱离人员操作，自行处理与诊断，可较小的间隔进行重复监测，大大提高监测力度。

根据本发明的实施例，还提供了一种基于红外测温仪的测温***，测温***用于根据各采温点所采集的温度，以遍历的方式监测电力机房内电气设备的温度，包括红外测温仪和云台轨道，云台轨道对应于采温点而铺设在电力机房内，而采温点基于待测温元件的分布而确定，红外测温仪可移动地设置在云台轨道上，测温***还包括：

温度确定模块，其配置为根据由红外测温仪从当前采温点所采集的当前红外热像图来确定该红外热像图中每一待测温元件的当前温度并将其传送至比较分析模块；

比较分析模块，其配置为接收温度确定模块所确定的各个当前温度，

根据各个当前温度t_i与所对应的预设基准值t₀得到对应的实际温差比p_t，再将各个实际温差比与所对应的预设温差比容忍值进行比较，其中，

$p_t=\left|\frac{t_i-t_0}{t_0}\right|;$

云台轨道控制器，其配置为接收比较分析模块所得到的各个比较结果，在实际温差比小于/等于所对应预设温差比容忍值的情况下，控制云台轨道将红外测温仪移送至下一个采温点，或使红外测温仪对同一待测温元件的温度继续进行采集。***采用预置位云台，可以根据需要设置上百个定时检测的目标设备位置，每个位置可同时检测多个设备监测点的工作状态。同时根据需要也可以选择云台及红外热像仪视场范围内的任一位置的设备进行定期定时巡检。

根据本发明的实施例的测温***的红外测温仪优选为非制冷VOx微型辐射热测量计。

根据本发明的实施例的测温***的云台轨道具有转弯轨道，其转弯半径大于/等于0.8米。即，可以在电力机房有角度的地方易于铺设云台轨道，从而在上面设定采温点，然后设置红外测温仪，从而全方位无死角地对电力设备进行监控。

根据本发明的一个具体实施例，测温***包括非制冷VOx微型辐射热测量计、云台轨道***(包括云台轨道控制器和云台轨道)、后台应用***。其中，红外测温仪的参数表1所示。

表1

序号	名称	参数	备注
				1	探测器类型	使用寿命长的非制冷VOX微型辐射热测量计
2	波长范围	7.5UM～13.5UM
				3	热图像分辨率	320X240像素
4	图像帧频	3HZ
				5	像元间距	25UM
6	焦距镜头	100MM
				7	热灵敏度(NETD)	50MK
8	数码变焦	1-8倍连续
				9	以太网连接	RJ-45
10	复合帧频	NTSC:30HZ；PAL:25HZ

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于红外测温仪的测温方法，其特征在于，所述测温方法用于根据各采温点的所采集的温度，以遍历的方式监测电力机房内电气设备的温度，包括以下步骤：

步骤S1，根据由所述红外测温仪从当前采温点所采集的当前红外热像图来确定该红外热像图中每一待测温元件的当前温度；

步骤S3，根据各个当前温度t_i与所对应的预设基准值t₀得到对应的实际温差比p_t，再将各个实际温差比p_t与所对应的预设温差比容忍值进行比较，其中，

$p_t=\left|\frac{t_i-t_0}{t_0}\right|;$

步骤S5，在所述实际温差比p_t不大于所对应预设温差比容忍值的情况下，将所述红外测温仪移送至下一个采温点，或使其对同一待测温元件的温度继续进行采集。

2.根据权利要求1所述的测温方法，其特征在于，所述测温方法还包括：

在采温点设置位置固定的红外测温仪；

该红外测温仪在该采温点连续进行预定时间段的温度采集。

3.根据权利要求1所述的测温方法，其特征在于，还包括：

步骤S01，依据所述电气设备内待测温元件的分布来布置采温点；

步骤S02，针对每个待测温元件设定相应的温差比容忍值。

4.根据权利要求3所述的测温方法，其特征在于，步骤S1进一步包括：

在一张红外热像图中采集到多个待测温元件的红外温度时，根据所述待测温元件的分布来确定对应每一待测温元件的当前温度。

5.根据权利要求1所述的测温方法，其特征在于，步骤S3进一步包括：

步骤S31，依据各个待测温元件的工作状态来修正预设基准值t₀和/或温差比容忍值。

6.根据权利要求5所述的测温方法，其特征在于，步骤S3进一步包括：

步骤S32，对当前温度、预设基准值t₀和/或温差比容忍值进行环境参数补偿，所述环境参数包括：所述电气设备对应待测温元件的辐射率、翻转表像温度、大气温度、和/或相对湿度。

7.根据权利要求1所述的测温方法，其特征在于，还包括：

步骤S4，在所述实际温差比p_t大于所述预设温差比容忍值的情况下，进行警报，并对该情况进行日志记录，直至所述实际温差比p_t不大于所述预设温差比容忍值。

8.根据权利要求1所述的测温方法，其特征在于，还包括：

设定每两个采温点之间的温度采集时间间隔；

设定所有采温点的总采集时间；

设定每两轮温度采集之间的时间间隔，和/或

设定每日温度采集的轮数。

9.一种基于红外测温仪的测温***，其特征在于，所述测温***用于根据各采温点所采集的温度，以遍历的方式监测电力机房内电气设备的温度，包括红外测温仪和云台轨道，所述云台轨道对应于采温点而铺设在所述电力机房内，而所述采温点基于待测温元件的分布而确定，所述红外测温仪可移动地设置在所述云台轨道上，所述测温***还包括：

温度确定模块，其配置为根据由所述红外测温仪从当前采温点所采集的当前红外热像图来确定该红外热像图中每一待测温元件的当前温度；

比较分析模块，其配置为接收所述温度确定模块所确定的各个当前温度，根据各个当前温度t_i与所对应的预设基准值t₀得到对应的实际温差比p_t，再将各个实际温差比与所对应的预设温差比容忍值进行比较，其中，

$p_t=\left|\frac{t_i-t_0}{t_0}\right|;$

云台轨道控制器，其配置为接收所述比较分析模块所得到的各个比较结果，在所述实际温差比小于/等于所对应预设温差比容忍值的情况下，控制所述云台轨道将所述红外测温仪移送至下一个采温点，或使所述红外测温仪对同一待测温元件的温度继续进行采集。

10.根据权利要求9所述的测温***，其特征在于，所述红外测温仪为非制冷VOx微型辐射热测量计。