測溫?zé)岢上耠娏π袠I(yè)方案

1、測溫?zé)岢上耠娏π袠I(yè)方案一、設(shè)計背景與目的電力設(shè)備自動化控制和現(xiàn)場無人值守巳成為必然趨勢，目前，智能電網(wǎng)改造工程已全面開展，要求建立監(jiān)控集控中心，能夠?qū)斉潆姀S、變電站、輸配線路等關(guān)鍵設(shè)備的有關(guān)數(shù)據(jù)、環(huán)境參量、圖像進(jìn)行監(jiān)測，以便能夠?qū)崟r、直接地了解和掌握各個關(guān)鍵設(shè)備的情況，并及時對發(fā)生的情況做出反應(yīng)。紅外熱像診斷技術(shù)的應(yīng)用，解決了設(shè)備運(yùn)行中的大量熱性故障問題，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。由于該技術(shù)是對設(shè)備表面輻射的紅外光像進(jìn)行非接觸、遠(yuǎn)距離熱成像檢測，不受電場干擾，因此具有直觀、準(zhǔn)確、靈敏度高、快速、安全、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)，能從根本上改變早期人工巡檢運(yùn)行設(shè)備的故障隱患診斷方式。紅外熱像儀結(jié)合計算機(jī)網(wǎng)

2、絡(luò)技術(shù)而成的在線監(jiān)控系統(tǒng)在國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域推廣應(yīng)用，使傳統(tǒng)熱隱患設(shè)備的預(yù)防性試驗維修提高到預(yù)置狀態(tài)檢修，這對于提高設(shè)備的可靠性與有效性，提高企業(yè)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益，降低維修成本都有很重要的意義?；谙到y(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備監(jiān)控的實際情況，我公司設(shè)計了這套以紅外熱成像監(jiān)控頭作為設(shè)備超溫監(jiān)控平臺，利用熱成像原理，通過接受物體發(fā)射的紅外線，將被測目標(biāo)物體表面的紅外輻射轉(zhuǎn)變成視頻信號，以此來監(jiān)測設(shè)備溫度及其他異常事件。二、系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)2.1紅外熱成像原理：自然界中一切溫度高于絕對零度的物體無論在什么環(huán)境下都在不斷地輻射著紅外線，這種現(xiàn)象我們稱為紅外熱輻射。紅外線具有兩個重要的特性：(1)物體的熱輻射能量的大小，直接和物

3、體表面的溫度相關(guān)，物體的溫度越高，紅外熱輻射的能量越大。(2) 大氣、煙云等會吸收可見光和近紅外線，但是對35微米和814微米的熱紅外線卻是透明的，這兩個波段被稱為熱紅外線的“大氣窗口”。 利用紅外線這兩個重要特性，紅外熱像儀可以在完全無光的情況下清晰地觀察到所需監(jiān)控的目標(biāo)，所以紅外熱成像技術(shù)能真正做到24小時全天候監(jiān)控。紅外熱像儀就是利用紅外探測器、光學(xué)成像物鏡接收被測目標(biāo)的熱紅外輻射信號，探測儀器通過測量目標(biāo)本身和背景間的紅外輻射差(溫度差)得到不同熱紅外線形成的紅外熱圖像。紅外熱圖像是表面溫度分布圖像，因此，紅外熱像儀能在完全無光、距離較遠(yuǎn)等情況下對物體成像，它不僅可在黑暗中觀測，而且可

4、以在濃厚的煙幕、云霧、雨雪等惡劣氣候條件下探測到目標(biāo)。2.2系統(tǒng)應(yīng)用：電力部門的重要設(shè)備都與溫度密切相關(guān)，除正常的專用發(fā)電、變電設(shè)備外，如變壓器、開關(guān)、刀閘，以及輔助性設(shè)備，這些設(shè)備一旦發(fā)生事故，不僅經(jīng)濟(jì)上損失是巨大的，也容易造成人員的傷害。因此利用紅外熱成像技術(shù)對設(shè)備進(jìn)行檢測，了解和掌握設(shè)備使用過程的狀態(tài)，對于及早發(fā)現(xiàn)問題查明原因.保證安全的生產(chǎn)運(yùn)營，延長設(shè)備的使用壽命有著重要的意義。電力、電訊設(shè)備過熱故障預(yù)知檢測，在電力系統(tǒng)和設(shè)備維修檢查中，紅外線熱像儀證明是節(jié)約資金的診斷和預(yù)防工具。測量電器設(shè)備，非接觸紅外線熱像儀可以從安全的距離測量一個物體的表面溫度，使其成為電器設(shè)備維修操作中不可缺少

5、的工具。下面是需要采用紅外熱像儀進(jìn)行檢查的部分設(shè)施：a.電氣裝置：可發(fā)現(xiàn)接頭松動或接觸不良，不平衡負(fù)荷，過載，過熱等隱患。這些隱患可能造成的潛在影響是產(chǎn)生電弧、短路、燒毀、起火。b.變壓器：可以發(fā)現(xiàn)的隱患有接頭松動，套管過熱，接觸不良(抽頭變換器)，過載，三相負(fù)載不平衡，冷卻管堵塞不暢。空冷器件的繞組可直接用紅外熱像儀測量以查驗過高的溫度，任何熱點(diǎn)都表明變壓器繞組的損壞。其影響為產(chǎn)生電弧、短路、燒毀、起火。C.電動機(jī)、發(fā)電機(jī)：可以發(fā)現(xiàn)的隱患是軸承溫度過高，不平衡負(fù)載，繞組短路或開路，碳刷、滑環(huán)和集流環(huán)發(fā)熱，過載過熱，冷卻管路堵塞。其影響為有問題的軸承可以引起鐵芯或繞組線圈的損壞;有毛病的碳刷可

6、以損壞滑環(huán)和集流環(huán)，進(jìn)而損壞繞組線圈。檢查發(fā)熱點(diǎn)，在出現(xiàn)的問題導(dǎo)致設(shè)備故障之前定期維修或者更換。電動機(jī)線圈絕緣層通過測量電動機(jī)線圈絕緣層的溫度，延長它的壽命。還可能引起驅(qū)動目標(biāo)的損壞。為了保持電動機(jī)的壽命期，檢查供電連接線和電路斷路器(或者保險絲)溫度是否一致。D.連接器：電連接部位會逐漸放松連接器，由于反復(fù)的加熱(膨脹)和冷卻(收縮)產(chǎn)生熱量、或者表面臟物、炭沉積和腐蝕。非接觸紅外熱像儀可以迅速確定表明有嚴(yán)重問題的溫升。E.各相之間的測量：檢查感應(yīng)電動機(jī)、大型計算機(jī)和其它設(shè)備的電線和連接器各相之間的溫度是否相同F(xiàn).不間斷電源：確定UPS輸出濾波器上連接線的發(fā)熱點(diǎn)。一個溫度低的點(diǎn)表明可能直流濾

7、波線路是開路。備用電池：檢查低壓電池以確保連接正確。與電池接頭接觸不良可能會加熱到足以燒毀電池芯棒。G.鎮(zhèn)流器：在鎮(zhèn)流器開始冒煙之前檢查出它的過熱。H.公用設(shè)施：確定出連接器、電線接頭、變壓器和其他設(shè)備的熱點(diǎn)，一些型號的光學(xué)儀器范圍在60:1甚至更大，使幾乎所有的測量目標(biāo)都在測量范圍內(nèi)。三、系統(tǒng)功能系統(tǒng)采用了先進(jìn)的計算機(jī)壓縮技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，可在遠(yuǎn)方實現(xiàn)對儀器的設(shè)置、超溫自動報警、自動錄像等日常自動尋檢。該系統(tǒng)在實際應(yīng)用中每一臺監(jiān)控頭都有自己的IP地址，在世界各地互聯(lián)網(wǎng)(或電力系統(tǒng)的MIS系統(tǒng)網(wǎng))的任一臺計算機(jī)，都可實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視與控制，該系統(tǒng)還配有強(qiáng)大的集中監(jiān)控軟件系統(tǒng)，在網(wǎng)內(nèi)可同屏、同時監(jiān)

8、控幾十個監(jiān)控探頭，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)集群監(jiān)控，自動報警。3.1監(jiān)控中心功能：監(jiān)控中心主要由軟件及監(jiān)控計算機(jī)組成，包括區(qū)域監(jiān)控中心和主控中心。主控中心以權(quán)限管理的方式管理監(jiān)控各區(qū)域監(jiān)控中心，主控中心的功能和區(qū)域監(jiān)控中心的功能要求基本相同。3.1.1實時圖像監(jiān)控*區(qū)域監(jiān)控中心與變電站端監(jiān)控系統(tǒng)之間的遠(yuǎn)程圖像實時傳輸，紅外視頻信息采用H.264壓縮，減少了帶寬資源的占用;*在監(jiān)控中心可實時監(jiān)視各變電站的所有圖像信息，完成遠(yuǎn)程變電站紅外圖像的實時顯示、監(jiān)控、超溫報警圖像存儲等功能;*在監(jiān)控中心可實時監(jiān)視同一變電站多路(1、4、9、16)實時圖像信息并實現(xiàn)一機(jī)同屏同時監(jiān)視;也可同時實時監(jiān)視多個變電站(1、4、9)

9、;以上方式可混合應(yīng)用;*輪巡，即系統(tǒng)具備視頻自動巡視功能，在可設(shè)定的間隔時間內(nèi)對全站的監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行圖像巡檢，參與輪檢的對象可以任意設(shè)定，間隔時間可設(shè)置;*實時圖像自動復(fù)位，即可對變電站的紅外熱像儀設(shè)定默認(rèn)監(jiān)控位置，正常狀態(tài)下攝像機(jī)保持默認(rèn)位置，在控制完成的可設(shè)定的時間段內(nèi)恢復(fù)默認(rèn)監(jiān)控位置。3.1.2語音功能*軟件監(jiān)控端語音報警功能;*可與站內(nèi)維護(hù)操作人員對講機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程對講。4.1.3遠(yuǎn)程控制*遠(yuǎn)程控制監(jiān)控設(shè)備(包括云臺、紅外監(jiān)控頭等)。3.1.4告警管理*報警：觸發(fā)超溫自動報警時，報警信號、內(nèi)容等可在監(jiān)控畫面自動顯示;*所有報警信息報告自動保存，有需要時可打印輸出。3.1.5圖像管理*監(jiān)控中心可

10、顯示、存儲、檢索、回播變電站的所選監(jiān)控頭實時圖像;*監(jiān)控中心可遠(yuǎn)程控制站端視頻處理單元實現(xiàn)手動、超溫報警觸發(fā)錄像等;*超溫觸發(fā)報警時，系統(tǒng)能夠回傳一幀帶溫度數(shù)據(jù)圖像，供數(shù)據(jù)后期分析使用。3.1.6安全管理*系統(tǒng)實行操作權(quán)限管理，按工作性質(zhì)對每個用戶賦予不同權(quán)限等級;*系統(tǒng)保存自動生成的重要數(shù)據(jù)，包括用戶信息、報警信息、操作記錄、日志等。3.1.7系統(tǒng)管理*系統(tǒng)具有較強(qiáng)的容錯性，不會因誤操作等原因而導(dǎo)致系統(tǒng)出錯和崩潰;*對操作人員設(shè)置權(quán)限管理;*系統(tǒng)應(yīng)具有數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)功能;*系統(tǒng)應(yīng)具有對站端設(shè)備遠(yuǎn)程配置、遠(yuǎn)程維護(hù)、遠(yuǎn)程啟動的能力;*自動生成系統(tǒng)運(yùn)行日志、運(yùn)行曲線報告、超溫報警報告，可查詢及打印

11、輸出。3.1.8網(wǎng)絡(luò)瀏覽*系統(tǒng)需提供圖像的Web服務(wù)，Web服務(wù)器宜設(shè)在區(qū)域監(jiān)控中心(SC);*可通過標(biāo)準(zhǔn)Web瀏覽器瀏覽實時圖像，在Web瀏覽方式下也能控制攝像機(jī)和云臺，也可以同時實時監(jiān)控多個變電站的圖像。3.2 變電站端系統(tǒng)功能3.2.1實時圖像監(jiān)控與變電站安裝在監(jiān)視區(qū)設(shè)備進(jìn)行配合，對環(huán)境進(jìn)行防盜、防火、防人為事故的監(jiān)控，對變電站設(shè)備如主變、場地設(shè)備、高壓設(shè)備、電纜層等進(jìn)行超溫監(jiān)控。通過通信網(wǎng)絡(luò)通道，將被監(jiān)視的目標(biāo)動態(tài)圖像以IP網(wǎng)絡(luò)傳輸方式傳到監(jiān)控中心，并能實現(xiàn)一對多，多對一的監(jiān)控功能。報警信號、站端狀態(tài)信息、配置和控制信息以TCP/IP方式與監(jiān)控中心實時通信。維護(hù)人員通過監(jiān)控軟件對變電站

12、設(shè)備或現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)視，對變電站里架設(shè)的紅外監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行控制、也可進(jìn)行畫面切換的控制。3.2.2報警功能*報警類別：變電站電力設(shè)備狀態(tài)變化及故障報警、防火報警、電力設(shè)備超溫報警、圖像設(shè)備故障報警等;*當(dāng)發(fā)生報警時，變電站監(jiān)控系統(tǒng)能同時傳送報警信息和相關(guān)圖像;*超溫預(yù)警信息和生成的報警報告相對應(yīng)，自動生成超溫報告、曲線報告和巡檢時每個預(yù)置點(diǎn)的運(yùn)行日志。3.2.3控制功能*操作人員能對任一紅外系統(tǒng)進(jìn)行控制，實現(xiàn)對攝像頭視角、方位、焦距、光圈、景深的調(diào)整;對于帶預(yù)置位云臺，操作人員能直接進(jìn)行云臺的預(yù)置和操作;*保證控制的唯一性，同一時刻只允許一個操作人員控制同一控制對象。3.2.4圖像錄像管理*實現(xiàn)對變

13、電站區(qū)域內(nèi)場景情況的遠(yuǎn)程監(jiān)視、控制;*監(jiān)視變電站內(nèi)變壓器、斷路器等重要運(yùn)行設(shè)備的外觀運(yùn)行狀態(tài);*監(jiān)視變電站內(nèi)CT、PT、電纜接頭和絕緣子等高壓設(shè)備的外觀狀態(tài);*監(jiān)視變電站內(nèi)隔離開關(guān)和接地刀閘的分合狀態(tài);*監(jiān)視變電站內(nèi)其他充油設(shè)備、易燃設(shè)備的外觀狀態(tài);*實現(xiàn)變電站站內(nèi)關(guān)鍵部位超溫、防火、防盜自動監(jiān)視。3.2.5優(yōu)越性*系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠性：硬件均為先進(jìn)、成熟、可靠產(chǎn)品，且具備良好運(yùn)行業(yè)績。*系統(tǒng)先進(jìn)性：采用目前最先進(jìn)的軟硬件組合，使系統(tǒng)兼容性、升級、擴(kuò)展更容易，并采取模塊結(jié)構(gòu)維護(hù)簡單化。*系統(tǒng)易操作性和實時性：信號實時上傳，真正做到實時性。*免維護(hù)性：通過模塊化、層次化的設(shè)計可基本實現(xiàn)系統(tǒng)的免維護(hù)。

14、* 可擴(kuò)容性：可根據(jù)需要方便地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)逐級匯接，增減各類站級前端設(shè)備等。四、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)紅外熱成像監(jiān)控系統(tǒng)是基于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，全程數(shù)字傳輸大大地簡化了系統(tǒng)布線，降低了系統(tǒng)布線成本，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院凸收戏治龅臏?zhǔn)確性，增強(qiáng)了溫度分析和計算的靈活性。在IP網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任一臺監(jiān)控計算機(jī)，都可通過權(quán)限控制的方式實現(xiàn)無級監(jiān)控或中央監(jiān)控。系統(tǒng)提供了溫度數(shù)據(jù)和熱圖像的標(biāo)準(zhǔn)輸出格式，使其可有效與其他監(jiān)控管理系統(tǒng)連接。紅外熱成像監(jiān)控系統(tǒng)是以視頻熱圖像傳輸，輔助以紅外測溫數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，數(shù)據(jù)可被直接地用于實時溫度分析和圖像處理，不同的監(jiān)控計算機(jī)可對同一監(jiān)測器的監(jiān)測數(shù)據(jù)做不同的故障分析，從而大大地提高了系

15、統(tǒng)對熱故障實時分析的靈活性和精度。系統(tǒng)規(guī)模可根據(jù)電網(wǎng)區(qū)域范圍大小和變電站數(shù)量自由組合定義，也可按多級組網(wǎng)的方式，形成大規(guī)模的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)在各變電站站端裝備一臺或多臺紅外熱成像監(jiān)控系統(tǒng)，通過軟件接收各變電站站端熱成像監(jiān)控系統(tǒng)上傳的視頻、報警信息，進(jìn)行遠(yuǎn)程實時監(jiān)控。在條件成熟的前提下可在調(diào)度中心設(shè)立主控中心。系統(tǒng)的分級拓?fù)浜唸D如下：全網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)架構(gòu)五、系統(tǒng)組成5.1 電力變電站遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)的組成如前所述，根據(jù)電力行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)及管理模式，其電力變電站遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)由主控中心(調(diào)度中心)、區(qū)域監(jiān)控(巡檢)中心和前端變電站站端部分(監(jiān)控前端)以及傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成。其中，主控中心和區(qū)域監(jiān)控中心的

16、功能基本一致，主要包括監(jiān)控管理服務(wù)器、錄像資料存儲設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)視頻集中監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用軟件。變電站監(jiān)控前端部分包括紅外熱像儀及配件、云臺等。視頻、告警信息由網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器壓縮編碼后，通過通信網(wǎng)絡(luò)，上傳到監(jiān)控中心，完成實時監(jiān)控，掌握站內(nèi)設(shè)備運(yùn)行情況。監(jiān)控中心可實施對變電站監(jiān)控設(shè)備的管理、告警信息的查詢、圖像瀏覽和控制等功能?；诩t外熱像儀的電力變電站遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)具備良好的可擴(kuò)展性。各功能部分采用模塊化結(jié)構(gòu)，非常易于擴(kuò)容、組網(wǎng)方便、配置靈活，并具有良好的用戶接口。在系統(tǒng)加入新的變電站時，只須建立站端監(jiān)控前端系統(tǒng)并建立和監(jiān)控中心的連接即可;系統(tǒng)各項功能和運(yùn)行狀態(tài)不受擴(kuò)建影響;系統(tǒng)具備多級組網(wǎng)能力以組

17、建全省監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。5.2 變電站監(jiān)控前端部分變電站監(jiān)控前端部分設(shè)備安裝在變電站現(xiàn)場，完成變電站現(xiàn)場各種信息采集、處理、上傳，主要可分為紅外熱像儀、云臺、供電配件等部分。設(shè)備符合變電站自動化設(shè)備設(shè)計要求及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，各部分的配置如下：主機(jī)：全天候高性能監(jiān)控頭(紅外熱成像與CCD雙通路探頭);云臺：室外全方位監(jiān)控云臺;網(wǎng)絡(luò)連接：網(wǎng)絡(luò)光纜、網(wǎng)絡(luò)光纜轉(zhuǎn)換器等;供電配件：配電箱、電源線等。5.3 其它設(shè)備變電站監(jiān)控前端可根據(jù)系統(tǒng)需要，配備變電站專用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜放置站端設(shè)備，配備麥克風(fēng)、喇叭等語音設(shè)備通過系統(tǒng)軟件實施廣播、對講等功能，配備防雷設(shè)施、直流供電電源、不間斷供電電源等等。5.4 遠(yuǎn)程監(jiān)控中心遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的概念