陈 浩

（济南供电公司，山东 济南 250022）

0 引言

变电运行人员主要负责变电站的倒闸操作、事故处理和日常巡视工作，红外测温工作是其一项重要的日常工作。按照变电站管理规定，变电运行人员需要对变电站的设备定期进行测温，以便及时发现设备运行隐患。目前操作队使用的测温设备主要是红外点式测温仪和热成像仪。点温仪只能对设备某一点进行测温，使用时需要用其对准设备测温点位。点温仪的缺点一是白天光线较亮很难看清激光点，因此点温仪只适合夜晚测温，但是若把测温工作都放到晚上会影响操作队人员休息，增加劳动强度。点温仪另一缺点是需要找准测温点，设备接头众多，一个一个寻找测温点工作量大，测温工作耗时长、效率低。热成像仪克服了点温仪的上述缺点，因为其对着物体能够按照红外线成像，具有成片、成区域扫描的特点，测温效率极大提高，但是仍然需要人工手持热成像仪进行测温，无法使人员从测温工作中解放出来。随着变电站的增加，测温的工作量增长较明显，在夏季高温负荷时，发热的设备增多，要求测温次数也会增加很多，造成人员紧张。如何运用现有的设备技术条件，开发出一套能够根据需要进行自动测温的系统，使人员从繁重的测温工作中解放出来，去从事其它更加重要的运行工作，是值得进行研究的问题。

1 研究意义

更好地提高变电站的运行可靠性，全天候的对设备进行图像和红外测温监控，并能主动发现问题并产生相应报警动作，减少突发事件，实现真正意义的无人值守。

提高工作效率，提高诊断设备缺陷的技术水平，降低设备停电的次数和时间，确保设备的安全、高效运行，同时减少操作人员和值班人员的工作强度。

通过在线红外监控系统的整合，实现对设备发热问题的很好预防和解决，从而及时有效地控制相应事故的发生，提高对设备健康状态的监控，并且可以延长原有工作人员进行定期测温巡视的周期。

全面提升无人值守变电站遥视系统的巡视模式，促进整体管理水平的提高，增强应急指挥能力。

2 变电站测温要求

《变电站管理规范》规定，设备测温类型分计划普测和重点测温。

计划普测：带电设备每年应安排两次计划普测，一般在预试和检修开始前应安排一次红外检测，以指导预试和检修工作。

重点测温：根据运行方式和设备变化安排测温时间，按以下原则掌握：1）长期大负荷的设备应增加测温次数。2）设备负荷有明显增大时，根据需要安排测温。3）设备存在异常情况，需要进一步分析鉴定。4）上级有明确要求时，如保电等。5）新建、改扩建的电气设备在其带负荷后应进行一次测温，大修或试验后的设备必要时。6）遇有较大范围设备停电（如变压器、母线停电等），酌情安排对将要停电设备进行测温。

一般操作队对变电站设备每月进行一次测温。济南供电公司变电工区目前的变电站数量是66座，全部测温一遍，工作量很大，而且特殊情况下还要增加测温次数。现在变电站实行的是无人值守的方式，进行测温需要使用一定的人员、车辆，使操作队无法腾出更多的人员、车辆从事其它运行工作。随着变电站的增多，各种基建、检修、扩建工作繁多，停送电任务繁重，如果能够降低测温工作量，可以使操作队将主要精力用在安全操作方面，对安全生产也是一个保障。

3 系统目标

开发变电站实时测温系统的目的，主要是实现设备测温工作的自动化，减少一线员工工作量，提高供电可靠性。综合测温工作的各种需求，考虑现在的技术条件，确定本次实施的变电站测温系统需要实现以下目标：

1）实现主动地在线实时发现设备过热的问题。在设备温度超过安全范围时，系统产生报警，自动的对准事故发生现场，并联动视频进行录像等报警联动功能。

2）系统同时提供设备的历史温度数据和相间温度对比等一系列查询和分析功能，为设备过热时的分析和判断提供强有力的技术支持。

3）更好地提高变电站的运行可靠性，全天候的对设备进行图像和红外测温监控，并能主动发现问题并产生相应报警动作，减少突发事件，实现真正意义的无人值守。

4 在线式测温系统的实施

4.1 系统构成

在线测温系统主要由前端设备、网络系统和服务器组组成，如图1所示。前端设备包括红外测温仪、可见光摄像机、高精度数字云台以及部分传感器和 DVR（Digital Video Recorder，硬盘录像机）组成。模拟视频线和控制线和前端DVR相连。红外测温仪和DVR通过网络和服务器组相连，将视频信号和温度数据上传到服务器。用户可以在任意地点通过网络与服务器连接，利用客户端软件查看视频图像、前方设备的温度，并可对历史温度数据进行查询分析。

4.2 前端设备

红外测温仪。主要作用是测定被测点的温度。具体来说是处理红外测温仪取到的被测点温度信号对应的微弱电信号，将其放大、输出成为适合采集的电信号，通过现场总线将所测到的温度及其变化情况传输到视频服务器。

可见光摄像机。彩色摄像机选用原装进口摄像机，镜头倍数高，图像清晰，具有逆光补偿功能。摄像机具有昼夜连续工作能力，室外摄像机具有全天候工作能力。

图1 在线测温系统构成

高精度数字云台。通过精确定位测温预制点的信息，达到精确测量温度的目的。

4.3 网络系统

网络系统是前端系统与控制中心连接的桥梁，也是红外设备将温度信息上传到控制中心的通道，因此网络系统配置的优化对整个系统的顺利运行起着至关重要的作用。红外热像在传输过程中，为避免温度数据失真，不能进行压缩传输，需要较宽的网络带宽和良好的网络性能。因此，系统的传输方式最好采用光纤组网。

4.4 服务器组

主动式红外遥视系统的核心是由服务器组组成的各种服务，服务器组具有数据交换和业务管理的功能，即对全网的设备和业务统一管理，同时对传送过来的图像进行转发、分发或存储，对报警进行联动处理。其组成包括管理服务器、功能服务器组，图2所示。

图2 服务器组组成

4.4.1 管理服务器

是主动式红外遥视系统的核心单元。主要负责实现对本区域的业务和设备进行管理；可实现前端系统、后端系统的接入、信令转发处理、用户管理、干线管理、报警信息的接收与处理以及系统设备及其业务支撑信息管理，同时为用户提供认证、授权等服务。管理服务器由基本模块和功能模块组成。

基本模块。平台管理模块用来实现对平台设备、前端设备的管理，并具备网管功能；业务管理模块用来实现对用户及业务运营的管理；前端接入模块用来实现前端和平台间各种信令指令的交互；客户端接入模块用来提供用户接入的界面、实现后端与平台间信令指令的交互；调度模块用来控制视频转发服务器的调度策略，包括最大并发流，干线路由，优先级等策略。

4.4.2 功能服务器组

视频转发功能模块：为视频转分发单元，可实现音视频请求、接收、转发、分发，并可实现可实现分布式部署；支持发起请求并建立与一个目标地址的媒体通道；可选择支持接受路由表，按路由表发起逐级请求连接的功能；支持主流的网络协议的，如 RTP、RTSP、SDP、HTTP、SIP、3GPP。

报警服务功能模块：一个域中只有一个报警服务器，其作用是得到正确的主机状态，及接收外部的任何报警请求，封装成统一模式，并将报警信息在网内广播。

控制服务功能模块：一个域中只有一个控制服务器，实现本地端对前端设备的动作控制，编辑和调用预置位，控制优先级调度。

存储点播功能模块：可实现视频存储、检索，支持视频点播回放，采用分布式部署，具有类似于视频转发服务器的视频请求、接受机制；区域内的存储点播服务器仅接受本域管理控制服务器的管辖，可为异域提供媒体访问接口，亦可通过本域视频转发服务器提供该接口。

温度数据分析模块：按照红外诊断的基本原理，对采集到的温度数据进行分析，对设备进行诊断。

4.5 红外测温系统实现的功能

4.5.1 实时温度监测和图像观看

在系统客户端软件，可以实时查看当前正在播放的红外视频图像上任意点位的温度。在视频图像上，任意画出一个矩形框，视频图像的右上角就会实时显示出该矩形框内的最高温度、平均温度以及最低温度，如图3所示。

图3 视频图像

如果用户需要对当前画面的温度数据做进一步分析，可以点击鼠标右键，进入图像分析界面。在该界面上，可以实时获得鼠标任意点位的温度，并且，可以在图像上标记出若干区域，查看区域的平均温度、最高温度等，方便用户对比分析。同时，点击浏览按钮，可以将任意一副红外热像载入进行分析。

4.5.2 全天候温度自动巡视

电力遥视系统的真正意义并不仅仅局限于对于远端设备的图像监看功能，而更应注重通过系统得到的信息进行分析并及时发现问题。

1）巡视时针对一次设备主要监测点位。

变压器：高压套管、接头、将军帽、油枕、净油器、冷却装置、分接开关。

断路器：接线端子、接线板、线夹、内部触头。

隔离开关（刀闸）：接头、拐臂、线夹、触头、滚动触头、导电杆、触指、导电管。

电流互感器：引流导板、接线端、套管、端子箱。

母线：外壳、支持夹板、汇流排连接点、T型线夹、接口。

高频阻波器：线夹、接头。

电压互感器：线夹、接头。

避雷器：线夹、接头。

2）巡视策略介绍。利用高精度云台的预置位功能，设置各个预置位，将每个预置位上待检测的点位，做好标记。为方便用户配置，配置界面上，同时显示红外热像和可见光图像。

3）巡视过程中温度报警的设置。

对每一个区域，可以设置不同的报警信息，选择其中一个区域，点击报警设置，会弹出窗口如图4所示。

图4 温度报警窗口

系统提供了绝对温度、单点历史温差、三相温度差和对比温度报警四种报警类型，大大提高报警的准确度，减少误报。

配置好巡视时间，系统将在预定的时间，对所有点位进行巡视，巡视过程中，会对温度数据进行分析，根据设定的报警策略，在设备温度超过安全范围时，系统产生报警，自动的对准事故发生现场，联动视频进行录像等报警联动功能，并在客户端弹出报警信息。每次的巡视的温度数据会保存在数据库，留待以后查询分析。

4.5.3 历史温度查询和分析

系统提供了设备的历史温度数据和相间温度对比等一系列查询和分析功能，包括历史数据查询，相间数据比较以及同类设备温度比较等，为设备过热时的分析和判断提供强有力的技术支持。在历史数据查询界面，选中某一预置位的复选框，可以列出该预置位下的所有标记的监测区域，选中监测区域的复选框，可按照设定的时间范围，显示出其温度变化曲线。

为方便用户，系统提供了多种查询方式：按天查询、按周查询和按月查询。用户可以根据习惯，将折线图切换成柱形图或饼形图显示。

5 技术创新点与展望

系统管理功能强大，能够实现针对具体设备的表面温度和图像细节的监控，并且具有主动发现设备隐患的能力。该系统的使用，能切实减少变电站的事故隐患，为电网的遥视项目的推广积累设计和运行方面的经验。设备实时测温系统作为保障设备稳定运行的辅助监控手段，与图像监控系统进行了整合，未来系统作为变电站自动化的一部分，应该进一步整合现有的其他辅助监控系统，例如现场的安全系统、门禁和火灾等系统，并设计实现统一的数据接口，为变电站信息一体化建设做好准备。

1）集实时红外测温和温度数据分析、视频联网、权限细分管理、分布式海量存储、干线路由管理、流媒体点播、异质设备互联技术的嵌入式遥视管理系统，硬件实现了表面温度图像、温度值数据和相应位置视频的一体化前端采集设备，软件采用先进的系统级“积木式”组网方式，支持不同规模的建设需求。

2）实现电力系统一次设备的表面温度自动测量，结合物体被测画面，天气影响等因素，测量数据具有自动温度补偿功能，支持单点、复杂区域的实时温度采集。

3）采用多角度三维GIS地图方式，关联叠加设备点位和报警点位的具体位置，通过地图点位联动现场一次设备的表面温度和视频，针对具体设备实现监控。

4）实现历史温度数据的自动记录和查询分析功能，系统以线性图、饼图、柱状图等方式整合了设备的历史温度数据查询，相间数据比较以及同类设备温度比较等一系列查询和分析功能，并提供了按天查询、按周查询和按月查询等多种查询方式。

5）主动式红外遥视系统采用了三种报警方法，即表面温度判断法、相对温差判断法、同类比较法。自动实现设备温度缺陷的报警，并实现在接收到报警信号后同步实现上传现场设备图像、启动报警录像，GIS地图对应点位闪烁等功能。

6 系统缺陷及需改进之处

系统必须先设置好需要测温的点位，系统才能正常开始测温，自动记录每个测温点每次自动测温的数值。由于需要人工设置点位，而测温点的数量庞大，所以需要设置的工作量非常大。而且人工设置可能产生疏漏，漏掉某个需要测温的设备。为避免产生上述问题，可考虑系统增加以下自动测温功能，即系统默认自动将需要进行测温的空间球面分成若干个点，定时自动按照默认设置的点进行测温，发现超过某一设置的温度时产生告警信息，并自动记录这一点云台的位置，方便过后的具体观测。这样两种测温方式的补充，既可以避免遗漏需测温的设备，又能够给运行人员一个最直观的测温结果，即没有告警信息就表示测温正常。

由于设备存在遮挡，使该系统不可避免的存在测量“盲区”，为了克服“盲区”，就要增加红外测温设备数量，这又会影响经济性，所以要完全依赖该系统进行测温，目前的条件还达不到，实践中要认识到设备的固有缺陷，有重点、有目的的对红外探头进行布点。

该系统只适用于设备分散布置的变电站，但是这样的变电站目前多是一些老变电站。新建变电站多采用GIS设备和开关柜这样的全封闭设备，该系统无法应用于这样的变电站。但是该系统的成功应用是一个很好的尝试，为开发其它测温系统打下了基础。GIS设备和开关柜如何进行远程自动测温，这是一个需要加以研究的课题。

7 结语

设备测温工作从最早的贴示温蜡片、人工观测到现在的采用红外设备进行测温，是一个巨大的进步。传统的一些方法仍然是简单有效的，新技术的出现，为我们提供了更好、更先进的测温工具。如何把新的技术应用到实践中，解决生产中的问题，是我们需要不断努力的方向，测温技术的发展将使电力系统更加智能、更加可靠、更加安全。