（广西电网有限责任公司崇左供电局 广西壮族自治区崇左 532200）
摘要：传统的手持红外热像仪在监测变电设备的温度状态中发挥着重要的作用，但对于位置较高的变电设备，传统的手持红外热像仪无法以最优的视角近距离进行监测，存在较多检测盲区。基于此，本文开发了一种便携式变电站红外成像巡检装置。该装置配备的绝缘伸缩杆可使红外热像仪以最优的视角近距离检测变电站设备，及时发现设备的温度异常情况，较大程度减少检测盲区，保障变电站安全运行。其图像分析装置具有良好的人机交互界面，使用户可以高效、便捷的监测变电设备的状态。
关键词：红外热成像；补盲巡检；温度监测
Design of infrared imaging patrol inspection device in substation
Huang Shengping, Xie Zhuochen Qin Fuyou
(Chongzuo Power Supply Bureau of Guangxi Power Grid Co., Ltd.，Chongzuo 532200, China)
Abstract: The traditional hand-held infrared thermal imager plays an important role in monitoring the temperature status of substation equipment, But for the high position substation equipment, Traditional handheld thermal imaging cameras cannot monitor at close range with optimal viewing angle, There are more detection blind spots. Based on this, In this paper, a portable substation infrared imaging inspection device is developed. The insulated telescopic rod equipped with the device enables the infrared thermal imager to detect the substation equipment at close range with the best angle of view, find the abnormal temperature of the equipment in time, reduce the detection blind area to a great extent, and ensure the safe operation of the substation. The image analysis device has a good human-computer interaction interface, so that the user can efficiently and conveniently monitor the status of the substation equipment.
Key words: infrared thermal imaging; temperature monitoring; temperature monitoring
引言
变电站户外设备在长时间工作状态，普遍存在发热现象。设备长期工作容易发生故障，而变电站设备在故障前期的常见表现为设备整体或者部分发热异常，利用红外热像仪对变电站设备的温度监测，掌握变电站设备的温度情况，及时发现其发热异常的位置，对故障隐患的科学评估以及排查[1]，尽最大能力减少损失，对变电站的安全运行有着重要作用[2-3]。
为有效解决变电站巡检存在的视觉盲区问题，研究人员及学者提出了许多方法。针对现在红外热成像设备的应用不足，周锋等人设计一款操作简单、便于观察、能连续监测的在线式热像监测装置，该装置能持续监测并报警，但装置需要固定在三脚架上，同时需要提供在线电源[4]。针对传统红外测温装置工作模式不灵活等不足，文献[5]研制一种红外热成像测温系统，能够满足电力设备检测现场使用差异化使用需求。文献[6]通过对比分析了红外成像与可见光的特点，设计了变电站设备在线监测系统，该系统能查看设备历史温度变化曲线图并带温度报警，虽然其云台能360°旋转检测，但需要固定安装，不能便携移动检测，检测视角不灵活。
文献[7]针对目前变电站红外检测盲区多等问题，提出了应用于变电站红外巡检系统，介绍了其系统组成和技术方案，采用超小型红外热像仪，视频无线传输设计，但传输距离较短，15米内稳定传输红外图像。在变电站巡检实际应用方面，变电站监控系统能检测角度较高，但是因为安装位置固定，不能灵活移动巡检；变电站巡检机器人便携移动巡检灵活，巡检视角较低，不能从较高角度观察变电站设备发热情况；传统手持红外热像仪采用人工手持巡检，也存在巡检视角低的问题，长期手持设备，容易增加巡检人员劳动强度。
针对传统红外热像仪在变电站巡检中存在的不足，结合变电站巡检的应用需求，本文开发一种适合现场巡检人员操作的便携式变电站红外成像巡检装置。该装置可通过升降高度对变电设备的顶部、平台上的电容器组、互感器、瓷瓶等设备进行近距离检测，减少变电站的检测盲区。其图像分析装置具有良好的人机交互界面，使用户可以高效、便捷的监测变电设备的状态，提高巡检人员的工作效率。
1装置总体设计
便携式变电站红外成像巡检装置集红外摄像技术、无线传输技术、图像处理技术于一体，实现可伸缩5米，极限加长可升高至8.7米，视频最大传输视距大于80米。
装置主要由图像红外热像仪、伸缩部件和图像分析装置构成。
（1）红外热像仪
红外热像仪由红外机芯、图像处理模块、无线图像传输模块、无线数据传输模块和大容量锂电池等组成，整机重量小于600g，可便携的安装在绝缘伸缩杆上端，拆装简单。同时配备可便携拆装的10000mAh大容量锂电池，续航长达5.2小时。红外热像仪的结构设计图如图1所示。
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图1 结构设计图
Fig.1 Structural design drawing
（2）伸缩部件
伸缩部件由绝缘伸缩杆、绝缘加长杆、辅助四脚架组成。绝缘伸缩杆由环氧树脂材料制成，绝缘性能好，质量适中，采用5节伸缩设计，伸长可达到5米，缩短能缩至1.35米，底端带有连接卡扣，可与绝缘加长杆或辅助四脚架连接；绝缘加长杆为3节，每节长1米，与绝缘伸缩杆便携连接；辅助四脚架高0.7米，用于辅助支撑绝缘伸缩杆稳定，降低巡检人员的劳动强度。安装辅助四脚架，伸缩部件最长可升高至8.7米，基本满足变电站现场使用需求。伸缩部件如图2所示。
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图2 伸缩部件
Fig.2 Telescopic parts
（3）图像分析装置
图像分析装置采用无线传输的方式与红外热像仪进行数据交互。图像分析装置采用Windows10平台运行图像分析软件，软件框架图如图3所示。
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图3 图像分析装置软件框架图
Fig.3 Image analysis device software framework
该软件具备实时显示红外图像、温度异常捕捉、实现温度异常提示报警、历史温度曲线分析和数据查询及打印等功能。
软件后台通过UART串口与红外热像仪通信，采用RTSP协议获取红外视频图像，后期使用Python和OpenCV进行图像处理。图像分析装置与软件主界面如图4所示。
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图4 图像分析装置
Fig.4 Image analysis device
2实验测试
便携式变电站红外成像巡检装置可对电气设备进行发热异常分析与诊断。巡检人员可手持或利用伸缩部件托举红外热像仪，采集变电站设备的红外图像，无线传输到图像分析装置，另一巡检人员可手持图像分析装置实时查看红外图像及温度数据，在画面中寻找出温度异常点，并进行标注提示，采集设备的最大温度值，软件可根据巡检人员自定义设置温度报警值进行报警提示。
为了测试装置的实用性，进行了实验测试，装置拍摄红外图像如图5所示。
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(c)彩虹图 (d)白热图
图5 装置拍摄红外图像
Fig.5 The device takes infrared images
从图5中可以看出，装置可以较好的显示红外图像。
3结语
本文开发一种便携式变电站红外成像巡检装置，整个装置使用灵活方便。红外热像仪重量轻，可灵活安装在绝缘伸缩杆上；图像分析装置使用方便，能实时与红外热像仪进行数据交互，实时显示红外图像及温度。实际使用中，可根据使用需求将装置升降至不同高度近距离检测带电设备，能大幅度减少检测盲区，弥补传统手持红外热像仪在变电站巡检使用中的不足，满足变电站设备测温及温度分析的应用要求。
参考文献
[1]罗劲辉.变电运维中红外测温技术的应用[J].电工技术,2019(22):116-117.
[2]许冬良,余育刚,徐小明,朱能富,李金龙.探讨红外线成像测温技术在变电站设备中的应用[J].自动化应用,2018(02):84-85.
[3]吴广飞,侯峰,吴铭,刘波.红外热成像测温在变电站户外设备实时温度检测中的应用[J].集成电路应用,2019,36(01):61-63.
[4]周锋,王铮一,白东亚.带电设备在线式热像监测装置探讨[J].电工技术,2019(15):68-69.
[5]蒋池剑,陈勤,叶炜敏,戴建军,赵锴.新型多模式红外热成像测温系统研制[J].仪器仪表与分析监测,2018(01):8-14.
[6]朱利明.动态实时红外热成像温度在线监测系统[J].云南电力技术,2015,43(04):64-67.
[7]王洪全.变电站补盲巡检系统设计[J].电工技术,2018(16):58-59.