本發(fā)明涉及一種故障發(fā)熱點(diǎn)紅外陣列檢測定位系統(tǒng)及方法，尤其涉及一種電氣設(shè)備故障發(fā)熱點(diǎn)紅外陣列檢測定位系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

紅外診斷技術(shù)用于對(duì)電氣設(shè)備的早期故障缺陷及絕緣性能做出預(yù)測，使傳統(tǒng)電氣設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)維修提高到預(yù)知狀態(tài)檢修，這也是現(xiàn)代電力企業(yè)發(fā)展的方向。特別是現(xiàn)在大機(jī)組、超高電壓的發(fā)展，對(duì)電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，關(guān)系到電網(wǎng)的穩(wěn)定，提出了越來越高的要求。紅外診斷技術(shù)的應(yīng)用對(duì)提高電氣設(shè)備的可靠性與有效性，提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益，降低維修成本有很重要的意義。

一切溫度高于絕對(duì)零度的物體都在不停地向周圍空間發(fā)出紅外輻射能量。物體的紅外輻射能量的大小及其波長的分布與物體的表面溫度有著十分密切的關(guān)系。因此，通過對(duì)物體自身輻射的紅外能量的測量，便能準(zhǔn)確地測定它的表面溫度，這就是紅外輻射測溫所依據(jù)的客觀基礎(chǔ)。

黑體的光譜輻射功率pb(λτ)與絕對(duì)溫度τ之間滿足普朗克定理：

其中，pb(λτ)為黑體的輻射功率，λ為波長，t為絕對(duì)溫度，c1、c2為輻射常數(shù)。

式(1)說明在絕對(duì)溫度τ下，波長λ處單位面積上黑體的輻射功率為pb(λτ)。根據(jù)這個(gè)關(guān)系可以得到如圖1的關(guān)系曲線。從圖1中可以看出：

1)隨著溫度升高，例如圖中從500k至900k，物體的輻射能量越強(qiáng)。

2)隨著溫度升高，例如圖中從500k至900k，輻射峰值向短波方向移動(dòng)(圖1中為向左移動(dòng))，并滿足維恩位移定理：t*λm＝2897.8，峰值處的波長λm與絕對(duì)溫度τ成反比，虛線為λm處峰值連線。

由于紅外測溫是非接觸式的，存在很多因素使得檢測目標(biāo)的溫度測量值與實(shí)際值之間產(chǎn)生偏差，例如發(fā)射率、反射率、距離系數(shù)、目標(biāo)尺寸、環(huán)境因素等，從而使得對(duì)變電站內(nèi)電氣設(shè)備故障發(fā)熱點(diǎn)的確定存在一定困難。

此外，無人值班變電站兩次常規(guī)巡檢之間具有一定時(shí)間跨度，通常每周進(jìn)行一次巡視，重要變電站適當(dāng)增加巡視次數(shù)，難以做到對(duì)可能的故障發(fā)熱點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)巡查，導(dǎo)致某些故障發(fā)熱點(diǎn)難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，給變電站的安全可靠運(yùn)行留下隱患。

因此，需要提出一種可高頻次甚至實(shí)時(shí)地對(duì)可能的故障發(fā)熱點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確地檢測判斷和定位的系統(tǒng)及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一是提供一種變電站電氣設(shè)備故障發(fā)熱點(diǎn)紅外陣列檢測定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地檢測判斷是否存在故障發(fā)熱點(diǎn)，并定位故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置。

基于上述目的，本發(fā)明提供了一種變電站電氣設(shè)備故障發(fā)熱點(diǎn)紅外陣列檢測定位系統(tǒng)，其包括相應(yīng)設(shè)于若干電氣設(shè)備附近的若干紅外探頭組，每個(gè)所述紅外探頭組均包括至少一個(gè)紅外探頭；還包括與所述紅外探頭連接的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中：

每個(gè)所述紅外探頭組的相應(yīng)方位的紅外探頭具有相同的方位朝向，并且所述紅外探頭部分或全部指向相應(yīng)方位的電氣設(shè)備；

所述信號(hào)處理系統(tǒng)根據(jù)所述紅外探頭傳輸?shù)募t外線能量判斷是否存在故障發(fā)熱點(diǎn)，以及故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置。

本發(fā)明所述的變電站電氣設(shè)備故障發(fā)熱點(diǎn)紅外陣列檢測定位系統(tǒng)，其可利用方位朝向相同的紅外探頭對(duì)外部環(huán)境變化的敏感度相同的特性，結(jié)合差值方法，有效抑制紅外背景噪聲的影響，大幅度降低發(fā)射率、反射率、距離系數(shù)、目標(biāo)尺寸、環(huán)境因素等導(dǎo)致的檢測誤差，從而通過信號(hào)處理系統(tǒng)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地檢測判斷是否存在故障發(fā)熱點(diǎn)，并定位故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置。

例如，由于太陽光的入射方向在小范圍內(nèi)是基本一致的，在小范圍內(nèi)大氣環(huán)境也基本相同，因此方位朝向相同的紅外探頭對(duì)光照的敏感度也基本相同，從而可以結(jié)合不同紅外探頭組合之間的差值方法，有效抑制紅外背景噪聲的影響。同時(shí)，差值方法也解決了發(fā)射率、反射率、距離系數(shù)、目標(biāo)尺寸、環(huán)境因素等導(dǎo)致的檢測誤差的問題。

需要說明的是，通常所述差值方法只需滿足方位朝向相同的紅外探頭相互抵消紅外背景噪聲即可，因此可以有多種基于不同的紅外探頭排列方式和組合方式的差值方法，其均屬于本發(fā)明聲明的保護(hù)范圍。

通常，信號(hào)處理系統(tǒng)通過光纖與紅外探頭組連接，這樣做的好處是：

1)通過光纖傳輸紅外能量，使紅外探頭與信號(hào)處理系統(tǒng)隔離，使信號(hào)處理受環(huán)境影響降至最小。

2)探頭、光纖傳送紅外輻射熱能信號(hào)完全不受電磁場干擾，特別適合在變電站等強(qiáng)電磁場環(huán)境下使用。

3)光纖可以自由彎曲，使輻射能自由轉(zhuǎn)化，便于紅外探頭組的安裝。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的紅外陣列檢測定位系統(tǒng)中，所述信號(hào)處理系統(tǒng)被配置為按照下述步驟判斷是否存在故障發(fā)熱點(diǎn)，以及故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置：

獲取在所有電氣設(shè)備正常情況下相應(yīng)方位的紅外探頭傳輸?shù)募t外線能量兩兩之間的差值；

當(dāng)監(jiān)測到所述差值的變化范圍超過某一設(shè)定的閾值時(shí)，判斷存在故障發(fā)熱點(diǎn)，該故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置為與超過閾值的差值對(duì)應(yīng)的傳輸?shù)募t外線能量較高的紅外探頭指向的位置。

上述方案中，相應(yīng)方位的紅外探頭可以是某些探頭組的相應(yīng)方位的指向相應(yīng)電氣設(shè)備的同方向探頭，例如各探頭組的西南方向探頭，所處環(huán)境類似，相互之間可以起到去除紅外背景噪聲的作用。當(dāng)各電氣設(shè)備處于正常狀態(tài)時(shí)相應(yīng)探頭組的同方向探頭所探測到的紅外線能量幾乎相同，即使有少量差別，該差別也是幾乎不變的，如式(2)所示：

px-py＝wx,y≈const(2)

式中，px為各電氣設(shè)備正常狀態(tài)下紅外探頭x所吸收紅外線能量；py為各電氣設(shè)備正常狀態(tài)下與紅外探頭x同方向的紅外探頭y所吸收紅外線能量；wx,y為兩者差值，const為常數(shù)；當(dāng)出現(xiàn)電氣設(shè)備發(fā)熱故障，則直接指向故障點(diǎn)的紅外探頭與其它非直接指向故障點(diǎn)的紅外探頭組的同方向探頭所測得紅外能量會(huì)發(fā)生較明顯的差異，如式(3)所示：

p′x-p′y＝mx,y(3)

式中：p′x為出現(xiàn)發(fā)熱故障設(shè)備時(shí)直接指向發(fā)熱故障點(diǎn)的紅外探頭x所吸收的紅外線能量；p′y為出現(xiàn)發(fā)熱故障設(shè)備時(shí)與紅外探頭x同方向但未直接指向發(fā)熱故障點(diǎn)的紅外探頭y所吸收紅外線能量；mx,y為兩者的差值。

其中，所述差值的變化為(mx,y-wx,y)，當(dāng)其超過某一設(shè)定的閾值時(shí)，判斷存在故障發(fā)熱點(diǎn)，該故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置為與超過閾值的差值對(duì)應(yīng)的傳輸?shù)募t外線能量較高的紅外探頭指向的位置。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的紅外陣列檢測定位系統(tǒng)中，所述信號(hào)處理系統(tǒng)被配置為按照下述步驟判斷是否存在故障發(fā)熱點(diǎn)，以及故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置：

獲取在所有電氣設(shè)備正常情況下分別指向每個(gè)電氣設(shè)備的兩兩相對(duì)的相應(yīng)方位的紅外探頭傳輸?shù)募t外線能量之和以及與所述分別指向每個(gè)電氣設(shè)備的兩兩相對(duì)的相應(yīng)方位的紅外探頭指向相反且所屬紅外探頭組相同的紅外探頭傳輸?shù)募t外線能量之和的差值；

當(dāng)監(jiān)測到所述差值的變化范圍超過某一設(shè)定的閾值時(shí)，判斷存在故障發(fā)熱點(diǎn)，該故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置為與超過閾值的差值對(duì)應(yīng)的傳輸?shù)募t外線能量較高的紅外探頭指向的位置。

上述方案中，以每個(gè)電氣設(shè)備周圍設(shè)有四個(gè)紅外探頭組，每個(gè)紅外探頭組設(shè)有四個(gè)紅外探頭為例，則指向每個(gè)電氣設(shè)備的兩兩相對(duì)的紅外探頭為直接指向每個(gè)電氣設(shè)備的呈對(duì)角設(shè)置的兩組共四個(gè)紅外探頭。需要說明的是，紅外探頭組和紅外探頭的數(shù)量也可以是其它設(shè)置，例如每個(gè)電氣設(shè)備周圍設(shè)有兩個(gè)對(duì)角設(shè)置的紅外探頭組，每個(gè)紅外探頭組設(shè)有對(duì)角設(shè)置的兩個(gè)紅外探頭。

電氣設(shè)備x處于正常狀態(tài)時(shí)，緊鄰其周圍一圈的四個(gè)探頭組中，設(shè)直接指向電氣設(shè)備x的四個(gè)紅外探頭所吸收紅外能量之和為四個(gè)紅外探頭組中與直接指向電氣設(shè)備x的四個(gè)紅外探頭反向的另外四個(gè)紅外探頭所吸收紅外能量之和為則有

式中：為與的差值，正常狀態(tài)下，該差值幾乎不變。

電氣設(shè)備x處于發(fā)熱故障狀態(tài)時(shí)，緊鄰其周圍一圈的四組探頭組中，設(shè)直接指向電氣設(shè)備x的四個(gè)紅外探頭所吸收紅外能量之和為四個(gè)紅外探頭組中與直接指向電氣設(shè)備x的四個(gè)紅外探頭反向的另外四個(gè)紅外探頭所吸收紅外能量之和為則有

式中：為與的差值，該差值與相比差異明顯。

其中，所述差值的變化為當(dāng)其超過某一設(shè)定的閾值時(shí)，判斷存在故障發(fā)熱點(diǎn)，該故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置為與超過閾值的差值對(duì)應(yīng)的傳輸?shù)募t外線能量較高的紅外探頭指向的位置。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的紅外陣列檢測定位系統(tǒng)中，所述信號(hào)處理系統(tǒng)被配置為按照下述步驟判斷是否存在故障發(fā)熱點(diǎn)，以及故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置：

獲取在所有電氣設(shè)備正常情況下分別指向每個(gè)電氣設(shè)備的兩兩相對(duì)的相應(yīng)方位的紅外探頭傳輸?shù)募t外線能量之和，并計(jì)算該紅外線能量之和的兩兩之間的差值；

當(dāng)監(jiān)測到所述差值的變化范圍超過某一設(shè)定的閾值時(shí)，判斷存在故障發(fā)熱點(diǎn)，該故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置為與超過閾值的差值對(duì)應(yīng)的傳輸?shù)募t外線能量較高的紅外探頭指向的位置。

上述方案中，以每個(gè)電氣設(shè)備周圍設(shè)有四個(gè)紅外探頭組，每個(gè)紅外探頭組設(shè)有四個(gè)紅外探頭為例，則指向每個(gè)電氣設(shè)備的兩兩相對(duì)的紅外探頭為直接指向每個(gè)電氣設(shè)備的呈對(duì)角設(shè)置的兩組共四個(gè)紅外探頭。需要說明的是，紅外探頭組和紅外探頭的數(shù)量也可以是其它設(shè)置，例如每個(gè)電氣設(shè)備周圍設(shè)有兩個(gè)對(duì)角設(shè)置的紅外探頭組，每個(gè)紅外探頭組設(shè)有對(duì)角設(shè)置的兩個(gè)紅外探頭。

電氣設(shè)備x與電氣設(shè)備y處于正常狀態(tài)時(shí)，緊鄰電氣設(shè)備x周圍一圈的四組探頭組中，設(shè)直接指向該電氣設(shè)備x的四個(gè)紅外探頭所吸收紅外能量之和為緊鄰電氣設(shè)備y周圍一圈的四組探頭組中，設(shè)直接指向該電氣設(shè)備y的四個(gè)紅外探頭所吸收紅外能量之和為則有

式中：σwxy為與的差值，正常狀態(tài)下，該差值幾乎不變。

電氣設(shè)備x處于正常狀態(tài)，電氣設(shè)備y處于發(fā)熱故障狀態(tài)時(shí)，緊鄰設(shè)備x周圍一圈的四組紅外探頭組中，若直接指向該電氣設(shè)備的四個(gè)紅外探頭所吸收紅外能量之和為緊鄰設(shè)備y周圍一圈的四組紅外探頭組中，設(shè)直接指向該電氣設(shè)備y的四個(gè)紅外探頭所吸收紅外能量之和為則有

式中：σw′xy為與的差值，該差值比較大，即σw′xy與σwxy相比有明顯差異。

其中，所述差值的變化為(σw′xy-σwxy)，當(dāng)其超過某一設(shè)定的閾值時(shí)，判斷存在故障發(fā)熱點(diǎn)，該故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置為與超過閾值的差值對(duì)應(yīng)的傳輸?shù)募t外線能量較高的紅外探頭指向的位置。

更進(jìn)一步地，本發(fā)明所述及上述任一紅外陣列檢測定位系統(tǒng)中，每個(gè)電氣設(shè)備附近設(shè)置四個(gè)紅外探頭組。

更進(jìn)一步地，上述紅外陣列檢測定位系統(tǒng)中，每個(gè)紅外探頭組包括四個(gè)紅外探頭。

本發(fā)明的另一目的是提供一種變電站電氣設(shè)備故障發(fā)熱點(diǎn)紅外陣列檢測定位方法，通過該方法可實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地檢測判斷是否存在故障發(fā)熱點(diǎn)，并定位故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置。

基于上述目的，本發(fā)明提供了一種變電站電氣設(shè)備故障發(fā)熱點(diǎn)紅外陣列檢測定位方法，包括以下步驟：

在若干電氣設(shè)備附近相應(yīng)設(shè)置若干紅外探頭組，每個(gè)所述紅外探頭組均包括至少一個(gè)紅外探頭，其中，每個(gè)所述紅外探頭組的相應(yīng)方位的紅外探頭具有相同的方位朝向，并且所述紅外探頭部分或全部指向相應(yīng)方位的電氣設(shè)備；

根據(jù)所述紅外探頭傳輸?shù)募t外線能量判斷是否存在故障發(fā)熱點(diǎn)，以及故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置。

本發(fā)明所述的變電站電氣設(shè)備故障發(fā)熱點(diǎn)紅外陣列檢測定位方法與上述系統(tǒng)相應(yīng)，原理相同，在此不再贅述。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的紅外陣列檢測定位方法中，按照下述步驟判斷是否存在故障發(fā)熱點(diǎn)，以及故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置：

獲取在所有電氣設(shè)備正常情況下相應(yīng)方位的紅外探頭傳輸?shù)募t外線能量兩兩之間的差值；

當(dāng)監(jiān)測到所述差值的變化范圍超過某一設(shè)定的閾值時(shí)，判斷存在故障發(fā)熱點(diǎn)，該故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置為與超過閾值的差值對(duì)應(yīng)的傳輸?shù)募t外線能量較高的紅外探頭指向的位置。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的紅外陣列檢測定位方法中，按照下述步驟判斷是否存在故障發(fā)熱點(diǎn)，以及故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置：

獲取在所有電氣設(shè)備正常情況下分別指向每個(gè)電氣設(shè)備的兩兩相對(duì)的相應(yīng)方位的紅外探頭傳輸?shù)募t外線能量之和以及與所述分別指向每個(gè)電氣設(shè)備的兩兩相對(duì)的相應(yīng)方位的紅外探頭指向相反且所屬紅外探頭組相同的紅外探頭傳輸?shù)募t外線能量之和的差值；

當(dāng)監(jiān)測到所述差值的變化范圍超過某一設(shè)定的閾值時(shí)，判斷存在故障發(fā)熱點(diǎn)，該故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置為與超過閾值的差值對(duì)應(yīng)的傳輸?shù)募t外線能量較高的紅外探頭指向的位置。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的紅外陣列檢測定位方法中，按照下述步驟判斷是否存在故障發(fā)熱點(diǎn)，以及故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置：

獲取在所有電氣設(shè)備正常情況下分別指向每個(gè)電氣設(shè)備的兩兩相對(duì)的相應(yīng)方位的紅外探頭傳輸?shù)募t外線能量之和，并計(jì)算該紅外線能量之和的兩兩之間的差值；

當(dāng)監(jiān)測到所述差值的變化范圍超過某一設(shè)定的閾值時(shí)，判斷存在故障發(fā)熱點(diǎn)，該故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置為與超過閾值的差值對(duì)應(yīng)的傳輸?shù)募t外線能量較高的紅外探頭指向的位置。

本發(fā)明所述的變電站電氣設(shè)備故障發(fā)熱點(diǎn)紅外陣列檢測定位系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)可有效抑制紅外背景噪聲的影響，大幅度降低發(fā)射率、反射率、距離系數(shù)、目標(biāo)尺寸、環(huán)境因素等導(dǎo)致的檢測誤差。

2)可實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地檢測判斷是否存在故障發(fā)熱點(diǎn)，并定位故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置。

3)保障變電站，尤其是無人值守變電站的安全、可靠運(yùn)行。

本發(fā)明所述的變電站電氣設(shè)備故障發(fā)熱點(diǎn)紅外陣列檢測定位方法同樣具有上述優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為黑體輻射的光譜分析圖。

圖2為本發(fā)明所述的變電站電氣設(shè)備故障發(fā)熱點(diǎn)紅外陣列檢測定位系統(tǒng)在一種實(shí)施方式下的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明所述的變電站電氣設(shè)備故障發(fā)熱點(diǎn)紅外陣列檢測定位系統(tǒng)在一種實(shí)施方式下的現(xiàn)場結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖3中的紅外探頭組的放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明所述的變電站電氣設(shè)備故障發(fā)熱點(diǎn)紅外陣列檢測定位系統(tǒng)在一種實(shí)施方式下的紅外探測器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為圖5中的橫向步進(jìn)電機(jī)連接結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書附圖及實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明所述的技術(shù)方案。

圖2顯示了本發(fā)明所述的變電站電氣設(shè)備故障發(fā)熱點(diǎn)紅外陣列檢測定位系統(tǒng)在一種實(shí)施方式下的模塊結(jié)構(gòu)。

如圖2所示，本實(shí)施例的變電站電氣設(shè)備故障發(fā)熱點(diǎn)紅外陣列檢測定位系統(tǒng)包括：紅外探頭u1和信號(hào)處理系統(tǒng)，該信號(hào)處理系統(tǒng)包括紅外探測器系統(tǒng)u2、信號(hào)放大及處理電路u3、補(bǔ)償電路u4、數(shù)據(jù)接口電路u5以及計(jì)算機(jī)u6，其信號(hào)連接關(guān)系如圖2中箭頭所示。

圖3顯示了本發(fā)明所述的變電站電氣設(shè)備故障發(fā)熱點(diǎn)紅外陣列檢測定位系統(tǒng)在一種實(shí)施方式下的現(xiàn)場結(jié)構(gòu)。圖4顯示了圖3中的紅外探頭組的放大結(jié)構(gòu)。

如圖3所示，本實(shí)施例的變電站電氣設(shè)備故障發(fā)熱點(diǎn)紅外陣列檢測定位系統(tǒng)中，位于現(xiàn)場的紅外探頭u1以紅外探頭組的方式布置在現(xiàn)場的變電站電氣設(shè)備周圍，其布置方式如圖3所示，其中e01-e06為電氣設(shè)備，p01-p012為紅外探頭組，結(jié)合參考圖4，每個(gè)紅外探頭組均包括a、b、c、d四個(gè)方位的在同一水平面內(nèi)朝向向外并且依次相差90°的紅外探頭u1，其中每個(gè)紅外探頭組相應(yīng)方位的紅外探頭朝向均相同，并且直接指向各自圍繞的電氣設(shè)備，例如紅外探頭組p01的d向紅外探頭、紅外探頭組p02的c向紅外探頭、紅外探頭組p05的a向紅外探頭以及紅外探頭組p06的b向紅外探頭均直接指向電氣設(shè)備e01；紅外探頭組p02的d向紅外探頭、紅外探頭組p03的c向紅外探頭、紅外探頭組p06的a向紅外探頭以及紅外探頭組p07的b向紅外探頭均直接指向電氣設(shè)備e02。如圖3和圖4所示，每個(gè)紅外探頭u1通過光纖11連接到信號(hào)處理系統(tǒng)。如圖4所示，紅外探頭u1之間通過隔板12隔開。

圖5顯示了本發(fā)明所述的變電站電氣設(shè)備故障發(fā)熱點(diǎn)紅外陣列檢測定位系統(tǒng)在一種實(shí)施方式下的紅外探測器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。圖6顯示了圖5中的橫向步進(jìn)電機(jī)連接結(jié)構(gòu)。

如圖5所示，結(jié)合參考圖6，本實(shí)施例的紅外探測器系統(tǒng)u2包括：固定板架1、縱向?qū)к?、橫向支架3、橫向驅(qū)動(dòng)裝置8、紅外探測器4、縱向驅(qū)動(dòng)裝置6以及控制器7，其中：

固定板架1設(shè)于如圖3和圖4所示光纖11的出口端子t處，該出口端子t形成出口端子陣列，固定板架1在每個(gè)出口端子t的位置相應(yīng)地開設(shè)有孔a；

縱向?qū)к?設(shè)于固定板架1上，左右各一根；

橫向驅(qū)動(dòng)裝置8包括橫向步進(jìn)電機(jī)5以及與橫向步進(jìn)電機(jī)5連接的變速齒輪51。橫向支架3的延伸方向與縱向?qū)к?的延伸方向垂直，橫向支架3包括與變速齒輪51嚙合連接的橫向齒條31和橫向固定桿32，其中橫向齒條31和橫向固定桿32具有可以容納橫向步進(jìn)電機(jī)5的間距，橫向齒條31位于靠近固定板架1的一側(cè)。橫向齒條31和橫向固定桿32的兩端相互連接并且分別設(shè)有套筒33，該套筒33套設(shè)于縱向?qū)к?上，使得橫向支架3與縱向?qū)к?可滑動(dòng)連接。

紅外探測器4設(shè)于橫向步進(jìn)電機(jī)5上，橫向步進(jìn)電機(jī)5通過變速齒輪51與橫向齒條31可滑動(dòng)連接，并且橫向步進(jìn)電機(jī)5可驅(qū)動(dòng)變速齒輪51轉(zhuǎn)動(dòng)，該轉(zhuǎn)動(dòng)通過嚙合連接帶動(dòng)橫向步進(jìn)電機(jī)5和變速齒輪51在橫向齒條31上移動(dòng)，以帶動(dòng)紅外探測器4沿著橫向齒條31移動(dòng)，從而控制紅外探測器4的橫向掃描位置。橫向步進(jìn)電機(jī)5和紅外探測器4分別位于橫向齒條31的兩側(cè)，其中橫向步進(jìn)電機(jī)5位于橫向齒條31和橫向固定桿32之間。紅外探測器4的探測端設(shè)有紅外濾波鏡片41。紅外濾波鏡片41使得紅外探測器4獲取80-105℃溫度范圍對(duì)應(yīng)的紅外信號(hào)。紅外探測器4的輸出端通過柔性電纜44與信號(hào)放大及處理電路u3和補(bǔ)償電路u4連接，信號(hào)放大及處理電路u3和補(bǔ)償電路u4通過數(shù)據(jù)接口電路u5與計(jì)算機(jī)u6連接，計(jì)算機(jī)u6與控制器7連接。

縱向驅(qū)動(dòng)裝置6包括：縱向步進(jìn)電機(jī)61；變速齒輪62，其與縱向步進(jìn)電機(jī)61嚙合連接；縱向齒條63，其與變速齒輪62嚙合連接，變速齒輪62在縱向步進(jìn)電機(jī)61的驅(qū)動(dòng)下在縱向方向上與縱向齒條63發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，橫向固定桿32與變速齒輪62和縱向步進(jìn)電機(jī)61連接。其中，縱向齒條63的兩端固定在固定板架1上。橫向固定桿32與變速齒輪62連接是通過在橫向固定桿32上設(shè)置一軸承，將變速齒輪62的軸設(shè)置在該軸承內(nèi)，使得變速齒輪62可以沿著其周向方向轉(zhuǎn)動(dòng)?？v向步進(jìn)電機(jī)61可驅(qū)動(dòng)變速齒輪62轉(zhuǎn)動(dòng)，從而通過變速齒輪62與縱向齒條63的嚙合帶動(dòng)橫向固定桿32連同橫向齒條31沿著縱向?qū)к?縱向移動(dòng)，以控制紅外探測器4的縱向掃描位置。

控制器7為可編程邏輯控制器，其與橫向步進(jìn)電機(jī)5和縱向步進(jìn)電機(jī)61分別連接，以分別通過控制橫向步進(jìn)電機(jī)5和縱向步進(jìn)電機(jī)61控制紅外探測器4的橫向掃描位置和縱向掃描位置。

信號(hào)放大及處理電路u3、補(bǔ)償電路u4、數(shù)據(jù)接口電路u5以及計(jì)算機(jī)u6可以基于現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)/應(yīng)用，因此在此不做詳述。

本實(shí)施例的變電站電氣設(shè)備故障發(fā)熱點(diǎn)紅外陣列檢測定位系統(tǒng)工作時(shí)，如圖2所示，結(jié)合參考圖3-圖6，各紅外探頭u1檢測變電站電氣設(shè)備發(fā)出的紅外輻射能量，紅外探頭u1通過光纖11在出口端子t處將紅外輻射能量傳遞到紅外探測器系統(tǒng)u2，計(jì)算機(jī)u6通過控制器7控制橫向步進(jìn)電機(jī)5和縱向步進(jìn)電機(jī)61分別驅(qū)動(dòng)紅外探測器4的橫向掃描位置和縱向掃描位置，紅外探測器4將紅外探頭u1傳遞的紅外輻射能量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，該電信號(hào)通過信號(hào)放大及處理電路u3、補(bǔ)償電路u4的放大、線性化處理后以標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)輸出，該標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)接口電路u5輸入計(jì)算機(jī)u6進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，以判斷是否存在故障發(fā)熱點(diǎn)，定位故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置，并輸出判斷和定位的結(jié)果。

本實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)u6通過其中安裝的具有實(shí)現(xiàn)下述功能的程序?qū)邮盏降臄?shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算以判斷是否存在故障發(fā)熱點(diǎn)，定位故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置，包括以下三種方法：

方法1：

獲取在所有電氣設(shè)備正常情況下相應(yīng)方位的紅外探頭傳輸?shù)募t外線能量兩兩之間的差值；

當(dāng)監(jiān)測到上述差值的變化范圍超過某一設(shè)定的閾值時(shí)，判斷存在故障發(fā)熱點(diǎn)，該故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置為與超過閾值的差值對(duì)應(yīng)的傳輸?shù)募t外線能量較高的紅外探頭指向的位置。

本實(shí)施例中，以圖3中紅外探頭組p02、p03、p04的c方位的紅外探頭c2、c3、c4為例，當(dāng)電氣設(shè)備e01、e02、e03處于正常狀態(tài)時(shí)紅外探頭c2、c3、c4探測到的紅外線能量幾乎相同，即使有少量差別，該差別也是幾乎恒定不變的，如下式所示，

pc2-pc3＝wc2,c3≈const，pc2-pc4＝wc2,c4≈const，

式中，pc2、pc3、pc4分別為各電氣設(shè)備正常狀態(tài)下紅外探頭c2、c3、c4所吸收紅外線能量；const為常數(shù)，即差值wc2,c3或wc2,c4在正常狀態(tài)下幾乎不變。假如電氣設(shè)備e01發(fā)生故障存在發(fā)熱，則紅外探頭c2、c3、c4所測得紅外能量將會(huì)發(fā)生較明顯的差異，如下式所示：

p′c2-p′c3＝mc2,c3，p′c2-p′c4＝mc2,c4，

式中，p′c2、p′c3、p′c4分別為出現(xiàn)發(fā)熱故障設(shè)備時(shí)紅外探頭c2、c3、c4所吸收的紅外線能量；差值mc2,c3或mc2,c4分別與差值wc2,c3或wc2,c4相比發(fā)生較明顯的差異，即差值的變化(mc2,c3-wc2,c3)或(mc2,c4-wc2,c4)超過某一設(shè)定的閾值，從而判斷存在故障發(fā)熱點(diǎn)，該故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置為與超過閾值的差值對(duì)應(yīng)的傳輸?shù)募t外線能量較高的紅外探頭c2指向的位置，即電氣設(shè)備e01的位置。

方法2：

獲取在所有電氣設(shè)備正常情況下分別指向每個(gè)電氣設(shè)備的兩兩相對(duì)的相應(yīng)方位的紅外探頭傳輸?shù)募t外線能量之和以及與所述分別指向每個(gè)電氣設(shè)備的兩兩相對(duì)的相應(yīng)方位的紅外探頭指向相反且所屬紅外探頭組相同的紅外探頭傳輸?shù)募t外線能量之和的差值；

當(dāng)監(jiān)測到上述差值的變化范圍超過某一設(shè)定的閾值時(shí)，判斷存在故障發(fā)熱點(diǎn)，該故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置為與超過閾值的差值對(duì)應(yīng)的傳輸?shù)募t外線能量較高的紅外探頭指向的位置。

本實(shí)施例中，以圖3中紅外探頭組p01、p02、p05、p06相應(yīng)的d、c、a、b方位的紅外探頭d1、c2、a5、b6以及紅外探頭組p01、p02、p05、p06相應(yīng)的b、a、c、d方位的紅外探頭b1、a2、c5、d6為例，紅外探頭d1、c2、a5、b6指向電氣設(shè)備e01，紅外探頭b1、a2、c5、d6與紅外探頭d1、c2、a5、b6指向相反且所屬紅外探頭組相同。當(dāng)電氣設(shè)備e01處于正常狀態(tài)時(shí)，紅外探頭d1、c2、a5、b6探測到的紅外線能量之和與紅外探頭b1、a2、c5、d6探測到的紅外線能量之和之間具有一個(gè)恒定的差值假如電氣設(shè)備e01發(fā)生故障存在發(fā)熱，則紅外探頭d1、c2、a5、b6探測到的紅外線能量之和與紅外探頭b1、a2、c5、d6探測到的紅外線能量之和之間的差值與相比差異明顯，即差值的變化超過某一設(shè)定的閾值，從而判斷存在故障發(fā)熱點(diǎn)，該故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置為與超過閾值的差值對(duì)應(yīng)的傳輸?shù)募t外線能量較高的紅外探頭d1、c2、a5、b6指向的位置，即電氣設(shè)備e01的位置。

方法3：

獲取在所有電氣設(shè)備正常情況下分別指向每個(gè)電氣設(shè)備的兩兩相對(duì)的相應(yīng)方位的紅外探頭傳輸?shù)募t外線能量之和，并計(jì)算該紅外線能量之和的兩兩之間的差值；

當(dāng)監(jiān)測到上述差值的變化范圍超過某一設(shè)定的閾值時(shí)，判斷存在故障發(fā)熱點(diǎn)，該故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置為與超過閾值的差值對(duì)應(yīng)的傳輸?shù)募t外線能量較高的紅外探頭指向的位置。

本實(shí)施例中，以圖3中紅外探頭組p01、p02、p05、p06相應(yīng)的d、c、a、b方位的紅外探頭d1、c2、a5、b6以及紅外探頭組p02、p03、p06、p07相應(yīng)的d、c、a、b方位的紅外探頭d2、c3、a6、b7為例，紅外探頭d1、c2、a5、b6指向電氣設(shè)備e01，紅外探頭d2、c3、a6、b7指向電氣設(shè)備e02。當(dāng)所有電氣設(shè)備處于正常狀態(tài)時(shí)，紅外探頭d1、c2、a5、b6探測到的紅外線能量之和與紅外探頭d2、c3、a6、b7探測到的紅外線能量之和應(yīng)該近似相等，即使有差別也是幾乎恒定不變的，即和的差值很小且?guī)缀醪蛔?。假如電氣設(shè)備e01發(fā)生故障存在發(fā)熱，則紅外探頭d1、c2、a5、b6探測到的紅外線能量之和與紅外探頭d2、c3、a6、b7探測到的紅外線能量之和之間的差值與相比差異明顯，即差值的變化超過某一設(shè)定的閾值，從而判斷存在故障發(fā)熱點(diǎn)，該故障發(fā)熱點(diǎn)所在電氣設(shè)備的位置為與超過閾值的差值對(duì)應(yīng)的傳輸?shù)募t外線能量較高的紅外探頭d1、c2、a5、b6指向的位置，即電氣設(shè)備e01的位置。

本發(fā)明所述的變電站電氣設(shè)備故障發(fā)熱點(diǎn)紅外陣列檢測定位方法已相應(yīng)體現(xiàn)在上述系統(tǒng)實(shí)施例中，在此不再贅述。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。