本發(fā)明屬于設(shè)備監(jiān)測，具體涉及一種電力設(shè)備內(nèi)部溫度場及局部放電在線監(jiān)測與故障預(yù)警設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、電力系統(tǒng)中，隨著電力設(shè)備運行年限不斷增加，在其內(nèi)部磨損和外部環(huán)境等諸多因素影響下，會出現(xiàn)設(shè)備劣化老化情況進而導(dǎo)致故障的發(fā)生，對電力設(shè)備進行內(nèi)部溫度場監(jiān)測和局部放電監(jiān)測可以有效地排查設(shè)備內(nèi)部異常情況，保障設(shè)備正常運行。

2、現(xiàn)有溫度監(jiān)測技術(shù)大多使用溫度傳感器和溫度數(shù)值顯示技術(shù)，但在實際使用中溫度傳感器難以測量大范圍的溫度場分布情況，因此需要安裝多個溫度傳感器，測量結(jié)果存在延時誤差，精確度較低。公開號為cn208125289u的專利申請?zhí)岢隽艘环N綜合式溫度監(jiān)測調(diào)控裝置，有效適配了同時需要溫度監(jiān)測和調(diào)控、溫度以4～20ma輸出以及現(xiàn)場需要多種通信方式的場合，但其裝配使用了多個溫度傳感器，測量延時誤差增大，同時精確度下降。若采用直接檢測法，在設(shè)備內(nèi)部涂敷高發(fā)射率涂料，會對設(shè)備絕緣結(jié)構(gòu)造成破壞，而采用間接檢測法，從外部溫度反推內(nèi)部溫度場，內(nèi)外傳熱過程復(fù)雜，存在一定誤差與延遲，準確度不高。因此使用紅外光學測量方法測量內(nèi)部溫度并對故障進行預(yù)警，能夠避免破壞設(shè)備絕緣結(jié)構(gòu)，同時減少外界干擾，提升測量準確性，對電力設(shè)備的安全可靠運行意義重大。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種電力設(shè)備內(nèi)部溫度場及局部放電在線監(jiān)測與故障預(yù)警設(shè)備，該設(shè)備通過首端探照光路直接連接被測設(shè)備，對內(nèi)部溫度場進行探測，不對電力設(shè)備內(nèi)部熱平衡及正常運行造成擾動和破壞，可實現(xiàn)對電力設(shè)備溫度場分布的實時監(jiān)控，提升測量結(jié)果精確度，并自動進行溫度場狀態(tài)評估，對發(fā)生異常的位置發(fā)出故障預(yù)警；設(shè)備配有局部放電檢測功能，針對不同類型局部放電實現(xiàn)故障判斷，降低故障發(fā)生率，提升電力設(shè)備工作效率和運行壽命。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

3、電力設(shè)備內(nèi)部溫度場及局部放電在線監(jiān)測與故障預(yù)警設(shè)備，包括紅外信號探測與傳輸系統(tǒng)a，以及與其信號連接的數(shù)據(jù)檢測與故障評估系統(tǒng)b；

4、所述數(shù)據(jù)檢測與故障評估系統(tǒng)b安裝于上位機上，包括信號處理模塊8、數(shù)據(jù)實時監(jiān)測模塊9和故障判定與評估模塊10；

5、所述紅外信號探測與傳輸系統(tǒng)a包括紅外信號探測模塊11和信號傳輸模塊7；所述紅外信號探測模塊11包括通過柔性的紅外光纖束4連接并傳輸光學信號的首端探照光路11-1和信號轉(zhuǎn)換裝置11-2；

6、所述首端探照光路11-1直接對被測電力設(shè)備3內(nèi)部溫度場進行探測，探測到的信號經(jīng)信號轉(zhuǎn)換裝置11-2、信號傳輸模塊7傳遞給上位機上的數(shù)據(jù)檢測與故障評估系統(tǒng)b，實現(xiàn)對電力設(shè)備溫度場分布的實時監(jiān)控、評估和預(yù)警。

7、所述首端探照光路11-1包括透鏡組1、法蘭2和紅外光纖束4，透鏡組1通過法蘭2密封連接在被測電力設(shè)備3上，法蘭2另一端連接紅外光纖束4的尾纖，紅外光纖束4將首端探照光路11-1的光學信號傳輸至信號轉(zhuǎn)換裝置11-2。

8、所述透鏡組1在測量不同電力設(shè)備的內(nèi)部溫度場分布狀況時，依據(jù)不同內(nèi)部氣體對特定波段紅外輻射的選擇性吸收作用進行選擇、更換不同波長的透鏡。

9、所述信號轉(zhuǎn)換裝置11-2包括光電轉(zhuǎn)換裝置5和pcb電路板6，通過紅外光纖束4接收首端探照光路11-1發(fā)送的被測電力設(shè)備3內(nèi)部紅外輻射光學信號，再通過信號傳輸模塊7與上位機的數(shù)據(jù)檢測與故障評估系統(tǒng)b連接；其中，光電轉(zhuǎn)換裝置5，將紅外光纖束4接收的光學信號轉(zhuǎn)換完成的電信號通過信號傳輸模塊7傳輸至上位機接口電路；pcb電路板6用于為光電轉(zhuǎn)換裝置5提供電能。

10、所述信號傳輸模塊7連接紅外信號探測與傳輸系統(tǒng)a與上位機，屏蔽來自外部環(huán)境的干擾信號。

11、所述數(shù)據(jù)檢測與故障評估系統(tǒng)b的信號處理模塊8用于對信號傳輸模塊7傳輸?shù)碾娦盘栠M行校正分析和還原；所述數(shù)據(jù)實時監(jiān)測模塊9實現(xiàn)實時展示被測設(shè)備內(nèi)部紅外溫度場熱成像圖以及相關(guān)溫度數(shù)據(jù)的顯示和儲存；所述故障判定與評估模塊10將實時測量結(jié)果與不同氣體液體環(huán)境下紅外輻射和溫度關(guān)系的標定數(shù)據(jù)進行對比分析，得出異常溫度場可能故障原因，并發(fā)出故障警報提示相關(guān)人員及時處理降低損耗率和事故率。

12、所述信號處理模塊8用于對信號傳輸模塊傳輸?shù)碾娦盘栠M行校正分析和還原，具體為：

13、(1)信號處理模塊8濾去噪音和由于被測電力設(shè)備3以及環(huán)境干擾造成的誤差成分，得到去除干擾后的溫度場電信號；

14、(2)將去除干擾后的溫度場電信號使用自然鄰域插值法對測量點位間隙值進行補償還原，得到連續(xù)的溫度場紅外分布圖像。

15、所述數(shù)據(jù)實時監(jiān)測模塊9實現(xiàn)實時展示被測設(shè)備內(nèi)部紅外溫度場熱成像圖以及相關(guān)溫度數(shù)據(jù)的顯示和儲存，具體為：

16、(1)數(shù)據(jù)實時監(jiān)測模塊9在上位機的數(shù)據(jù)檢測與故障評估系統(tǒng)b的主界面顯示信號處理模塊8處理結(jié)果即實時溫度場測量圖像，圖像隨時間變化更新，同時實時存儲并更新所測位置溫度場溫度范圍、溫度梯度、平均溫度、中心點溫度場數(shù)據(jù)；

17、(2)數(shù)據(jù)實時監(jiān)測模塊9具有實時溫度數(shù)據(jù)顯示、溫度時變趨勢查詢、設(shè)備工作狀態(tài)查詢功能，能夠查詢一定時間段內(nèi)所測設(shè)備區(qū)域溫度場變化動態(tài)圖像以及指定溫度場數(shù)據(jù)變化曲線圖，并根據(jù)溫度場變化趨勢和設(shè)備處于正常運行、故障運行、維護運行以及停機狀態(tài)時的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)判斷并顯示設(shè)備工作狀態(tài)。

18、所述故障判定與評估模塊(10)具有局部放電故障評估、設(shè)備故障預(yù)警功能，具體為：

19、(1)局部放電故障評估功能，是將實時測量的溫度場數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)檢測與故障評估系統(tǒng)b中存儲的典型異常數(shù)據(jù)庫進行對比，與典型異常數(shù)據(jù)中最接近的數(shù)據(jù)類型判定為異常數(shù)據(jù)；

20、(2)設(shè)備故障預(yù)警功能，是在異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)時，對該時刻及位置做出標記，并發(fā)出故障警告，提示相關(guān)人員及時進行檢查和處理。

21、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是：

22、(1)首端探照光路11-1嵌于被測電力設(shè)備3外殼中對設(shè)備內(nèi)部進行溫度場紅外輻射成像，不對電力設(shè)備內(nèi)部熱平衡及正常運行造成擾動和破壞。

23、(2)首端探照光路11-1探測得到的光信號經(jīng)過柔性的紅外光纖束4傳遞至光電轉(zhuǎn)換裝置5，能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離紅外溫度熱圖監(jiān)測，同時延長絕緣距離，減少電磁干擾對監(jiān)測裝置的負面影響。

24、(3)故障判定與評估模塊10依據(jù)不同類型局部放電故障下典型溫度場分布特征，實時監(jiān)測溫度場數(shù)據(jù)與熱圖，出現(xiàn)異常溫度分布特征后及時標記異常位置，判斷異常局部放電類型，發(fā)出故障警報，降低電力設(shè)備局部放電故障發(fā)生率，防止后續(xù)引發(fā)嚴重事故。

25、綜上所述，本發(fā)明通過首端探照光路11-1嵌于被測電力設(shè)備3外殼中對設(shè)備內(nèi)部進行溫度場紅外輻射成像，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換后對電信號進行校正還原得到溫度場原始分布情況，實時溫度監(jiān)測更為精確，實現(xiàn)遠程控制對設(shè)備的全面監(jiān)測，對溫度測量數(shù)據(jù)進行綜合分析對比得到電力設(shè)備工作狀態(tài)及可能故障原因和位置，局放評估模式可針對不同類型局部放電做出故障診斷，出現(xiàn)異常溫度場時快速發(fā)出故障警告和定位以便相關(guān)人員及時處理，降低電力設(shè)備故障率，有效提升使用壽命。