丁文臧振
国网湖南省电力有限公司长沙供电分公司湖南长沙410000
摘要：随着我国电网系统的不断完善，变电站数量持续增加，这也大幅增加了运行维护压力。为有效提高变电站运维效率、减小工作人员压力，无人值班变电站的概念被提出，并通过各种自动化、智能化监控测量设备的运用实现远程操作与管理。本文首先针对无人值班变电站的发展进行了简要分析，并围绕红外测温技术展开具体分析，其是一种非接触性的检测设备，可提早发现并诊断设备发热，通过将其与智能手持设备、智能运检管控平台结合打造红外测温系统，可远程获取、分析设备红外图谱，并为变电站设备过热情况提供智能辅助判断，为无人值班变电站安全可靠运行保驾护航。
(相关资料图)
关键词：无人值班；变电站；红外测温系统；应用
一、引言
基于近年来我国电网发展规划情况来看，变电站正在朝着智能化方向发展，其内部不断推广应用在线监测、状态诊断、智能巡检等系统，逐步实现“无人值班”目标。无人值班变电站建设与运行时，温度监测是一个重要内容，尤其是红外测温具有非接触、安全可靠、检测速度快、判断准确、操作方便等优点，应根据实际的工作需要，设计出较为合理、实用性强、精度理想的红外测温系统，方便对变电站电气设备温度实现非接触式测量，保证用电的安全与可靠。
二、无人值班变电站的发展概述
传统的变电站运行维护是由驻站人员为主，电脑系统为辅，在变电站出现故障时由人工排除问题。这些驻站人员都是经过各地电网公司经过长期培训，但仍然需要在驻站过程中进一步实践提升。随着变电站越来越多，传统的运行维护模式存在以下问题：（1）每个变电站都需要雇佣大量的运行维护人员，造成很大的人力资源成本；（2）需要开办大量的课程给运营人员，有针对性的事先学习对可能出现的重大事故避免有积极作用；（3）即使通过培训的人员，仍有相当几率进行误操作；（4）由于大部分变电站远离城市生活区，运行维护人员驻站条件不算优越，人员流动在所难免。因此，变电站的运行维护从人工为主转化为智能化系统为主是大势所趋，是当下亟待解决的重要问题。
从上世纪80年代开始，国内外就开始对较低电压的变电站进行无人值守的设计尝试，经过30余年的发展，目前国内市场上对中低压变电站的无人值守设计已趋近成熟，试点推进中的高压变电站仍然难以完全去除站内巡视人员，对此进一步加强无人监控、监测技术研究具有重要意义。本文以红外测温系统为研究对象，围绕其在无人值班变电站中的应用展开详细分析，其具备操作便捷且安全性高的特点，有效评估设备中可能存在隐患，并对设备的运行状态进行排查，为变电站运维管理提供有力的技术支持。
三、红外测温原理与红外测温单元
（一）红外测温原理
红外测温主要利用的是任何物体在零度以上均会发出红外辐射的特性，通过接收物体发出的光波，可获取物体表面的相关温度信息。红外线的波长在0.76～1000m范围内，如下式所示，展现的是物体发射的红外辐射量随温度变化规律。在实际测温工作中，只要明确物体发射率，并利用红外传感器测量获得物体辐射出射度，由此计算物体表面温度。
式中：M——物体单位面积在单位时间内的辐射出射度；
——待测物体发射率；
——斯蒂芬—波尔兹曼常数；
T——温度。
（二）红外测温单元
红外测温单元功能为采集、处理红外信息，具体工作原理如下图1所示。被测物体红外辐射波主要是通过光学元件收集整合，并输送至红外探测器，由红外探测器将信号转换为可见的红外热像图。对于变电站的运维人员而言，可根据据红外热像图信息判断电气设备的温度信息，并制定相应的运维检修策略。在整个红外测温单元中，红外探测器是关键部件，其性能直接影响整个红外测温单元的运行效果，必须根据变电站实际情况进行合理选择，保证测温可靠性。
图1红外测温单元原理
四、红外测温系统在无人值班变电站中的应用
（一）红外测温系统组成
本次将智能运检管控平台与红外测温镜头相结合，既可规避繁琐的图像传输与报告处理环节，又能利用后台数据库对过热情况进行辅助判断，提升了现场作业的高效性与准确性，为后续消缺工作争取了更多时间。红外测温系统主要包括红外测温镜头、智能手持设备以及智能运检管控平台软件等部分，系统所含设备少，具备费用低、质量轻、方便携带和易于操作的优点。
考虑到系统的智能性、功能性和便携性，将红外测温镜头与智能手机直接通过USB 端口进行连接，把 USB 端口作为红外镜头的电源输入通道以及智能运检管控平台与红外镜头之间数据的传输通道。再利用智能运检管控平台实现红外图像的有效提取，及时将过热情况反馈到后台服务器，并利用后台大数据为设备过热情况提供辅助判断。
（二）红外测温系统工作原理
红外测温系统工作原理如下图2所示，电气设备向外辐射的红外电磁波穿越空气介质传输到红外镜片，镜片后面的传感器将其转化成电信号，再经放大及处理后传入智能手持设备。智能运检管控平台对传入的数据进行调用，并将现场设备过热情况及时上传到后台服务器。通过将对应负荷电流下设备温度分布情况与大数据库内同类型设备在该负荷下的温度分布情况进行对比，则可对当前设备的发热情况进行智能判断，可有效提高红外过热缺陷的发现率，降低了人工判断存在的不可控性。
图2红外测温系统工作原理
（三）红外测温系统应用效果
以往需人员手工记录的相关信息，则可通过智能手持设备扫描现场设备上粘贴的二维码或设备双重名称，迅速获取间隔、设备名称以及电压等级等必要信息。负荷电流则可通过后台服务器实时获取，彻底规避了现场人工记录的问题。因此，红外过热图谱及必要信息的直接上传，提升了红外过热缺陷的发现率，节省了以往报告处理和逐级上报的过程，为缺陷消除争取了更多时间，有效保障了设备的安全稳定运行。
五、结语
综上所述，无人值班是现代变电站发展的一大重要方向，其主要是基于各种自动化技术、现代网络通信技术以及智能化技术的推广应用背景下实现的。红外测温技术可通过非接触式监测的方式，及时、实时反馈变电站中相关设备温度情况，通过红外测温与智能运检管控平台的结合，可实现智能化温度监测与分析，实现远程查询与控制，实时分析电气设备温度信息分析，并制定相应的应对策略，有效将各种故障隐患遏制在萌芽状态，最大限度的减小故障影响范围，的保证无人值班变电站运行安全性。
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