电力设备红外诊断技术的研究与应用

摘要

电力设备在运行时通常伴随着升温发热，其温升的程度会直接反映出设备的运行状态，因此对电力设备的温度监测是状态评估中必不可少的一项工作。变电站在电力系统起到枢纽作用，其地位及担负责任的重要性不言而喻，必须要对其进行重点监控。将红外诊断技术运用在变电站的状态监测和设备维护中能够尽早地识别仅靠肉眼难以发现的设备缺陷，通过及时消除以避免其不断恶化造成更严重的事故。
　　本文首先阐述了红外辐射定律的相关原理和公式，在对红外辐射的原理有了基本的了解后研究了红外热像设备的工作原理和使用方法。介绍了变电站中电力设备不同发热缺陷的类型与各自的特点，并阐述了红外诊断技术的诊断原理和方法。根据在济南各变电站的现场实践，分析了变电站现场红外诊断的具体要求，对可以提高红外诊断结果准确性的方法进行了讨论，还对可能会影响到检测结果的外部条件作了介绍，包括天气条件、背景辐射、环境温度等，并提出了相应的解决措施。以变压器、断路器、隔离开关、避雷器、绝缘子、引流线、线夹、电力电容器为例，对几种比较重要的变电设备发热的红外热像特点进行了分析，并对导致设备出现异常发热的原因和改进措施进行了研究。设计完成了基于黑白CCD的红外监测系统，进行了芯片选择，完成了电路设计，实现的红外监测的目标。采集了红外图像，构建了测温模型，研究了可能使监测系统产生误差的因素，其中对大气的衰减作用做了重点的分析，研究了温度场的计算方法，完成了温度与红外图像灰度的标定关系，计算结果表明了测温模型的准确性。针对变电设备的红外图像进行了直方图线性变换和均衡化处理，用传统滤波方法和小波变换对图像进行了去噪，并对小波阈值的算法进行了改进，在MATLAB中进行了仿真验证，分析了几种方法的优缺点，最后进行了红外图像的伪彩色标定。
　　根据实验验证，本文设计的红外监测系统取得了预期的效果，在一定程度上能够取代红外热像仪的作用。对电力设备红外图像的处理可以很好的实现对比度的提高以及噪声的消除。

目录

声明

1 绪 论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 国内外发展现状

1.3 本文的主要工作

2 红外诊断技术的基本原理与方法

2.1 红外辐射的原理与相关定律

2.2 红外热像仪的工作原理

2.3 电力设备的发热故障

2.4 红外诊断技术的判断方法

2.5 影响检测准确性的因素与准确性的提高

2.6 本章小结

3 变电设备典型发热缺陷的红外诊断分析

3.1 变压器发热缺陷及其红外诊断

3.2 断路器发热缺陷及其红外诊断

3.3 隔离开关发热缺陷及其红外诊断

3.4 避雷器发热缺陷及其红外诊断

3.5 绝缘子发热缺陷及其红外诊断

3.6 引流线、线夹发热缺陷及其红外诊断

3.7 电力电容器发热缺陷及其红外诊断

3.8 本章小结

4 基于黑白CCD的近红外监测系统的设计

4.1 电荷耦合器件CCD的基本原理

4.2 基于CCD的红外监测系统的实现

4.3 测温模型的建立和温度场的计算

4.4 本章小结

5 基于MATLAB的电力设备红外图像处理

5.1 图像的数字表达

5.2 图像的线性增强

5.3 图像的平滑处理

5.4 图像的伪彩色增强

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

从事科学研究和学习经历简介

攻读学位期间取得的学术成果和获奖情况