智能手机外接红外热成像装置在电力系统的应用

智能手机外接红外热成像装置在电力系统的应用

付荣 郝培栋

国网河南省电力公司新安县供电公司 河南洛阳 471000

摘要:随着电力系统的不断发展，利用红外热像对输变电设备的状态进行检查，已经较为普及。红外成像仪通常测温效果极佳，但是具有采购成本高、便携性能较差，设备笨重，成像图片的导出较为繁琐，需要外接U盘等缺点。电力公司通过研究智能手机外接红外成像装置，解决红外成像设备推广应用成本高的问题，实现红外成像设备在电力系统应用的广泛普及。

关键词:红外成像装置；电力系统；测温；

1 研究背景与难点

（1）背景：随着电力系统的不断发展，利用红外热像对输变电设备的状态进行检查，对增强设备运行可靠性，提高电力系统经济效益以及降低维修成本，都有很重要的意义^[1]。

（2）难点：普通的红外成像仪在着重发展的重心在优化测温精度上，通常测温效果极佳，但是具有以下缺点：

1）单台采购成本高达十多万，无法大规模推广使用。

2）便携性能较差，红外成像设备笨重，不方便携带和使用。

3）红外图片的导出较为繁琐，需要外接U盘。

2 技术创新点

主要技术创新内容：（1）模块化设计，增强便携性；（2）高性能、低成本测温方案；（3）后台数据处理，实现远程数据管理。

2.1 主要创新点1：

重量轻、性能强，便于工作人员线路巡检和排查无人值守变电站。

2.2 主要创新点2：

测温模式多样，测温精度符合国家电力行业标准；测温数据的报表可一键生成和上传。由于自研设计，后期批量生产可降低成本到1.5万元。

2.3 主要创新点3：

基于云服务开发数据管理平台，方便筛选分析红外图像和查看巡检台账等操作，给管理和基层工作人员的调度提供数据支撑。3 仪器的设计及研究

3.1 简要介绍：

以下为本成果的“外观设计图、实物图、手机APP界面图、系统后台截图”。仪器由热成像传感器、智能终端、云管理平台三部分组成。

图仪器成品

3.2主要功能有：

（1）测温框、点测温、高低温点自动捕捉；

（2）红外成像可见光图像画中画功能；

（3）台账导入，按照台账匹配已保存图像；

（4）APP具备现场线路信息采录功能；

（5）智能终端与云平台一键互联，方便批量管理检测数据。

3.3成果特点：

热成像传感器与手机通过USB Type-c连接，通过APP进行框测温、最高温度点捕捉、图像保存等操作，保存的图片可一键同步至云平台。通过云平台可以实现对所测数据进行分类管理、筛选查看、报告导出等功能。

4 仪器的创新点

4.1 主要创新点：

（1）主要创新点1：模块化设计，增强便携性

通过模块化设计，使装置在配备大电池、高清红外成像镜头和高速处理器的条件下，依旧重量轻、性能强，便于工作人员线路巡检和排查无人值守变电站的设备安全隐患。

（2）主要创新点2：高性能、低成本测温方案

基于Android系统开发APP，利用手机处理器和红外成像装置的微处理器，实现了高精度红外成像的功能，配备画中画、点测温、框测温、线测温和色板调节等红外成像功能，测温精度符合国家电力行业标准；利用手机通信，实现测温数据的报表生成和数据上传，性能强大。由于自研设计，研发成本仅3万元人民币，后期批量生产可降低成本到1.5万元。

（3）主要创新点3：后台数据处理，实现远程数据管理

基于云服务开发数据管理平台，实现与APP的数据互联，方便数据的统一管理，实现筛选分析红外图像和查看巡检台账等操作，给管理和基层工作人员的调度提供数据支撑。

4.2 主要缺点：

由于普通的红外成像仪在着重发展的重心在优化测温精度上，通常测温效果极佳，但是具有以下缺点：

（1）单台采购成本高达十多万，基层电网工作者很难全部配备，无法大规模推广使用。

（2）便携性能较差，红外成像设备笨重，不方便携带和使用。

（3）缺乏数据物联功能，功能强大，但红外图片的导出较为繁琐，需要外接U盘。

5 本项成果的应用情况与推广前景

5.1 本项成果的应用情况：

线路台账信息智能录入，节省人工录入的工时费用

1.本项成果应用于2019-2020年新安公司57条在运配网高压电缆线路527次线路和变电站红外测温巡检。该装置代替传统红外成像设备后，经效果对比和测算比较，按照每千米线路可以节省4个小时计算，2个工作人员*4小时工作时间*30元/人·小时=240元。按照新安县地区10kV配电线路490千米，每次运维可节省490*240=117600元。

2.本项目成果装置可以替代红外成像测温仪，预计可以节省每年24000元/台*10台=240000元。

3.本项目功能可以节省数据分析、检测报告出具等工时消耗，按照一年251个工作日，每天节省2小时，按照时薪30元，每年每台红外测温设备可节省251*2*30=15060元。按照10台计算，每年可节省工时消耗费用150600元。每年可节省117600+240000+150600=508200元。综上，当相PT零序绕组的变比为，零相PT的零序绕组的变比为时，三相四PT接线方式对零序电压没有影响，当系统发生单相接地时，零序电压为100V。

5.2 本项成果的推广前景：

本项目具有先进的创新性，可以进一步加快电力系统红外测温设备的普及，从而提高电网基层员工发现安全隐患的能力，提前排查问题，减少电力设备突发故障的频次，提高电网安全性和可靠性，应用效果良好，因此，具有较强的推广前景。

6 结束语

项目红外成像装置，便携，方便使用；成本低，方便推广普；

具有较大社会效益本项成果采用模块化设计的结构，配合智能手机可以实现红外成像仪的画中画、点测温、框测温、线测温和色板调节等红外成像功能，功能强大；同时由于单台成本低、便携性强，可以大规模推广到电网基层，用于线路或无人值守变电站巡视，解决红外成像仪采购成本高的问题。智能手机APP还可利用手机通信，实现测温数据的报表生成和数据上传，进一步加快电力系统红外测温设备的，从而提高电网基层员工发现安全隐患的能力，提前排查问题，减少电力设备突发故障的频次，提高电网安全性和可靠性。

进一步加快电力系统红外测温设备的，从而提高电网基层员工发现安全隐患的能力，提前排查问题，减少电力设备突发故障的频次，提高电网安全性和可靠性，从而减少故障停电造成的经济和社会损失。

参考文献

[1] 苗俊,王璋,周利奎,严光强,石利荣,刘艳娇.智能型红外热像系统在输电线路上的应用[J].电工技术,2018:43-44,47.