我们所知道的太阳就是一个巨大的热辐射体，它不断向宇宙空间发出热辐射，在这些辐射中，除了我们能感受到的可见光线外，还有一种我们用肉眼看不见的“热线”，由于这种看不见“热线”的光谱位于红色可见光外侧，我们就称其为红外线。

在量子力学的理论体系中，任何物体在常温下都会因自身的分子和原子无规则的运动，产生热能。运动愈剧烈的分子和原子，其对外辐射出能量就愈大；反之，其辐射的能量就愈小。

红外热成像技术最早是应用于军事和科学探索领域，理论上认为，只要温度高于绝对零度（-273℃）的物体，都会辐射出红外线，工程师就利用这一特性，将物体发热部位产生的辐射功率信号，通过光电红外探测器转换成电信号，最终形成物体相对应的热像图。

二、在配网设备带电巡检工作的应用情况

电气设备进行不间断的巡视检查，即设备带电检测工作是目前电力部门极力提倡和推广的。由于电气不需要进行停电，从安全和经济上都能给供电部门带来极大的价值。巡视人员只要手持红外热成像仪，在保证安全距离的情况下，在设备运行状态就能对设备开展不停电的巡视检查，进一步提高供电可靠率，展示优质的供电服务。

在迎峰度夏保供电工作中，红外巡视工作要是设备维护的一个重点工作，利用夏季用电高峰期对可疑设备进行检测和复测，并建立完整的设备巡检的台帐记录，如制定相应的巡视标准化作业卡，记录好负荷电流情况、环境温度及测试部分，这样在发现异常时才能进行纵向的历史数据比较和横向的不同相别之间的比较。

三、电流的致热效应引起的接头发热缺陷分析

我们知道，当电流流过设备接头时，根据电阻损耗公式P=I^2·R，发热功率与电流平方成正比，如果回路中的电气接头，因接触不良或腐蚀氧化造成了接触电阻变大，当电流增大到一定程度（比如在用电高峰期，或转供电需要，一条馈线多带了另一条线路的负荷），这时的电阻热损耗就非常明显，巡视人员进行设备热成像巡视时就很容易发觉，因为其温升部位的图像相对于正常设备的热像图更加明显，很容易区别出来。而且电流致热引起的热缺陷，大数体现在隔离开关、接线板等电气连接部分。下面进行实例分析。

3.1 铝排接触面氧化引起的发热分析

例：对某造船厂10 kV配电房铝母线排的巡视检查中，发现A相母线的一处连接处温度高达111℃，当时的运行电流210A左右。由于该地区处于沿海位置，空气中含有大量的海盐成份，特别是对铝金属造成的腐蚀最为严重。在进行了停电处理时发现是一起施工质量引发的问题，发热的铝排加工面由于施工人员的疏漏，表面没有进行打磨和抗氧化处理。一般铝排加工面经钻孔后，表面可能会产生局部的变形，而经过削平打磨后可以增加接触面积。同时，铝金属在空气中极易自然氧化，表面很容易形成一层氧化铝，氧化铝对电气性能来说是绝缘的，是引起接触电阻增大的主要因素。而按照规定，环境腐蚀影响较严重的地区，打磨后的母线排表面还要涂抹上一层中性凡士林，以防止氧化反应的发生。

3.2 铜铝接头引起的发热分析

例：在一次检修人员处理套管接头发热缺陷时发现，是由两个不同材料的线夹直接接触造成的，分别是铜抱箍线夹和铝转角线夹组成。当铜、铝导体直接进行连接时，特别是在类似平潭海岛这样的运行环境中（因为海洋性气候中，空气或多或少会含有一定水份和盐份），这时的铜、铝接头就相当于浸泡在电解液内的一对电极，形成以铝为负极、铜为正极的电位差（相当于1.68 V原电池）。使铝产生电化腐蚀，造成铜、铝连接处的接触电阻不断增大。另外，由于铜、铝热膨胀系数相差很大，当流过大电流时，接头的温度升高还会引起铝本身的塑性变形，在运行中经多次冷热循环（电流的不断变化）后，会使接触点处产生间隙而影响接触，即增大了接触电阻，运行中就会引起温度升高并加剧，这是一个恶性循环的过程。所以电气设备的接头加工，在一般情况下禁止将铜和铝接头进行直接连接，否则应该采取将铜接头搪锡或采取铜铝过渡片等方法。

四、红外热成像巡检工作存在的问题探讨

对于密封在金属柜子里面的电气设备，我们巡视人员在现场检测中发现，红外辐射的穿透能力是很弱的，基本上不能穿透设备外壳或玻璃观察窗的，所以对各种配电开关柜的玻璃观察窗进行热成像巡视时，开关柜内的设备发热缺陷就无法及时有效地发现，如果在设备运行下打开柜门巡视，又存在一定的安全风险，而有的设备由于设计了机械五防锁，在设备运行状态下是无法打开后柜门的，这也是进行红外线热成像仪巡检工作的一个局限性。我们只有通过平时的巡视，不断地积累经验和数据，当然，这个问题也可以作为今后课题研究的一个方向。

五、测试中的安全措施及注意事项

1. 电流效应的热缺陷是与电流大小有着直接关系的，有的设备接头已经氧化腐蚀很严重，但是如果没有电流通过，或通过的电流很小，不足以引起发热，这样缺陷变成无法暴露出来。同时，检测环境也应选择在傍晚、夜间或背景温度较低的情况下进行，这样做可以最大化地减少环境温度对测量的影响。测温时间一般控制为半个小时左右，特别是在农村，接下来时段负荷降得比较明显，电流效应的热缺陷就不容易暴露出来，如果在半个小时内测不完，宁可选择下个工作日测试。
2. 成像部位主要选择设备的接头，即连接处，这些部位是最容易引起螺栓松动和接触面的氧化的地方。
3. 对巡视的档案要进行及时有效的记录，要录入GPMS系统，形成闭环管理。缺陷记录是检修人员制定检修计划的依据，也是工程质量全过程管理的依据。如有的新设备在刚投运时是没有问题，但是运行了一段时间后，在保质期内出现了问题，经查明是施工质量引起的，就要追究施工人员的责任。

红外在线监测系统监测的目标是阀厅换流变，整个阀厅分极Ⅰ低、极Ⅱ低和极Ⅰ高、极Ⅱ高四个区域，每个区域6座换流变，共计24座换流变。

红外在线监测系统分布在4个区域，每个区域铺设7台监测设备，总计28台监测设备。通过高精度的云台和轨道车控制系统，实现对所有换流变的监测。

二、红外应用

1.红外在线监测系统组成

红外在线监测系统主要由：

“现场监测设备”、

“通讯网络”、

“红外监测平台”、

“红外在线监测系统客户端”四部分组成。

2.现场监测设备

现场监测设备是整套系统的眼睛，

配有测温型红外热像仪和高清可见光，

搭载高精度云台和轨道车控制系统，

实现阀厅换流变无死角式全覆盖。

3.红外在线监测系统客户端

红外在线监测系统客户端由系统菜单、设备布局、设备列表、实时温度、测温记录、高温告警、巡航状态、快捷菜单等模块构成，直观展示当前整个系统的运行状态，包括阀厅信息、设备信息、测温信息、告警信息、巡航信息等。

三、案例分析

技术优势

1. 完全分布式网络管理，全网全数字监控

可以兼容其他监控系统，如站内的温度、湿度、水浸等环境信息的实时采集。

2. 前端红外热像仪很高的集成度，设备可独立运行，即插即用前端红外热像仪融合了红外热像仪、可见光网络摄像机以及流媒体服务器，无需要单独安装硬盘录像机，大大简化设备安装，减少了故障点。
3. 强大的温度分析功能

根据环境温度、物体发射率以及距离进行测温校正，保证测温的准确性。

4. 自动巡航

系统具备自动巡航功能，对于每个巡航位置可以进行抓图或录像。在巡航位置进行温度分析，如果有温度异常，设备主动告警，通知监控客户端。

5. 设备告警

当检测的目标对象超过设置的阀值时，给客户端发送温度告警信息。当设备出现各种故障或网络故障时，也会产生相应的告警，便于定位问题。

适用机型

泛在电力物联网

泛在电力物联网，就是要围绕电力系统各环节，充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术，实现电力系统各环节万物互联、人机交互，具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统，包含感知层、网络层、平台层、应用层四层结构。

特高压变电站

1000千伏特高压变电站作为世界上特高压交流输电技术规模化应用的标志性工程，该类特高压变电站在满负荷输送下的电量可以满足上海超过1/3的用电需求，属于国内电压等级十分齐全的超大型枢纽变电站。

作为国家电网有限公司建设泛在电力物联网试点单位，国内某特高压变电站主导开发的运营平台已于近期投入试运行。武汉华景康光电科技有限公司作为该项目红外热像仪设备的指定合作伙伴，将红外热成像产品嵌入整套服务系统，并对不同应用场景定制相应的红外检测方案。

红外物联网监控

针对所有变压器、套管、线夹等关键部位，武汉华景康光电科技有限公司均固定安装多台在线式热像仪进行定点不间断监测，添加多个ROI测温区域，满足可靠性和实时性要求的同时保证在高温等恶劣环境下准确测温。

针对多个主变回路变压器本体及与之连接的电压互感器，分别布设高分辨率640×480的双光云台，设置预置位进行自动巡检，覆盖所有变压器以及对面与之相连的电压互感器。

针对主变配套的风控箱，由于控制柜内部器件多，空间狭窄，同时需要监控的面积大，每个控制柜安装部署三台华景康光电S300B红外热像仪，采用大视场角镜头并配有可见光相机和LED照明，覆盖整个监控区域。

云平台

华景康不仅为泛在电力物联网提供全方位的热像仪监控，还自主开发了云平台，热像仪可通过无线WIFI、有线以及移动蜂窝的方式接入网络，将数据汇总传输到云端平台进行存储和管理。

云端大数据和机器学习算法结合，对多维度的信息综合分析，建立基于多变量分析模型的专家系统，对电力系统运行情况进行智能化的故障诊断、老化预测、缺陷警告等。

利用云监控物联网系统，新型电力运维人员打开手机或智能终端上的APP软件，就可以查看分布于方圆几百公里内的所有变电站、输电杆塔、配电室等电力设施内的设备运行情况及温度状态，并利用大数据和机器学习等先进技术手段自动诊断，大大降低或消除了对人员的依赖，快速找出疑似隐患的位置，缩短故障检修时间。

华景康基于长期在电力行业的技术积累，结合“大云移物智”各项先进技术，助力建设“泛在电力物联网”，以广泛分布的智能传感器为数据基础，以网络系统为脉络，以云端平台上的数据处理和智能算法为核心，全面监测电力系统各个部分的运行状态，提升电力系统的运行维护效率，保障系统的安全稳定运行。

适用机型