基于红外测温技术的电力变压器过热故障在线监测系统的设计与开发 -大学毕业(论文)设计
硕士论文基于红外测温技术的电力变压器过热故障在线监测系统的设计与开发学位论文
基于红外测温技术的电力变压器过热故障
在线监测系统的设计与开发
申请学位级别硕士专业名称检测技术与自动化装置
学位授予单位和日期南京理工大学
答辩委员会主席
评阅人
注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。
I
声明
本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。
研究生签名：年月日
学位论文使用授权声明
南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。
研究生签名：年月日
II
硕士论文基于红外测温技术的电力变压器过热故障在线监测系统的设计与开发
摘要
变电站电力变压器是电力系统的核心设备，所以它在现代电气设备的运行和维护中占有重要地位，对于其存在的故障隐患，通常采用人工定期巡检的方法，但这种方法费时费力，如今在电力行业大规模使用的是变压器在线监测技术，这种技术能够节省大量人力物力，而且使得变压器的维护质量得到质的飞跃。红外检测技术是“九五”国家科技成果重点推广项目，是实现我国电力系统从计划检修向预知状态检修改革的重要手段，本课题的最终目的就是利用红外热像仪对某市供电局的110KV的变压器实施24小时不间断在线监测，利用热像仪采集的数据实施智能化超温报警，并将数据上传至远程服务器，实现对该变电站的远程监控。
本课题首先分析影响热像仪测温准确性的因素，然后对某市供电局的变压器运行环境进行了考察，选择了适合本课题的热像仪，利用与购买的热像仪配套的软件开发包开发适合本系统的后台处理软件。该系统软件的主要研究工作如下：
1) 根据电力变压器的运行状况，设置合适的在线监测方式，并根据热像仪的安装位置和监测距离，设计程序监测流程；
2) 根据热像仪采集的热像的特征，设计图像预处理方案，使最终显示的热像具有最佳的视觉效果；
3) 选择合适的数据库，设计数据存储结构，方便系统存储和查询数据；
4) 根据最新的电力系统红外诊断依据，设计相应的红外诊断算法，从而可以通过采集的温度数据准确的了解设备的运行状况；
5) 根据供电局现有的网络结构，选择合适的传输协议，设计合适的传输流程，保证数据能实时可靠的上传，使监控中心的工作人员能够及时了解设备的运行状况。
关键词：电力变压器，红外热像仪，在线监测
I
Abstract 硕士论文
II
Abstract
Power transformer in a converting station is a key equipment of the electrical power
system, as we know power transformer may has some potential fault, the traditional method is using some wokers to check the equipment constantly, but this method is too time-consuming and laborious. Nowadays in the electric utility industry the method used on a large scale is on-line monitoring technology. This new method not only saves a lot of manpower and resources, but also enables the maintainance of the power transformer to get better results. The ultimate goal of this project is to use thermal infrared imager to implement a 24-hour uninterrupted on-line monitoring on a 110 kv transformer.The system uses the data collected by thermal infrared imager to realize intelligent temperature alarm, and upload the data to a remote server. This topic firstly analyzes the factors that influence the temperature measurement accuracy of thermal infrared imager, then do some reserch on the operating environment of the power transformer to choose the thermal infrared imager that fit for our system, finally use the SDK which is consistent with the thermal infrared imager to develop the backstage monitoring software system. The main research work for the software of this system are as follows：
1) According to the operational status of power transformer, choose the best on-line monitoring mode, and design the capturing process on the basis of the install position of the thermal infrared imager and the monitoring distance of the device.
2) According to the characteristics of the infrared image, choose the right image processing algorithm for the image preprocessing so that the infrared image can get the best visual effect.
3) Select the appropriate database based on this system, design the proper data storage structure to facilitate the system to store and query data from the database.
4) Design the right algorithm for infrared diagnosis on the basis of the latest diagnostic norms of infrared diagnosis so that the system can use the temperature data capturing by the thermal infrared imager to aquire the running state of the power transformer.
5) According to the existing network structure of the power supply bureau, select the right transport protocols and transport process to ensure that real-time data can be uploaded to the monitoring center quickly so that the electrician can get the running state of the device.
Key word: power transformer, thermal infrared imager, on-line monitoring
硕士论文基于红外测温技术的电力变压器过热故障在线监测系统的设计与开发
目录
摘要................................................................................................................I Abstract ............................................................................................................... II 1 绪论. (1)
1.1 引言 (1)
1.2 电力系统红外诊断技术的国内外研究与应用现状 (1)
1.2.1 国外研究与应用现状 (2)
1.2.2 国内研究与应用现状 (2)
1.3 变压器传统在线监测方法简介 (2)
1.4 变压器红外在线监测的目的和意义 (3)
1.5 课题研究的主要内容 (4)
2 红外热像仪的选择和使用 (7)
2.1 红外热像仪的工作原理 (7)
2.1.1 红外辐射原理 (7)
2.1.2 红外点测温原理 (8)
2.1.3 红外热像仪的系统组成 (9)
2.2 红外热像仪技术性能指标 (10)
2.3 影响红外热像仪测温的因素及相关对策 (12)
2.4 热像仪选择基本原则 (13)
2.5 系统热像仪的选择 (13)
2.6 本章小结 (14)
3 在线监测系统总体方案设计 (15)
3.1 在线监测系统整体结构设计 (15)
3.2 在线监测系统的硬件实现 (16)
3.2.1 电源模块 (16)
3.2.2 防护罩简介 (17)
3.2.3 热像仪简介 (17)
3.2.4 工业控制计算机简介 (19)
3.2.5 TLC485串口转接模块 (20)
3.2.6 云台简介 (21)
3.3 在线监测系统的软件设计 (21)
3.4 本章小结 (23)
III
目录硕士论文
4 变压器过热故障在线监测系统软件设计 (24)
4.1 系统软件主界面介绍 (24)
4.2 系统工作流程介绍 (26)
4.3 参数设置模块 (28)
4.4 监测点设置模块 (29)
4.5 在线监测方式设置模块 (31)
4.5.1 定时器简介 (32)
4.5.2 定时监测 (32)
4.5.3整点监测 (33)
4.6 云台控制模块 (34)
4.6.1 串口控制软件实现 (34)
4.6.2 Pelco-D协议及其软件实现 (35)
4.6.3 云台控制软件实现 (36)
4.7 采集模块 (37)
4.7.1 DLL调用方式的选择 (37)
4.7.2 热像仪数据采集函数 (38)
4.7.3 采集流程 (39)
4.8 图像预处理模块 (41)
4.8.1 热图的锐化 (41)
4.8.2 热图的伪彩色增强 (43)
4.9 查询模块 (44)
4.9.1 数据库的选择 (45)
4.9.2 数据库的访问 (45)
4.9.3 温度报警数据查询 (47)
4.10 远程数据通信模块 (48)
4.10.1 Windows多线程技术 (49)
4.10.2 Windows网络编程技术 (50)
4.11 系统报警模块 (53)
4.11.1 红外诊断依据 (53)
4.11.2 红外报警软件实现 (55)
4.11.3 故障热像报表实现 (56)
4.12 软件调试与运行 (57)
4.12.1 Visual C++6.0调试方法简介 (58)
4.12.2 实验室下的测试 (58)
IV
硕士论文基于红外测温技术的电力变压器过热故障在线监测系统的设计与开发
4.12.3 现场安装运行 (59)
4.13本章小结 (59)
5 总结与展望 (60)
5.1 研究内容总结 (60)
5.2 工作展望 (61)
致谢 (62)
参考文献 (63)
V
目录硕士论文VI
硕士论文基于红外测温技术的电力变压器过热故障在线监测系统的设计与开发1 绪论
1.1 引言
随着国民经济持续快速稳定的发展，电力系统的规模也随之越来越大，人民对电力系统的依赖性也越来越强，国家对电力系统的安全性、稳定性的要求也越来越高。但是，许多国家在夏季仍然发生大面积停电事故，特别是2003年8月14日美国和加拿大的大停电事故，期间上百台机组跳机，事故波及约5000万人，造成的重大的经济损失，是美国历史上最严重的停电事故[1]。通过对这些事故进行调查分析，导致事故发生原因是多方面的，由此，各国都进一步认识到如何提高大规模电力系统的安全性是一个重大而迫切的问题。如何利用高科技手段进行系统化、标准化的管理，消除危险点，是摆在电力系统科研单位面前的新问题[2]。
随着电网规模的扩大以及自动化水平的提高，设备检修维护的任务也越来越重，费用也越来越高。采用定期检修方式使很多设备存在过修或失修的问题，不仅造成巨大的资源浪费，而且埋下了安全隐患。20世纪80年代以来，随着电子技术的发展和传感器技术、光纤技术、计算机技术、信息处理技术等各领域间的相互渗透，电力系统监控技术中也广泛使用这些先进的科研成果，电气设备在线监测技术也从此走向实用化阶段。与预防性试验相比，在线监测系统采用更高灵敏度的传感器采集运行设备的劣化信息[3]，信息的处理和识别依靠有丰富软件支持的计算机网络，引进一些新的能更真实反应设备运行状态的特征量，从而实现对设备运行状态的综合诊断，促进电力设备由定期试验向状态检修过渡[4]。
强化对电网设备的运行管理和可靠性维修是电力安全生产的重要环节，电力企业对先进的在线监测设备投入比例逐年增加，而这其中红外诊断技术的运用是最值得关注的。从经济学的角度看，这种监测技术具有较高的“投入产出比”，具有广阔的应用前景；从技术角度看，红外诊断技术也是电气设备在线监测的一项行之有效的技术手段，利用红外技术对电气设备进行检测和诊断具有不停电、不取样、不接触，直观、准确、灵敏度高及应用范围广等优点[5] ，可以查出各种设备缺陷，对提高设备运行的可靠率有着重要作用。
1.2 电力系统红外诊断技术的国内外研究与应用现状
温度是确定物质状态最重要的参数之一，它的测量与控制在国防、军事、科学实验及工农业生产中具有十分重要的作用[6][7]，而红外测温技术又是所有温度检测方法当中颇为先进的一种方法，红外热像仪就是利用这种技术的典型产品，而这种先进的设备最
1
1 绪论硕士论文
初是使用在军事上[8]，在电力系统当中的运用始于上世纪六七十年代，但现在其对电力系统的诊断效果已经得到了国内外的广泛认可。
1.2.1 国外研究与应用现状
国外从60年代中期开始将红外技术应用于电力设备监测，瑞典国家电力局成功的运用红外热像仪对电力设备进行故障诊断，70年代将红外热像仪装在直升机上对输变电设备故障做生产性巡回检测，并制订出相应的技术规范和故障判定标准。1990年的国际大电网会议(CIGIE)充分肯定了电力设备故障红外诊断技术，指出该技术在电力设备从传统的预防性故障检修体制向先进的预知性状态维修体制改革中将发挥巨大的作用。目前，国外比较知名的大电力公司都已将红外诊断技术广泛运用于电力系统运行状况的检修，并取得了较好的效果[9]。
1.2.2 国内研究与应用现状
我国从70年代初开始研究开发电力设备红外监测技术，并逐步开始利用国内自行研制的红外测温仪检测运行中的输变电设备裸露过热接头。国内一些电力专业研究所从80年代中期开始先后使用光机扫描热像仪，积极开展变电设备故障检测试验和220KV 及110KV输电线路的直升机巡线红外检测试验，并取得了良好结果。从2000年以后随着红外成像技术的成熟和红外热像仪价格的降低，国家鼓励电力企业应用红外热像仪对电力系统进行检测，因为这样不仅可以对高压电气设备内外部故障类型做出定性诊断，而且还能给出故障位置和严重程度的定量诊断。除此之外，对影响电力设备红外成像故障诊断准确性的诸因素及对策也做了深入研究，制订了一系列的红外诊断操作规范。
总的来说，可以将我国电力设备红外诊断发展的状况分为4个阶段[2]：
1) 1986年以前的十年为调查研究、基础研究和可行性试验研究，红外诊断技术逐渐引入我国；
2) 1987到1991年，主要运用红外设备测量电气设备外裸露接头的过热故障，着重对高压输电线路用直升机进行航测试验研究；
3) 1992到1995年，全国各供电局进行红外测温生产性试验，在实验中发现了高压设备的大量过热缺陷，试验结果表明，红外检测在电力系统故障检测中具有广阔的应用前景；
4) 1996年至今，主要处于红外诊断作业技术的推广和建立相应的红外诊断标准阶段，完善我国的电力系统红外诊断体系。
1.3 变压器传统在线监测方法简介
在电力系统中，电力变压器的地位是举足轻重的，一旦发生故障，极有可能导致电网崩溃，造成巨大的经济损失，也就是说，只要能够成功的发现电力系统中处于运行核2
硕士论文 基于红外测温技术的电力变压器过热故障在线监测系统的设计与开发 3
心地位的电力变压器存在的故障并及时检修，就可以很大程度上提高电力系统运行的稳定性。变压器的绝缘检测一直是定期的绝缘预防性试验，预防性维修在保证安全可靠性供电方面起着很好的作用。但是，预防性维修需要停电检修，影响了供电的可靠性；定期检修中更换的设备有些是没有必要更换的，降低了经济性；试验条件有可能不同于变压器的实际运行条件，试验结果不能及时、准确再现绝缘缺陷和潜在故障。针对这一情况，电力企业利用相关技术对电力变压器进行24小时连续在线监测，持续获得各种类型的特征量数据，准确的反映变压器的实时运行状态[10]。
有关专家通过对十几年来变压器发生故障的资料进行分析，得出的结论是：尽管不同的变压器老化趋势和使用方式并不相同，但发生故障的诱因还是基本相似的。多种因素都可能影响到绝缘材料的预期寿命，对这些因素加以归纳，得出导致变压器故障的原因有雷击、线路涌流、工艺制造不良、绝缘老化、过载和受潮等几个方面 [11]，需要注意的是线路涌流在所有因素中列首位，这类故障主要是由过电流或过电压冲击引起的。
常用的变压器在线监测方法：1)局部放电的监测：变压器由于老化等原因会产生局部放电，在局部放电时会伴有声光电等现象及对放电空间介质的化学作用，对应这些物理化学反应可以找到相应的测量方法，可采用超高频电脉冲法测量变压器油中的局部放电，超高频法是通过检测变压器局部放电产生的数百甚至数千兆赫兹的超高频电磁波信号来测量局部放电的大小和位置[12][13][14]；2)局部过热的监测：当变压器内部发生局部过热时除过热点温度升高外，同时发热会使变压器油分解生成氢气和烃类气体，在发热比较严重的情况下氢气含量会很高，因此在局部放电较弱时如果2H 含量较高可以判定为
变压器油中有过热故障，系统可以利用对变压器油中2H 含量进行监测并结合局部放电监测来间接监测变压器的运行情况[15]；3)介质损耗的测量：绝缘介质老化往往反映在绝缘介质在交变电场的作用下其极化过程发生了改变，非弹性极化增强使极化过程中的有功损耗增加，使绝缘介质的介质损耗率增大，因此可采用测量电力变压器绝缘套管电压与套管末屏接地电流间相位差的方法对绝缘套管介质损耗判断，根据绝缘套管介质损耗的情况判断变压器的运行情况[16]。
1.4 变压器红外在线监测的目的和意义
自从无损检测技术引入到电力行业中来以后，电力设备的维护质量得到了质的飞跃，这其中尤以红外诊断技术发展最快。红外检测技术是“九五”国家科技成果重点推广项目，红外检测是一种在线监测(不停电)式高科技检测技术，它集光电成像技术、计算机技术、图像处理技术于一身，通过接收物体发出的红外辐射，然后将其热像显示出来，用户可通过热像准确判断物体表面的温度分布情况，这种检测方法具有准确、实时、快速等优点[2]。红外诊断可以做到对故障点的准确直观检测，也可以做到预知检修，从而降低了维修成本，提高了设备的可靠性。用红外检测技术对电力诊断具有如下优点：
1 绪论硕士论文
诊断效率高、判断准确、图像直观、安全可靠、非接触探测、不受电磁干扰、探测距离远、探测速度快以及可以进行在线检测等。特别是对悬空的或者运动的带电设备，红外诊断技术更具有突出的优点。红外诊断技术是检测设备温度异常的理想技术，它将成为对电力系统进行可靠性分析、故障预测和改革维修制度的理想工具[17]。
目前比较常用的是采用手持式热像仪定期对电力设备进行人工巡检，这种方式使得检测人员工作量大，再加上节前保电、迎峰度假等非计划测温工作，造成检测人员容易疲劳，增加了工作的不安全性，同时也降低了设备故障的检出率；另外由于近年来电力系统发展较快，电力设备较多，而且有些变电站路途遥远，从而导致测温往往不在负荷高峰期进行，以致部分热缺陷不能及时地被发现，同样也降低了设备故障的检出率。
变压器红外在线监测系统通过软件控制热像仪，实现每天定时自动巡检，易于及时发现存在过热性缺陷的设备。另外通过自动采集，能形成输变电设备整个运行寿命期内的红外图库，可以为输变电设备全寿命周期的研究工作提供技术资料，还可以通过软件实现对输变电设备的远程监控，快速生成红外分析专业报告，为专业人员远程实时分析设备缺陷提供依据[18]。变压器红外在线监测兼具了红外诊断技术和远程监控的优点，具有非常广阔的应用前景。
1.5 课题研究的主要内容
本课题是某市供电局的一科技项目，对该局城西变电站的一110KV的主变压器进行在线监测，监测现场如图1.1所示。根据对以往该变电站变压器故障原因的总结，在变压器存在潜在故障时，首先出现明显温升的是图1.1中标注的高压侧和中压侧的三相接头，本课题的主要目的是通过这六个接头的温度和一些辅助区域温度来判断变压器的运行情况，发现潜在隐患，从而提前做出预警，及时检修。在这些隐患引发更大规模的停电事故之前将其排除，保证系统的稳定运行，将其可能造成的损失降至最低；另一方面本课题所设计的系统实现了远程监测，也就是说该变电站使用本系统以后，无需专人定期巡检，节省了人力物力，由此可见，这是一种一举多得的监测方法，有很强的应用价值。
根据电力变压器运行中发生故障的特有特点和运行现场的监测条件，本课题选择合适的热像仪，搭建了系统的软硬件平台，设计实现了电力变压器过热故障在线监测系统。目前该系统已在该市城西变电站稳定工作，且运行效果良好，达到了设计要求，实现了用户预期的目标。
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硕士论文基于红外测温技术的电力变压器过热故障在线监测系统的设计与开发
高B 高C
高A
低C
低A
低B
图1.1 变电站的110KV的主变压器
本论文研究的主要内容如下：
1) 深入研究了红外测温原理，并在此基础上分析热像仪的硬件组成及其工作原理。然后根据热像仪最终监测现场的环境条件，分析有可能导致热像仪测温误差的因素，选购合适的热像仪和相应的配套设备。
2) 制定了电力变压器过热故障红外在线监测系统的整体设计方案，硬件主要由热像仪、云台和工控机组成，软件需要实现的功能包括监测区域设置、定时或整点自动巡检、温度数据显示、温度数据的远程监测等功能。
3) 阅读国内电力设备红外诊断标准，了解常用的红外诊断方法，最终确定使用绝对温度和相对温度两种判别方法来实时反馈设备的运行状态。
4) 根据本系统采集的红外热像性噪比高，但对比度低、图像细节比较模糊的特点，拟先对热像进行锐化，增强图像的细节，然后对采集的黑白图像进行伪彩色增强，使最终在主界面上显示的热像具有较好的视觉效果。
5) 根据供电局现有网络的结构特点，选择合适的网络通信协议，设计远程通信模块，保证现场采集的数据能准确的上传至远程监测模块。
6) 基于Windows平台利用Visual C++6.0开发了系统后端处理软件，确定软件界面的风格和功能模块的分布，软件编码过程充分利用面向对象的编程思想，在完成各种用户所需的功能的同时，注意代码编写的风格，使得程序在获得较高的运行效率的同时又方便其日后的维护。
论文共分5章，除本章外各章的具体内容如下：
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1 绪论硕士论文
6 第二章主要介绍了红外测温原理和红外热像仪的工作原理，并分析了在购买和使用
热像仪的过程中需要注意的一些问题。
第三章详细介绍了本课题所设计的在线监测系统的整体实现方案，并简要介绍了系统的硬件和软件的整体功能划分。
第四章详细介绍了系统软件操作流程以及软件各个模块的使用方法和实现方式，并介绍了部分硬件控制协议的软件实现。
第五章对全文进行总结，指出了系统有待改善的部分。
硕士论文 基于红外测温技术的电力变压器过热故障在线监测系统的设计与开发 7 2 红外热像仪的选择和使用
本课题最终要实现的是变压器过热故障在线监测，顾名思义，即对变压器上各监测点的温度进行测量。红外热像仪是利用红外测温技术实现的一种先进的测温仪器，是本系统最终实现的核心部件，但其价格昂贵，并且使用寿命有限，所以如何使购买的红外热像仪具有较高的性价比也是本课题需要注意的，也是决定本课题所设计的监测系统后续能否进行推广的重要因素。由于红外测温是一种非接触式测温，很多因素都能影响其最终的测温结果，如环境温度、大气温度、太阳辐射等，对这些因素加以分析可以帮助用户更好地使用热像仪，降低这些因素对红外测温带来的影响。因此，了解红外热像仪的工作原理、技术指标、工作条件、如何操作和维修等是用户正确选择和使用热像仪的基础，本章的主要内容就是对上述问题加以研究。
2.1 红外热像仪的工作原理
2.1.1 红外辐射原理
在自然界中，当物体的温度高于绝对零度时，由于其内部热运动的存在，物体会以电磁波的形式向外辐射能量。其辐射能包括各种波长，其中波长范围在0.76m μ~1000m μ之间的称为红外线。红外测温技术的理论基础是普朗克黑体辐射定律。自然界中并不存在黑体，黑体是为了研究红外辐射的规律而提出的一种理想化的模型，它吸收所有的红外辐射，没有能量的反射和透射，其表面的发射率为1，而黑体辐射定律揭示了黑体辐射能量在不同温度下按波长的分布规律，其数学表达式为式(2.1)：
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c T c M e λλλ-=- (2.1) 式(2.1)中：M λ为黑体光谱辐射通量密度；1c ，2c 为辐射常数；λ为光谱辐射的波长；T 为黑体的绝对温度。式(2.1)表明在绝对温度T 下，波长λ处单位面积上的黑体辐射功率M λ，由此式可得到图2.1所示的黑体辐射分析图。
从图2.1中曲线可以看出：
1) 温度越高，物体的辐射能力越强。这是红外测温理论的基础，也是单波段红外热像仪的测温依据。
2) 随着温度升高，辐射峰值向短波方向移动。这就是为什么高温红外热像仪多工作在短波处，低温红外热像仪多工作在长波处的原因。
非接触式测温仪设计与制作
非接触式测温仪的设计与制作 田云，黑龙江农业经济职业学院 本文介绍一种采用凌阳公司生产的TN9红外测温传感器来实现红外测温，控制器采用大家熟悉的51单片机。所有物体都会发出红外线能量。物体越热，其分子就愈加活跃，它所发出的红外线能量也就越多。红外线温度仪包括有光学装置，可以收集来自物体的辐射红外线能量，并把该能量聚焦在探测器上。能量经探测器转化为电信号，并被放大、显示出来。红外测温打破了传统的接触式测温模式，它根据被测物体的红外辐射能量来确定物体的温度，不与被测物体接触，具有不扰动被测物体温度分布场，温度分辨率高、响应速度快、测温范围广，稳定性好、可同时测量环境温度和目标温度的特点。近年来在汽车电子、航空和军事上得到越来越广泛的应用。 一、红外测温传感器TN9 红外测温传感器选用凌阳科技公司生产的TN9红外测温传感器，可测量目标温度和环境温度。它采用非接触测温手段，解决了传统测温中需要接触的问题，具有回应速度快、测量精度高、测量范围广以及可同时测量目标温度和环境温度的特点。红外测温模块根据大气状况最远测温距离约 30m，测量回应时间大约为 0.5s，而且，它具备 SPI接口，可以很方便地与单片机传输数据。外型如图1所示，它的基本特性如表1所示。 量程-33-220℃/-27-428℉ 工作温度-10-50℃/14-122℉ 精度±0.6℃ 反应时间1sec 重量8g 电压范围3V- 5V 图1 TN9红外测量传感器外型
1、红外测温传感器引脚 红外测温模块的引脚如图2所示。其中V为电源电压引脚VCC，VCC一般为 3V到 5V之间的电压；D为数据接收引脚，没有数据接收时D为高电平；C为 2KHz Clock输出引脚（这里需要注意，只有为TN9供上电源，C脚就有2KHz的方波信号输出）；G为接地引脚；A为测温启动信号引脚，低电平有效。 图2 TN9红外测温传感器引脚 2、红外测温模块的工作时序 TN9红外模块的工作SPI时序如图3所示。 从时序图可以看出： TN9红外传感器向单片机发送一帧数据共有5个BYTE组成，每个BYTE位的含义如下： Item ：如果为4CH代表此帧测量为目标温度，为66H代表此帧测量为环境温度。 MSB ：数据高八位 LSB ：数据低八位 SUM ：校验位 SUM=Item+MSB+LSB CR ：0DH为结束码 单片机在CLOCK的下降沿接收数据，一次温度测量需接收 5 个字节的数据，这五个字节中：Item为 0x4c表示测量目标温度，为 0x66 表示测量环境温度；MSB为接收温度的高八位数据；LSB为接收温度的低八位数据；Sum为验证码，接收正确时Sum=Item+MSB+LSB；CR 为结束标志，当CR为 0x0dH时表示完成一次温度数据接收。
红外测温方法的工作原理及测温..
红外测温方法的工作原理及测温仪 (北京化工大学信息科学与技术学院) 摘要：本文从黑体辐射原理出发分析了红外测温的工作原理，从发射率、距离系数、环境等几个方面，探讨和分析了测温误差的原因，以及基于红外测温技术的测温仪的简单的概述,并对红外测温仪的分类、性能、选择及应用简要的说明。 关键词：黑体辐射、红外测温仪、温度测量 Infrared Thermometer and the working principle of Infrared Temperature measurement (College of Science and Technology， Beijing University of Chemical Technology) Abstract: In this paper, the theory of infra-red temperature measurement was analyzed according to the principle of blackbody radiation. We discussed the main factors for measurement accuracy, such as reflectance, distance coefficient and environment.Based on infrared temperature measurement technology, we make a simple overview of infrared thermometer, and a brief description of its classification, performance, selection and application. Key words: Blackbody radiation; infrared thermometer; temperature measurement 0引言 在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于0. 75～100μm的红外线.红外测温仪就是利用这一原理制作而成的,温度是度量物体冷热程度的一个物理量，是工业生产中很普遍、很重要的一个热工参数，许多生产工艺过程均要求对温度进行监视和控制，特别是在化工、食品等行业生产过程中，温度的测量和控制直接影响到产品的质量和性能。传统的接触式测温仪表如热电偶、热电阻等，因要与被测物质进行充分的热交换，需经过一定的时间后才能达到热平衡，存在着测温的延迟现象，故在连续生产质量检验中存在一定的使用局限。目前，红外温度仪因具有使用方便，反应速度快，灵敏度高，测温范围广，可实现在线非接触连续测量等众多优点，正在逐步地得以推广应用。表1列出了常用的测温方法和特点，其中红外测温作为一种常用的测温技术显示出较明显的优势。 表1常用测温方法对比 测温方法温度传感器测温范围（°C）精度（%） 接触式热电偶-200～1800 0.2～1.0 热电阻-50～3000.1～0.5非接触式红外测温-50～33001其它示温材料-35～2000<1
浅析电力变压器故障原因及处理方法
浅析电力变压器故障原因及处理方法 摘要：随着我国不断完善的工业体系，电能是促进国民经济不断发展的重要基础，而且电能安全不仅与国民的生产和生活有着直接的关系，对整个国家的战略 安全还能造成一定的影响。电力系统非常重要的一部分就是电力变压器。因此， 只有其良好的运行，电力系统才可以可靠供电。 关键词：电力变压器；故障原因；处理方法 引文：电力变压器在长期的运行过程当中可能会有一些事故和故障出现，而 这些事故和故障又有很多方面的原因。而且，由于一些工作人员具有较低的业务 素质，以及技术不够或者违章违规作业等，都有可能使的事故发生或者扩大事故，从而对整个电力系统的运行造成影响。 1电力变压器故障类型及其原因 1.1电力变压器的冷却系统异常 运行所引起温度的异常电力变压器的冷却器发生了故障不能正常运行，例如 潜油泵停止运行，风扇出现了损坏，散热器管道发生堵塞，冷却的效果不好，温 度计指示出现失灵，散热器阀门闭合等，很多原因都会引起温度的升高，这种情 况下，应该即时的对冷却器进行检查和维修，以提高冷却系统的冷却效率。 1.2绝缘油的油位异常情况分析 在电力变压器运行时，出现渗漏油现象以及油位异常现象的情况，比较常见，应该进行不定期的检查和巡视，其中电力变压器的主要表现有这两个情况。一是 假油位，油枕吸管器出现了堵塞，油标管堵塞，防爆的管道气孔堵塞；油面低， 出现严重漏油的情况。由于工作人员因为工作需要，在放油之后没有进行补充。 或者气温比较或者油量不足，油枕的容量小而不能满足电力变压器的运行需求的 时候。 1.3变压器放电与线路故障 在电力变压器中，有一些比较常见的变压器放电与线路故障现象：变压器在 运行的期间会有一些“噼啪噼啦”的噪音，这是因为导电引线在空气作用之下，对 电力变压器外壳，出现的放电现象；假如听到了一些好像通过液体状物质的声音，这可能是因为导体击穿了电力变压器，对变压器的外壳放电的声音；如果绝缘的 距离比较短，则应该停电放油后，进入变压器器身内部进行检查；假如导线间连 接处或者三相接头的部位发生了断线，则一旦出现弧光或者火花，电力变压器会 出现断断续续的噪音；假如低压的线路发生了接地或者出现了短路的故障时侯， 电力变压器就可能发出“轰轰”的噪音，假如短路的点比较近，变压器就会发出像 动物的吼叫的声音。另外，当电力变压器负荷严重的时侯，就会发出比较低沉的 声音。 1.4瓦斯保护装置出现故障 动作出现的原因有可能是：变压器的内部的元件出现了比较轻微的故障，电 力变压器的内部进入了空气或者二次保护的回路出现异常等。这个时候运行的人 员应该及时进行全面的检查，如果没有发现异常的现象，应该在瓦斯的继电器处，采集气样并且送到试验单位分析。重瓦斯保护出现跳闸的时候，有可能是由于电 力变压器的内部的元件出现了严重的故障，引起电力变压器的油受热，短时间之内，分解并且释放出了大量的气体。假如出现了重瓦斯保护跳闸，应该先投入使 用备用变压器，然后再进行外部的检查，检查电力变压器的压力释放的装置有没 有动作喷油，变压器的外壳有没有变形以及变压器的各焊接的接缝有没有开裂等，
浅谈电力变压器的雷击故障及处理
浅谈电力变压器的雷击故障及处理 摘要:随着我国经济建设的发展,电力工业规模迅速的壮大起来,电力变压器的单台容量和安装容量快速增长。本文针对实际工作中常遇到的问题,从变压器的构成;变压器的噪音;变压器的防雷;变压器故障四个方面,来进行阐述。 关键词:构成：噪音：防雷故障 Abstract: With the economic development of our country, electric power industry scale rapid expansion, the single capacity and installed capacity of power transformer rapid growth. This article in view of the actual work of the problems often encountered, from transformer; transformer noise; transformer protection; transformer fault four aspects to carry on the elaboration. Key words: composition: noise: lightning protection fault 引言： 变压器是一种用于交流电能转换的电气设备。它可以把一种交流电压、交流电流的电能转换成相同频率的另一种交流电压、交流电流的电能。变压器在电力系统中的主要作用是变换电压,以利于电能的传输。电压经升压变压器升压后,可以减少线路损耗,提高送电经济性,达到远距离送电的目的。电压经降压变压器降压后,获得各级用电设备的所需电压,以满足用户使用的需要。 一、变压器的构成 为了改善散热条件大中容量的电力变压器的铁心和绕组浸入盛满变压器油的封闭油箱中,各绕组对外线路的联接由绝缘套管引出。变压器由器身、油箱、冷却装置、保护装置、出线装置及调压装置等部分组成:器身包括铁心、绕组、绝缘结构及引线等;油箱包括本体(箱盖、箱壁和箱底)和一些附件(放油阀门、小车、油样油门、接地螺栓及铭牌等);冷却装置包括散热器和冷却器;保护装置包括储油柜、油位计、安全气道、吸湿器、测温元件、浮油器及气体继电器等;出线装置包括高压套管、低压套管等;调压装置即分接开关,分为无载调压和有载调压装置。 二、变压器在线监测技术2.1变压器在线监测的目的，就是通过对变压器特征信号的采集和分析，判别出变压器的状态，以期检测出变压器的初期故障，并监测故障状态的发展趋势。目前，电力变压器的在线监测是国际上研究最多的对象之一，提出了很多不同的方法。 2.2油中溶解性气体分析技术。由于变压器内部不同的故障会产生不同的气体，因此通过分析油中气体的成分、含量、产气率和相对百分比，就可达到对变压器绝缘诊断的目的。几种典型的油中溶解气体，如H2、CO、CH4、C2H6、C2H4和C2H2，常被用作分析的特征气体。在检测出各气体成分及含量后，用
浅谈电力变压器高压试验及故障处理 刘翰林
浅谈电力变压器高压试验及故障处理刘翰林 发表时间：2019-01-08T16:34:02.780Z 来源：《电力设备》2018年第24期作者：刘翰林[导读] 摘要：电力领域的改革深化实施下，加强电力系统的安全稳定运行，保障人们的正常用电就成为电力企业发展的重要目标。 (国网山东省电力公司莱阳市供电公司山东莱阳 265200) 摘要：电力领域的改革深化实施下，加强电力系统的安全稳定运行，保障人们的正常用电就成为电力企业发展的重要目标。在电力系统中，变压器的平稳、安全运行是整个电力系统安全稳定运行的重要组成部分。变压器设备在检修完成后，为了检测其质量是否合格需要对变压器进行高压试验以确保投入使用时能安全、平稳运行。本文就变压器高压试验中出现的缺陷和影响试验结果的因素进行了分析并提 出了有关实验故障的改进措施。 关键词：电力变压器；高压试验；故障处理引言 为了给人们提供安全、可靠、稳定的电能，通常在电力变压器安装前需进行高压试验。通过高压试验检验变压器的性能以确保在变压器在后期投入使用时能安全、稳定运行。 1、电力系统高压电气试验的具体案例 1.1试验内容 高压电气试验主要是对高压器线圈结构中的直流电阻值进行检测，通过电阻值数据结果，分析判断变压器内部的接线情况、开关接线，焊接情况是否正常，确定位置分节，判断其是否存在短路和断路的现象。在高压电气试验中，以变压器线圈的电阻值为依据，采取电桥检测法，以变压器线圈电阻值100Ω为分界，选用不同的电桥试验方法，即当测得变压器线圈的电阻值高于100Ω时，采用单臂电桥法，反之则采用双臂电桥法。在高压电气试验中，合理安排试验过程，在变压器引线端的实际位置采用电桥法，对变压器线圈结构中分接开关和引线、接线的直流电阻进行检测，从而根据所得数据进行实验分析。 1.2试验分析 高压电气试验中，在进行电桥法测试时需要将桥壁内的四相连接线在变压器端提前连接好，在变压器的内侧，把两根电流接线直接接入，在变压器线圈的外侧，将剩余的两根接线接入，从而对高压电气试验的准确度进行保障。在此案例中，高压电气试验对接线的控制进行特别关注，因为接线对电气试验结果的准确性有直接影响，因此为保证高压电气试验能够对电力系统中的变压器结构进行合理检测，在实的试验操作中要控制好试验接线的连接状态。在进行高压电气试验时，需打开变压器的电源开关，根据电桥上的检流计变化，在固定的时间点检测，记录统计分析高压电气试验的结果。高压电气试验中，通过电桥的检流计的偏转方向，平衡高压电气试验中的电桥，如变压器线圈有故障，则电桥无法处于平衡状态。线圈属于变压器中的电感元件，因此采用电桥法，结合电感元件的特性，在高压电气试验中，可以直接完成试验。也可以直接给线圈进行充电，通过电桥电源的试验方法，选取固定的时间点，使电桥处于平衡稳定的状态，记录下变压器线圈的电阻值，从而完成高压电气试验。 2、变压器高压试验的条件 2.1把变压器试验温度控制在-20℃～40℃之间 由于变压器内各种材料的性质、特性与温度有一定关系。比如，电力变压器的绝缘电阻，在温度为-20℃～40℃范围之内，其阻值会随着温度的升高而减少，会随温度的降低而升高。所以，为了检测温度对变压器到底有多大影响，就需要把变压器的实验温度控制在-20℃～40℃范围之内。 2.2周围环境湿度不应高于85% 变压器实验结果除了与温度有一定关系之外，而且还与空气湿度有关。在高压实验中，需要多次测量数据，然而多次测量时，时间跨度越大空气的湿度也就越大，对实验结果的影响也就越大，这就导致测量结果不准确。为了减少湿度对测量结果的影响，应严格控制空气湿度在85%以下。 2.3保持变压器的清洁 除了温度、湿度会对变压器试验有一定影响之外，杂质也会对数据的测量有影响。变压器的绝缘性能是其重要的工作性能，而污垢、粉尘、气体等会使变压器的绝缘性能下降，从而影响试验结果。因此，变压器的试验过程中，一定要保证无尘、无污垢的清洁、干净环境。 2.4确保变压器的安全试验 为了保证电力变压器的安全使用，可以用足够大的保护电阻进行保护以防止高压试验中出现超出变压器额定电压而损坏变压器。与此同时，电压控制的一定范围之内，要做好变压器在试验中的散热。此外，变压器外壳要接地以保证工作人员的人身安全。 3、电力变压器高压试验的故障与处理方式 3.1内部声音异常 内部声音异常是电力变压器高压试验过程中常见的故障，变压器在日常运转的过程中，会发出一定的电磁交流声，其内部是不可能出现异常声响的。若是在高压直阻试验过程中变压器内部发出不正常的声响，导致出现异常声响的因素主要有过载运行、内部电压超出额定值、内部零件松动或者接触不紧固等等，也有可能是内部产生了短路的情况。一旦遇到这种情况，技术工作者要立刻切断电源，按照内部异常声响的位置准确地判断故障发生的原因，全面地检查电力变压器的性能，及时解决内部声音异常这一故障。 3.2油位异常 针对电力变压器的油位来说，通常情况下会一直保持在合理的区间内，技术人员也能够根据电力变压器的运转状态科学合理的调整油位，但是绝对不可以超出被允许的控制范围。因此，在电力变压器高压试验过程中，一旦发现变压器的油位发生了异常变化，技术工作者要及时地检查变压器的油位异常现象，并采取有效措施给予解决，若是油位具有上升的趋势，及时人员要首先排查附近的环境温度因素，倘若环境温度在合理的范围内，就要逐一排查变压器的油标管、呼吸管等部位，从而准确找出导致油位异常的关键因素，并及时处理，切实保障电力变压器高压试验的顺利进行。 3.3绕组异常
红外测温仪开题报告
毕业设计（论文）开题报告表 学生姓名学号090201042 所在学院信息学院专业、班级 指导教师指导教师单位 指导教师指导教师单位 毕业论文题目基于单片机红外测温仪的设计 开题报告内容 选题依据（选题经过，国内、国外研究现状，初步设想及突破点等）红外测温仪在工业领域广泛应用，但由于医用红外测温仪的特殊要求。1989 年以来，热释电耳道式测温仪才成功的用于体温测量，1991 年以后该产品已遍及欧美市场。我国在这方面的起步较晚。 2003 年，由中科院物理研究所王树铎教授研制的“非接触、口腔式红外线电子体温仪”才获得专利授权。在此之前，完全不与人体接触、又满足医疗测量精度要求的体温计还没有面世。 随着医疗技术的快速发展，人们对非接触、快速有效测温技术的需求越来越大，传统的接触式人体测温仪已经不能满足现代医用领域的测温需求。红外测温仪具有安全、可靠、非接触、快速、准确、方便、寿命长等方面不可替代的优势，已被越来越多的医疗行业认识和接受。 2003 年我国遭受非典型肺炎传染性疾病(SARS)，2009 年全球甲型H1N1 流感的肆虐，这些事件的发生，使人们越来越注重公共卫生安全。非接触、高精度医用红外测温仪的研究，对于公共场合、大流量人群的快速检测具有重要的意义，它不仅具有巨大的商业价值，而且具有重大的社会价值。本次设计初步设想是设计一种基于51 单片机的热释电红外测温仪。它以黑体辐射定律作为理论基础，是光学理论和微电子学综合发展的产物。红外信号经过光学系统聚焦在热释电探测器上并转变为相应的电信号，此信号经过放大、滤波、A/D 转换，再送到单片机中进行数据的处理、补偿，最后送到液晶显示单元显示。红外测温仪是一种将红外技术与微电子技术结合起来的一种新型测温仪器，它通过将被测物表面发射的红外波段辐射能量通过光学系统汇聚到红外探测器件上，使其产生一个电压信号，该信号经过放大、滤波、模/数转换后送到微控制器中进行温度补偿与数据处理，最后将目标温度值以数字形式显示在显示屏上。
浅析电力变压器励磁涌流引起的断路器跳闸
浅析电力变压器励磁涌流引起的断路器跳闸 摘要：对变压器试运行过程中充电保护动作跳闸情况进行了分析，经过相关的录波报告和充电保护定值阐述了励磁涌流对变压器运行的影响，并提出了一些运行以及预防的措施。 关键词：继电保护电力变压器跳闸分析励磁涌流 某新投运变电站两台变压器在试运行过程中，当对变压器高压侧充电时两台变压器均有多次跳闸，通过对录波报告分析后确定为励磁涌流引起，开关跳闸为母联充电保护及变压器过流保护所整定定值无法躲过励磁涌流，经过多次修改后，变压器送电正常。 1 跳闸概况 该变电站主变型号分别为：1号变：sfz10－k－180000/220，2号变：sfz10－180000/220。试运行期间两台变压器充电共计15次，其中1号变失败2 次，2号变失败3次，送电成功各5次。 充电方式为：220kvii母母线上仅有变压器高压侧开关，i母通过母联开关向ii母上的变压器充电。此时所投入保护为母联断路器充电保护，变压器差动保护、三侧复压过流保护以及瓦斯保护。充电时母联充电保护、变压器复压过流保护均动作。 跳闸后分析跳闸原因为主变励磁涌流引起，经修改主变过流保护定值，电流改大，时间改长后主变充电成功，2台主变各正常充电5次。 2 跳闸分析
在试运行过程中，变压器跳闸，一般分为两种情况：①变压器内部故障，确实存在故障点，电流中含有故障电流，使开关跳闸；②变压器励磁涌流，保护未躲过变压器励磁涌流而造成跳闸。故障电流就单相来看为正弦波，电流较大且对称分布于时间轴两侧。而励磁涌流为尖顶波，其中含有大量的非周期分量和谐波分量，以二次谐波分量为主，并且前几个周期可能完全偏向于时间轴一侧，存在间断角。 从变压器跳闸时故障录波图中可以看出电流的波形完全可以符合变压器励磁涌流的特点：①励磁涌流为尖顶波，其中含有大量的谐波分量和非周期分量，谐波分量以二次谐波分量为主，且其波形偏向时间轴一侧。②励磁涌流在最初的几个周期波形是间断的。因此可以初步判断为励磁涌流。此时的保护定值为 由于母联开关合闸瞬间变压器零序电流高达1467a，相电流c相最大达到2230a；在0.25s左右零序电流衰减到1057a，相电流c相衰减到951a，但b相电流仍有1051a。变压器过流保护动作导致变压器高压侧跳闸，母联过流保护动作导致母联开关跳闸。 选取ic相录波谐波分量进行分析： 上图为电流谐波分量分析图，从图中可以看出，ic相电流中直流分量高达73.7%，二次谐波分量为87.99%，由此，也可判断定励磁涌流而非故障电流。 因此，此次跳闸为励磁涌流所致，但投运所设定值专为躲过励磁
红外测温仪设计方案
红外测温仪设计方案 红外测温仪已被证实是检测和诊断电子设备故障的工具。可节省大量开支，用红外测温仪，你可连续诊断电子连接问题和通过查找在DC电池上的输出滤波器连接处的热点，以检测不间断电源（UPS）的功能状态，你可检验电池组件和功率配电盘接线端子，开关齿轮或保险丝连接，防止能源消耗；由于松的连接器和组合会产生热，红外测温仪有助于识别回路中断器的绝缘故障。或监视电子压缩机；日常扫描变压器的热点可探测开裂的绕组和接线端子。 目录 1.红外测温仪的原理构造 2.红外测温仪的分类 3.红外测温仪的技术参数 1.红外测温仪的原理构造 红外测温仪是把从被测物接收的红外线，由透镜经过滤波器聚焦
在检波器上，检波器通过被测物辐射密度的积分，产生一个与温度成比例的电流或电压信号，在此后相连接的电器部件中，把此温度信号线性化，发射率区域的修正，及转换成一个标准的输出信号。原理上有便携式测温仪和固定式测温仪两种，因此，在选择合适的红外测温仪用于不同的测量点时，以下的特征将是主要的：1、瞄准器瞄准器有此作用，测温仪所指的测量块或测量点可以看见，大面积的被测物可以经常不要瞄准器。在小的被测物和较远的测量距离时，瞄准器以透光镜形式带有仪表板刻度或激光指向点是值得推荐的。2、透镜透镜确定测温仪的被测点，对大面积的物体来说，一般带有固定焦距的测温仪足够可以。但在测量距离远离聚焦点时，测量点边缘的图像将不清楚。为此，采用变焦镜更好，在所给予的变焦范围内，测温仪可调整测量距离，新的测温仪带有变焦的可替换镜头，近透镜和远透镜可不需校准复检进行更换。
2.红外测温仪的分类 红外线测温仪三大分类：（1）人用红外线测温仪：额温型红外线体温计（以下简称额温计）是一种利用红外接收原理测量人体的测温计。使用时，只须方便的将探测窗口对准额头位置，就能快速、准确的测得人体温度。（2）工业红外测温仪：工业红外测温仪测量物体的表面温度，其光传感器辐射、反射并传输能量，然后能量由探头进行收集、聚焦，再由其它的电路将信息转化为读书显示在机上，本机配备的激光灯更能对准被测物及提高测量精度。（3）畜牧业动物红外测温仪测温仪：兽用红外线非接触体温计根据普朗克原理，通过准确测定动物体表特定部位的体表温度，修正体表温度与实际温度的温差，便能准确显示出动物的个体体温。
浅谈电力变压器常见故障及处理 刁震
浅谈电力变压器常见故障及处理刁震 发表时间：2019-06-17T14:58:08.060Z 来源：《防护工程》2019年第5期作者：刁震裴海玲刘博 [导读] 要维护和保障电力变压器的运行安全，必须要对变压器故障进行深入分析，探索最恰当的维护和处理方法。 国网宁夏电力有限公司中卫供电公司宁夏回族自治区中卫市 755000 摘要：电力变压器是电力系统中比较常用且非常重要的电气设备，其运行可靠性直接决定电力系统运行的整体可靠性和安全性。针对电力变压器运行过程中的常见故障，对检修工作以及维护工作进行分析，对常见故障进行分类以及对其表现和特征进行汇总，提出相应的故障处理措施。 关键词：电力变压器；常见故障；处理措施 引言： 电力变压器是电力转换和传输的核心，是电网运行的重要组成部分。电力变压器故障对变压器本身会造成严重影响，也会危及电力资源的供给安全，给生产生活造成巨大的损失。因此，要维护和保障电力变压器的运行安全，必须要对变压器故障进行深入分析，探索最恰当的维护和处理方法。 1变压器的用途 电力变压器（简称变压器）是用于改变交流电压大小的电气设备。其根据电磁感应原理，能够实现将某一级别的交流电压变换到另一级交流电压，以满足不同场所的用电需求，所以，变压器在电力系统和供电系统中起着非常重要的作用。另一方面，由于受发电机的绝缘水平，发电机工作的输出电压通常为6.3KV，10.5KV或者20KV。这样的低电压很难满足电能长距离传输的要求。因为对功率一定的电能进行传输时，电压越低，电流越大，过高的电流会导致输送电能产生巨大的传输消耗。因此，只有通过升压变压器将发电机的端电压提高到数万伏到数十万伏，以降低电力输送中电流，减少传输线上的能量损失，实现在不增加传输导线的横截面情况完成电能的长距离传输，最大限度降低电能传输消耗。 2变压器运行中常见的故障 电力变压器五大组成部分分别是：铁芯、绕阻、变压器油、油箱、绝缘套管，故障的发生也主要集中于这几个部分。首先是铁芯故障。铁芯故障形成的原因主要是铁芯柱的铁轮夹紧螺杆或穿心螺杆绝缘体损坏。铁芯故障极可能会造成局部短路的问题，穿心螺杆和铁芯叠片重合连接，出现环流引起局部过热，局部铁芯受损，涡流过热也会破坏叠片的绝缘体机构，让变压器空载的损失增大，绝缘油彻底恶化；然后是绕阻故障，表现为相间短路、匝间短路、断线、绕组接地等，产生这些故障的主要原因是局部绝缘体受到损害，缺陷得不到及时解决。除此之外，绕阻在运行的过程中因杂物的落入也会使局部温度升高，让绝缘体老化。绕阻的受潮、绝缘油内混入杂质等都会对绝缘体造成不可逆的损坏，而绝缘体在这种情况下不可能一直保持原有运行质量状态；最后是变压器油故障主要表现为油温过高引起的变压器着火。变压器内部存在很多依然易爆物质，如果处理不及时，则会有不可预知的危害。除以上三种故障以外，常见的变压器故障还有分接头开关故障和瓦斯保护故障。其中，分接头开关故障可以是接触不良导致的发热烧坏、开关触头的放电等，导致以上故障发生的原因主要有螺丝的松动、弹簧压力不足、触头氧化、油质酸性过高等。瓦斯保护故障，即表现为闸门跳停的控制失效。变压器内部发生的错误会导致跳闸情况的产生，一旦变压器启动瓦斯保护之后，跳闸很可能会让变压器内部的故障变得更加严重，引发油分解出大量气体，导致二次故障。此外，变压器还可能会发生放电、套管故障等。 3电力变压器运行过程中的故障处理措施 3.1变电所变压器故障处理措施 对平时遇到的多类问题进行分析和研究，提出了以下几点处理措施:第一，要对发生故障的原因进行深入的分析，找到导致问题的根本原因，然后采取合适的技术和手段对其进行处理。第二，变压所需要对相关的故障处理规定进行完善和发展，其规定需要按照不同类型的故障具体类型具体要求，并且制定一系列的解决方法，从而大大提升故障处理的效率。第三，变压所需要提升对故障的监控系统的监控能力，提升公司职工的故障处理能力。除此之外，还要重视提升员工们的责任意识。在解决变压器的故障后，对具体的故障问题和解决方案进行记录，这可以为以后解决相似的问题提供有效的解决方案，缩短解决故障的时间，提高效率。 3.2绝缘层老化的处理措施 首先避免变压器和绝缘层的超期服役现象，变压器和绝缘层都是有一定的使用寿命的，一旦超过其使用寿命就应该进行淘汰和更换；其次要控制变压器的运行时间，变压器长时间运转会使其温度升高，加速绝缘层的老化，所以应对变压器进行交替工作管理，并应控制其运行容量不能超过其额定容量；最后应对变压器和绝缘层进行定期检查，检查绝缘层的外观及其绝缘性能，在线监测变压器表面、散热器表面、变压器油的温度，一旦温度过高就要采取冷却处理，必要时可以停机并启动备用变压器进行交替工作，避免因为温度过高而造成绝缘层老化加剧甚至破坏的现象。 3.3油位过高或过低 变压器油枕油位计有两个限值：低和高，正常出厂时会在中间，正常运行也是在两道线中间。假如变压器油位过低，则可能导致瓦斯保护及误动作，情况严重时，甚至有可能使变压器引线或线圈从油中露出，造成绝缘击穿；若是油位过高，则容易产生溢油。长期漏油、温度过低、渗油、检修变压器放油之后没有及时补油等都是导致油位过低的原因。影响变压器油位变化的因素很多，如冷却装置运行状况的变化、壳体渗油、负荷变化以及周围环境变化等。所以，一定要根据当地气温选择合适的注油高度。 变压器油温会因负荷与环境因素的影响而变化，假如油温出现变化，但油标中油位却没有跟着变化，那么油位就是一个假象，造成这种状况的原因可能是油标管堵塞、呼吸管堵塞、防爆管通气孔堵塞等。这就要求值班人员要经常对变压器油位计的指示状况进行检查，如果油位过低，就要查明其原因并采取相应措施；如果油位过高，则适当放油，让变压器能够安全稳定运行。 3.4外表异常 渗油、漏油、套管闪络、放电，是变压器最常见的外表异常现象。变压器装有呼吸器，呼吸器下端玻璃筒内有变色硅胶，正常时为浅
红外测温系统电路设计
红外测温仪系统 1. 引言 温度是度量物体冷热程度的一个物理量，是工业生产中很普遍、很重要的一个热工参数，许多生产工艺过程均要求对温度进行监视和控制，特别是在化工、食品等行业生产过程中，温度的测量和控制直接影响到产品的质量和性能。因此，实现对温度的实时测定就显的十分重要。然而，传统的接触式测温仪表如热电偶、热电阻等，因要与被测物质进行充分的热交换，需经过一定的时间后才能达到热平衡，存在着测温的延迟现象，故在连续生产质量检验中存在一定的使用局限。但是，在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于0. 75～100μm 的红外线.红外测温仪就是利用这一原理制作而成的。因此，红外测温仪具有使用方便，反应速度快，灵敏度高，测温范围广，可实现在线非接触连续测量等众多优点，正在逐步地得以推广应用。 图1 红外测温仪的测温图 2. 红外测温仪系统原理 2.1红外测温原理 一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。 黑体辐射定律：黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1，其它的物质反射系数小于1，称为灰体。应该指出，自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。 由于黑体的光谱辐射功率Pb(λΤ)与绝对温度Τ 之间满足普朗克定理： ()1 ex p 251-= -T c c T P b λλλ （1） 其中，Pb(λΤ)—黑体的辐射出射度； λ—波长； T —绝对温度；
浅谈电力变压器的安全运行(2021版)
When the lives of employees or national property are endangered, production activities are stopped to rectify and eliminate dangerous factors. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 浅谈电力变压器的安全运行 (2021版)
浅谈电力变压器的安全运行(2021版)导语：生产有了安全保障，才能持续、稳定发展。生产活动中事故层出不穷，生产势必陷于混乱、甚至瘫痪状态。当生产与安全发生矛盾、危及职工生命或国家财产时，生产活动停下来整治、消除危险因素以后，生产形势会变得更好。"安全第一" 的提法，决非把安全摆到生产之上;忽视安全自然是一种错误。 随着社会不断进步、用电量迅速增长，为了安全供电、提高供电可靠性，满足社会用电需求，对于变压器的安全运行，更显得意义重要。 现就以下几个方面论述如下： 1、合理选址变压器安全运行，需要有良好的外部环境。其安装选址要避免低洼、潮湿、高温、灰尘和腐蚀性气体的影响，尽量选择自然通风良好的地方，以提高散热条件和避免易燃易爆气体的影响。 2、合理选择变压器的保护方式在电力系统中，继电保护应具有可靠性、快速性、灵敏性和选择性。变压器是电网中主要元件之一，应根据负荷的重要性和变压器自身价值等方面，综合选择所需的继电保护方式。变压器保护有变压器自身故障保护和外部电路故障保护。而变压器自身故障分为油箱内和油箱外故障两种。 以下介绍几种保护方式： (1)瓦斯保护。瓦斯保护有轻瓦斯保护和重瓦斯保护，轻瓦斯动作
非接触式红外测温仪设计
非接触式红外测温仪设计 摘要 温度测量技术应用十分广泛，而且在现代设备故障检测领域中也是一项非常重要的技术。但在某些应用领域中，要求测量温度用的传感器不能与被测物体相接触，这就需要一种非接触的测温方式来满足上述测温需求。本论文正是应上述实际需求而设计的红外测温仪。 红外测温仪是以黑体辐射定律作为理论基础，是光学理论和微电子学综合发展的产物。与传统的测温方式相比，具有响应时间短、非接触、不干扰被测温场、使用寿命长、操作方便等一系列优点。 本文介绍了红外测温仪测温的基本原理和实现方法，提出了以STC89C51单片机为其核心控制部件的红外测温系统。详细介绍了该系统的构成和实现方式，给出了硬件原理图和软件的设计流程图。该系统主要由光学系统、光电探测器、显示输出等部分组成。光学系统汇集其视场内目标的红外辐射能量，红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的电信号。STC89C51单片机负责控制启动温度测量、接收测量数据、并按照单片机中的温度值计算算法计算出目标的温度值再通过LED把结果显示出来。 关键词: STC89C51单片机，红外测温，LED显示
THE DESIGN OF NON－CONTECT INFRARED THERMOMETER ABSTRACT The technology of temperature measurement is used widespread, and it also important in the modern equipment failure examination field. But in some application domains, we needn’t the sensor contact with the measured object which used in temperature measurement, this needs a kind of non-contact temperature measurement to satisfies the demand and the design of this infrared thermometer is also based on the demand. Infrared thermomter, it uses the blackbody radiation laws as the theories foundation, it is the outcome that the optical theories and micro-electronics learn a comprehensive development. Compared to the way of traditional temperature measurement, it has a series of merits, such as short in response time, non-contact, noninterference to temperature field, long useful time and convenient operation, etc. The paper introduces the basic principle of infrared thermometer and the method of realization, puts forward infrared trermometer system with the STC89C51 MCU as the CPU. The paper introduces the composing and the method of that system in detail, and gives the hardware principle diagram and the design flow chart of the software. The system formed by the optical system, photoelectron detector,display and output partially. The optical system collects the infrared radiation energy of the object in its field of view, the infrared energy focusing on the instrument and transforms to the corresponding electrical signal. The STC89C51 MCU is used to start the temperature survey, data receive, count the value of the object temperature based on the arithmetic with in MCU and the result is displayed on LED.
红外测温系统设计-毕业设计说明
摘要： 在当今的生活中，传统的水银温度计有着很多大大小小的缺点，虽然它价格低、性能稳定，但是它精度低、测量时间长、不安全等缺点，给我们带来了众多麻烦和不便。红外线测温仪集快速、准确、安全、方便可靠等众多优点于一身，很快便被越来越多的人们所认知和接受。 本文根据红外线测温的原理，以STC89C52单片机作为核心控制部件，控制系统运行，结合TN901红外测温模块，搭配液晶显示器实现测温。本文大致介绍了这套系统的构成和实现方式，给出硬件、软件方面的设计流程。此系统主要由光电探测部分、系统运行部分和显示输出部分等组成：由TN901进行红外辐射采集，传入单片机，经由单片机处理转换为电信号，并在液晶模块中显示出来。 关键词：红外线测温 STC89C52 TN901
Abstract In today's life, the traditional mercury thermometer has many large and small faults, although its price is low, performance is stable, but its low precision, measurement time, uneasy congruent faults, brings us many troubles and inconvenience. Infrared thermometer set rapid, accurate, safe, convenient and reliable, and many other advantages in one, soon cognitive and accepted by more and more people. This paper according to the principle of infrared temperature measurement, STC89C52 single-chip computer as core control unit, control system, combined with TN901 infrared temperature measurement module, match LCD to realize temperature measuring. This paper Outlines the composition and implementation of the system, gives the hardware and software aspects of the design process. This system is mainly composed of photoelectric detection system is running, and display output sections such as: infrared radiation by TN901 collection, introduced into single chip microcomputer, processed by single-chip microcomputer is converted to electrical signals, and displayed in the LCD module. Keywords Infrared temperature measurement STC89C52 TN901
浅谈电力变压器的故障因素及风险分析
浅谈电力变压器的故障因素及风险分析 发表时间：2017-10-17T18:17:02.510Z 来源：《电力设备》2017年第16期作者：卢华东 [导读] 摘要：随着电力行业的快速发展，逐渐加大了对各电厂的要求，变压器更是充分保障电力系统稳定运行的重要基础，是电力正常输送的重要保障，通过变压器的常见故障进行分析，并有针对性地进行风险分析，很大程度上可以预防相同事故的发生，提高电力的稳定性。 （特变电工衡阳变压器有限公司湖南衡阳 421007） 摘要：随着电力行业的快速发展，逐渐加大了对各电厂的要求，变压器更是充分保障电力系统稳定运行的重要基础，是电力正常输送的重要保障，通过变压器的常见故障进行分析，并有针对性地进行风险分析，很大程度上可以预防相同事故的发生，提高电力的稳定性。关键词：电力变压器；故障因素；风险分析 在整个电力系统中，变压器是必不可少的组成部分，更是发电站的重要部分，主要是为了输电的增减压，由于日运行时间比较长，在运行的过程中容易出现故障，也容易受到外界环境的影响，当然自身的制作质量也是重要的影响因素，长此以往，必然会存在安全隐患[1-3]。根据变压器的基本原理可知，通过原副线圈的匝数来改变电能所需的电压，可以通过分析电力变压器结构因素，以及在运行过程中的使用不当等因素入手，对常见故障进行分析，可以有针对性地采取措施，保障电力系统的稳定。 一、电力变压器故障因素 1.绕组故障 假设线圈上铜导线表面有棱、刺，曲率半径较小，那么处于工作状态的变压器频频受到电磁干扰时，可以会引起线路出现短路的情况，这是在运行过程中容易出现的一种故障，一旦导线的绝缘受损，就容易导致绕组故障。也可能由于受高温的影响，绝缘油劣化程度超过平常运行的环境，变压器不能及时散热，铁芯或者内部的绝缘材料就会容易自燃，这样的话就会导致变压器发生故障[4]。 2.铁芯故障 铁芯是变压器内重要的组成部分，更是变压器稳定运行的重要保障。一般来说只要提高铁芯的质量，确保绕组质量符合电力系统规定的要求。磁路故障是变压器运行过程中常见故障之一，在运行的过程当中大多数是由于铁芯没有接地，或者是多点接地，这就会导致变压器发生局部过热的现象，甚至还会危及到整个电力系统[5]。 3.分接开关故障 开关是变压器正常运行的重要保证，只有充分保证开关正常操作，尽可能减少接触不良等现象，才能为变压器的正常运行提供保证。而在运行的过程当中，一些切换开关容易出现接触不良等现象，或者是局部绝缘体破损，甚至一些配套的控制电器达不到电力系统质量要求的标准，一旦使用这样的切换开关就会出现拒动的情况不能满足变压器正常运行的条件。 4.引线故障 变压器的引线也是故障容易出现的部位，因为引线是连接出线和外部接线的重要元件，大多数引线的接头是通过焊接来实现的。焊接的质量一旦达不到电力系统的标准，或者是没有好的焊接工艺进行保证的话，在运行过程中就可能会出现一些故障，影响变压器正常发挥作用。 5.绝缘故障 这一类故障覆盖的范围比较广，整个变压器这绝缘构件比较多，小至绝缘体，大致绝缘系统。例如，相间绝缘如果达不到标准的话，就会导致相见发生短路的情况，当然，如果内部的绝缘油污染程度比较大，不能正常发挥绝缘效果，就可能会影响到变压器的绝缘，在运行的过程当中就可能会出现短路，此外，如果变压器长时间运行，也会导致运行效率的下降从而出现故障。 6.密封不良 密封不良主要体现在焊接处没有得到妥善的处理，或者是螺栓没有进行完全的密封操作，或者是法兰在受力不均匀导致受到侧向力比较大，这些情况都会导致密封不良的故障，就会导致漏气漏油的现象。这种现象在运行的过程当中不容易被发现，给维护和检修带来了一定的难度。 二、电力变压器风险分析 1.触电危害 电力变压器电压等级较高，远远超过了对于人体的安全电压。在检修和运行当过程中，工作人员一旦发生触电，将会危及到他们的生命安全。例如:工作人员没有按照相关的规章制度进行作业，没有严格按照操作票进行流程操作，没有接地或者断电就开始进行维护和检修工作，这都会危及到操作人员的生命安全。 2.火灾爆炸 变压器是基于电磁感应原理，将交流电能转化为各种电流、电压参数的另一种电能设备。在变压器的内部布置大量的可燃物，还有油系统来作为基本运行条件，一旦发生短路或者是长期超负荷运转，就会在高温的影响下产生大量的烟气，易出现火灾导致不能正常供电。 3.绝缘损坏 绝缘损坏是一类比较常见的现象。由于变压器设备寿命比较长，更新的速率比较慢，在长期的运行情况下线圈容易出现老化的现象，或者是变压器超负荷工作加速了线圈的老化速度，容易出现短路。此外，如果所采购油系统的质量没有得到充分保障的话，绝缘性能比较低，无法保证变压器正常运行，还可能在检修的过程当中损坏了绝缘体，这都会引起变压器故障。 4.导线接触不良 导线是连接各个部件的重要元件，在接头或者是连接点容易出现一些发热故障，由于设备的老化还可能出现接触不良的情况。必须要采出相关的措施来抑制这一类短路现象的发生，确保绝缘系统正常发挥作用，一旦出现故障，就会导致内外压力不平衡，甚至会发生爆炸。 5.过电压、过电流 在变压器的运行过程当中难免会遇上雷雨天气，线路一旦被雷电击中之后就会产生过电压的情况，可能会导致内部的绝缘材料受到损