淺析互聯網+微型可視化測溫裝置在風力發電中的應用

李文田1 劉立群1 陳德強1 焦戰威2

(1. 大唐河南清潔能源有限公司 鄭州 450000；2. 鄭州海威光電科技有限公司 鄭州 450001)

摘 要：風力發電企業在安全生產中，有很多安全盲區，諸如發電機內部滑環、碳刷運行溫度情況;電纜溝溫度、開關柜，箱變溫度等都無法實時監測，包括平時運維時也難以檢查設備工況。大唐河南清潔能源有限公司根據現場情況，結合鄭州大學微機電紅外智能裝備研究所，開發完成一套微型可視化測溫裝置，測溫終端采用非接觸式紅外熱像和可見光模塊實時采集可視化測溫圖片，通過4G或自組網方式傳至后臺服務器，預設溫度閾值，可實現聲音和短信報警，方便運維人員及時查看現場狀況，以便及時解決。

關鍵詞：微型 可視化測溫 互聯網+

相比于傳統能源企業，風能是一種清潔、可再生的新能源，其中風力發電機是風能利用的主要方式之一。自 1981 年丹麥建成第一座風電站以來，風電技術不斷發展，使用成本不斷下降，在考慮環境成本的情況下風電已經可以媲美煤電。我國的風電發展前景較好，自上世紀 90 年代以來，在國家一系列新能源政策的激勵下，今年來，我國新增裝機容量與累積裝機容量均居世界第一。

2015年，我國發布的《中國制造2025》提出，智能制造是中國制造業發展的重要方向。智能化，已經成為中國制造業的發展方向。在風電行業，隨著發電廠自動化、信息化建設步伐的加快,對發電機組滑環碳刷、機艙、開關柜觸頭、電纜接等溫度的在線監測應運而生,并在企業生產中發揮著越來越重要的作用。大唐河南新能源有限公司自2015年初，就針對以上重要部位實施溫度檢測進行研究、探討，并形成一套互聯網+微型可視化測溫裝置。

互聯網+微型可視化測溫裝置在風力發電的應用范圍主要有：

1、風力發電機的碳刷和滑環：正常的情況下，發電機運行比較穩定，維護工作量也比較小。但滑環、碳刷是發電機運行過程中極易出現問題的組成部分，極小的問題都會引發較大的事故。碳刷是發電機動靜接觸和交換能量的設備，碳刷運行的好壞，直接關系到發電機的運行安全，還會因為外加通風設施對裝置運行的現場環境造成很大的影響。因此，需要一套能夠全天候對碳刷的狀態進行監測的發電機溫度實時監測系統，為運維人員提供準確的判斷參考數據，確保發電系統穩定運行;而且能夠避免人工的巡檢的方式，減少人力成本，節約資源，有效避免人工巡檢過程中的安全風險(如圖1，圖2)。

2、箱變、開關柜內結構：這些部位封閉、電磁環境復雜、高低壓設備隔離等一系列因素也要求監測裝置朝著非接觸、可視化式方向發展,監控終端軟件朝著智能化、人性化、與現代通信技術相結合的方向發展。互聯網+微型可視化測溫裝置順應這種趨勢,從發電現場的用戶需求和功能分析入手,實現了低功耗非接觸式、可視化式監測實時可靠的溫度閾值報警、方便快捷的信息服務等技術應用要求,最終為管理人員和技術人員提供了一種良好的決策服務和技術支持。互聯網+微型可視化測溫裝置主要由可視化溫度檢測模塊、無線數傳模塊、監測主控模塊和網絡服務模塊四大部分組成,分別實現數據采集、數據傳輸、分析處理和網絡發布等功能。箱變、開關柜爆炸照片如圖3、圖4。

3、電纜溝接頭位置及彎曲位置：6·18西安變電站爆炸事故，國電陜西公司西安南郊330KV變電站因設備故障引起著火。經初步核查，過火面積約100平米左右，現場無人員傷亡。周邊部分區域電力已經恢復，據國家電網公司發言人王輝說，330千伏變電站發生的爆炸火災是由于電纜溝著火引起的。

電纜是變電站電能傳送和信息傳輸的重要載體，變電站的電纜主要在電纜溝里鋪設，電纜溝中電纜運行中的監控由值班人員日常巡查來實現，監控手段單一，且無法直接觀察，對電纜發生火災和其他安全隱患較難及時發現。再有電纜一旦發生火災，則火勢兇猛，蔓延迅速，在燃燒時會發生大量的有害氣體，造成撲救困難。電纜燒壞后，修復時間長，損失嚴重，因此重視防范電纜火災事故就顯得十分重要。下圖5為6·18西安變電站爆炸現場。

綜上所述，在風力發電企業生產中，有很多狹小、隱形部位，也需要對其安全足夠的重視。

互聯網+微型可視化測溫裝置是由微型可視化測溫探頭(可見光、紅外熱像)、信號采集器、無線傳輸裝置、云端服務器及客戶端等幾部分組成。系統設計安全可靠、實用價值強、可操作性好。自2015年至今，運行狀況良好，協助發現問題多處。互聯網+微型可視化測溫裝置有效地利用了紅外熱像和可見光融合技術，將圖像和熱圖溫度疊加，實現了可視化測溫。在辦公室即可實時查看現場可見光圖片以及紅外熱圖數據，可以設置溫度閾值，當所監控區域溫度異常后，可以通過聲音以及短信的方式進行報警。以督促運維人員及時處理問題。把那些平時檢測不到或不易檢測到的高電位、狹小空間溫度場實時傳回運維中心。對于正常的溫度，可見光照片和紅外熱圖定時傳輸，對于遠低于正常值的量延時傳輸(為節約電能)，對于不正常的變化量加速傳輸，實現了信息量的智能化傳遞。監測系統的工作，有效防止了設備內部接觸不良、局部污穢或絕緣老化等引起的局部溫升過高現象的發展，扼制了局部溫升過快造成的事故發生，大大提高了在線監測的自動化水平，有效降低了設備的故障率，提高了勞動生產率，為企業多發電、多供電提供了安全的保障。

關于海威光電：

鄭州海威光電科技有限公司位于中原經濟區鄭州市高新技術開發區，是一家從事高科技紅外熱像儀以及相關光學、系統產品的研發、生產和銷售的高新技術企業。注冊資金1100萬，截止目前，海威光電擁有10項專利以及4項軟件著作權，1件軟件產品登記。海威光電于2016年順利通過ISO9001質量管理體系認證并被評為3A級信用企業。 海威光電核心管理人員和開發人員均有5年以上從事紅外熱像領域工作經驗。

2015年，海威光電聯合鄭州大學產業技術創新研究院共同設立鄭州大學微機電紅外智能裝備研究所，投資80萬元，立項開發微視紅外熱像監控系統，該項目獲批2016年河南省科技廳產學研項目。公司主要產品涉及電力、消防、石化、冶金、煤礦、建筑、市政、電子、安防、物業、監控等多個領域，鄭州海威光電科技有限公司公司本著“尊重知識、尊重人才，群英盡顯其能!”的戰略，凝聚了掌握光、機、電、圖像處理一體化的紅外熱像全系統等各專業的優秀人才，組建了一支密切關注市場需要，有專業服務技能的銷售團隊。公司將生產與銷售并重，資本與產業并舉，著力使公司在紅外熱像儀的技術研發、生產能力、生產工藝、品質控制以及關鍵元器件供應等方面的實力得到顯著增強，銳意成為全球紅外熱成像等光學領域具有領先地位的品牌供應商。

海威光電現有人員16人，其中研發人員8人，專業從事紅外熱成像方面的開發研究。已先后與國網河南電力公司，大唐河南清潔能源有限公司等多家單位合作開發多種紅外測溫方面產品，具有豐富的紅外測溫開發經驗。

2015年10月，海威光電開發的微視紅外熱像監控系統原型已在大唐河南清潔新能源有限公司風力發電機上安裝試用，至今已成功運行一年有余，運行情況良好，并在2016年4月9號，2016年12月21號及時告警，避免事故發生。