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紅外熱像儀與在線測(cè)溫裝置的互補(bǔ)使用:點(diǎn)式、面式與分布式測(cè)溫的分工

來(lái)源:北京康高特儀器設(shè)備有限公司 發(fā)布時(shí)間:2026-09-22 10:31:50 作者: 瀏覽次數(shù):3884次 分類(lèi):技術(shù)文章

文章概述: 紅外巡檢與在線測(cè)溫并不是替代關(guān)系?,F(xiàn)場(chǎng)要分清的是三類(lèi)手段各自回答什么問(wèn)題:點(diǎn)式傳感器給出時(shí)間序列上某一個(gè)確定位置的溫度,紅外熱像儀一次掃過(guò)一個(gè)面并給出溫度分布,分布式光纖沿設(shè)備敷設(shè)并給出沿線的連續(xù)曲線。三者口徑不同,數(shù)值不必強(qiáng)求一致。北京康高特(KGT)自研的陽(yáng)明紅外熱像儀承擔(dān)的是面式這一環(huán),0.66 mrad 的空間分辨率配合廣角、標(biāo)準(zhǔn)、長(zhǎng)焦三種視場(chǎng)角,覆蓋從近距離柜體到遠(yuǎn)距離線路的不同工況,熱靈敏度優(yōu)于 30 mK,測(cè)溫精度為 ±2 ℃ 或 ±2% 讀數(shù),內(nèi)置的激光測(cè)距以及可見(jiàn)光融合功能幫助把圖像上的異常位置對(duì)應(yīng)到設(shè)備臺(tái)賬。在線側(cè)各有標(biāo)準(zhǔn)歸屬:接觸式運(yùn)行溫度監(jiān)測(cè)裝置參照 DL/T 2150-2020,紅外成像在線監(jiān)測(cè)裝置參照 DL/T 1498.6-2025,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試參照 DL/T 2145.5-2025,電纜分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)參照 DL/T 1573-2016,開(kāi)關(guān)柜無(wú)線測(cè)溫裝置參照 NB/T 42086-2016,手持紅外熱像儀的診斷應(yīng)用參照 DL/T 664-2025。按標(biāo)準(zhǔn)選型與驗(yàn)收,三類(lèi)數(shù)據(jù)才能在同一套判據(jù)下協(xié)同工作。分工清楚了。選型才有依據(jù)。

一、三類(lèi)測(cè)溫方式在空間維度上的差異

測(cè)溫這件事,先要分清被測(cè)對(duì)象的空間尺度。電氣設(shè)備上的發(fā)熱缺陷跨度極大。一個(gè)壓接不良的接頭,發(fā)熱區(qū)可能只有十幾 mm。一段長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷的電纜,發(fā)熱區(qū)可以延續(xù)數(shù)百米。變壓器內(nèi)部的熱點(diǎn),尺寸介于兩者之間。用什么手段去測(cè),取決于缺陷在空間上怎么分布。

點(diǎn)式測(cè)溫在一個(gè)位置上放一個(gè)傳感器,讀出一個(gè)溫度值。它給出的空間信息很少,時(shí)間序列卻很完整,同一個(gè)點(diǎn)每一分鐘、每一小時(shí)的狀態(tài)都能拿到。面式測(cè)溫用紅外熱像儀一次掃過(guò)一個(gè)區(qū)域,得到的是溫度分布圖像,空間信息豐富,但每一次拍攝只代表按下快門(mén)的那一瞬間。分布式測(cè)溫把傳感光纖沿設(shè)備敷設(shè),沿線的溫度連續(xù)可讀,空間與時(shí)間兩端都有覆蓋,代價(jià)是空間分辨率受原理限制,且光纖必須與被測(cè)本體貼合。

三種方式給出的溫度含義并不相同。點(diǎn)式傳感器讀的是接觸部位的溫度,或者傳感器視場(chǎng)內(nèi)一小塊區(qū)域的平均輻射溫度。熱像儀讀的是目標(biāo)表面各像元的表觀輻射溫度。分布式光纖讀的是光纖沿線各空間段的平均溫度。三者的數(shù)值不能簡(jiǎn)單互比,也不應(yīng)要求它們彼此對(duì)得上。把三者放在同一套方案里的前提,是承認(rèn)它們回答的是不同的問(wèn)題:點(diǎn)式回答這個(gè)位置現(xiàn)在多熱,面式回答這一片區(qū)域哪里在發(fā)熱,分布式回答這一條線上的溫度如何分布。

二、點(diǎn)式測(cè)溫的兩條技術(shù)路

點(diǎn)式測(cè)溫分接觸與非接觸兩條路,兩者的誤差來(lái)源完全不同。

1、接觸式:聲表面波測(cè)溫、光纖光柵測(cè)溫及電阻測(cè)溫

接觸式傳感器貼在被測(cè)部位上,讀到的溫度接近導(dǎo)體本體的真實(shí)溫度,不受發(fā)射率與表面狀態(tài)影響。行業(yè)里對(duì)這類(lèi)裝置有專(zhuān)門(mén)的技術(shù)規(guī)范:DL/T 2150-2020 規(guī)定的適用對(duì)象是聲表面波測(cè)溫、光纖測(cè)溫及電阻測(cè)溫等接觸式測(cè)溫監(jiān)測(cè)裝置。這條標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)寫(xiě)明了它不適用于紅外測(cè)溫監(jiān)測(cè)裝置,等于從標(biāo)準(zhǔn)層面把接觸式在線測(cè)溫與紅外在線監(jiān)測(cè)劃成了兩套體系。

接觸式的短板在覆蓋。裝點(diǎn)決定視野。傳感器裝在哪里,只能看到哪里,裝點(diǎn)之外的發(fā)熱無(wú)從得知。裝點(diǎn)選擇依賴(lài)對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)的了解以及既往缺陷分布的統(tǒng)計(jì),一旦熱點(diǎn)出現(xiàn)在兩個(gè)裝點(diǎn)之間,整套系統(tǒng)對(duì)此毫無(wú)反應(yīng)。

安裝工藝直接決定接觸式讀數(shù)的可信度。傳感器測(cè)溫面與被測(cè)面之間若留氣隙,熱阻隨之上升,讀到的溫度會(huì)低于導(dǎo)體真實(shí)溫度。固定不牢的傳感器在長(zhǎng)期振動(dòng)下慢慢松脫,讀數(shù)隨時(shí)間緩慢漂移,這種漂移與真實(shí)溫升很難區(qū)分。現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收時(shí)應(yīng)把安裝扭矩、貼合面處理以及固定方式一并記錄,出現(xiàn)異常讀數(shù)時(shí)才有排查依據(jù)。這一步省不得。

2、非接觸式:輻射式點(diǎn)溫儀

輻射式點(diǎn)溫儀不接觸目標(biāo),靠接收目標(biāo)自身的紅外輻射反推溫度。它的量值溯源走計(jì)量規(guī)程,JJG 856-2015 適用于測(cè)溫范圍在 -50 ℃ 到 3000 ℃ 之間的工作用輻射溫度計(jì),覆蓋發(fā)射率設(shè)定值可設(shè)為 1 的單波段輻射溫度計(jì)以及發(fā)射率比可設(shè)為 1 的比色溫度計(jì),檢定環(huán)節(jié)含投入使用前的檢定與使用期間的后續(xù)檢定,明確不包括紅外耳溫計(jì)、紅外額溫計(jì)及接觸式輻射溫度計(jì)。

點(diǎn)溫儀與熱像儀同屬輻射測(cè)溫,都要面對(duì)發(fā)射率設(shè)定與背景反射,區(qū)別只在視場(chǎng)大小。點(diǎn)溫儀給出的是一個(gè)圓形視場(chǎng)內(nèi)的平均值,視場(chǎng)直徑隨距離放大。熱像儀給出的是二維分布。DL/T 664-2025 的適用范圍寫(xiě)得很清楚,本文件適用于采用紅外熱像儀開(kāi)展的檢測(cè)診斷,使用其他紅外測(cè)溫工具(例如紅外點(diǎn)溫儀)開(kāi)展檢測(cè)診斷的可參考本文件。標(biāo)準(zhǔn)由此把點(diǎn)溫儀納入同一套判據(jù)框架,只是主場(chǎng)景仍是熱像儀。

3、無(wú)線測(cè)溫裝置的適用電壓

開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的無(wú)線測(cè)溫屬于接觸式點(diǎn)測(cè)溫的一種實(shí)現(xiàn)方式,NB/T 42086-2016 給出了技術(shù)要求。該標(biāo)準(zhǔn)的適用對(duì)象是 35 kV 及以下各種開(kāi)關(guān)柜的無(wú)線測(cè)溫裝置,主設(shè)備以及輸配電線路電氣連接點(diǎn)的無(wú)線測(cè)溫裝置可參照?qǐng)?zhí)行。這個(gè)電壓范圍需要被記?。核且粭l明確寫(xiě)進(jìn)適用范圍的邊界,不能順勢(shì)外推到更高電壓等級(jí)的設(shè)備上。

三、面式測(cè)溫的判據(jù)結(jié)構(gòu)

面式測(cè)溫的能力來(lái)自?xún)商帲阂皇莾x器本身的性能,二是基于圖像的診斷判據(jù)。

1、儀器側(cè)的口徑

紅外熱像儀作為產(chǎn)品有自己的國(guó)標(biāo)。GB/T 19870-2018 面向工業(yè)檢測(cè)型紅外熱像儀,是這類(lèi)儀器在準(zhǔn)確度、噪聲等效溫差等指標(biāo)上的產(chǎn)品依據(jù)。GB/T 19870-2018 同時(shí)被 DL/T 664-2025 與 DL/T 1498.6-2025 引用,等于把儀器指標(biāo)、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用以及在線裝置三條線串在了一起。

2、應(yīng)用側(cè)的判據(jù)

DL/T 664-2025 規(guī)定了帶電高壓電氣設(shè)備紅外診斷的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)要求、現(xiàn)場(chǎng)操作方法、儀器管理以及檢驗(yàn)、紅外檢測(cè)周期、診斷方法、診斷依據(jù)、異常分級(jí)以及處理。這份文件 2025 年 12 月 18 日發(fā)布、2026 年 6 月 18 日實(shí)施,全部代替了此前的版本。它把面式測(cè)溫從“拍一張圖”提升為一套有周期、有判據(jù)、有分級(jí)的作業(yè)方法。

面式判據(jù)的一個(gè)核心思路是相對(duì)比較。同類(lèi)設(shè)備、同等負(fù)荷、相近環(huán)境條件下,把發(fā)熱部位的溫度與正常部位比較,也與其他相別比較,得到溫差與相對(duì)溫差。這種做法繞開(kāi)了發(fā)射率設(shè)定以及具體溫度量值帶來(lái)的不確定度,因?yàn)楸容^過(guò)程中這些系統(tǒng)誤差被大幅抵消。也正因如此,面式測(cè)溫判斷誰(shuí)更熱相當(dāng)可靠,要回答具體溫度量值則受制于發(fā)射率設(shè)定。

3、面式的固有約束

面式測(cè)溫只看到表面。導(dǎo)體接頭真正發(fā)熱的位置往往在接觸面內(nèi)部,熱流傳到外殼后溫度已經(jīng)衰減,外殼讀數(shù)低于內(nèi)部真實(shí)溫度。此外,面式測(cè)溫要求目標(biāo)在視場(chǎng)內(nèi)有足夠的像元覆蓋,這個(gè)約束會(huì)在后面單獨(dú)推演。

周期性同樣是面式測(cè)溫的一部分。DL/T 664-2025 對(duì)紅外檢測(cè)周期作出規(guī)定,巡檢不是想起來(lái)才做一次,而是按設(shè)備重要程度以及運(yùn)行工況排進(jìn)計(jì)劃。周期確定之后,歷次圖像之間才具備可比性,溫升趨勢(shì)也才談得上有意義。圖像存下來(lái),趨勢(shì)才看得見(jiàn)。

四、分布式測(cè)溫的代價(jià)

分布式光纖測(cè)溫的原理是利用光纖中的散射信號(hào)對(duì)溫度的依賴(lài),沿光纖連續(xù)給出溫度值。它的價(jià)值在于連續(xù)覆蓋:一條幾公里的電纜隧道,用一臺(tái)主機(jī)加一根光纖便可得到沿線的溫度曲線,不需要在中間布置任何有源器件。DL/T 1573-2016 規(guī)定了電力電纜分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)的工作條件、技術(shù)指標(biāo)、試驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目、試驗(yàn)方法、通信數(shù)據(jù)格式及安裝應(yīng)用,適用于安裝在單芯電力電纜上的光纖測(cè)溫系統(tǒng),其他應(yīng)用方式可參照?qǐng)?zhí)行。

分布式測(cè)溫的約束是空間分辨率。光纖測(cè)到的每個(gè)點(diǎn)其實(shí)是光纖上一段長(zhǎng)度的平均結(jié)果,這段長(zhǎng)度由系統(tǒng)的空間分辨率決定。短尺度的突變被抹平,這在后面會(huì)用數(shù)字說(shuō)明。另一個(gè)約束是敷設(shè)位置:光纖貼著電纜外護(hù)套走,讀到的是護(hù)套外表面的溫度,與導(dǎo)體溫度之間存在由絕緣層熱阻造成的差值,負(fù)荷變化越快,這個(gè)差值越大。

敷設(shè)方式同樣影響讀數(shù)。光纖貼附在電纜外護(hù)套表面時(shí)讀到的是護(hù)套溫度,埋設(shè)在電纜內(nèi)部結(jié)構(gòu)層時(shí)更接近導(dǎo)體溫度,但施工難度與后期維護(hù)工作量隨之上升。兩種方式給出的量值不同,趨勢(shì)一致。選型階段應(yīng)當(dāng)明確采用哪種敷設(shè)并在驗(yàn)收記錄中寫(xiě)明,否則后期做載流量評(píng)估時(shí)會(huì)用錯(cuò)基準(zhǔn)。

分布式測(cè)溫的適用對(duì)象因此很清楚:長(zhǎng)距離、緩變、需要連續(xù)趨勢(shì)的場(chǎng)景,比如電纜載流量評(píng)估、隧道環(huán)境溫度分布、長(zhǎng)距離接頭的趨勢(shì)跟蹤。它不適合回答幾十 mm 尺度上的局部熱點(diǎn)問(wèn)題,那個(gè)尺度屬于點(diǎn)式與面式。

五、在線化之后的標(biāo)準(zhǔn)分界

把測(cè)溫裝置長(zhǎng)期裝在現(xiàn)場(chǎng),即進(jìn)入在線監(jiān)測(cè)的范疇。行業(yè)在這里的劃分比想象中清楚,兩套標(biāo)準(zhǔn)各管一段。

1、接觸式在線測(cè)溫裝置

DL/T 2150-2020 面向變電設(shè)備運(yùn)行溫度監(jiān)測(cè)裝置,2020 年 10 月 23 日發(fā)布、2021 年 2 月 1 日實(shí)施,適用對(duì)象為聲表面波測(cè)溫、光纖測(cè)溫及電阻測(cè)溫等接觸式測(cè)溫監(jiān)測(cè)裝置,并明確不適用于紅外測(cè)溫監(jiān)測(cè)裝置。它規(guī)定的是技術(shù)要求、試驗(yàn)項(xiàng)目、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸以及貯存。

2、紅外成像在線監(jiān)測(cè)裝置

DL/T 1498.6-2025 面向變電設(shè)備紅外測(cè)溫在線監(jiān)測(cè)裝置,規(guī)定其工作條件、技術(shù)要求、試驗(yàn)項(xiàng)目及要求、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸以及貯存,適用于變電站以及換流站的紅外在線監(jiān)測(cè)裝置的生產(chǎn)、使用以及檢驗(yàn)。這份文件 2025 年 12 月 18 日發(fā)布、2026 年 6 月 18 日實(shí)施。它面對(duì)的是固定安裝、自動(dòng)采集、長(zhǎng)期運(yùn)行的成像裝置,與手持巡檢用的熱像儀在形態(tài)上不同,但在測(cè)溫原理與判據(jù)邏輯上同源。

3、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試導(dǎo)則

裝置裝上之后如何驗(yàn)證,另有導(dǎo)則。DL/T 2145.5-2025 面向紅外成像在線監(jiān)測(cè)裝置的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,2025 年 12 月 18 日發(fā)布、2026 年 6 月 18 日實(shí)施,與 DL/T 1498.6-2025 同期。一個(gè)管產(chǎn)品與檢驗(yàn),一個(gè)管現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,兩者配合才構(gòu)成完整的驗(yàn)收鏈條。

4、分界的意義

這兩套標(biāo)準(zhǔn)的分界不是文字游戲。接觸式裝置讀的是接觸點(diǎn)溫度,紅外成像裝置讀的是表面輻射溫度,兩者的誤差來(lái)源、安裝要求、驗(yàn)證方法都不同,混用一套驗(yàn)收方法必然錯(cuò)位。選型階段應(yīng)當(dāng)先確定要測(cè)的是接觸點(diǎn)還是表面分布,再?zèng)Q定走哪一套標(biāo)準(zhǔn)。

六、量化推演一:像元覆蓋與目標(biāo)尺寸

紅外熱像儀能否測(cè)準(zhǔn)一個(gè)目標(biāo),取決于目標(biāo)在圖像上占多少像元。北京康高特(KGT)自研的陽(yáng)明紅外熱像儀在標(biāo)準(zhǔn)鏡頭下的空間分辨率為 0.66 mrad,工作波段為 7.5~14 μm。據(jù)此可以按距離推算單像元覆蓋的尺寸。

按 0.66 mrad 計(jì)算,距離 3 m 時(shí)單個(gè)像元覆蓋約 2.0 mm,5 m 時(shí)約 3.3 mm,10 m 時(shí)約 6.6 mm,20 m 時(shí)約 13.2 mm。工程上通常要求目標(biāo)至少覆蓋 3 行 3 列共九個(gè)像元,測(cè)溫值才具備比對(duì)價(jià)值,對(duì)應(yīng)的目標(biāo)尺寸在 3 m 處約 6 mm、5 m 處約 10 mm、10 m 處約 20 mm、20 m 處約 40 mm。

這個(gè)推算可以直接用于現(xiàn)場(chǎng)判斷。一個(gè)直徑 12 mm 的螺栓接頭,在 10 m 處只覆蓋約 1.8 個(gè)像元,遠(yuǎn)達(dá)不到 3 行 3 列的要求,讀出來(lái)的溫度必然被背景拉低。處理辦法有兩個(gè):縮短測(cè)試距離,或者換用視場(chǎng)角更小的鏡頭。距離先算準(zhǔn)。陽(yáng)明紅外熱像儀提供廣角、標(biāo)準(zhǔn)、長(zhǎng)焦三種視場(chǎng)角,長(zhǎng)焦鏡頭把空間分辨率壓小,正是為了遠(yuǎn)距離小目標(biāo)準(zhǔn)備的。

像元內(nèi)混合的后果可以量化。設(shè)一個(gè)真實(shí)溫度 80 ℃ 的熱點(diǎn)只占像元面積的四成,其余為背景 35 ℃,按輻射能量隨面積加權(quán)估算,像元讀出的表觀溫度約 55 ℃,比真實(shí)值低約 25 ℃。占比提到六成時(shí)讀數(shù)約 64 ℃,提到八成時(shí)約 72 ℃。這幾個(gè)數(shù)值說(shuō)明了一件事:看不清的小目標(biāo),測(cè)溫讀數(shù)不是略有偏差,而是嚴(yán)重失真。這也解釋了為什么現(xiàn)場(chǎng)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)紅外測(cè)得的溫度明顯低于接觸式傳感器讀數(shù)的現(xiàn)象,兩者都沒(méi)有錯(cuò),只是空間采樣尺度不同。

七、量化推演二:負(fù)荷率與可檢出性

電阻性發(fā)熱的功率與電流平方成正比。同一處接觸電阻缺陷,在額定負(fù)荷下的發(fā)熱功率設(shè)為基準(zhǔn),負(fù)荷率降到 60% 時(shí)發(fā)熱功率只有額定的 36%,降到 40% 時(shí)只有 16%。若散熱條件不變,穩(wěn)態(tài)溫升大致按同一比例下降。

這意味著什么?假設(shè)某接頭在額定負(fù)荷下的溫升為 30 K,同一缺陷在 60% 負(fù)荷下的溫升約 11 K,在 40% 負(fù)荷下約 5 K。若判據(jù)以溫升數(shù)值或相對(duì)溫差給出,低負(fù)荷時(shí)的讀數(shù)很容易落在正常區(qū)間內(nèi),缺陷便被掩蓋。漏檢由此發(fā)生。

這正是點(diǎn)式在線測(cè)溫的價(jià)值所在。傳感器長(zhǎng)期裝在接頭上,可以按分鐘級(jí)甚至秒級(jí)記錄負(fù)荷與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系,自動(dòng)捕捉負(fù)荷高峰時(shí)刻的溫度。巡視人員手持熱像儀到現(xiàn)場(chǎng),很難恰好趕在負(fù)荷高峰,拍到的圖像往往對(duì)應(yīng)的是中等負(fù)荷狀態(tài)。兩類(lèi)手段在這個(gè)維度上互補(bǔ):在線裝置負(fù)責(zé)在時(shí)間軸上守著,熱像儀負(fù)責(zé)在空間上掃面。

反過(guò)來(lái),負(fù)荷率修正也有前提。溫升與電流平方的關(guān)系建立在接觸電阻恒定的假設(shè)上,若缺陷本身隨溫度惡化(例如接觸面氧化加速),低負(fù)荷時(shí)的測(cè)量值不可簡(jiǎn)單按比例折算到額定負(fù)荷。遇到這種情況,應(yīng)當(dāng)把不同負(fù)荷下的多次測(cè)量結(jié)果放在一起看趨勢(shì),而不是用一次讀數(shù)做折算。

八、量化推演三:空間分辨率對(duì)熱點(diǎn)的稀釋

分布式光纖測(cè)溫的每個(gè)讀數(shù)代表光纖上一段長(zhǎng)度的平均。設(shè)空間分辨率為 1 m,一個(gè)長(zhǎng)度 0.1 m 的局部熱點(diǎn)真實(shí)溫升為 20 K,其余部分為背景溫升 0 K,則該空間段讀出的溫升約為 20 K 的十分之一,即 2 K。真實(shí)存在的 20 K 缺陷,在系統(tǒng)里只顯示為 2 K 的輕微抬升。

同樣的道理反過(guò)來(lái)也成立:如果發(fā)熱段長(zhǎng)達(dá) 5 m,遠(yuǎn)超空間分辨率,讀數(shù)便接近真實(shí)值。這解釋了分布式測(cè)溫的適用邊界——它擅長(zhǎng)長(zhǎng)尺度、緩變的溫度分布,對(duì)短尺度、突變的熱點(diǎn)反應(yīng)遲鈍。

一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)可操作的判斷方法是比較缺陷尺度與空間分辨率的比值。缺陷尺度達(dá)到空間分辨率的 5 倍以上,讀數(shù)可用。接近或小于空間分辨率時(shí),讀數(shù)只能作為趨勢(shì)參考,不能作為定量依據(jù)。需要確認(rèn)接頭類(lèi)小尺度缺陷時(shí),應(yīng)當(dāng)改用點(diǎn)式傳感器或熱像儀,而不是在分布式系統(tǒng)上提高報(bào)警閾值。

九、按失效模式配置三類(lèi)手段

配置方案應(yīng)當(dāng)從失效模式出發(fā),而不是從設(shè)備清單出發(fā)。

1、接頭與觸頭類(lèi)缺陷

這類(lèi)缺陷尺度小、發(fā)展快、后果重,典型位置是斷路器觸頭、母排搭接面、電纜終端接頭。宜采用接觸式點(diǎn)測(cè)溫,傳感器直接裝在發(fā)熱部位,讀數(shù)不受發(fā)射率影響。同時(shí)保留周期性紅外成像巡檢,用來(lái)發(fā)現(xiàn)裝點(diǎn)之外的新發(fā)熱點(diǎn)。分布式光纖在這里幫助有限。

2、長(zhǎng)距離電纜的載流量與環(huán)溫

這類(lèi)需求尺度長(zhǎng)、變化緩,適合分布式光纖測(cè)溫連續(xù)覆蓋,用于載流量評(píng)估與環(huán)境溫度分布分析。終端接頭處再補(bǔ)裝點(diǎn)式傳感器,形成線面結(jié)合。紅外成像在這一場(chǎng)景受限于視場(chǎng)與遮擋,適合作為抽查手段。

3、大面積表面的溫度分布

套管、散熱器、箱體表面這類(lèi)大面積目標(biāo),適合紅外成像一次掃過(guò),快速定位異常區(qū)域。確認(rèn)后再用點(diǎn)式傳感器做長(zhǎng)期跟蹤。分布式光纖在平面目標(biāo)上敷設(shè)困難,一般不適用。

還有一類(lèi)取舍來(lái)自維護(hù)工作量。接觸式傳感器數(shù)量多,電池型產(chǎn)品需要按周期更換電池,無(wú)源型產(chǎn)品免去了這一項(xiàng),讀寫(xiě)距離與安裝角度卻受限。紅外成像巡檢依賴(lài)人員到現(xiàn)場(chǎng),人員經(jīng)驗(yàn)直接決定圖像質(zhì)量與判讀水平。分布式系統(tǒng)裝好之后日常維護(hù)量小,一旦出現(xiàn)光纖斷點(diǎn),定位與修復(fù)卻要花不少時(shí)間。三類(lèi)手段的日常投入結(jié)構(gòu)并不相同,配置時(shí)應(yīng)當(dāng)按班組的實(shí)際能力來(lái)定,而不是按參數(shù)表的指標(biāo)來(lái)定。人員跟上,系統(tǒng)才轉(zhuǎn)得動(dòng)。

4、封閉空間的內(nèi)部發(fā)熱

開(kāi)關(guān)柜里的觸頭被外殼擋著,熱像儀對(duì)著柜門(mén)拍攝,讀到的只是柜體表面溫度。裝進(jìn)柜內(nèi)的接觸式無(wú)線測(cè)溫傳感器繞開(kāi)了這層衰減,這類(lèi)產(chǎn)品適用 NB/T 42086-2016 給出的技術(shù)要求,其電壓范圍為 35 kV 及以下,超出該范圍不能套用。仍要拍攝柜體表面時(shí),圖像可以用來(lái)圈定異常區(qū)域,若據(jù)此推算觸頭溫度,讀數(shù)會(huì)明顯偏低,容易把已經(jīng)存在的缺陷判成正常。讀數(shù)會(huì)騙人。

十、三類(lèi)數(shù)據(jù)的互校與對(duì)齊

三類(lèi)數(shù)據(jù)放在同一個(gè)平臺(tái)后,常見(jiàn)的困擾是數(shù)值對(duì)不上。處理這個(gè)困擾的前提是承認(rèn)差異的合理性,然后建立對(duì)齊方法。

先做時(shí)間對(duì)齊。在線裝置的時(shí)間序列要與紅外巡檢時(shí)刻對(duì)齊,比較時(shí)取巡檢時(shí)刻前后的在線讀數(shù),而不是當(dāng)日平均值。再做位置對(duì)齊,把在線測(cè)點(diǎn)編號(hào)與圖像上的坐標(biāo)建立映射,避免張冠李戴。編號(hào)一錯(cuò),比對(duì)全廢。隨后對(duì)齊負(fù)荷,把不同時(shí)間的讀數(shù)折算到同一負(fù)荷率下,或者干脆只在相同負(fù)荷區(qū)間內(nèi)比較。這一步跳不得。

還要設(shè)定合理的偏差帶。接觸式與紅外讀數(shù)之間存在由表面熱阻、發(fā)射率設(shè)定、空間采樣共同造成的差異,這個(gè)差異有確定的方向和量級(jí),不應(yīng)被當(dāng)作故障。經(jīng)驗(yàn)做法是給每類(lèi)比對(duì)設(shè)定一個(gè)允許偏差范圍,超出范圍才觸發(fā)復(fù)核。這樣既保留了交叉驗(yàn)證的價(jià)值,又不會(huì)因?yàn)檎F町a(chǎn)生大量無(wú)效告警。

報(bào)警閾值按手段分別設(shè)定才站得住?,F(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)的一類(lèi)情形是,接觸式讀數(shù)在 24 h 之內(nèi)相當(dāng)平穩(wěn),紅外讀數(shù)受距離、發(fā)射率以及日照影響,同一部位兩次拍攝的差值往往明顯大于接觸式。若把紅外報(bào)警閾值壓到與接觸式一致,白天巡檢時(shí)誤報(bào)不斷,值班人員連著幾天收到無(wú)效告警,之后真出現(xiàn)越限也無(wú)人理會(huì)。閾值設(shè)定的依據(jù)是歷史數(shù)據(jù)的分布,不是把標(biāo)準(zhǔn)限值直接搬過(guò)來(lái)。閾值調(diào)好了。系統(tǒng)才有用。

十一、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施中的常見(jiàn)誤判

誤判一,把紅外讀數(shù)與接觸式讀數(shù)直接相減并當(dāng)作缺陷嚴(yán)重程度。兩者的物理含義不同,相減沒(méi)有意義。正確做法是比較同類(lèi)手段的歷史數(shù)據(jù)與趨勢(shì)。

誤判二,用分布式系統(tǒng)的讀數(shù)為接頭缺陷定量。如前所述,短尺度熱點(diǎn)在空間平均后被稀釋?zhuān)x數(shù)只能作為趨勢(shì)參考。

誤判三,在遠(yuǎn)距離用小目標(biāo)測(cè)試并采信讀數(shù)。目標(biāo)像元覆蓋不足時(shí),讀數(shù)偏低且偏低幅度不可控,改變距離或鏡頭之后應(yīng)當(dāng)重測(cè)。

誤判四,忽略發(fā)射率與背景反射。金屬裸表面的發(fā)射率遠(yuǎn)低于涂覆表面,若統(tǒng)一按同一數(shù)值設(shè)定,讀數(shù)會(huì)系統(tǒng)性偏低。對(duì)發(fā)射率不確定的表面,可用參考材料覆蓋一小塊區(qū)域測(cè)出參考溫度,再反推發(fā)射率。

誤判五,認(rèn)為裝了在線測(cè)溫便不再需要巡檢。在線裝置只覆蓋裝點(diǎn),裝點(diǎn)之外是盲區(qū)。周期性紅外成像巡檢的作用正是填補(bǔ)這個(gè)盲區(qū)。

誤判六,忽略季節(jié)性因素。夏季高溫時(shí)段環(huán)境溫度抬升,會(huì)讓所有測(cè)點(diǎn)的讀數(shù)同步上移,若用固定閾值判斷,正常設(shè)備也會(huì)頻繁越限??尚械淖龇ㄊ前循h(huán)境溫度或者同類(lèi)設(shè)備的同步讀數(shù)作為基準(zhǔn),看相對(duì)抬升,而不是看單次測(cè)量得到的數(shù)值?;鶞?zhǔn)選對(duì)了,季節(jié)因素自然被抵消。

十二、不確定度分項(xiàng)及驗(yàn)收口徑

測(cè)溫結(jié)果的不確定度可以拆成若干分項(xiàng),分項(xiàng)清楚了,爭(zhēng)議隨之減少。

1、儀器分項(xiàng)

陽(yáng)明紅外熱像儀的測(cè)溫精度為 ±2 ℃ 或 ±2% 讀數(shù),取兩者中的較大值。熱靈敏度優(yōu)于 30 mK。熱靈敏度決定的是分辨微小溫差的能力,測(cè)溫精度決定的是溫度量值的可信程度,兩者不能混淆。在 100 ℃ 附近,±2% 對(duì)應(yīng) ±2 ℃,兩項(xiàng)相當(dāng)。在 300 ℃ 附近,±2% 對(duì)應(yīng) ±6 ℃,此時(shí)讀數(shù)百分比項(xiàng)占主導(dǎo)。

2、發(fā)射率分項(xiàng)

發(fā)射率設(shè)定偏差帶來(lái)的影響可以估算。真實(shí)發(fā)射率為 0.90 而按 0.95 設(shè)定、目標(biāo)真實(shí)溫度 77 ℃、環(huán)境反射溫度 35 ℃ 時(shí),按輻射方程反算得到表觀溫度約 75 ℃,偏低約 2 ℃。若真實(shí)發(fā)射率進(jìn)一步降到 0.85,表觀溫度約 73 ℃,偏低約 4 ℃。這個(gè)量級(jí)與儀器精度相當(dāng),說(shuō)明發(fā)射率設(shè)定與儀器指標(biāo)同等重要。

3、空間采樣分項(xiàng)

目標(biāo)像元覆蓋不足造成的偏差不屬于儀器誤差,屬于方法誤差,量級(jí)可以達(dá)到數(shù)十 ℃,遠(yuǎn)超前兩項(xiàng)。這正是現(xiàn)場(chǎng)需要優(yōu)先控制的一項(xiàng)。

4、安裝與熱阻分項(xiàng)

接觸式傳感器與被測(cè)體之間隔著熱阻,分布式光纖與導(dǎo)體之間還有絕緣層熱阻,兩者都會(huì)造成系統(tǒng)性差值。這類(lèi)差值方向確定、量級(jí)穩(wěn)定,可以通過(guò)比對(duì)標(biāo)定加以修正。

5、驗(yàn)收口徑

驗(yàn)收時(shí)應(yīng)按裝置類(lèi)型走對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn):接觸式運(yùn)行溫度監(jiān)測(cè)裝置參照 DL/T 2150-2020,紅外成像在線監(jiān)測(cè)裝置參照 DL/T 1498.6-2025,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試參照 DL/T 2145.5-2025,電纜分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)參照 DL/T 1573-2016,開(kāi)關(guān)柜無(wú)線測(cè)溫裝置參照 NB/T 42086-2016,手持紅外熱像儀的診斷應(yīng)用參照 DL/T 664-2025。驗(yàn)收文件里寫(xiě)明所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)號(hào)與版本,后續(xù)爭(zhēng)議便有了共同基準(zhǔn)。

結(jié)語(yǔ)

點(diǎn)式測(cè)溫、面式測(cè)溫及分布式測(cè)溫不是三種可以互相替代的手段,而是三種互補(bǔ)的空間采樣方式。點(diǎn)式給出時(shí)間序列上的一個(gè)確定值,面式給出平面上的分布,分布式給出沿線的連續(xù)曲線。真正的選型邏輯是從缺陷的空間尺度與失效的發(fā)展速度出發(fā):尺度小、發(fā)展快的用點(diǎn)式,需要發(fā)現(xiàn)未知位置的用面式,尺度長(zhǎng)、變化緩的用分布式。把三者按這條邏輯組合起來(lái),各自的短板都能被另一類(lèi)手段補(bǔ)上。傳感器的數(shù)量不是關(guān)鍵,覆蓋的維度才是。

北京康高特(KGT)自研的陽(yáng)明紅外熱像儀在面式這一環(huán)承擔(dān)的是發(fā)現(xiàn)與定位:0.66 mrad 的空間分辨率配合廣角、標(biāo)準(zhǔn)、長(zhǎng)焦三種視場(chǎng)角,適配從近距離柜體到遠(yuǎn)距離線路的不同工況。優(yōu)于 30 mK 的熱靈敏度保證溫差分辨能力?!? ℃ 或 ±2% 讀數(shù)的測(cè)溫精度給出溫度量值的可信區(qū)間。內(nèi)置的激光測(cè)距以及可見(jiàn)光融合功能則幫助現(xiàn)場(chǎng)把圖像上的異常位置與設(shè)備臺(tái)賬對(duì)應(yīng)起來(lái)。在線側(cè)的接觸式與分布式裝置各自有對(duì)應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),按標(biāo)準(zhǔn)配置與驗(yàn)收,三類(lèi)數(shù)據(jù)才能在同一套判據(jù)下協(xié)同工作。

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