熱能是電氣設(shè)備中提高運(yùn)行可靠性的重要因素。電流流經(jīng)電阻組件并產(chǎn)生熱量，隨著時(shí)間的流逝，由于各種原因（例如連接松動(dòng)、腐蝕和絕緣子破裂等），電氣元件的狀況會(huì)惡化。元件一旦惡化，其電阻會(huì)增加，導(dǎo)致產(chǎn)生更多的熱量。熱能增加會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備故障，極有可能引起火災(zāi)。

圖為紅外熱像下的斷路器上有過(guò)熱區(qū)域R

通過(guò)紅外熱像儀可在負(fù)載條件下檢查電氣設(shè)備，根據(jù)缺陷的嚴(yán)重程度對(duì)其進(jìn)行識(shí)別和分類(lèi)。因?yàn)榧t外熱像儀技術(shù)是一種將不可見(jiàn)熱量轉(zhuǎn)換為可視圖像的技術(shù)，該可視圖像顯示了物體表面的熱像圖。熱像圖中物體表面的顏色隨表面溫度而變化，使用紅外熱像儀來(lái)捕獲熱像圖并測(cè)量物體表面的溫度。數(shù)年來(lái)，由于紅外熱像儀檢查的無(wú)創(chuàng)性，安全性和相對(duì)較低的成本，它已成為預(yù)防和預(yù)測(cè)維護(hù)各種材料表面缺陷的重要工具。

圖為紅外熱像下的斷路器上有過(guò)熱區(qū)域Y

電氣設(shè)備的維護(hù)成本在降低電力系統(tǒng)的總運(yùn)行成本中起著重要的作用。由于缺少有關(guān)設(shè)備的維護(hù)計(jì)劃和維護(hù)種類(lèi)的信息，可能會(huì)增加維護(hù)成本。通常，定期監(jiān)視電氣系統(tǒng)的運(yùn)行性能，這可在早期預(yù)防故障和延長(zhǎng)設(shè)備壽命方面發(fā)揮重要作用。紅外熱像儀儀用于監(jiān)視設(shè)備的性能，從而提供有關(guān)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的完整信息，進(jìn)一步提高產(chǎn)量，減少或消除不必要的維修，防止最終故障并降低設(shè)備的維護(hù)成本。

圖為紅外熱像下的斷路器上R和Y區(qū)域均過(guò)熱

本研究將紅外熱像儀技術(shù)作為預(yù)測(cè)性維護(hù)程序的應(yīng)用，以識(shí)別電氣設(shè)備中是否存在熱缺陷。該技術(shù)使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN），統(tǒng)計(jì)功能和判別分析分類(lèi)器將熱點(diǎn)的熱狀態(tài)表征為“缺陷”和“無(wú)缺陷”類(lèi)別，提出了一種利用紅外熱像儀技術(shù)檢測(cè)電氣設(shè)備隱形熱缺陷的智能預(yù)測(cè)診斷系統(tǒng)。從樣本圖像中計(jì)算出總共15個(gè)特征，包括一階和二階統(tǒng)計(jì)特征以及相互特征（即熱特征和參考特征之間的數(shù)值差異）。使用判別分析特征選擇方法，選擇了10個(gè)最佳特征作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入。將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的性能與判別分析分類(lèi)器進(jìn)行了比較。比較結(jié)果表明，判別分析分類(lèi)器以82.40％的準(zhǔn)確率產(chǎn)生了更好的性能。這將對(duì)快速可靠的檢查起到重要作用，以防止?jié)撛诘脑O(shè)備故障。

參考資料：

A.S. Nazmul Huda and Soib Taib. Application of infrared thermography for predictive/preventive maintenance of thermal defect in electrical equipment. Applied Thermal Engineering. 61:220-227, 2013.