基于多技術(shù)融合的GIS觸頭發(fā)熱帶電檢測(cè)與精準(zhǔn)狀態(tài)評(píng)估研究一、引言1.1研究背景與意義在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備（GasInsulatedSwitchgear，GIS）憑借占地面積小、可靠性高、維護(hù)便捷等諸多優(yōu)勢(shì)，已然成為保障電力穩(wěn)定傳輸與分配的關(guān)鍵設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于城市電網(wǎng)、變電站等重要環(huán)節(jié)。然而，隨著電力需求的持續(xù)攀升以及GIS設(shè)備運(yùn)行年限的增長(zhǎng)，其內(nèi)部觸頭發(fā)熱問(wèn)題逐漸凸顯，嚴(yán)重威脅著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。觸頭作為GIS設(shè)備中承擔(dān)電流傳輸任務(wù)的核心部件，長(zhǎng)期運(yùn)行在高電壓、大電流的惡劣環(huán)境下，極易因多種因素導(dǎo)致接觸電阻增大，進(jìn)而引發(fā)發(fā)熱現(xiàn)象。例如，觸頭在長(zhǎng)期通流過(guò)程中，觸點(diǎn)會(huì)不斷受到摩擦，這會(huì)使鍍層逐漸磨損；觸頭彈性元件也會(huì)隨著時(shí)間的推移而松弛，導(dǎo)致接觸壓力減小。這些因素都會(huì)致使接觸電阻逐漸增大，產(chǎn)生過(guò)多熱量。當(dāng)發(fā)熱問(wèn)題未得到及時(shí)察覺(jué)和有效處理時(shí)，將會(huì)引發(fā)一系列嚴(yán)重后果。溫度的不斷升高會(huì)使觸點(diǎn)金屬逐漸熔化，進(jìn)而可能產(chǎn)生電弧，一旦發(fā)展成短路故障，將會(huì)導(dǎo)致大面積停電事故，給社會(huì)生產(chǎn)和人們生活帶來(lái)極大的不便，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在各類GIS設(shè)備故障中，因觸頭發(fā)熱引發(fā)的故障占比相當(dāng)高，且呈逐年上升趨勢(shì)。在2023年，某地區(qū)電網(wǎng)就因GIS觸頭發(fā)熱故障導(dǎo)致了多起停電事件，停電時(shí)長(zhǎng)累計(jì)達(dá)到數(shù)十小時(shí)，影響用戶數(shù)達(dá)數(shù)萬(wàn)戶，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)千萬(wàn)元。由此可見(jiàn)，GIS觸頭發(fā)熱問(wèn)題已成為電力行業(yè)亟待解決的重要難題。為了有效應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題，開(kāi)展GIS觸頭發(fā)熱帶電檢測(cè)及狀態(tài)評(píng)估技術(shù)的研究具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。準(zhǔn)確可靠的檢測(cè)技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)觸頭的運(yùn)行溫度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)熱隱患，為運(yùn)維人員提供精準(zhǔn)的故障預(yù)警信息，使他們能夠在故障發(fā)生前采取有效的維護(hù)措施，避免事故的發(fā)生?？茖W(xué)合理的狀態(tài)評(píng)估技術(shù)可以全面評(píng)估觸頭的健康狀況，預(yù)測(cè)其剩余使用壽命，為設(shè)備的檢修計(jì)劃制定提供科學(xué)依據(jù)，實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)的定期檢修向狀態(tài)檢修的轉(zhuǎn)變，從而大大提高設(shè)備的運(yùn)維效率，降低運(yùn)維成本，保障電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著GIS設(shè)備在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，其觸頭發(fā)熱帶電檢測(cè)及狀態(tài)評(píng)估技術(shù)成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者和工程技術(shù)人員研究的重點(diǎn)。在過(guò)去的幾十年里，針對(duì)這一領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外展開(kāi)了大量深入的研究工作，取得了一系列豐富且具有重要價(jià)值的成果。在國(guó)外，美國(guó)、日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家在電力設(shè)備檢測(cè)技術(shù)方面一直處于世界領(lǐng)先地位。美國(guó)電力科學(xué)研究院（EPRI）長(zhǎng)期致力于電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)的研究，通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，研發(fā)出了多種先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)和設(shè)備。例如，其研發(fā)的基于紅外成像技術(shù)的檢測(cè)系統(tǒng)，能夠高精度地測(cè)量GIS設(shè)備外殼表面的溫度分布，通過(guò)建立精確的溫度場(chǎng)模型，反演觸頭內(nèi)部的溫度情況，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)觸頭發(fā)熱的有效監(jiān)測(cè)。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中取得了顯著成效，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的發(fā)熱隱患，為設(shè)備的安全運(yùn)行提供了有力保障。日本的學(xué)者則側(cè)重于從材料科學(xué)和微觀結(jié)構(gòu)的角度深入研究觸頭發(fā)熱的機(jī)理。他們通過(guò)對(duì)觸頭材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)致分析，揭示了觸頭在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，由于材料的微觀結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致接觸電阻增大的內(nèi)在機(jī)制。在此基礎(chǔ)上，他們研發(fā)出了具有高導(dǎo)電性和良好耐磨性的新型觸頭材料，有效降低了觸頭發(fā)熱的風(fēng)險(xiǎn)。德國(guó)的西門子公司在GIS設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造方面具有深厚的技術(shù)積累，他們?cè)谠O(shè)備內(nèi)部集成了先進(jìn)的傳感器系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)觸頭的接觸壓力、溫度等關(guān)鍵參數(shù)，并通過(guò)智能算法對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)觸頭狀態(tài)的準(zhǔn)確評(píng)估。該公司的技術(shù)不僅在德國(guó)國(guó)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，還在全球范圍內(nèi)產(chǎn)生了重要影響。國(guó)內(nèi)在GIS觸頭發(fā)熱帶電檢測(cè)及狀態(tài)評(píng)估技術(shù)方面的研究起步相對(duì)較晚，但近年來(lái)發(fā)展迅速，取得了令人矚目的成果。眾多科研機(jī)構(gòu)和高校，如清華大學(xué)、華北電力大學(xué)、西安交通大學(xué)等，以及國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)等大型電力企業(yè)，紛紛投入大量資源開(kāi)展相關(guān)研究。清華大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)提出了一種基于聲表面波技術(shù)的溫度傳感器，該傳感器具有體積小、靈敏度高、抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠直接安裝在GIS觸頭表面，實(shí)現(xiàn)對(duì)觸頭溫度的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。通過(guò)與無(wú)線傳輸技術(shù)相結(jié)合，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)胶笈_(tái)監(jiān)控中心，為運(yùn)維人員提供及時(shí)準(zhǔn)確的信息。華北電力大學(xué)的學(xué)者利用有限元分析方法，對(duì)GIS內(nèi)部的電磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行了深入的數(shù)值模擬研究。通過(guò)建立精確的數(shù)學(xué)模型，詳細(xì)分析了不同運(yùn)行條件下觸頭的發(fā)熱特性和溫度分布規(guī)律，為檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)化和狀態(tài)評(píng)估方法的建立提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。國(guó)家電網(wǎng)公司則在實(shí)際工程應(yīng)用方面進(jìn)行了大量的實(shí)踐探索，建立了完善的GIS設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)體系。通過(guò)在全國(guó)范圍內(nèi)的變電站部署多種檢測(cè)設(shè)備，收集了海量的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)和人工智能算法，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘和分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)GIS設(shè)備狀態(tài)的智能評(píng)估和故障預(yù)測(cè)。盡管國(guó)內(nèi)外在GIS觸頭發(fā)熱帶電檢測(cè)及狀態(tài)評(píng)估技術(shù)方面取得了諸多成果，但目前的研究仍存在一些不足之處。一方面，現(xiàn)有的檢測(cè)技術(shù)在準(zhǔn)確性和可靠性方面仍有待進(jìn)一步提高。例如，紅外成像技術(shù)雖然能夠快速獲取設(shè)備表面的溫度信息，但由于受到設(shè)備外殼材質(zhì)、散熱條件等多種因素的影響，通過(guò)表面溫度反演內(nèi)部觸頭溫度時(shí)，往往存在一定的誤差。聲表面波溫度傳感器雖然具有較高的靈敏度，但在復(fù)雜的電磁環(huán)境下，其穩(wěn)定性可能會(huì)受到影響。另一方面，狀態(tài)評(píng)估方法大多基于單一參數(shù)或少數(shù)幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行分析，難以全面準(zhǔn)確地反映觸頭的實(shí)際狀態(tài)。例如，僅依據(jù)觸頭溫度這一參數(shù)來(lái)評(píng)估觸頭狀態(tài)時(shí)，可能會(huì)忽略接觸壓力、接觸電阻等其他重要因素的影響，導(dǎo)致評(píng)估結(jié)果不夠準(zhǔn)確可靠。此外，目前的研究在檢測(cè)技術(shù)與狀態(tài)評(píng)估方法的融合方面還不夠深入，兩者之間缺乏有效的協(xié)同機(jī)制，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)GIS觸頭狀態(tài)的全方位、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)與評(píng)估。綜上所述，當(dāng)前GIS觸頭發(fā)熱帶電檢測(cè)及狀態(tài)評(píng)估技術(shù)仍存在諸多待解決的問(wèn)題，需要進(jìn)一步深入研究和探索，以不斷提高檢測(cè)技術(shù)的準(zhǔn)確性、可靠性，完善狀態(tài)評(píng)估方法，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)技術(shù)與狀態(tài)評(píng)估方法的深度融合，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供更加堅(jiān)實(shí)的保障。1.3研究?jī)?nèi)容與方法本研究聚焦于GIS觸頭發(fā)熱帶電檢測(cè)及狀態(tài)評(píng)估技術(shù)，涵蓋檢測(cè)技術(shù)、評(píng)估方法以及案例分析三個(gè)主要方面。在檢測(cè)技術(shù)層面，重點(diǎn)剖析紅外成像檢測(cè)技術(shù)、光纖光柵檢測(cè)技術(shù)、聲表面波檢測(cè)技術(shù)以及基于多傳感器融合的檢測(cè)技術(shù)。深入探究紅外成像檢測(cè)技術(shù)在獲取GIS設(shè)備外殼表面溫度分布時(shí)，如何通過(guò)優(yōu)化算法和模型來(lái)提高反演內(nèi)部觸頭溫度的準(zhǔn)確性；詳細(xì)分析光纖光柵檢測(cè)技術(shù)在實(shí)現(xiàn)對(duì)觸頭溫度實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)時(shí)，如何改進(jìn)傳感器的封裝工藝和信號(hào)傳輸方式，以增強(qiáng)其穩(wěn)定性和抗干擾能力；研究聲表面波檢測(cè)技術(shù)在復(fù)雜電磁環(huán)境下，如何優(yōu)化傳感器的設(shè)計(jì)和布局，提高其靈敏度和可靠性；探索基于多傳感器融合的檢測(cè)技術(shù)，如何通過(guò)合理融合多種傳感器的數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮各傳感器的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)GIS觸頭發(fā)熱的全方位、高精度檢測(cè)。狀態(tài)評(píng)估方法是本研究的另一核心內(nèi)容。將構(gòu)建基于多參數(shù)融合的狀態(tài)評(píng)估模型，綜合考慮觸頭溫度、接觸壓力、接觸電阻等多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)據(jù)分析，確定各參數(shù)在評(píng)估模型中的權(quán)重和相互關(guān)系，提高評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。同時(shí)，引入人工智能算法，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等，對(duì)大量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)對(duì)觸頭狀態(tài)的智能評(píng)估和故障預(yù)測(cè)。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的非線性映射能力，挖掘數(shù)據(jù)之間的潛在規(guī)律，準(zhǔn)確判斷觸頭的健康狀況；借助支持向量機(jī)在小樣本、非線性分類問(wèn)題上的優(yōu)勢(shì)，提高故障預(yù)測(cè)的精度和效率。此外，還將對(duì)狀態(tài)評(píng)估指標(biāo)體系進(jìn)行深入研究，確定科學(xué)合理的評(píng)估指標(biāo)，如觸頭溫度變化率、接觸電阻增長(zhǎng)率等，全面、準(zhǔn)確地反映觸頭的狀態(tài)變化。案例分析部分，本研究將選取多個(gè)不同運(yùn)行環(huán)境、不同運(yùn)行年限的GIS設(shè)備作為案例，對(duì)所提出的檢測(cè)技術(shù)和狀態(tài)評(píng)估方法進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用和驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)這些案例的詳細(xì)分析，深入了解檢測(cè)技術(shù)和評(píng)估方法在實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題和不足，并提出針對(duì)性的改進(jìn)措施。同時(shí)，對(duì)案例中的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘和分析，總結(jié)GIS觸頭發(fā)熱的規(guī)律和特點(diǎn)，為后續(xù)的研究和工程應(yīng)用提供參考依據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)上述研究?jī)?nèi)容，本研究將綜合運(yùn)用理論分析、實(shí)驗(yàn)研究和案例調(diào)研等多種研究方法。在理論分析方面，深入研究GIS觸頭發(fā)熱的機(jī)理，從電磁學(xué)、熱學(xué)等多個(gè)學(xué)科角度，分析觸頭在通流過(guò)程中發(fā)熱的原因和影響因素。建立觸頭發(fā)熱的數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用數(shù)值計(jì)算方法對(duì)模型進(jìn)行求解，分析不同參數(shù)對(duì)觸頭溫度分布的影響，為檢測(cè)技術(shù)和狀態(tài)評(píng)估方法的研究提供理論基礎(chǔ)。在實(shí)驗(yàn)研究方面，搭建GIS觸頭發(fā)熱實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，模擬不同的運(yùn)行條件，對(duì)各種檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，對(duì)比不同檢測(cè)技術(shù)的性能指標(biāo)，如檢測(cè)精度、靈敏度、可靠性等，優(yōu)化檢測(cè)技術(shù)的參數(shù)和算法。同時(shí)，對(duì)觸頭進(jìn)行加速老化實(shí)驗(yàn)，獲取觸頭在不同老化階段的性能參數(shù)，為狀態(tài)評(píng)估方法的研究提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在案例調(diào)研方面，廣泛收集實(shí)際運(yùn)行中的GIS設(shè)備的故障案例和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)這些案例進(jìn)行深入分析，了解GIS觸頭發(fā)熱故障的發(fā)生原因、發(fā)展過(guò)程和影響因素?？偨Y(jié)實(shí)際工程中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為檢測(cè)技術(shù)和狀態(tài)評(píng)估方法的改進(jìn)提供實(shí)踐依據(jù)。二、GIS觸頭工作原理及發(fā)熱原因分析2.1GIS觸頭結(jié)構(gòu)與工作原理GIS觸頭作為電力傳輸?shù)年P(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜且設(shè)計(jì)精妙，主要由動(dòng)觸頭、靜觸頭、觸指、觸座以及彈性元件等部分構(gòu)成。以常見(jiàn)的梅花觸頭為例，靜觸頭通常為固定結(jié)構(gòu)，安裝在設(shè)備的導(dǎo)電部件上，呈筒狀，其內(nèi)壁均勻分布著若干個(gè)觸指安裝槽。觸指則是具有彈性的導(dǎo)電金屬片，一般采用銅合金材質(zhì)，表面鍍銀以降低接觸電阻，它安裝在靜觸頭的觸指安裝槽內(nèi)，呈圓周狀分布，如同梅花的花瓣，這也是梅花觸頭名稱的由來(lái)。動(dòng)觸頭一般為柱狀導(dǎo)體，可在操作機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，其端部設(shè)計(jì)成與觸指相匹配的形狀，以便在合閘時(shí)能夠順利插入靜觸頭中，實(shí)現(xiàn)良好的電氣連接。彈性元件，如彈簧，安裝在觸指與靜觸頭之間，用于提供接觸壓力，確保動(dòng)、靜觸頭在接觸時(shí)保持緊密貼合。在實(shí)際電力系統(tǒng)中，以某110kV變電站的GIS設(shè)備為例，其隔離開(kāi)關(guān)的觸頭就采用了典型的梅花觸頭結(jié)構(gòu)。當(dāng)變電站需要進(jìn)行倒閘操作，將某條線路投入運(yùn)行時(shí)，操作人員通過(guò)控制操作機(jī)構(gòu)，使隔離開(kāi)關(guān)的動(dòng)觸頭在電機(jī)或液壓機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，沿著特定的軌道向靜觸頭快速移動(dòng)。在合閘過(guò)程中，動(dòng)觸頭首先與觸指的前端接觸，隨著動(dòng)觸頭的繼續(xù)推進(jìn)，觸指在彈性元件的作用下逐漸張開(kāi)，緊緊包裹住動(dòng)觸頭，從而實(shí)現(xiàn)了電路的接通。此時(shí)，電流從母線流經(jīng)靜觸頭、觸指，再通過(guò)動(dòng)觸頭傳輸?shù)脚c之相連的線路上，完成了電力的傳輸任務(wù)。當(dāng)需要分閘時(shí)，操作機(jī)構(gòu)反向動(dòng)作，動(dòng)觸頭從靜觸頭中抽出，觸指在彈性元件的作用下恢復(fù)原位，動(dòng)靜觸頭分離，電路斷開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力線路的隔離和控制。這種觸頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)充分考慮了電力傳輸?shù)男枨螅哂兄T多優(yōu)點(diǎn)。梅花觸頭的多觸指結(jié)構(gòu)能夠增大接觸面積，降低電流密度，從而減小接觸電阻，減少發(fā)熱現(xiàn)象。彈性元件提供的接觸壓力能夠保證觸頭在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中始終保持良好的接觸狀態(tài)，不受振動(dòng)、溫度變化等因素的影響。觸頭表面的鍍銀處理進(jìn)一步降低了接觸電阻，提高了導(dǎo)電性能，保障了電力傳輸?shù)母咝Ш头€(wěn)定。2.2影響GIS觸頭發(fā)熱的因素2.2.1電流因素電流大小與觸頭發(fā)熱緊密相關(guān)，依據(jù)焦耳定律，電流通過(guò)具有電阻的導(dǎo)體時(shí)，產(chǎn)生的熱量公式為Q=I^2Rt（其中Q為熱量，I為電流，R為電阻，t為時(shí)間）。這表明，在觸頭電阻R和時(shí)間t不變的情況下，電流I越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q就越多，觸頭溫度升高也就越快。例如，某110kV的GIS變電站在負(fù)荷高峰期，當(dāng)負(fù)載電流從額定電流的80%（即800A）提升至120%（1200A）時(shí)，通過(guò)紅外測(cè)溫設(shè)備監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，某間隔的觸頭溫度在1小時(shí)內(nèi)從正常運(yùn)行時(shí)的40℃迅速攀升至65℃，升溫速率高達(dá)25℃/h。對(duì)該變電站多個(gè)間隔的觸頭進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電流在額定值附近波動(dòng)時(shí)，觸頭溫度相對(duì)穩(wěn)定；一旦電流超過(guò)額定值的110%，觸頭溫度便會(huì)明顯上升，且超過(guò)額定值的比例越大，溫度上升的幅度和速度就越快。這充分說(shuō)明了電流大小對(duì)觸頭發(fā)熱有著直接且顯著的影響，電流越大，觸頭的發(fā)熱問(wèn)題就越嚴(yán)重。電流波動(dòng)同樣會(huì)對(duì)觸頭發(fā)熱產(chǎn)生重要影響。當(dāng)電流出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致觸頭內(nèi)部的電流分布不均勻，進(jìn)而引發(fā)局部過(guò)熱現(xiàn)象。在實(shí)際運(yùn)行中，電力系統(tǒng)中的負(fù)荷變化、短路故障等都會(huì)引起電流波動(dòng)。以某220kV的GIS變電站為例，當(dāng)該地區(qū)的大型工業(yè)用戶啟動(dòng)大型設(shè)備時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電流瞬間產(chǎn)生較大波動(dòng)。在一次監(jiān)測(cè)中，發(fā)現(xiàn)由于某大型鋼鐵廠的設(shè)備啟動(dòng)，使得該變電站的電流在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)了±20%的波動(dòng)。在電流波動(dòng)期間，通過(guò)高精度的溫度傳感器監(jiān)測(cè)到，GIS設(shè)備中部分觸頭的局部溫度迅速上升，最高溫度點(diǎn)的溫度在10分鐘內(nèi)從50℃上升至80℃，溫度梯度達(dá)到3℃/分鐘。而且，長(zhǎng)期的電流波動(dòng)還會(huì)使觸頭材料因反復(fù)受熱和冷卻而產(chǎn)生疲勞損傷，導(dǎo)致觸頭的接觸電阻逐漸增大，進(jìn)一步加劇觸頭發(fā)熱問(wèn)題。例如，對(duì)某運(yùn)行多年的GIS設(shè)備進(jìn)行拆解檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)歷了長(zhǎng)期電流波動(dòng)的觸頭表面出現(xiàn)了明顯的裂紋和磨損痕跡，接觸電阻相比初始值增大了30%，這表明電流波動(dòng)不僅會(huì)在短期內(nèi)導(dǎo)致觸頭局部過(guò)熱，還會(huì)對(duì)觸頭的長(zhǎng)期性能產(chǎn)生負(fù)面影響，增加觸頭發(fā)熱故障的風(fēng)險(xiǎn)。2.2.2電阻因素觸頭材料的特性是影響接觸電阻的關(guān)鍵因素之一。不同的觸頭材料具有不同的電導(dǎo)率，電導(dǎo)率越高，材料的電阻就越小，在相同電流下產(chǎn)生的熱量也就越少。例如，銅的電導(dǎo)率較高，約為5.96×10^7S/m，而鋁的電導(dǎo)率相對(duì)較低，約為3.77×10^7S/m。在一些對(duì)導(dǎo)電性能要求較高的GIS設(shè)備中，常采用銅合金作為觸頭材料，以降低接觸電阻，減少發(fā)熱。但如果在實(shí)際應(yīng)用中，由于成本等因素的考慮，錯(cuò)誤地選擇了電導(dǎo)率較低的材料，就會(huì)導(dǎo)致接觸電阻增大，引發(fā)觸頭發(fā)熱問(wèn)題。在某小型變電站的改造項(xiàng)目中，由于采購(gòu)環(huán)節(jié)的失誤，將原本設(shè)計(jì)要求的銅合金觸頭錯(cuò)用為鋁合金觸頭。在設(shè)備投入運(yùn)行后不久，就發(fā)現(xiàn)觸頭溫度異常升高，通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)接觸電阻比正常情況增大了近一倍，導(dǎo)致觸頭溫度持續(xù)上升，最高時(shí)達(dá)到了100℃以上，嚴(yán)重威脅設(shè)備的安全運(yùn)行。接觸表面狀況對(duì)接觸電阻的影響也不容忽視。當(dāng)接觸表面存在氧化層、污垢或腐蝕產(chǎn)物時(shí)，會(huì)阻礙電流的傳導(dǎo)，使接觸電阻顯著增大。在潮濕的環(huán)境中，觸頭表面容易發(fā)生氧化和腐蝕反應(yīng)，形成一層氧化物或氫氧化物薄膜。例如，銅觸頭在潮濕空氣中，表面會(huì)逐漸生成一層綠色的堿式碳酸銅薄膜，其電阻較大，會(huì)極大地增加接觸電阻。據(jù)實(shí)驗(yàn)研究表明，當(dāng)銅觸頭表面的氧化層厚度達(dá)到0.1μm時(shí)，接觸電阻可增大5-10倍。此外，接觸表面的粗糙度也會(huì)影響接觸電阻。表面粗糙度越大，實(shí)際接觸面積就越小，電流集中在少數(shù)接觸點(diǎn)上，導(dǎo)致電流密度增大，接觸電阻升高。通過(guò)對(duì)不同粗糙度的觸頭表面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)表面粗糙度從Ra0.4μm增大到Ra1.6μm時(shí)，接觸電阻增大了約30%。接觸壓力是影響接觸電阻的另一個(gè)重要因素。接觸壓力不足會(huì)導(dǎo)致觸頭之間的接觸面積減小，從而使接觸電阻增大。在實(shí)際運(yùn)行中，由于機(jī)械磨損、溫度變化等因素，觸頭的彈性元件可能會(huì)逐漸松弛，導(dǎo)致接觸壓力下降。以某110kV的GIS隔離開(kāi)關(guān)為例，在運(yùn)行5年后，對(duì)其觸頭進(jìn)行檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，部分觸指的彈性元件出現(xiàn)了明顯的松弛現(xiàn)象，接觸壓力從初始的10N下降至5N左右。通過(guò)回路電阻測(cè)試發(fā)現(xiàn)，接觸電阻從原來(lái)的50μΩ增大到了120μΩ，同時(shí)，通過(guò)紅外測(cè)溫檢測(cè)到觸頭溫度從正常的45℃升高到了70℃。這充分說(shuō)明了接觸壓力的下降會(huì)導(dǎo)致接觸電阻增大，進(jìn)而引發(fā)觸頭發(fā)熱問(wèn)題。而且，長(zhǎng)期處于低接觸壓力狀態(tài)下，觸頭表面會(huì)因電流集中而產(chǎn)生局部過(guò)熱，加速觸頭的磨損和氧化，形成惡性循環(huán)，進(jìn)一步增大接觸電阻，加劇觸頭發(fā)熱。2.2.3環(huán)境因素環(huán)境溫度對(duì)GIS觸頭發(fā)熱有著直接的影響。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，觸頭與周圍環(huán)境的溫差減小，散熱條件變差，導(dǎo)致觸頭溫度升高。在炎熱的夏季，尤其是在高溫地區(qū)，環(huán)境溫度常常會(huì)超過(guò)35℃，甚至達(dá)到40℃以上。例如，在我國(guó)南方的一些城市，夏季高溫時(shí)段，某220kV的GIS變電站的戶外設(shè)備，由于環(huán)境溫度過(guò)高，觸頭溫度普遍比春秋季節(jié)高出10-15℃。通過(guò)對(duì)該變電站在不同環(huán)境溫度下的觸頭溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析發(fā)現(xiàn)，環(huán)境溫度每升高10℃，觸頭溫度大約會(huì)升高5-8℃。這是因?yàn)榄h(huán)境溫度的升高使得設(shè)備外殼和周圍空氣的溫度也隨之升高，阻礙了觸頭的散熱，使得熱量在觸頭處積聚，從而導(dǎo)致觸頭溫度上升。而且，長(zhǎng)期在高溫環(huán)境下運(yùn)行，會(huì)加速觸頭材料的老化和性能劣化，進(jìn)一步增加觸頭發(fā)熱的風(fēng)險(xiǎn)。濕度也是影響觸頭發(fā)熱的重要環(huán)境因素之一。當(dāng)環(huán)境濕度較大時(shí)，觸頭表面容易吸附水分，形成水膜。水膜的存在不僅會(huì)降低觸頭表面的絕緣性能，還會(huì)加速觸頭的氧化和腐蝕，導(dǎo)致接觸電阻增大，進(jìn)而引發(fā)觸頭發(fā)熱。在一些沿海地區(qū)或濕度較大的場(chǎng)所，如水電站的地下廠房，空氣濕度經(jīng)常在80%以上。在這種環(huán)境下運(yùn)行的GIS設(shè)備，觸頭更容易出現(xiàn)發(fā)熱問(wèn)題。例如，某水電站的GIS設(shè)備，在一次長(zhǎng)時(shí)間的高濕度天氣（濕度持續(xù)保持在90%以上達(dá)一周之久）后，對(duì)其觸頭進(jìn)行檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，部分觸頭表面出現(xiàn)了明顯的腐蝕痕跡，接觸電阻增大了50%-80%，觸頭溫度也隨之升高，最高溫度達(dá)到了85℃，超出了正常運(yùn)行溫度范圍。這表明高濕度環(huán)境會(huì)對(duì)觸頭的運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，增加觸頭發(fā)熱故障的發(fā)生概率。通風(fēng)條件對(duì)觸頭發(fā)熱的影響也至關(guān)重要。良好的通風(fēng)條件能夠及時(shí)帶走觸頭產(chǎn)生的熱量，降低觸頭溫度；而通風(fēng)不良則會(huì)使熱量積聚，導(dǎo)致觸頭溫度升高。在一些室內(nèi)變電站或GIS設(shè)備艙室中，如果通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理或運(yùn)行故障，就會(huì)出現(xiàn)通風(fēng)不良的情況。以某室內(nèi)110kV變電站為例，由于通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)故障，導(dǎo)致該變電站內(nèi)的通風(fēng)量大幅下降。在風(fēng)機(jī)故障后的12小時(shí)內(nèi)，通過(guò)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，GIS設(shè)備的觸頭溫度迅速上升，平均溫度從正常的50℃升高到了75℃，部分發(fā)熱嚴(yán)重的觸頭溫度甚至達(dá)到了90℃。這充分說(shuō)明了通風(fēng)條件對(duì)觸頭發(fā)熱的重要影響，通風(fēng)不良會(huì)嚴(yán)重影響觸頭的散熱效果，使觸頭溫度急劇升高，威脅設(shè)備的安全運(yùn)行。2.3觸頭發(fā)熱對(duì)GIS設(shè)備的危害觸頭發(fā)熱若未得到及時(shí)處理，會(huì)對(duì)GIS設(shè)備造成嚴(yán)重危害，影響設(shè)備的絕緣性能、使用壽命，甚至威脅電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在2022年，某500kV變電站的GIS設(shè)備因長(zhǎng)期運(yùn)行導(dǎo)致觸頭接觸電阻增大，引發(fā)觸頭發(fā)熱。由于監(jiān)測(cè)不到位，發(fā)熱問(wèn)題逐漸惡化，最終導(dǎo)致觸頭處的絕緣材料因長(zhǎng)期受熱而碳化，絕緣性能大幅下降，發(fā)生了相間短路故障。此次故障造成該變電站停電長(zhǎng)達(dá)10小時(shí)，影響了周邊多個(gè)地區(qū)的供電，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)千萬(wàn)元。觸頭發(fā)熱會(huì)使觸頭周圍的絕緣材料溫度升高，加速其老化和劣化。當(dāng)絕緣材料長(zhǎng)期處于高溫環(huán)境下，其分子結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致絕緣性能下降。例如，常見(jiàn)的環(huán)氧樹(shù)脂絕緣材料，在正常運(yùn)行溫度下，其絕緣性能穩(wěn)定；但當(dāng)溫度超過(guò)80℃并持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間后，材料會(huì)逐漸變脆，表面出現(xiàn)裂紋，絕緣電阻顯著降低，從而無(wú)法有效隔離高壓，增加了設(shè)備發(fā)生絕緣擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。一旦絕緣擊穿，就會(huì)引發(fā)短路故障，造成設(shè)備損壞和停電事故。長(zhǎng)期的觸頭發(fā)熱會(huì)使觸頭材料因反復(fù)受熱和冷卻而產(chǎn)生疲勞損傷。觸頭的彈性元件也會(huì)因高溫而失去彈性，導(dǎo)致接觸壓力進(jìn)一步下降，接觸電阻不斷增大，形成惡性循環(huán)，加速觸頭的損壞。例如，某110kV的GIS設(shè)備在運(yùn)行8年后，因觸頭發(fā)熱問(wèn)題未得到及時(shí)解決，觸頭的彈性元件松弛，接觸壓力從初始的12N下降至4N，接觸電阻增大了5倍，觸頭表面出現(xiàn)了嚴(yán)重的磨損和變形，最終不得不更換整個(gè)觸頭組件，不僅增加了設(shè)備的維修成本，還影響了設(shè)備的正常運(yùn)行。當(dāng)GIS設(shè)備中的觸頭發(fā)熱引發(fā)故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)的局部停電。若故障未得到及時(shí)控制，還可能引發(fā)連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到威脅，甚至引發(fā)大面積停電事故。在2019年，某地區(qū)電網(wǎng)因一座220kV變電站的GIS觸頭發(fā)熱故障，引發(fā)了連鎖跳閘，導(dǎo)致該地區(qū)多個(gè)變電站停電，停電范圍覆蓋了大片城區(qū)，影響用戶數(shù)達(dá)數(shù)十萬(wàn)戶，給社會(huì)生產(chǎn)和生活帶來(lái)了極大的不便，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。這充分說(shuō)明了觸頭發(fā)熱對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的嚴(yán)重危害，一旦發(fā)生故障，可能會(huì)引發(fā)系統(tǒng)性的風(fēng)險(xiǎn)，因此必須高度重視GIS觸頭發(fā)熱問(wèn)題，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和維護(hù)，確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。三、GIS觸頭發(fā)熱帶電檢測(cè)技術(shù)3.1紅外熱像檢測(cè)技術(shù)3.1.1技術(shù)原理紅外熱像檢測(cè)技術(shù)的理論基礎(chǔ)源于物理學(xué)中的紅外輻射理論。任何溫度高于絕對(duì)零度（-273.15℃）的物體都會(huì)持續(xù)不斷地向外輻射紅外線，其輻射的能量大小以及波長(zhǎng)分布與物體自身的溫度緊密相關(guān)。根據(jù)斯蒂芬-玻爾茲曼定律，物體單位面積輻射的總功率M與物體熱力學(xué)溫度T的四次方成正比，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為M=\sigmaT^4，其中\(zhòng)sigma為斯蒂芬-玻爾茲曼常量，取值為5.67×10^{-8}W/(m^2·K^4)。這一定律清晰地表明，物體溫度越高，其輻射的紅外線能量就越強(qiáng)。在GIS觸頭發(fā)熱檢測(cè)中，當(dāng)觸頭出現(xiàn)發(fā)熱情況時(shí)，其溫度會(huì)升高，進(jìn)而導(dǎo)致紅外輻射能量增強(qiáng)。紅外熱像儀作為核心檢測(cè)設(shè)備，主要由光學(xué)系統(tǒng)、紅外探測(cè)器、信號(hào)處理電路和顯示裝置等部分組成。光學(xué)系統(tǒng)負(fù)責(zé)收集并聚焦來(lái)自GIS設(shè)備表面的紅外輻射，將其引導(dǎo)至紅外探測(cè)器上。紅外探測(cè)器是關(guān)鍵部件，它能夠?qū)⒔邮盏降募t外輻射轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。目前，常見(jiàn)的紅外探測(cè)器包括碲鎘汞探測(cè)器、非晶硅微測(cè)輻射熱計(jì)等。例如，碲鎘汞探測(cè)器具有響應(yīng)速度快、靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，能夠精確地探測(cè)到微小的紅外輻射變化；非晶硅微測(cè)輻射熱計(jì)則具有成本較低、易于集成的特點(diǎn)，在工業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。信號(hào)處理電路對(duì)紅外探測(cè)器輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等一系列處理，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。然后，通過(guò)特定的算法對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析和處理，根據(jù)紅外輻射與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，計(jì)算出物體表面各點(diǎn)的溫度值。最后，顯示裝置將溫度信息以熱圖像的形式直觀地呈現(xiàn)出來(lái)，不同的溫度在圖像上以不同的顏色進(jìn)行區(qū)分，通常采用彩虹色、灰度等調(diào)色板來(lái)表示溫度的高低，如紅色表示高溫區(qū)域，藍(lán)色表示低溫區(qū)域。通過(guò)觀察熱圖像，運(yùn)維人員可以清晰地了解GIS設(shè)備表面的溫度分布情況，快速定位到可能存在發(fā)熱問(wèn)題的部位。此外，為了提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性，還需要考慮環(huán)境因素對(duì)紅外輻射的影響。例如，環(huán)境溫度、濕度、大氣中的塵埃等都會(huì)對(duì)紅外線的傳播和檢測(cè)產(chǎn)生干擾。因此，在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，通常需要對(duì)紅外熱像儀進(jìn)行校準(zhǔn)，根據(jù)環(huán)境參數(shù)對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正，以確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和有效性。3.1.2應(yīng)用案例分析在某220kV變電站的GIS設(shè)備巡檢中，工作人員使用紅外熱像儀對(duì)設(shè)備進(jìn)行常規(guī)檢測(cè)。該變電站的GIS設(shè)備已經(jīng)運(yùn)行了8年，負(fù)載率較高，日常運(yùn)維工作十分重要。在檢測(cè)過(guò)程中，當(dāng)對(duì)其中一個(gè)間隔的GIS設(shè)備進(jìn)行紅外熱成像拍攝時(shí)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備外殼表面的溫度分布存在異常。在正常運(yùn)行情況下，該間隔GIS設(shè)備外殼的溫度應(yīng)該相對(duì)均勻，且與環(huán)境溫度的差值在合理范圍內(nèi)。然而，此次拍攝的熱圖像顯示，在設(shè)備的一個(gè)特定區(qū)域，顏色明顯偏紅，與周圍區(qū)域形成了鮮明的對(duì)比。通過(guò)紅外熱像儀的溫度測(cè)量功能，讀取該異常區(qū)域的溫度值為75℃，而周圍正常區(qū)域的溫度約為40℃，環(huán)境溫度為30℃。根據(jù)相關(guān)的電力設(shè)備運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)GIS設(shè)備外殼溫度與環(huán)境溫度的溫差超過(guò)30℃，或者設(shè)備表面出現(xiàn)局部高溫區(qū)域，且溫度超過(guò)正常運(yùn)行溫度的1.2倍時(shí)，就需要引起高度重視，可能存在內(nèi)部觸頭發(fā)熱等故障隱患。針對(duì)此次檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的異常情況，運(yùn)維人員立即對(duì)該間隔的GIS設(shè)備進(jìn)行了詳細(xì)的記錄和分析，并組織專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行進(jìn)一步的檢查和診斷。為了確定是否是內(nèi)部觸頭問(wèn)題導(dǎo)致的發(fā)熱，技術(shù)人員首先查閱了該設(shè)備的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)近期該間隔的負(fù)荷電流并沒(méi)有明顯的變化，排除了因負(fù)荷突變引起發(fā)熱的可能性。然后，使用高精度的回路電阻測(cè)試儀對(duì)該間隔的導(dǎo)電回路進(jìn)行了電阻測(cè)試，發(fā)現(xiàn)回路電阻值比正常范圍略有增大。結(jié)合紅外熱像檢測(cè)結(jié)果和回路電阻測(cè)試數(shù)據(jù)，初步判斷該GIS設(shè)備內(nèi)部的觸頭可能存在接觸不良的情況，導(dǎo)致接觸電阻增大，進(jìn)而引起觸頭發(fā)熱，并通過(guò)設(shè)備外殼表現(xiàn)出溫度異常升高。為了驗(yàn)證這一判斷，在安排合適的停電檢修時(shí)間后，對(duì)該GIS設(shè)備進(jìn)行了解體檢查。解體后發(fā)現(xiàn)，觸頭表面存在明顯的氧化痕跡，部分觸指的彈性元件出現(xiàn)了松弛現(xiàn)象，導(dǎo)致接觸壓力不足。觸頭上的氧化層和接觸壓力的下降使得接觸電阻增大，在電流通過(guò)時(shí)產(chǎn)生了過(guò)多的熱量，從而引發(fā)了發(fā)熱問(wèn)題。通過(guò)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理這一問(wèn)題，避免了因觸頭發(fā)熱進(jìn)一步惡化而可能導(dǎo)致的設(shè)備故障和停電事故。此次案例充分展示了紅外熱像檢測(cè)技術(shù)在發(fā)現(xiàn)GIS觸頭發(fā)熱隱患方面的有效性和重要性。它能夠在設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下，快速、直觀地檢測(cè)到設(shè)備表面的溫度異常，為運(yùn)維人員提供準(zhǔn)確的故障預(yù)警信息，使他們能夠及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，保障了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。3.1.3優(yōu)勢(shì)與局限性紅外熱像檢測(cè)技術(shù)在GIS觸頭發(fā)熱帶電檢測(cè)中具有顯著的優(yōu)勢(shì)。該技術(shù)檢測(cè)效率極高，能夠在短時(shí)間內(nèi)對(duì)大面積的GIS設(shè)備進(jìn)行快速掃描。例如，在對(duì)一個(gè)中型變電站的GIS設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，使用專業(yè)的紅外熱像儀，熟練的操作人員可以在30分鐘內(nèi)完成對(duì)所有設(shè)備的初步檢測(cè)，快速獲取設(shè)備表面的溫度分布信息，大大提高了檢測(cè)的速度和覆蓋范圍，相比傳統(tǒng)的逐點(diǎn)測(cè)量方式，效率提升了數(shù)倍。該技術(shù)采用非接觸式檢測(cè)方式，無(wú)需與設(shè)備直接接觸，這使得檢測(cè)過(guò)程更加安全，不會(huì)對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生任何干擾。在檢測(cè)高電壓、大電流的GIS設(shè)備時(shí)，避免了因接觸設(shè)備而可能帶來(lái)的觸電風(fēng)險(xiǎn)和設(shè)備損壞風(fēng)險(xiǎn)。在檢測(cè)運(yùn)行中的GIS設(shè)備時(shí)，操作人員只需在安全距離外，通過(guò)紅外熱像儀對(duì)準(zhǔn)設(shè)備進(jìn)行拍攝，即可完成檢測(cè)工作，保障了操作人員的人身安全和設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。紅外熱像檢測(cè)技術(shù)還能夠直觀地顯示設(shè)備表面的溫度分布情況，通過(guò)熱圖像的形式，運(yùn)維人員可以一目了然地發(fā)現(xiàn)溫度異常區(qū)域，快速定位潛在的發(fā)熱隱患。不同溫度區(qū)域在熱圖像上以不同顏色區(qū)分，如紅色代表高溫區(qū)域，藍(lán)色代表低溫區(qū)域，這種直觀的顯示方式有助于運(yùn)維人員快速判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并采取相應(yīng)措施。然而，紅外熱像檢測(cè)技術(shù)也存在一定的局限性。該技術(shù)受環(huán)境因素的影響較大，環(huán)境溫度、濕度、光照以及大氣中的塵埃等都會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生干擾。在高溫、高濕的環(huán)境下，大氣中的水汽會(huì)吸收和散射紅外線，導(dǎo)致檢測(cè)到的紅外輻射強(qiáng)度減弱，從而使測(cè)量的溫度值出現(xiàn)偏差。在陽(yáng)光直射的情況下，設(shè)備表面會(huì)吸收太陽(yáng)輻射的熱量，導(dǎo)致表面溫度升高，這會(huì)掩蓋設(shè)備內(nèi)部真實(shí)的發(fā)熱情況，給檢測(cè)帶來(lái)誤差。由于GIS設(shè)備通常具有金屬外殼，其對(duì)內(nèi)部觸頭的紅外輻射具有屏蔽作用，紅外熱像儀只能檢測(cè)到設(shè)備外殼表面的溫度，無(wú)法直接檢測(cè)內(nèi)部觸頭的溫度。雖然可以通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，根據(jù)外殼溫度反演內(nèi)部觸頭溫度，但這種方法存在一定的誤差，且模型的準(zhǔn)確性受到設(shè)備結(jié)構(gòu)、散熱條件等多種因素的影響。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、散熱條件不均勻的GIS設(shè)備，通過(guò)外殼溫度反演得到的觸頭溫度與實(shí)際溫度可能存在較大偏差，影響對(duì)觸頭發(fā)熱情況的準(zhǔn)確判斷。3.2超聲波檢測(cè)技術(shù)3.2.1技術(shù)原理超聲波檢測(cè)技術(shù)是利用超聲波在介質(zhì)中傳播的特性來(lái)檢測(cè)GIS觸頭發(fā)熱伴隨的缺陷，其原理基于超聲波的反射、折射和衰減特性。超聲波是一種頻率高于20kHz的機(jī)械波，具有波長(zhǎng)短、方向性好、能量集中等特點(diǎn)。當(dāng)超聲波在均勻介質(zhì)中傳播時(shí)，會(huì)以恒定的速度和方向直線傳播；然而，當(dāng)遇到介質(zhì)中的缺陷，如裂紋、松動(dòng)、接觸不良等情況時(shí)，超聲波的傳播特性就會(huì)發(fā)生顯著變化。當(dāng)超聲波遇到觸頭表面的缺陷時(shí)，由于缺陷處的介質(zhì)特性與周圍正常介質(zhì)不同，會(huì)導(dǎo)致聲阻抗的差異。根據(jù)聲學(xué)原理，在兩種不同聲阻抗介質(zhì)的交界面上，超聲波會(huì)發(fā)生反射和折射現(xiàn)象。一部分超聲波會(huì)被反射回來(lái)，形成反射波；另一部分則會(huì)透過(guò)交界面繼續(xù)傳播，但傳播方向會(huì)發(fā)生改變，形成折射波。例如，當(dāng)超聲波遇到觸頭表面的裂紋時(shí)，裂紋內(nèi)部通常是空氣或其他低阻抗介質(zhì)，與觸頭金屬材料的聲阻抗差異較大。此時(shí)，大部分超聲波會(huì)在裂紋表面被反射回來(lái)，只有一小部分會(huì)進(jìn)入裂紋內(nèi)部繼續(xù)傳播。通過(guò)檢測(cè)反射波的強(qiáng)度、傳播時(shí)間和相位等參數(shù)，就可以判斷缺陷的存在、位置和大小。超聲波在傳播過(guò)程中還會(huì)發(fā)生衰減現(xiàn)象，其衰減程度與介質(zhì)的性質(zhì)、缺陷的類型和尺寸等因素密切相關(guān)。在含有缺陷的介質(zhì)中，超聲波會(huì)與缺陷相互作用，導(dǎo)致能量的散射和吸收增加，從而使超聲波的傳播距離減小，強(qiáng)度降低。對(duì)于較大的缺陷，超聲波的衰減更為明顯。通過(guò)測(cè)量超聲波在傳播過(guò)程中的衰減程度，也可以獲取有關(guān)缺陷的信息，輔助判斷觸頭的狀態(tài)。在實(shí)際檢測(cè)中，通常使用超聲波傳感器來(lái)發(fā)射和接收超聲波信號(hào)。超聲波傳感器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲波信號(hào)發(fā)射到GIS設(shè)備中，然后接收從設(shè)備內(nèi)部反射回來(lái)的超聲波信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行處理。通過(guò)對(duì)接收信號(hào)的分析和處理，利用專業(yè)的算法和軟件，可以準(zhǔn)確地識(shí)別出反射波的特征，進(jìn)而判斷觸頭是否存在缺陷以及缺陷的具體情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)GIS觸頭發(fā)熱伴隨缺陷的有效檢測(cè)。3.2.2應(yīng)用案例分析在某110kV變電站的GIS設(shè)備檢測(cè)中，超聲波檢測(cè)技術(shù)發(fā)揮了重要作用。該變電站的GIS設(shè)備已經(jīng)運(yùn)行了6年，在一次常規(guī)巡檢中，運(yùn)維人員使用超聲波檢測(cè)設(shè)備對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)檢測(cè)到某間隔的GIS設(shè)備時(shí)，超聲波檢測(cè)儀器顯示在觸頭部位出現(xiàn)了異常的超聲波信號(hào)。正常情況下，觸頭部位的超聲波信號(hào)應(yīng)該相對(duì)穩(wěn)定且強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)；然而，此次檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度明顯高于正常水平，且信號(hào)的頻率和相位也出現(xiàn)了異常波動(dòng)。為了進(jìn)一步確定問(wèn)題，運(yùn)維人員對(duì)該間隔的GIS設(shè)備進(jìn)行了詳細(xì)的記錄，并使用不同頻率的超聲波進(jìn)行多次檢測(cè)。通過(guò)對(duì)多次檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)異常信號(hào)的出現(xiàn)具有重復(fù)性，且與觸頭的位置密切相關(guān)。初步判斷該觸頭可能存在接觸不良或機(jī)械松動(dòng)等缺陷，導(dǎo)致超聲波在傳播過(guò)程中發(fā)生異常反射和散射，從而產(chǎn)生了異常信號(hào)。為了驗(yàn)證這一判斷，在安排停電檢修后，對(duì)該GIS設(shè)備進(jìn)行了解體檢查。解體后發(fā)現(xiàn)，觸頭的部分觸指出現(xiàn)了明顯的磨損和變形，導(dǎo)致接觸面積減小，接觸壓力不足。部分觸指與觸頭座之間的連接部位出現(xiàn)了松動(dòng)現(xiàn)象，這正是導(dǎo)致超聲波信號(hào)異常的原因。由于觸指的磨損和松動(dòng)，使得電流通過(guò)時(shí)接觸電阻增大，從而引發(fā)觸頭發(fā)熱。如果這一問(wèn)題未得到及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，隨著發(fā)熱的加劇，可能會(huì)導(dǎo)致觸頭燒損，甚至引發(fā)設(shè)備故障和停電事故。通過(guò)此次案例可以看出，超聲波檢測(cè)技術(shù)能夠有效地檢測(cè)出GIS觸頭發(fā)熱伴隨的機(jī)械缺陷。它通過(guò)捕捉超聲波信號(hào)的異常變化，為運(yùn)維人員提供了準(zhǔn)確的故障預(yù)警信息，使他們能夠及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，避免了事故的發(fā)生，保障了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。3.2.3優(yōu)勢(shì)與局限性超聲波檢測(cè)技術(shù)在GIS觸頭發(fā)熱帶電檢測(cè)中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。該技術(shù)對(duì)微小缺陷具有較高的檢測(cè)靈敏度，能夠檢測(cè)出觸頭表面極其微小的裂紋、磨損等缺陷。例如，對(duì)于寬度在0.1mm以下的微小裂紋，超聲波檢測(cè)技術(shù)依然能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)到其存在，并通過(guò)分析反射波的特征，判斷裂紋的深度和走向。這是因?yàn)槌暡ǖ牟ㄩL(zhǎng)較短，能夠與微小缺陷發(fā)生明顯的相互作用，產(chǎn)生可檢測(cè)的反射波信號(hào)，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理潛在的故障隱患提供了有力支持。超聲波檢測(cè)技術(shù)不受電磁干擾的影響，在復(fù)雜的電磁環(huán)境中，如變電站內(nèi)部，依然能夠穩(wěn)定地工作，保證檢測(cè)結(jié)果的可靠性。與其他檢測(cè)技術(shù)，如基于電信號(hào)的檢測(cè)方法不同，超聲波是一種機(jī)械波，其傳播和檢測(cè)過(guò)程不依賴于電信號(hào)，因此不會(huì)受到強(qiáng)電磁場(chǎng)的干擾。在變電站中，各種電氣設(shè)備產(chǎn)生的強(qiáng)電磁干擾可能會(huì)對(duì)一些檢測(cè)技術(shù)的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響，但超聲波檢測(cè)技術(shù)能夠有效避免這種干擾，準(zhǔn)確地檢測(cè)出觸頭發(fā)熱伴隨的缺陷。該技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)觸頭內(nèi)部缺陷的檢測(cè)，通過(guò)分析超聲波在觸頭內(nèi)部的傳播特性，獲取有關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和缺陷的信息。例如，當(dāng)觸頭內(nèi)部存在空洞、夾雜等缺陷時(shí)，超聲波在傳播過(guò)程中會(huì)發(fā)生反射、折射和散射等現(xiàn)象，通過(guò)檢測(cè)這些變化，就可以推斷出內(nèi)部缺陷的存在和位置，為全面評(píng)估觸頭的健康狀況提供了重要依據(jù)。然而，超聲波檢測(cè)技術(shù)也存在一定的局限性。檢測(cè)結(jié)果容易受到檢測(cè)角度和傳播介質(zhì)的影響。當(dāng)檢測(cè)角度不合適時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致超聲波無(wú)法有效地傳播到缺陷部位，或者反射波無(wú)法被傳感器接收，從而造成漏檢。傳播介質(zhì)的不均勻性，如GIS設(shè)備內(nèi)部的SF6氣體密度不均勻、含有雜質(zhì)等，也會(huì)影響超聲波的傳播特性，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)誤差。在實(shí)際檢測(cè)中，由于GIS設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢測(cè)角度的選擇往往受到限制，這增加了檢測(cè)的難度和不確定性。超聲波檢測(cè)技術(shù)的定位精度相對(duì)有限，對(duì)于缺陷的具體位置和尺寸的確定，不如一些其他高精度檢測(cè)技術(shù)準(zhǔn)確。雖然可以通過(guò)分析超聲波信號(hào)的傳播時(shí)間和反射特征來(lái)大致確定缺陷的位置，但在復(fù)雜的設(shè)備結(jié)構(gòu)中，由于超聲波的多次反射和折射，以及信號(hào)的衰減等因素，使得定位的準(zhǔn)確性受到一定影響。對(duì)于一些形狀不規(guī)則的缺陷，準(zhǔn)確測(cè)量其尺寸也存在一定困難，這在一定程度上影響了對(duì)故障嚴(yán)重程度的準(zhǔn)確評(píng)估。3.3局部放電檢測(cè)技術(shù)3.3.1技術(shù)原理局部放電檢測(cè)技術(shù)是基于電、光、聲等多物理場(chǎng)信號(hào)的綜合檢測(cè)原理來(lái)判斷GIS觸頭絕緣狀況。當(dāng)GIS觸頭發(fā)生局部放電時(shí)，會(huì)在局部區(qū)域產(chǎn)生瞬間的高電場(chǎng)強(qiáng)度，導(dǎo)致絕緣介質(zhì)中的電子被加速并與其他分子發(fā)生碰撞，從而引發(fā)一系列物理現(xiàn)象。在電信號(hào)方面，局部放電會(huì)產(chǎn)生脈沖電流。這些脈沖電流的頻率范圍很寬，從幾kHz到數(shù)GHz不等，其中包含了豐富的放電特征信息。當(dāng)觸頭絕緣出現(xiàn)缺陷，如存在氣隙、雜質(zhì)等時(shí)，氣隙或雜質(zhì)處的電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)顯著增強(qiáng)，導(dǎo)致局部放電的發(fā)生。此時(shí)，會(huì)有瞬間的電流脈沖通過(guò)觸頭和周圍的導(dǎo)電回路，形成電信號(hào)。通過(guò)在GIS設(shè)備的接地線上安裝高頻電流傳感器，就可以檢測(cè)到這些脈沖電流信號(hào)。高頻電流傳感器能夠感應(yīng)到電流的變化，并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出，然后通過(guò)信號(hào)處理電路對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行放大、濾波和分析，提取出放電脈沖的幅值、頻率、相位等特征參數(shù)，以此來(lái)判斷局部放電的強(qiáng)度和類型。局部放電還會(huì)伴隨光信號(hào)的產(chǎn)生。在放電過(guò)程中，電子與氣體分子碰撞會(huì)使氣體分子激發(fā)，當(dāng)這些激發(fā)態(tài)的分子回到基態(tài)時(shí)，會(huì)輻射出光子，形成光信號(hào)。不同的氣體分子在放電時(shí)輻射的光波長(zhǎng)不同，例如，在GIS設(shè)備中常用的SF6氣體，其放電時(shí)產(chǎn)生的光信號(hào)主要集中在紫外波段。通過(guò)使用紫外光傳感器，如日盲型紫外傳感器，能夠檢測(cè)到這些紫外光信號(hào)。日盲型紫外傳感器對(duì)太陽(yáng)輻射的可見(jiàn)光和近紫外光不敏感，只對(duì)放電產(chǎn)生的特定波長(zhǎng)的紫外光有響應(yīng)，從而可以有效地排除環(huán)境光的干擾，準(zhǔn)確地檢測(cè)到局部放電產(chǎn)生的光信號(hào)。通過(guò)分析光信號(hào)的強(qiáng)度、脈沖頻率等參數(shù)，也可以獲取有關(guān)局部放電的信息。局部放電過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生超聲波信號(hào)。這是因?yàn)榉烹姇r(shí)會(huì)引起周圍介質(zhì)的劇烈振動(dòng)，產(chǎn)生機(jī)械波，即超聲波。超聲波的頻率通常在20kHz以上，其傳播特性與介質(zhì)的性質(zhì)密切相關(guān)。在GIS設(shè)備中，超聲波會(huì)在SF6氣體和金屬外殼等介質(zhì)中傳播。通過(guò)在GIS設(shè)備外殼上安裝超聲波傳感器，如壓電式超聲波傳感器，能夠接收這些超聲波信號(hào)。壓電式超聲波傳感器利用壓電效應(yīng)，將接收到的超聲波振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。當(dāng)超聲波作用在傳感器的壓電材料上時(shí)，會(huì)使壓電材料產(chǎn)生電荷，電荷的大小與超聲波的強(qiáng)度成正比。通過(guò)對(duì)這些電信號(hào)的分析，如測(cè)量信號(hào)的幅值、到達(dá)時(shí)間等，可以確定局部放電的位置和強(qiáng)度。例如，當(dāng)在多個(gè)位置安裝超聲波傳感器時(shí)，通過(guò)比較不同傳感器接收到信號(hào)的時(shí)間差，可以利用時(shí)差定位法來(lái)確定放電點(diǎn)的位置。通過(guò)綜合分析電、光、聲等多種信號(hào)，能夠更全面、準(zhǔn)確地判斷GIS觸頭的絕緣狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的故障隱患。例如，當(dāng)同時(shí)檢測(cè)到電信號(hào)、光信號(hào)和超聲波信號(hào)時(shí)，且這些信號(hào)的特征參數(shù)都表明存在局部放電現(xiàn)象，那么就可以更加確定觸頭存在絕緣問(wèn)題，并且可以根據(jù)各信號(hào)的具體特征，進(jìn)一步分析絕緣缺陷的類型、嚴(yán)重程度和位置等信息。3.3.2應(yīng)用案例分析在某110kV變電站的GIS設(shè)備運(yùn)行維護(hù)中，局部放電檢測(cè)技術(shù)成功發(fā)揮了重要作用，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理了潛在的觸頭發(fā)熱及絕緣問(wèn)題。該變電站的GIS設(shè)備已運(yùn)行7年，在一次常規(guī)的帶電檢測(cè)中，工作人員使用局部放電檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面檢測(cè)。檢測(cè)系統(tǒng)集成了高頻電流傳感器、紫外光傳感器和超聲波傳感器，能夠同時(shí)采集電、光、聲三種信號(hào)。在檢測(cè)到某間隔的GIS設(shè)備時(shí)，高頻電流傳感器檢測(cè)到了一系列異常的脈沖電流信號(hào)，脈沖幅值較大，且出現(xiàn)的頻率較為頻繁，在1分鐘內(nèi)檢測(cè)到了20個(gè)明顯的放電脈沖。同時(shí)，紫外光傳感器也捕捉到了微弱的紫外光信號(hào)，其強(qiáng)度雖然較弱，但與正常運(yùn)行狀態(tài)下的背景信號(hào)有明顯區(qū)別。超聲波傳感器同樣檢測(cè)到了異常的超聲波信號(hào)，信號(hào)的幅值超過(guò)了正常運(yùn)行時(shí)的閾值，且信號(hào)的波形呈現(xiàn)出明顯的脈沖特征。工作人員對(duì)這些異常信號(hào)進(jìn)行了詳細(xì)記錄和分析。根據(jù)電信號(hào)的脈沖幅值和頻率，初步判斷局部放電的強(qiáng)度較大，可能存在較為嚴(yán)重的絕緣缺陷。結(jié)合紫外光信號(hào)和超聲波信號(hào)的特征，進(jìn)一步確定了放電位置位于該間隔的觸頭部位。為了驗(yàn)證這一判斷，工作人員使用紅外熱像儀對(duì)該間隔的GIS設(shè)備進(jìn)行了溫度檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)觸頭部位的溫度明顯高于其他部位，最高溫度達(dá)到了65℃，比正常運(yùn)行溫度高出20℃左右，這進(jìn)一步表明觸頭可能因局部放電導(dǎo)致發(fā)熱異常。在安排停電檢修后，對(duì)該間隔的GIS設(shè)備進(jìn)行了解體檢查。解體后發(fā)現(xiàn)，觸頭表面存在多處明顯的放電痕跡，部分觸指的絕緣涂層被擊穿，形成了碳化通道。觸指與觸頭座之間的接觸部位也出現(xiàn)了燒蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致接觸電阻增大。由于局部放電的持續(xù)作用，使得觸頭的絕緣性能下降，接觸電阻增大，進(jìn)而引發(fā)觸頭發(fā)熱。如果這一問(wèn)題未得到及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，隨著局部放電的加劇和溫度的不斷升高，可能會(huì)導(dǎo)致觸頭燒損，甚至引發(fā)設(shè)備短路故障，造成大面積停電事故。通過(guò)此次案例可以看出，局部放電檢測(cè)技術(shù)能夠有效地檢測(cè)出GIS觸頭發(fā)熱伴隨的絕緣缺陷。通過(guò)多信號(hào)融合檢測(cè)和分析，為運(yùn)維人員提供了準(zhǔn)確的故障預(yù)警信息，使他們能夠及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，避免了事故的發(fā)生，保障了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。3.3.3優(yōu)勢(shì)與局限性局部放電檢測(cè)技術(shù)在GIS觸頭發(fā)熱帶電檢測(cè)中具有顯著的優(yōu)勢(shì)，尤其是在早期絕緣故障檢測(cè)方面。該技術(shù)能夠在絕緣缺陷還處于萌芽狀態(tài)時(shí)，通過(guò)檢測(cè)局部放電信號(hào)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題。例如，當(dāng)觸頭絕緣材料中出現(xiàn)微小的氣隙或雜質(zhì)時(shí)，就可能引發(fā)局部放電，而此時(shí)局部放電檢測(cè)技術(shù)能夠檢測(cè)到這些微弱的放電信號(hào)，為運(yùn)維人員提供早期預(yù)警，使他們能夠采取相應(yīng)的措施，如加強(qiáng)監(jiān)測(cè)、及時(shí)維修等，避免絕緣故障的進(jìn)一步發(fā)展，有效降低設(shè)備故障的風(fēng)險(xiǎn)。局部放電檢測(cè)技術(shù)能夠提供豐富的絕緣狀態(tài)信息。通過(guò)分析放電信號(hào)的特征，如脈沖幅值、頻率、相位等，可以推斷出絕緣缺陷的類型、嚴(yán)重程度和位置等信息。當(dāng)檢測(cè)到的放電脈沖幅值較大且頻率較高時(shí)，可能表示存在較為嚴(yán)重的絕緣缺陷；通過(guò)時(shí)差定位法分析超聲波信號(hào)的到達(dá)時(shí)間差，可以較為準(zhǔn)確地確定放電點(diǎn)的位置，為后續(xù)的維修工作提供重要依據(jù)。然而，局部放電檢測(cè)技術(shù)也存在一些局限性。檢測(cè)信號(hào)易受干擾是其主要問(wèn)題之一。在實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中，GIS設(shè)備周圍存在著各種電磁干擾源，如其他電氣設(shè)備的電磁輻射、通信信號(hào)等，這些干擾可能會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)到的電信號(hào)出現(xiàn)誤判。環(huán)境中的噪聲，如機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲、電氣設(shè)備的嗡嗡聲等，也會(huì)對(duì)超聲波信號(hào)的檢測(cè)產(chǎn)生干擾，影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。目前的局部放電檢測(cè)技術(shù)在定量分析方面還存在一定的困難。雖然可以檢測(cè)到局部放電信號(hào)，但對(duì)于放電量的準(zhǔn)確測(cè)量以及絕緣剩余壽命的精確預(yù)測(cè)，還缺乏有效的方法和手段。不同類型的絕緣缺陷產(chǎn)生的局部放電信號(hào)特征可能存在重疊，導(dǎo)致在判斷絕緣缺陷的具體類型和嚴(yán)重程度時(shí)存在一定的不確定性，這在一定程度上影響了對(duì)設(shè)備狀態(tài)的準(zhǔn)確評(píng)估和維修決策的制定。四、GIS觸頭發(fā)熱狀態(tài)評(píng)估技術(shù)4.1基于溫度數(shù)據(jù)的評(píng)估方法4.1.1溫度閾值法溫度閾值法是一種較為簡(jiǎn)單直接的GIS觸頭發(fā)熱狀態(tài)評(píng)估方法，其核心原理是通過(guò)預(yù)設(shè)一個(gè)溫度閾值，將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的觸頭溫度與該閾值進(jìn)行對(duì)比，以此來(lái)判斷觸頭的運(yùn)行狀態(tài)是否正常。這一方法的理論依據(jù)主要源于電力設(shè)備的熱學(xué)特性以及長(zhǎng)期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。在電力設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中，觸頭作為電流傳輸?shù)年P(guān)鍵部件，其溫度會(huì)隨著電流大小、接觸電阻等因素的變化而變化。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究和實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)觸頭溫度超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，設(shè)備發(fā)生故障的概率會(huì)顯著增加。因此，根據(jù)設(shè)備的類型、額定參數(shù)、運(yùn)行環(huán)境等因素，預(yù)先設(shè)定一個(gè)合理的溫度閾值，就可以利用該閾值來(lái)快速判斷觸頭的狀態(tài)。在實(shí)際應(yīng)用中，溫度閾值的設(shè)定需要綜合考慮多方面因素。不同類型和規(guī)格的GIS設(shè)備，其觸頭的散熱條件、額定電流等參數(shù)各不相同，因此需要根據(jù)設(shè)備的具體情況來(lái)確定合適的閾值。對(duì)于110kV及以下電壓等級(jí)的GIS設(shè)備，其觸頭正常運(yùn)行溫度一般在50℃-70℃之間，當(dāng)溫度超過(guò)80℃時(shí)，就可能存在發(fā)熱隱患，此時(shí)可將80℃設(shè)定為預(yù)警閾值；當(dāng)溫度超過(guò)100℃時(shí)，設(shè)備發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)急劇增加，可將100℃設(shè)定為故障閾值。而對(duì)于220kV及以上電壓等級(jí)的GIS設(shè)備，由于其傳輸功率更大，散熱要求更高，相應(yīng)的溫度閾值也會(huì)有所不同，預(yù)警閾值可能設(shè)定在90℃左右，故障閾值則可能設(shè)定在110℃左右。環(huán)境因素對(duì)溫度閾值的設(shè)定也有重要影響。在高溫環(huán)境下，設(shè)備的散熱條件變差，觸頭溫度會(huì)相對(duì)升高，此時(shí)需要適當(dāng)降低溫度閾值；而在通風(fēng)良好、環(huán)境溫度較低的情況下，可以適當(dāng)提高溫度閾值。在夏季高溫時(shí)段，環(huán)境溫度經(jīng)常超過(guò)35℃，對(duì)于戶外運(yùn)行的GIS設(shè)備，其溫度閾值可適當(dāng)降低5℃-10℃；而在冬季，環(huán)境溫度較低，溫度閾值可適當(dāng)提高5℃左右。以某110kV變電站的GIS設(shè)備為例，該設(shè)備的額定電流為1250A，在日常運(yùn)行中，通過(guò)紅外測(cè)溫設(shè)備對(duì)觸頭溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。根據(jù)設(shè)備的技術(shù)參數(shù)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，設(shè)定其預(yù)警溫度閾值為80℃，故障溫度閾值為100℃。在一次監(jiān)測(cè)中，發(fā)現(xiàn)某間隔的觸頭溫度達(dá)到了85℃，超過(guò)了預(yù)警閾值。運(yùn)維人員立即對(duì)該間隔進(jìn)行了詳細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)觸頭的部分觸指存在接觸不良的情況，導(dǎo)致接觸電阻增大，進(jìn)而引起發(fā)熱。由于及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取了相應(yīng)的處理措施，避免了故障的進(jìn)一步發(fā)展。如果在后續(xù)的監(jiān)測(cè)中，觸頭溫度繼續(xù)上升并超過(guò)100℃，則可判斷該觸頭已出現(xiàn)嚴(yán)重故障，需要立即停電進(jìn)行檢修，以防止設(shè)備損壞和停電事故的發(fā)生。然而，溫度閾值法也存在一定的局限性。單一的溫度閾值難以全面準(zhǔn)確地反映觸頭的真實(shí)狀態(tài)。當(dāng)觸頭出現(xiàn)輕微的接觸不良或其他潛在問(wèn)題時(shí)，溫度可能只是緩慢上升，尚未超過(guò)閾值，但此時(shí)觸頭的性能已經(jīng)開(kāi)始下降，若僅依據(jù)閾值判斷，可能會(huì)忽略這些潛在的隱患。在一些特殊情況下，如設(shè)備啟動(dòng)或負(fù)載突變時(shí)，觸頭溫度會(huì)出現(xiàn)短暫的波動(dòng)，可能會(huì)瞬間超過(guò)閾值，但這并不一定意味著設(shè)備存在故障。溫度閾值法沒(méi)有考慮到溫度變化的趨勢(shì)以及其他相關(guān)因素，如電流大小、接觸電阻等對(duì)觸頭狀態(tài)的綜合影響，因此在評(píng)估的準(zhǔn)確性和全面性上存在一定的不足。4.1.2溫度趨勢(shì)分析法溫度趨勢(shì)分析法是通過(guò)對(duì)GIS觸頭溫度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)進(jìn)行深入分析，來(lái)有效評(píng)估觸頭運(yùn)行狀態(tài)的一種方法。該方法基于這樣一個(gè)原理：在正常運(yùn)行狀態(tài)下，GIS觸頭的溫度通常會(huì)保持相對(duì)穩(wěn)定，即使存在一定的波動(dòng)，也會(huì)在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。然而，當(dāng)觸頭出現(xiàn)接觸不良、電阻增大等問(wèn)題時(shí)，其溫度會(huì)逐漸升高，且這種升高往往具有一定的規(guī)律性。通過(guò)持續(xù)監(jiān)測(cè)觸頭溫度，并繪制溫度-時(shí)間曲線，就可以清晰地觀察到溫度的變化趨勢(shì)，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的發(fā)熱隱患。在實(shí)際應(yīng)用中，溫度趨勢(shì)分析法需要借助先進(jìn)的監(jiān)測(cè)設(shè)備和數(shù)據(jù)分析軟件。利用高精度的溫度傳感器，如光纖光柵溫度傳感器、紅外測(cè)溫傳感器等，對(duì)觸頭溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)的監(jiān)測(cè)。這些傳感器能夠?qū)囟刃盘?hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)或光信號(hào)，并通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線路將信號(hào)傳輸?shù)胶笈_(tái)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)會(huì)按照一定的時(shí)間間隔，如每分鐘、每5分鐘等，對(duì)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和存儲(chǔ)。然后，利用專業(yè)的數(shù)據(jù)分析軟件，如MATLAB、Origin等，對(duì)采集到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。在軟件中，通過(guò)繪制溫度-時(shí)間折線圖，直觀地展示溫度的變化趨勢(shì)?？梢栽O(shè)置不同的時(shí)間尺度，如日、周、月等，以便從不同角度觀察溫度的變化情況。以某220kV變電站的GIS設(shè)備為例，該設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)光纖光柵溫度傳感器對(duì)觸頭溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在監(jiān)測(cè)的初始階段，觸頭溫度基本穩(wěn)定在60℃左右，波動(dòng)范圍較小，在±2℃以內(nèi)。隨著時(shí)間的推移，在第10天左右，發(fā)現(xiàn)觸頭溫度開(kāi)始逐漸上升，每天升高約1℃。通過(guò)繪制溫度-時(shí)間曲線，可以清晰地看到溫度呈現(xiàn)出持續(xù)上升的趨勢(shì)。此時(shí)，運(yùn)維人員意識(shí)到可能存在問(wèn)題，立即對(duì)設(shè)備進(jìn)行了詳細(xì)檢查。通過(guò)回路電阻測(cè)試發(fā)現(xiàn)，觸頭的接觸電阻相比之前增大了30%，這正是導(dǎo)致溫度上升的原因。由于及時(shí)發(fā)現(xiàn)了溫度的變化趨勢(shì)，并采取了相應(yīng)的措施，如對(duì)觸頭進(jìn)行緊固、清潔等處理，有效地避免了故障的發(fā)生。為了更準(zhǔn)確地分析溫度趨勢(shì)，還可以采用一些數(shù)據(jù)分析方法，如線性回歸分析、移動(dòng)平均法等。線性回歸分析可以通過(guò)建立溫度與時(shí)間的線性模型，來(lái)預(yù)測(cè)溫度的未來(lái)變化趨勢(shì)。移動(dòng)平均法則是通過(guò)計(jì)算一定時(shí)間窗口內(nèi)溫度的平均值，來(lái)平滑溫度曲線，消除短期波動(dòng)的影響，更清晰地顯示出長(zhǎng)期的溫度變化趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)過(guò)去一周的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行移動(dòng)平均處理，取3天的移動(dòng)平均窗口，得到的移動(dòng)平均溫度曲線能夠更直觀地反映出溫度的上升趨勢(shì)，為運(yùn)維人員提供更準(zhǔn)確的決策依據(jù)。溫度趨勢(shì)分析法能夠動(dòng)態(tài)地反映觸頭的運(yùn)行狀態(tài)，提前發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題，為設(shè)備的維護(hù)和檢修提供更有價(jià)值的信息。與溫度閾值法相比，它不僅關(guān)注當(dāng)前的溫度值，更注重溫度的變化過(guò)程，能夠更全面、準(zhǔn)確地評(píng)估觸頭的健康狀況，在GIS觸頭發(fā)熱狀態(tài)評(píng)估中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。4.2基于多參數(shù)融合的評(píng)估方法4.2.1層次分析法層次分析法（AnalyticHierarchyProcess，AHP）是一種將與決策總是有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行定性和定量分析的決策方法。在GIS觸頭發(fā)熱狀態(tài)評(píng)估中，利用層次分析法確定各檢測(cè)參數(shù)權(quán)重，綜合評(píng)估觸頭狀態(tài)，能夠有效提高評(píng)估的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。運(yùn)用層次分析法進(jìn)行GIS觸頭發(fā)熱狀態(tài)評(píng)估，首先需要構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型。將評(píng)估目標(biāo)確定為“GIS觸頭狀態(tài)評(píng)估”，作為目標(biāo)層。準(zhǔn)則層則包含影響觸頭狀態(tài)的主要因素，如觸頭溫度、接觸壓力、接觸電阻、局部放電量等檢測(cè)參數(shù)。指標(biāo)層為具體的檢測(cè)數(shù)據(jù)，例如不同時(shí)刻的觸頭溫度值、接觸壓力測(cè)量值等。通過(guò)這樣的層次劃分，將復(fù)雜的評(píng)估問(wèn)題分解為多個(gè)層次，使問(wèn)題更加清晰、條理化。構(gòu)建判斷矩陣是層次分析法的關(guān)鍵步驟之一。針對(duì)準(zhǔn)則層中的每一個(gè)準(zhǔn)則，對(duì)其下一層的元素進(jìn)行兩兩比較，判斷它們對(duì)于該準(zhǔn)則的相對(duì)重要性。通常采用1-9標(biāo)度法來(lái)量化這種比較結(jié)果。1表示兩個(gè)元素同等重要，3表示前者比后者稍重要，5表示前者比后者明顯重要，7表示前者比后者強(qiáng)烈重要，9表示前者比后者極端重要，2、4、6、8則表示相鄰判斷的中間值。例如，對(duì)于觸頭溫度和接觸壓力這兩個(gè)因素，若認(rèn)為觸頭溫度對(duì)觸頭狀態(tài)的影響比接觸壓力稍重要，那么在判斷矩陣中對(duì)應(yīng)的元素取值為3。通過(guò)對(duì)準(zhǔn)則層下各元素的兩兩比較，構(gòu)建出完整的判斷矩陣。判斷矩陣構(gòu)建完成后，需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。這是為了確保判斷矩陣的邏輯一致性，避免出現(xiàn)矛盾的判斷。一致性指標(biāo)CI（ConsistencyIndex）和隨機(jī)一致性指標(biāo)RI（RandomConsistencyIndex）是常用的檢驗(yàn)指標(biāo)。計(jì)算一致性比例CR（ConsistencyRatio），公式為CR=CI/RI。當(dāng)CR＜0.1時(shí)，認(rèn)為判斷矩陣具有滿意的一致性，其權(quán)重分配是合理的；若CR≥0.1，則需要重新調(diào)整判斷矩陣，直至滿足一致性要求。通過(guò)一致性檢驗(yàn)，可以保證層次分析法的結(jié)果具有可靠性和有效性。以某110kV變電站的GIS設(shè)備為例，對(duì)其觸頭狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。構(gòu)建的層次結(jié)構(gòu)模型中，目標(biāo)層為“GIS觸頭狀態(tài)評(píng)估”，準(zhǔn)則層包括觸頭溫度、接觸壓力、接觸電阻和局部放電量。邀請(qǐng)三位電力設(shè)備專家對(duì)準(zhǔn)則層元素進(jìn)行兩兩比較打分，構(gòu)建判斷矩陣。經(jīng)過(guò)計(jì)算，得到觸頭溫度、接觸壓力、接觸電阻和局部放電量的權(quán)重分別為0.4、0.25、0.2、0.15。結(jié)合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)得到的各參數(shù)數(shù)據(jù)，綜合評(píng)估該GIS觸頭的狀態(tài)。通過(guò)這種方式，能夠充分考慮多個(gè)檢測(cè)參數(shù)對(duì)觸頭狀態(tài)的影響，更加準(zhǔn)確地評(píng)估觸頭的運(yùn)行狀況，為設(shè)備的維護(hù)和檢修提供科學(xué)依據(jù)。4.2.2模糊綜合評(píng)價(jià)法模糊綜合評(píng)價(jià)法是一種基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評(píng)價(jià)方法，它將模糊數(shù)學(xué)理論應(yīng)用于觸頭狀態(tài)評(píng)估，能夠有效處理評(píng)估過(guò)程中的模糊性和不確定性問(wèn)題。在GIS觸頭發(fā)熱狀態(tài)評(píng)估中，由于影響觸頭狀態(tài)的因素眾多，且各因素之間的關(guān)系復(fù)雜，存在一定的模糊性，因此模糊綜合評(píng)價(jià)法具有重要的應(yīng)用價(jià)值。在運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行觸頭狀態(tài)評(píng)估時(shí)，首先需要確定評(píng)價(jià)因素集和評(píng)價(jià)等級(jí)集。評(píng)價(jià)因素集U包含影響觸頭狀態(tài)的各種因素，如U={觸頭溫度，接觸壓力，接觸電阻，局部放電量}。評(píng)價(jià)等級(jí)集V則是對(duì)觸頭狀態(tài)的不同評(píng)價(jià)等級(jí)，通常可分為“良好”“一般”“較差”“惡劣”等，即V={v1，v2，v3，v4}。通過(guò)明確評(píng)價(jià)因素集和評(píng)價(jià)等級(jí)集，為后續(xù)的評(píng)價(jià)過(guò)程奠定基礎(chǔ)。確定模糊關(guān)系矩陣R是模糊綜合評(píng)價(jià)法的關(guān)鍵步驟之一。模糊關(guān)系矩陣R反映了各評(píng)價(jià)因素與評(píng)價(jià)等級(jí)之間的模糊關(guān)系。通過(guò)對(duì)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)以及專家知識(shí)的分析和總結(jié)，確定每個(gè)評(píng)價(jià)因素對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)的隸屬度。例如，對(duì)于觸頭溫度這一評(píng)價(jià)因素，當(dāng)溫度處于正常范圍時(shí)，對(duì)“良好”等級(jí)的隸屬度可能為0.8，對(duì)“一般”等級(jí)的隸屬度為0.2；當(dāng)溫度略高于正常范圍時(shí)，對(duì)“良好”等級(jí)的隸屬度可能降為0.5，對(duì)“一般”等級(jí)的隸屬度升為0.4，對(duì)“較差”等級(jí)的隸屬度為0.1。通過(guò)對(duì)每個(gè)評(píng)價(jià)因素的隸屬度分析，構(gòu)建出模糊關(guān)系矩陣R。結(jié)合層次分析法確定的各評(píng)價(jià)因素權(quán)重向量A，與模糊關(guān)系矩陣R進(jìn)行模糊合成運(yùn)算，得到綜合評(píng)價(jià)結(jié)果向量B，公式為B=A°R，其中“°”表示模糊合成算子，常用的有主因素決定型、主因素突出型、加權(quán)平均型等。根據(jù)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果向量B中各元素的值，確定觸頭狀態(tài)所屬的評(píng)價(jià)等級(jí)。若B=[0.3，0.4，0.2，0.1]，則表明觸頭狀態(tài)更傾向于“一般”等級(jí)。以某220kV變電站的GIS設(shè)備為例，運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)其觸頭狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。確定評(píng)價(jià)因素集U={觸頭溫度，接觸壓力，接觸電阻，局部放電量}，評(píng)價(jià)等級(jí)集V={良好，一般，較差，惡劣}。通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析和專家經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，構(gòu)建模糊關(guān)系矩陣R。利用層次分析法確定各評(píng)價(jià)因素的權(quán)重向量A=[0.4，0.25，0.2，0.15]。經(jīng)過(guò)模糊合成運(yùn)算，得到綜合評(píng)價(jià)結(jié)果向量B=[0.25，0.4，0.3，0.05]。根據(jù)最大隸屬度原則，判斷該GIS觸頭狀態(tài)為“一般”，需要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和維護(hù)。通過(guò)該案例可以看出，模糊綜合評(píng)價(jià)法能夠充分考慮多個(gè)因素的綜合影響，對(duì)GIS觸頭發(fā)熱狀態(tài)進(jìn)行全面、客觀的評(píng)估，為電力設(shè)備的運(yùn)維決策提供科學(xué)依據(jù)。4.3基于人工智能的評(píng)估方法4.3.1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在GIS觸頭發(fā)熱狀態(tài)評(píng)估中展現(xiàn)出強(qiáng)大的能力，它通過(guò)構(gòu)建復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)大量檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)觸頭狀態(tài)的智能評(píng)估。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由輸入層、隱藏層和輸出層組成，各層之間通過(guò)權(quán)重連接。在GIS觸頭發(fā)熱狀態(tài)評(píng)估中，輸入層接收來(lái)自各種檢測(cè)技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)，如觸頭溫度、接觸壓力、接觸電阻、局部放電量等。這些數(shù)據(jù)作為網(wǎng)絡(luò)的輸入，為后續(xù)的分析提供原始信息。隱藏層是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的核心部分，它包含多個(gè)神經(jīng)元，能夠?qū)斎霐?shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜的非線性變換。通過(guò)大量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以自動(dòng)學(xué)習(xí)到這些參數(shù)之間的復(fù)雜關(guān)系，挖掘數(shù)據(jù)中的潛在模式和特征。例如，它可以學(xué)習(xí)到觸頭溫度與接觸電阻之間的非線性關(guān)聯(lián)，以及局部放電量與觸頭絕緣狀態(tài)之間的內(nèi)在聯(lián)系。在訓(xùn)練過(guò)程中，通過(guò)不斷調(diào)整隱藏層神經(jīng)元之間的權(quán)重和閾值，使網(wǎng)絡(luò)的輸出盡可能接近實(shí)際的觸頭狀態(tài)。這一過(guò)程利用了反向傳播算法，該算法通過(guò)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)輸出與實(shí)際值之間的誤差，并將誤差反向傳播到前面的層，從而調(diào)整權(quán)重和閾值，使得誤差逐漸減小。通過(guò)多次迭代訓(xùn)練，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠不斷優(yōu)化自身的參數(shù)，提高對(duì)觸頭狀態(tài)評(píng)估的準(zhǔn)確性。輸出層則根據(jù)隱藏層的處理結(jié)果，輸出對(duì)觸頭狀態(tài)的評(píng)估結(jié)果，如正常、異常、故障等不同狀態(tài)類別。以某330kV變電站的GIS設(shè)備為例，收集了該設(shè)備在不同運(yùn)行條件下的大量檢測(cè)數(shù)據(jù)，包括一年時(shí)間內(nèi)的觸頭溫度、接觸壓力、接觸電阻和局部放電量等數(shù)據(jù)，共計(jì)500組樣本。利用這些數(shù)據(jù)對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練過(guò)程中設(shè)置隱藏層神經(jīng)元數(shù)量為20個(gè)，學(xué)習(xí)率為0.01，迭代次數(shù)為1000次。經(jīng)過(guò)訓(xùn)練后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)新的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，能夠準(zhǔn)確地判斷出觸頭的狀態(tài)。在一次實(shí)際檢測(cè)中，輸入新的檢測(cè)數(shù)據(jù)后，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的評(píng)估結(jié)果顯示該觸頭處于異常狀態(tài)。經(jīng)進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，觸頭存在接觸不良的問(wèn)題，接觸電阻增大，導(dǎo)致溫度升高，驗(yàn)證了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過(guò)大量的實(shí)際案例驗(yàn)證，該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)GIS觸頭發(fā)熱狀態(tài)評(píng)估的準(zhǔn)確率達(dá)到了90%以上，為電力設(shè)備的運(yùn)維提供了可靠的依據(jù)。4.3.2支持向量機(jī)算法支持向量機(jī)（SupportVectorMachine，SVM）算法在處理小樣本、非線性問(wèn)題時(shí)表現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在GIS觸頭發(fā)熱狀態(tài)評(píng)估中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。其基本原理是尋找一個(gè)最優(yōu)分類超平面，將不同類別的樣本盡可能分開(kāi)，并且使分類間隔最大化。在GIS觸頭發(fā)熱狀態(tài)評(píng)估中，將觸頭的不同狀態(tài)，如正常狀態(tài)、輕微發(fā)熱狀態(tài)、嚴(yán)重發(fā)熱狀態(tài)等，看作不同的類別。通過(guò)對(duì)已知狀態(tài)的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，SVM算法可以找到一個(gè)能夠準(zhǔn)確區(qū)分這些狀態(tài)的分類超平面。在實(shí)際應(yīng)用中，由于GIS觸頭發(fā)熱狀態(tài)與多個(gè)參數(shù)之間存在復(fù)雜的非線性關(guān)系，直接在原始特征空間中尋找分類超平面往往效果不佳。因此，通常會(huì)采用核函數(shù)將原始數(shù)據(jù)映射到高維特征空間，在高維空間中尋找線性可分的超平面。常用的核函數(shù)有線性核函數(shù)、多項(xiàng)式核函數(shù)、徑向基核函數(shù)等。對(duì)于具有復(fù)雜非線性關(guān)系的GIS觸頭發(fā)熱數(shù)據(jù)，徑向基核函數(shù)（RadialBasisFunction，RBF）常常能夠取得較好的效果。它可以將低維空間中的非線性問(wèn)題轉(zhuǎn)化為高維空間中的線性問(wèn)題，從而有效地提高分類的準(zhǔn)確性。以某220kV變電站的GIS設(shè)備為例，選取了該設(shè)備在不同運(yùn)行階段的50組檢測(cè)數(shù)據(jù)作為樣本，其中正常狀態(tài)樣本30組，異常狀態(tài)樣本20組。樣本數(shù)據(jù)包括觸頭溫度、接觸壓力、接觸電阻等參數(shù)。利用這些樣本數(shù)據(jù)對(duì)支持向量機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練，采用徑向基核函數(shù)，通過(guò)交叉驗(yàn)證的方法確定核函數(shù)參數(shù)γ和懲罰參數(shù)C的最優(yōu)值。經(jīng)過(guò)訓(xùn)練后的支持向量機(jī)，對(duì)新的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估。在后續(xù)的實(shí)際檢測(cè)中，輸入一組新的檢測(cè)數(shù)據(jù)，支持向量機(jī)準(zhǔn)確地判斷出該觸頭處于輕微發(fā)熱的異常狀態(tài)。通過(guò)進(jìn)一步的檢查和分析，發(fā)現(xiàn)觸頭的接觸壓力有所下降，導(dǎo)致接觸電阻增大，引起了輕微發(fā)熱，與支持向量機(jī)的評(píng)估結(jié)果一致。通過(guò)對(duì)多組實(shí)際數(shù)據(jù)的驗(yàn)證，該支持向量機(jī)對(duì)GIS觸頭發(fā)熱狀態(tài)評(píng)估的準(zhǔn)確率達(dá)到了85%以上，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理觸頭發(fā)熱問(wèn)題提供了有效的技術(shù)手段。五、案例分析5.1某變電站GIS觸頭發(fā)熱檢測(cè)與評(píng)估實(shí)例以某110kV變電站的GIS設(shè)備為例，該變電站于2010年投入運(yùn)行，共有5個(gè)間隔，承擔(dān)著周邊區(qū)域的供電任務(wù)。在2022年的一次例行巡檢中，運(yùn)維人員使用紅外熱像儀對(duì)GIS設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)1號(hào)間隔的A相觸頭部位對(duì)應(yīng)的設(shè)備外殼溫度異常升高。通過(guò)紅外熱像儀測(cè)量，該部位的溫度達(dá)到了75℃，而正常運(yùn)行情況下，該區(qū)域的溫度應(yīng)在40℃-50℃之間，與環(huán)境溫度的溫差一般不超過(guò)20℃。此次檢測(cè)到的溫度不僅遠(yuǎn)超正常運(yùn)行溫度范圍，且與環(huán)境溫度的溫差達(dá)到了45℃，這表明該觸頭可能存在嚴(yán)重的發(fā)熱問(wèn)題。為了進(jìn)一步確定發(fā)熱原因和觸頭狀態(tài)，運(yùn)維人員使用超聲波檢測(cè)設(shè)備對(duì)該觸頭進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果顯示，在觸頭部位檢測(cè)到了異常的超聲波信號(hào)，信號(hào)的強(qiáng)度和頻率與正常狀態(tài)下有明顯差異，這進(jìn)一步驗(yàn)證了觸頭可能存在接觸不良或機(jī)械松動(dòng)等問(wèn)題。同時(shí)，運(yùn)維人員還使用局部放電檢測(cè)設(shè)備對(duì)該間隔進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果未檢測(cè)到明顯的局部放電信號(hào)，初步排除了因絕緣缺陷導(dǎo)致發(fā)熱的可能性。綜合紅外熱像檢測(cè)和超聲波檢測(cè)的結(jié)果，運(yùn)用基于多參數(shù)融合的評(píng)估方法對(duì)該觸頭的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。首先，利用層次分析法確定各檢測(cè)參數(shù)的權(quán)重。邀請(qǐng)三位電力設(shè)備專家對(duì)觸頭溫度、超聲波信號(hào)特征（包括信號(hào)強(qiáng)度、頻率等）這兩個(gè)主要參數(shù)進(jìn)行兩兩比較打分，構(gòu)建判斷矩陣。經(jīng)過(guò)計(jì)算和一致性檢驗(yàn)，得到觸頭溫度的權(quán)重為0.6，超聲波信號(hào)特征的權(quán)重為0.4。然后，根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)確定各參數(shù)對(duì)不同狀態(tài)等級(jí)的隸屬度，構(gòu)建模糊關(guān)系矩陣。對(duì)于觸頭溫度，當(dāng)溫度在40℃-50℃時(shí)，對(duì)“正?！睜顟B(tài)的隸屬度設(shè)為0.8，對(duì)“輕微異?！睜顟B(tài)的隸屬度設(shè)為0.2；當(dāng)溫度在50℃-70℃時(shí)，對(duì)“輕微異?！睜顟B(tài)的隸屬度設(shè)為0.7，對(duì)“嚴(yán)重異常”狀態(tài)的隸屬度設(shè)為0.3；當(dāng)溫度超過(guò)70℃時(shí)，對(duì)“嚴(yán)重異?！睜顟B(tài)的隸屬度設(shè)為0.9，對(duì)“故障”狀態(tài)的隸屬度設(shè)為0.1。對(duì)于超聲波信號(hào)特征，根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度和頻率與正常狀態(tài)的差異程度，確定其對(duì)不同狀態(tài)等級(jí)的隸屬度。最終構(gòu)建的模糊關(guān)系矩陣為：R=\begin{pmatrix}0&0.2&0.7&0.1\\0&0.1&0.6&0.3\end{pmatrix}結(jié)合確定的權(quán)重向量A=[0.6,0.4]，與模糊關(guān)系矩陣R進(jìn)行模糊合成運(yùn)算，得到綜合評(píng)價(jià)結(jié)果向量B：B=A\circR=[0.6,0.4]\circ\begin{pmatrix}0&0.2&0.7&0.1\\0&0.1&0.6&0.3\end{pmatrix}=[0,0.16,0.66,0.18]根據(jù)最大隸屬度原則，判斷該GIS觸頭處于“嚴(yán)重異?！睜顟B(tài)。根據(jù)評(píng)估結(jié)果，運(yùn)維人員立即向上級(jí)匯報(bào)，并制定了詳細(xì)的處理方案。在安排合適的停電檢修時(shí)間后，對(duì)該GIS設(shè)備進(jìn)行解體檢查。解體后發(fā)現(xiàn)，觸頭的部分觸指出現(xiàn)了嚴(yán)重的磨損和變形，導(dǎo)致接觸面積減小，接觸壓力不足，這正是導(dǎo)致觸頭發(fā)熱的主要原因。運(yùn)維人員對(duì)磨損和變形的觸指進(jìn)行了更換，對(duì)觸頭表面進(jìn)行了清潔和打磨處理，以降低接觸電阻。同時(shí)，對(duì)彈性元件進(jìn)行了檢查和調(diào)整，確保接觸壓力恢復(fù)到正常范圍。在完成檢修后，再次對(duì)該觸頭進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估。使用紅外熱像儀檢測(cè)，觸頭部位對(duì)應(yīng)的設(shè)備外殼溫度降至45℃，處于正常運(yùn)行溫度范圍內(nèi)。超聲波檢測(cè)結(jié)果顯示，異常的超聲波信號(hào)消失，信號(hào)特征恢復(fù)正常。再次運(yùn)用基于多參數(shù)融合的評(píng)估方法進(jìn)行評(píng)估，得到的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果向量表明該觸頭狀態(tài)恢復(fù)為“正常”。經(jīng)過(guò)此次處理，該GIS設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)行，至今未再出現(xiàn)觸頭發(fā)熱問(wèn)題，有效保障了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。5.2不同檢測(cè)與評(píng)估技術(shù)的應(yīng)用對(duì)比在上述某110kV變電站的GIS觸頭發(fā)熱檢測(cè)與評(píng)估實(shí)例中，不同檢測(cè)技術(shù)發(fā)揮了各自的作用，其檢測(cè)結(jié)果也存在一定差異。紅外熱像檢測(cè)技術(shù)能夠快速、直觀地檢測(cè)到GIS設(shè)備外殼表面的溫度異常，通過(guò)熱圖像清晰地顯示出溫度分布情況，使運(yùn)維人員能夠迅速定位到可能存在發(fā)熱問(wèn)題的區(qū)域。在該案例中，紅外熱像儀檢測(cè)到1號(hào)間隔A相觸頭部位對(duì)應(yīng)的設(shè)備外殼溫度高達(dá)75℃，遠(yuǎn)超正常范圍，為后續(xù)的檢測(cè)和評(píng)估提供了重要線索。然而，由于受到GIS設(shè)備金屬外殼的屏蔽作用，紅外熱像檢測(cè)技術(shù)無(wú)法直接檢測(cè)內(nèi)部觸頭的溫度，只能通過(guò)外殼溫度間接推測(cè)，存在一定的誤差。超聲波檢測(cè)技術(shù)則對(duì)觸頭的機(jī)械缺陷較為敏感，能夠檢測(cè)到觸頭接觸不良、機(jī)械松動(dòng)等問(wèn)題。在該案例中，超聲波檢測(cè)設(shè)備在觸頭部位檢測(cè)到了異常的超聲波信號(hào)，進(jìn)一步驗(yàn)證了觸頭可能存在的問(wèn)題。與紅外熱像檢測(cè)技術(shù)相比，超聲波檢測(cè)技術(shù)不受電磁干擾的影響，能夠在復(fù)雜的電磁環(huán)境中穩(wěn)定工作。但其檢測(cè)結(jié)果容易受到檢測(cè)角度和傳播介質(zhì)的影響，定位精度相對(duì)有限，對(duì)于缺陷的具體位置和尺寸的確定不夠準(zhǔn)確。局部放電檢測(cè)技術(shù)主要用于檢測(cè)觸頭的絕緣狀況，通過(guò)檢測(cè)局部放電產(chǎn)生的電、光、聲等信號(hào)，判斷絕緣是否存在缺陷。在該案例中，局部放電檢測(cè)設(shè)備未檢測(cè)到明顯的局部放電信號(hào)，初步排除了因絕緣缺陷導(dǎo)致發(fā)熱的可能性。該技術(shù)在早期絕緣故障檢測(cè)方面具有優(yōu)勢(shì)，能夠提供豐富的絕緣狀態(tài)信息，但檢測(cè)信號(hào)易受干擾，在定量分析方面存在困難。不同的評(píng)估方法也呈現(xiàn)出各自的特點(diǎn)。溫度閾值法簡(jiǎn)單直接，通過(guò)預(yù)設(shè)溫度閾值與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度對(duì)比來(lái)判斷觸頭狀態(tài)。但它僅依據(jù)單一溫度參數(shù)，難以全面反