QGDW 11304.2-2021 电力设备带电检测仪器技术规范第2部分:红外热像仪.pdf
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1、ICS 29.240Q/GDW国 家 电 网 有 限 公 司 企 业 标 准电力设备带电检测仪器技术规范第 2 部分:红外热像仪Technical specification for live-testing device of electrical equipment Part 2:Infrared thermal imager2021-12-06 发布2001-12-06 实施国家电网有限公司发 布Q/GDW 11304.22021代替 Q/GDW 11304.22015Q/GDW 11304.22021I目次前言.II1范围.12规范性引用文件.13术语和定义.14产品分类.35技术要求
2、.36检验方法.77检验规则.128标志、包装、运输、贮存.14附录 A(资料性附录)常用红外热像仪的基本要求.16附录 B(资料性附录)通用温度点阵数据文件格式.20编制说明.21Q/GDW 11304.22021II前言为规范电力设备带电检测仪器的设计、生产、采购和检验,促进电力设备带电检测技术的应用,提高电网的运行可靠性,制定本部分。电力设备带电检测仪器技术规范标准分为21个部分:第1部分:通用;第2部分:红外热像仪;第3部分:紫外成像仪;第4-1部分:油中溶解气体分析仪(气相色谱法);第4-2部分:油中溶解气体分析仪(光声光谱法);第5部分:高频局部放电检测仪;第6部分:接地电流检测仪
3、;第7部分:电容型设备绝缘检测仪;第8部分:特高频局部放电检测仪;第9部分:超声波局部放电检测仪;第10部分:支柱瓷绝缘子探伤仪;第11部分:SF6气体湿度检测仪;第12部分:SF6气体纯度检测仪;第13部分:SF6气体分解物产物检测仪;第14部分:SF6气体泄漏激光成像法带电检测仪器技术规范;第15部分:SF6气体泄漏红外成像检测仪;第16部分:暂态地电压局部放电检测仪;第17部分:高压开关机械特性检测仪;第18部分:开关设备分合闸线圈电流检测仪;第19部分:变压器有载分接开关振动检测仪;第20部分:变压器(电抗器)振动检测仪;第21部分:X射线成像检测仪。本部分为电力设备带电检测仪器技术规
4、范标准的第2部分。本部分是对 Q/GDW-2015电力设备带电检测仪器技术规范 第 2 部分:电气设备检测用热像仪技术规范的修订。与 Q/GDW-2015 相比,主要差异如下:增加了“采样帧速率”“最小可分辨温差”“特征空间频率”的术语和定义(见 3.8、3.9、3.10、);增加了“最小可分辨温差”要求及相应的试验方法(见 5.3.7、6.4.7);增加了“高温贮存”“低温贮存”的环境适应性试验(见 6.5.2、6.5.4);修改“热灵敏度”为“噪声等效温差”(见 3.2,2015 年版 3.3);修改“离线型热像仪”为“便携型热像仪”(见 4.1,2015 年版 4.1);修改了“检验仪器
5、要求”(见 6.3.1,2015 年版 6.3.1);修改了“外壳防护”要求及相应的试验方法(见 5.2.10、6.4.9,2015 年版的 5.2.11、6.4.10);Q/GDW 11304.22021III修改了“高温工作”“低温工作”“湿热”“冲击试验”的试验方法(见 6.5.1、6.5.3、6.5.5、6.5.6,2015 年版的 6.5.4、6.5.5、6.5.3、6.5.6);修改了“功能要求”“功能检查”(见 5.4、6.6,2015 年版 5.3、6.6);修改了“检验项目”的要求(见表 2,2015 年版表 2);修改了“常用红外热像仪的基本要求”(见附录 A,2015 年
6、版附录 A);删除了“特征测温范围”的性能要求及相应的试验方法(见 2015 年版的 5.2.3、6.4.4);本部分由国家电网有限公司设备管理部提出并解释。本部分由国家电网有限公司科技部归口。本部分起草单位:国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院、国网辽宁省电力有限公司、国网电网有限公司华东分部、中国电力科学研究院有限公司、国网湖北省电力有限公司电力科学研究院、国网上海市电力公司电力科学研究院、国网新疆电力有限公司电力科学研究院、国网安徽省电力有限公司电力科学研究院、国网吉林省电力有限公司电力科学研究院、全球能源互联网研究院有限公司、松花江水力发电有限公司吉林丰满发电厂、国网湖北省电力有限公司
7、黄石供电公司、浙江大立科技股份有限公司、广州科易光电技术有限公司。本部分主要起草人:金鑫、唐佳能、周建国、王峰、张兴辉、贺家慧、高凯、刘玲、刘静、杨圆、邵明鑫、张赛鹏、金焱、崔亚民、汶小刚、杜茗茗、郎业兴、何建营、韩洪刚、赵义松、陈瑞国、王汀、邱云昊、郝文魁、张建志、杨秀峰、鲁旭臣、张军如、李斌、杨明、韦德福、郭铁、王雅楠、李佳奇、李得时、张强、吴传玺、范乃心本部分2016年11月首次发布,2020年11月第一次修订。本部分在执行过程中的意见或建议反馈至国家电网有限公司科技部。Q/GDW 11304.220211电力设备带电检测仪器技术规范 第 2 部分:红外热像仪1范围本部分规定了电气设备检
8、测用红外热像仪(以下简称“热像仪”)的产品分类、技术要求、检验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存的要求。本部分适用于热像仪。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的,凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 2423.1电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验A:低温GB/T 2423.2电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验B:高温GB/T 2423.3环境试验 第2部分:试验方法 试验Cab:恒定湿热试验GB/T 2423.5环境试验 第2部分:试验方法 试验Ea和导则:冲击
9、GB/T 2423.7-2018环境试验 第2部分:试验方法 试验Ec:粗率操作造成的冲击(主要用于设备型样品)GB/T 2423.10环境试验 第2部分:试验方法 试验Fc:振动(正弦)GB/T 4208外壳防护等级(IP代码)GB 4943.1-2011 信息技术设备 安全 第1部分:通用要求GB/T 18268.1-2010测量、控制和实验室用的电设备 电磁兼容性要求 第1部分:通用要求GB/T 19870-2018工业检测型红外热像仪DL/T 664-2016带电设备红外诊断应用规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1视频信号的信噪比video signal to noise
10、 ratio;(S/N)热像仪正常工作时,信号电压的峰-峰值和噪声电压均方根值之比。GB/T 19870-2018,3.23.2噪声等效温差 noise equivalent temperature difference;NETD热像仪观察一个低空间频率的标准靶标时,当其视频信号的信噪比(S/N)为 1 时,目标与背景之间的温差。也称热灵敏度。注:它代表热像仪可以分辨的最小温差,是评价热像仪的关键参数,单位:mKGB/T 19870-2018,3.3,有修改Q/GDW 11304.2202123.3空间分辨力 spatial resolution热像仪分辨物体空间几何形状细节的能力。它与所使用
11、的红外探测器像元面积大小、光学系统焦距和像质、信号处理电路带宽等有关,一般也可用像元张角(DSA)或瞬时视场来表示。注:此参数通常可近似计算得出:空间分辨力=2水平视场角度()/(360水平像元数),单位:毫弧度(mrad)。GB/T 19870-2018,3.5,有修改3.4测温准确度 measurement accuracy在测温范围内允许的最大温度误差,以绝对误差或误差百分数表示。3.5视场 field of view可观测到的空间范围在水平和垂直方向的最大张角。GB/T 19870-2018,3.43.6测温一致性 measurement uniformity在热像仪视场内不同区域温度
12、测量结果的一致性。GB/T 19870-2018,3.93.7探测器 detector红外热成像系统中探测红外辐射,将辐射能转变成可测量电信号的传感器。注:包括微测辐射热计(micro-bolometer array)、热电堆等,不包括制冷型探测器。GB/T 19870-2018,3.123.8采样帧速率 frame sampling rate采集两帧图像的时间间隔的倒数。单位:赫兹(Hz)。GB/T 19870-2018,3.103.9最小可分辨温差 minimum resolvable temperature differenece;MRTD目标与背景间的温差,即在特定的空间频率下,观察者
13、刚好能分辨出四杆靶时的温差。是综合评价热像仪温度分辨力与空间分辨力的特征参量,包括观察者的主观影响。GB/T 19870-2018,3.133.10特征空间频率(0f)character spatial frequency成像光学系统焦距与探测器像元中心间距之比的1/2。Q/GDW 11304.220213该参数用式(1)计算:021000ffd(1)式中:0f特征空间频率,单位为周每毫弧度(cy/mrad);f成像光学系统焦距,单位为mm(毫米);d探测器像元中心间距,单位为mm(毫米)。GB/T 19870-2018,3.144产品分类4.1便携型热像仪通常指可手持移动检测,要求电池供电,
14、一般具备图像显示、存储和分析等功能。测温准确度要求较高,能实时地给出被测目标的温度及温度分布等图像信息。主要适用于输、变、配电和电机设备进行现场检测,包括一般检测及精确(诊断)检测等。(仪器基本要求见附录表 A.1)4.2在线型热像仪可安装或放置在被检测目标附近(定点或可移动),进行连续的在线检测,将信号传输到主控后台系统,接受其指令进行功能切换。要求具有外部供电接口,连续稳定工作时间长,并能满足各种复杂的使用环境(电磁和气象等环境)要求。主要用于对重要电气设备进行实时连续检测。(仪器基本要求见附录表A.2)4.3机载用热像仪可安装在无人机、机器人等移动平台上,进行巡视检测用,一般具备图像传输
15、、存储等功能。飞机巡线检测用热像仪应具备普通宽视场镜头和远距离窄视场镜头,根据实际需要进行选用。(仪器基本要求见附录表A.3)5技术要求5.1工作条件5.1.1使用环境要求热像仪的使用环境要求如下:a)环境温度:便携型:-1550;在线型:-2055;机载用:-2055;b)相对湿度:90%,无凝露;c)大气压力:80kPa110 kPa;d)进行带电设备红外诊断时,应满足DL/T 664-2016中 4.3 环境条件要求。5.1.2工作电源热像仪的工作电源要求如下:Q/GDW 11304.220214直流电源:5V36V电池。交流电源:220(110%)V,50(12%)Hz。5.2基本参数
16、5.2.1探测器分辨率探测器分辨率宜为160120、320240(384288)、640480或1024768像元。5.2.2发射率选取0.11.0范围,步长0.01可调。5.2.3采样帧速率宜不低于25Hz。特殊应用宜不低于50Hz,如:观测高速运动的目标。5.2.4空间分辨力可根据被测物体的尺寸和距离选取。对远距离观测可选择0.2mrad0.7mrad,对近距离大目标可选择1.3mrad3.0mrad,具体要求参见附录A。5.2.5视场采用标准镜头时,视场宜取2519(2);另可选配中、长焦或广角镜头。5.2.6测温范围应满足20350。5.3性能要求5.3.1外观主机及各种配件的壳体不应
17、出现明显的划伤、凹陷、变形、脱漆,表面应清洁无污迹。主机壳体外贴装饰件不应缺少、错装、倒装,应与主体平贴粘紧。装饰件文字、数字、符号标志应正确、易辨、清晰,颜色应无异常色斑、色晕、色点。图案文字丝印精细。对于在线型热像仪还应进行外形及安装尺寸的检查。5.3.2噪声等效温差(NETD)宜选择不大于100mK,根据仪器不同配置,具体要求参见附录A。5.3.3准确度测温准确度应不超过2或测量值的2%()(取绝对值大者)。5.3.4连续稳定工作时间在满足5.3.3准确度的前提下,热像仪连续稳定工作的时间:a)便携型:不小于3h;b)在线型:不小于24h;c)机载用:安装在无人机等飞行器上的不小于2h,
18、安装在巡检机器人上的不小于8h,装载在其他移动平台上的应符合现场使用时间。Q/GDW 11304.2202155.3.5环境温度影响当热像仪所处的环境温度在其工作环境温度范围内变化时,与(235)环境时的测量值相比,变化量应不大于2或(235)时测量值的绝对值乘以2%()(两者取大值)。5.3.6测温一致性热像仪视场内不同区域温度测量结果之间的偏差应不超过2或视场中心区域测量值乘以2%()(取绝对值大者)。5.3.7最小可分辨温差在0.50f下,测量的最小可分辨温差应小于1.3,根据仪器不同配置,具体要求参见附录A。5.3.8图像质量评价在进行NETD测量中仔细观察标准靶标(常用四杆靶),评判
19、其清晰度、灰度、靶几何失真、图像干扰和色彩满意度。5.3.9电磁兼容性电磁兼容性要求如下:a)抗扰度:对于便携型热像仪,应符合GB/T 18268.1-2010中表A1的要求试验;对于在线型及机载热像仪,应按照GB/T 18268.1-2010中表2的要求试验;均应符合GB/T 18268.1-2010中6.4.3性能判据C的要求。b)发射限值:应符合GB/T 18268.1-2010中7.2的要求。5.3.10外壳防护便携型:不应低于GB/T 4208外壳防护等级中IP54的要求。在线型:户外使用时不应低于GB/T 4208外壳防护等级中IP65的要求。机载用:通过增加配件后不应低于GB/T
20、 4208外壳防护等级中IP65的要求。5.3.11低压电气安全便携型热像仪、在线型热像仪(外接电源除外)及机载用热像仪均应符合GB 4943.1-2011中2.2 SELV(安全超低电压)电路的要求。5.4环境适应性5.4.1湿热环境温度:+40,相对湿度:85%,通电工作。5.4.2高温在以下高温情况下,热像仪各项功能应正常:a)便携型:环境温度+50,通电工作;b)在线型及机载用:环境温度+55,通电工作。5.4.3低温在以下低温情况下,热像仪各项功能应正常:a)便携型:环境温度-10,通电工作;Q/GDW 11304.220216b)在线型及机载用:环境温度-20,通电工作。5.4.4
21、冲击热像仪应能承受峰值加速度300m/s2,脉冲持续时间11ms,半正弦v=2.1m/s的冲击试验,试验后,各项功能应正常。5.4.5振动热像仪应能承受振动频率10Hz55Hz,峰值加速度20m/s2的连续振动,试验后,各项功能应正常。5.4.6跌落在产品包装条件下,热像仪应能承受跌落高度为1000mm的自由跌落,试验后,各项功能应正常。5.5功能要求5.5.1基本功能热像仪应具备以下基本功能:a)具备中文操作界面,用按键或者触摸屏操作;b)在红外方式下,具有白热、黑热、伪彩色(多种伪彩色调色板可选)三种显示模式,可以手动/自动调节色标;c)图像冻结功能;d)图像存储功能;e)单点或多点温度显
22、示功能;f)具备中文的操作菜单或提示功能;g)输入目标距离、目标发射率、环境温度、反射温度、相对湿度后,自动计算修正大气透过率和目标表面发射率对测量结果的影响;h)分析软件能真实还原所拍摄的热图;i)提供分析点、直线和区域的温度分析功能;j)可提示用户操作或使用模板帮助用户创建分析报告;k)可存储用户生成的报告,并可打开;l)生成可打印的分析检测报告;m)可分析热图上不规则多边形面积内的最高、最低和平均温度;n)可将报告转换为可编辑的文档;o)可使用用户自定义的调色板伪彩显示热图;p)可进行某点温度的变化趋势分析。5.5.2扩展功能热像仪可具备以下功能:a)语音记录和回放功能;b)区域、直线、
23、等温、温差等一种或多种分析功能;c)温度报警功能;d)温差显示功能;e)图像融合功能;f)可见光数码相机;g)支持WIFI、蓝牙、RJ45、RS232、USB等一种或多种数据传输功能;Q/GDW 11304.220217h)图像可存储为通用温度点阵数据文件(格式参见 附录B);i)PAL或NTSC制视频输出功能;j)SD卡插口(最小32G);k)激光指示功能;l)电池电压低报警功能;m)拼接功能,可对拍摄的红外热图进行拼接组成“全景”红外热图;n)3D分布图,可将红外热图的能量分布以3D能量分布图的形式显现出来;o)可挂接GIS地理信息系统图,结合图片存储是的GPS信息可轻松定位热图拍摄位置形
24、成完整的检测拍摄轨迹;p)热图筛选,可以根据指定的温度或拍摄时间打开红外文件;q)放大镜功能,可使用放大镜功能对热像图进行局部放大;r)定温录像,可根据预设的温度值自动进行录像保存红外数据;s)播放文件夹,可将多个热像图文件播放在一个录像文件内,可在播放文件夹内做热像图分析;t)温度数据输出功能:可输出热图像元点温度值,且可编辑。6检验方法6.1设备仪器的误差用于试验及测试的仪器设备的允许误差或准确度应不大于被控参数允许误差的1/3。6.2实验室要求6.2.1温湿度要求实验室室内照明应不使图像质量受到明显的影响。实验室温度235,相对湿度:25%75%,达到清洁要求。6.2.2MRTD 试验要
25、求MRTD试验期间,靶标背景温度波动不超过1。6.3检验设备6.3.1检验仪器要求6.3.1.1MRTD/NETD 测试系统MRTD/NETD测试系统要求如下:a)面源黑体:1)温差范围:-1070(相对于室温 20);2)温度显示分辨力:0.001;3)温度均匀性:0.05或T1%(取数值较大者);4)温度调整速率:10/min;5)发射率:0.95。b)平行光管:焦距至少为被测热像仪焦距的 3 倍;通光口径大于热像仪接收口径。c)靶面发射率0.95。靶标:Q/GDW 11304.2202181)四杆靶:根据热像仪MRTD试验要求,结合平行光管焦距确定四杆靶尺寸。四杆靶由4个长宽比为7:1的
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