首頁 > 優(yōu)秀范文 > 在線監(jiān)測(cè)裝置
時(shí)間：2022-04-23 19:06:33
序論：速發(fā)表網(wǎng)結(jié)合其深厚的文秘經(jīng)驗(yàn)，特別為您篩選了11篇在線監(jiān)測(cè)裝置范文。如果您需要更多原創(chuàng)資料，歡迎隨時(shí)與我們的客服老師聯(lián)系，希望您能從中汲取靈感和知識(shí)！
中圖分類號(hào)TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2012）81-0099-02
0 引言
發(fā)電廠、變電站的控制及信號(hào)系統(tǒng)、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置、電氣測(cè)量?jī)x表、操作電源等統(tǒng)稱為二次設(shè)備。它負(fù)責(zé)廠站全部供電設(shè)備的控制、保護(hù)、測(cè)量、事故判斷、發(fā)出相應(yīng)信號(hào)。直流電源作為二次設(shè)備的供電電源，是一個(gè)十分龐大的多分支供電網(wǎng)絡(luò)，其常見的故障是一點(diǎn)接地故障。在一般情況下，一點(diǎn)接地并不影響直流系統(tǒng)的運(yùn)行，但如果不能迅速找到接地故障點(diǎn)并予以修復(fù)，又發(fā)生另一點(diǎn)接地故障，就可能引起信號(hào)回路、控制回路、繼電保護(hù)裝置等的誤動(dòng)作[1-4]。
1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)
絕緣檢測(cè)裝置采用高性能8位C8051F040單片機(jī)作為CPU，用來在線檢測(cè)直流系統(tǒng)的接地故障。通過測(cè)量三種狀態(tài)下的采樣電阻的電壓，計(jì)算直流母線對(duì)地電阻阻值，檢測(cè)母線是否存在接地故障；通過漏電流傳感器測(cè)量各支路漏電流的值，計(jì)算出各支路接地電阻，檢測(cè)各支路是否存在接地故障。本設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)思想，主要有母線絕緣檢測(cè)部分和支路絕緣檢測(cè)部分組成。母線絕緣檢測(cè)部分稱為絕緣主機(jī)，支路絕緣檢測(cè)部分稱為絕緣從機(jī)[5-8]。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2.1 CAN總線通信模塊
電廠和變電站的直流系統(tǒng)為所有的二次設(shè)備供電，所以它是一個(gè)龐大的多分支供電網(wǎng)。為了能準(zhǔn)確檢測(cè)出接地故障所在的支路，必須給每個(gè)支路都安裝電流傳感器，且各支路都帶有CPU（形成智能節(jié)點(diǎn)），用來檢測(cè)母線各支路的絕緣電阻。本文采用糾錯(cuò)能力強(qiáng)、造價(jià)低、實(shí)用性強(qiáng)、通信距離超過10km 的CAN 總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。
圖1系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖
絕緣從機(jī)模塊的設(shè)計(jì)中采用了C8051F040單片機(jī)，C8051F040內(nèi)帶CAN總線控制器，節(jié)省了獨(dú)立元件的數(shù)量和其它電路的開銷，只需外加CAN收發(fā)器即可實(shí)現(xiàn)CAN通信。通訊接口電路原理圖如圖2所示。
圖2 CAN通訊接口原理圖
2.2 傳感器模塊
傳感器電路主要用來檢測(cè)支路的漏電流[9]。主要有線圈、振蕩電路、整形電路組成。傳感器電路原理圖如圖3所示。其工作原理：電線從線圈的中心通過，當(dāng)有電流流過電線時(shí)，振蕩電路輸出的矩形波的占空比就會(huì)發(fā)生變化，通過整形電路將波形整定到0V～3V的矩形波，單片機(jī)通過捕捉單元來捕捉高、低電平時(shí)間，就可以計(jì)算出漏電流值[10]。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
傳感器模塊的軟件主要包括：支路實(shí)時(shí)檢測(cè)和與絕緣主機(jī)進(jìn)行通信。
圖3傳感器原理圖
支路實(shí)時(shí)檢測(cè)：檢測(cè)各直流支路漏電流傳感器的輸出信號(hào)，判定各支路是否出現(xiàn)接地故障或傳感器是否自身故障[11]。
與絕緣主機(jī)進(jìn)行通信：采用CAN總線通信，通過中斷接收絕緣主機(jī)的命令，根據(jù)動(dòng)作命令進(jìn)行相應(yīng)檢測(cè)步驟，并將檢測(cè)的結(jié)果通過CAN總線發(fā)送給絕緣主機(jī)。傳感器模塊的主程序流程圖如圖4所示。初始化包括開全局中斷、標(biāo)志賦初值、端口初始化、看門狗初始化等。
圖4 傳感器模塊的主程序流程圖
傳感器模塊負(fù)責(zé)測(cè)量各支路的漏電流傳感器的輸出信號(hào)，檢測(cè)傳感器是否有故障，同時(shí)計(jì)算出各支路回路中的電流值，以此來判斷支路是否出現(xiàn)接地故障。
4 裝置測(cè)試結(jié)果
漏電流傳感器是本方案的重要組成部分，由于本設(shè)計(jì)是工程項(xiàng)目，要對(duì)老電廠、變電站的直流系統(tǒng)絕緣裝置進(jìn)行改造[12-13]，所以不能采用閉環(huán)式的漏電流傳感器?？紤]到以上因素，本設(shè)計(jì)研制出了一種開環(huán)式、可拆裝、漏電流傳感器，并對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的研究和測(cè)試。測(cè)試原理圖如圖5所示。
圖5 傳感器測(cè)試原理圖
測(cè)試結(jié)果如表1所示：規(guī)定K1閉合、K2打開時(shí)，流過傳感器的電流值為正。
表1 傳感器測(cè)試結(jié)果
根據(jù)測(cè)試結(jié)果，本設(shè)計(jì)研制的傳感器可以準(zhǔn)確的測(cè)出0.1mA的小電流，即能檢測(cè)出直流系統(tǒng)支路絕緣電阻200千歐以上。且檢測(cè)誤差小于10%，完全滿足設(shè)計(jì)要求[14]。
5 結(jié)論
本課題主要針對(duì)發(fā)電廠直流系統(tǒng)進(jìn)行在線絕緣監(jiān)測(cè)。在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和消化吸收國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，在認(rèn)真論證設(shè)計(jì)方案的前提下，研制了一種自動(dòng)化監(jiān)測(cè)裝置：它集檢測(cè)、顯示、記錄于一體，無需在直流系統(tǒng)中注入任何信號(hào)，因此對(duì)直流系統(tǒng)無任何影響。
參考文獻(xiàn)
[1]袁乃志.發(fā)電廠和變電站電氣二次回路技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2004：15-30.
[2]許珉.發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2011（2）：30-60.
[3]趙玉林.高電壓技術(shù)[M].中國電力出版社，2008（7）：26-49.
[4]劉秀成.電路原理[M].清華大學(xué)出版社，2007（3）：10-13.
[5]基于CAN現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的分布式直流電源絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[D].山東：山東理工大學(xué).
[6]邵啟湖.基于CAN 總線通信的直流絕緣在線監(jiān)測(cè)單片機(jī)系統(tǒng)[J].湖南文理學(xué)院學(xué)報(bào).2005，17（1）：34-35.
[7]沈杰，李乃湖.基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2000，24（9） ：57-59.
[8]陽憲慧.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，1999.
[9]賈秀芳，趙成勇.直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)綜合判據(jù)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1999，23（16）.
[10]李秀卿，崔實(shí).電站直流系統(tǒng)接地故障監(jiān)測(cè)與診斷[J].電測(cè)與儀表，1999，12（9）：23-24.
[11]WU Ping-an，ZHANG Shao-hai，YI Zhi-ming. Comparison of methods for detecting grounding faults of DC system. North China Electric Power，2003（2） ：52-54.
1.前言
大型電力變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行日益受到各界的關(guān)注，尤其越來越多的大容量變壓器進(jìn)網(wǎng)運(yùn)行，一旦造成變壓器故障，將影響正常生產(chǎn)和人民的正常生活，而且大型變壓器的停運(yùn)和修復(fù)將帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失，在這種情況下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器的絕緣數(shù)據(jù)，使變壓器長(zhǎng)期在受控狀態(tài)下運(yùn)行，避免造成變壓器損壞，對(duì)變壓器安全可靠運(yùn)行具有一定現(xiàn)實(shí)意義。
主變壓器在線監(jiān)測(cè)主要包括：油色譜、溫度（光纖測(cè)溫）、鐵芯接地、局部放電、套管介損監(jiān)測(cè)。
2.變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)
變壓器油中溶解氣體分析是診斷充油電氣設(shè)備最有效的方法之一，能夠及早發(fā)現(xiàn)潛在性故障。由于試驗(yàn)室分析的取樣周期較長(zhǎng)，且脫氣誤差較大及耗時(shí)較多等問題，因此不能做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛伏性故障，很難滿足安全生產(chǎn)和狀態(tài)檢修的要求。油色譜在線監(jiān)測(cè)采用與實(shí)驗(yàn)室相同的氣相色譜法。能夠?qū)ψ儔浩饔椭腥芙夤收蠚怏w進(jìn)行實(shí)時(shí)持續(xù)色譜分析，可以監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)變壓器油中七種故障氣體，包括氫氣（H2），二氧化碳（CO2），一氧化碳（CO），甲烷（CH4），乙烯（C2H4），乙烷（C2H6）和乙炔（C2H2）。
該系統(tǒng)目前已廣泛應(yīng)用于變壓器的在線故障診斷中，并且建立起模式識(shí)別系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)故障的自動(dòng)識(shí)別，是當(dāng)前在變壓器局部放電檢測(cè)領(lǐng)域非常有效的方法。
3.變壓器光纖測(cè)溫在線監(jiān)測(cè)
變壓器壽命的終結(jié)能力最主要因素是變壓器運(yùn)行時(shí)的繞組溫度。傳統(tǒng)的繞組溫度指示儀（WTI）是利用"熱像"原理間接測(cè)量繞組溫度的儀表，安裝在變壓器油箱頂部感測(cè)頂層油溫，WTI指示的溫度是基于整個(gè)變壓器的油箱內(nèi)平均油溫的變化，很難反映出繞組溫度的快速變化。
光纖測(cè)溫系統(tǒng)能實(shí)時(shí)直接地測(cè)量繞組熱點(diǎn)溫度，分布型光纖傳感系統(tǒng)測(cè)溫精度可達(dá)1度，非常適合于大型變壓器繞組在線測(cè)量。其基本原理是將具有一定能量和寬度的激光脈沖耦合到光纖，它在光纖中傳輸，同時(shí)不斷產(chǎn)生背向信號(hào)。因背向散射光狀態(tài)受到各點(diǎn)物理、化學(xué)效應(yīng)調(diào)制，將散射回來的光波經(jīng)檢測(cè)器解調(diào)后，送入信號(hào)處理系統(tǒng)，便可獲得各點(diǎn)溫度信息，并且由光纖中光波的傳輸速度和背向光回波的時(shí)間對(duì)這些信息定位。這根光纖可數(shù)公里長(zhǎng)，光纖可進(jìn)入變壓器繞組內(nèi)。
4.變壓器鐵芯接地在線監(jiān)測(cè)
變壓器鐵芯是電—磁—電轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)，是變壓器最重要的部件之一。變壓器在運(yùn)行中，因鐵芯疊裝工藝欠佳、振動(dòng)摩擦、導(dǎo)電雜質(zhì)等原因，造成鐵芯片間短路，而導(dǎo)致放電過熱和多點(diǎn)接地故障。如果鐵芯或夾件有兩點(diǎn)以上接地時(shí)，則接地點(diǎn)間會(huì)形成閉合回路，鏈接部分磁通，形成環(huán)流，產(chǎn)生局部過熱，甚至燒壞鐵芯。在極端的情況下，會(huì)破壞繞組絕緣，造成變壓器損壞。
由于變壓器鐵芯接地電流的大小隨鐵芯接地點(diǎn)多少和故障嚴(yán)重的程度而變化，因此，預(yù)防性維修中，國內(nèi)外都把鐵芯接地電流作為診斷大型變壓器鐵芯短路故障的特征量。對(duì)于鐵芯和上夾件分別引出油箱外接地的變壓器，可分別用測(cè)出鐵芯和夾件對(duì)地的電流，如果二者相等，且數(shù)值在數(shù)安以上時(shí)，鐵芯與夾件有連接點(diǎn)；如果前者遠(yuǎn)大于后者，且數(shù)值在數(shù)安以上時(shí)，鐵芯有多點(diǎn)接地；如果后者遠(yuǎn)大于前者，且數(shù)值在數(shù)安以上時(shí)，夾件有多點(diǎn)接地。
鐵芯或夾件接地電流數(shù)量級(jí)在幾十毫安到幾安培甚至更大，檢測(cè)量程比較寬，主要是電阻性電流，因此測(cè)量技術(shù)的實(shí)現(xiàn)相對(duì)比較容易，一般都作為變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)的常選項(xiàng)。對(duì)鐵芯接地電流的測(cè)量，被測(cè)的電流信號(hào)在變壓器鐵芯接地引線利用穿芯電流傳感器取樣測(cè)量。
5.變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)
局部放電既是設(shè)備絕緣老化的先兆，也是造成絕緣老化并最終發(fā)生絕緣擊穿的一個(gè)重要原因。很多故障都可以從局部放電量和放電模式的變化中反映出來。變壓器局部放電過程中伴隨著電脈沖、電磁輻射、超聲波等現(xiàn)象，可能引起變壓器局部過熱及產(chǎn)生特征油氣。局部放電水平及其增長(zhǎng)速率的明顯增加，能夠指示變壓器內(nèi)部正在發(fā)生的變化。由于局部放電能夠?qū)е陆^緣惡化乃至擊穿，故需要進(jìn)行局部放電參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)。
目前對(duì)變壓器局部放電進(jìn)行檢測(cè)的方法主要是超高頻（UHF）檢測(cè)法。超高頻法是近10年才發(fā)展起來的一種新的局部放電檢測(cè)技術(shù)。相對(duì)于以往的GIS局部放電檢測(cè)技術(shù)，它具有抗干擾能力強(qiáng)，可以對(duì)局部放電源進(jìn)行定位，可以識(shí)別不同的絕緣缺陷，靈敏度高，并能對(duì)變壓器和GIS局部放電進(jìn)行長(zhǎng)期的在線監(jiān)測(cè)，因此它的發(fā)展得到了各國電力部門的重視。變壓器油及油/絕緣紙中發(fā)生的局部放電，其信號(hào)的頻譜很寬，放電過程可以激發(fā)出數(shù)百甚至數(shù)千兆赫茲的超高頻電磁波信號(hào)，此電磁波由安裝在變壓器箱體開窗處的傳感器獲取，用于實(shí)現(xiàn)局部放電檢測(cè)。超高頻法是目前相對(duì)比較成熟的測(cè)量局部放電的方法。
6.變壓器套管介損在線監(jiān)測(cè)
電力變壓器的高壓容性套管，按照其結(jié)構(gòu)和使用壽命，是變壓器所有部件中最危險(xiǎn)的部件之一。
一般情況下，電壓110kV以上的套管結(jié)構(gòu)共同點(diǎn)是：它們運(yùn)行過程中易受到非常高的機(jī)械、電氣應(yīng)力以及熱應(yīng)力的影響，隨著水分的滲入和油的品質(zhì)降低，絕緣紙的老化以及過熱都會(huì)導(dǎo)致高壓套管絕緣品質(zhì)的下降。這些套管的絕緣品質(zhì)的改變通常都會(huì)引起套管介質(zhì)損耗的改變。這樣會(huì)造成部分絕緣系統(tǒng)的損壞，影響運(yùn)行安全，并且會(huì)無法保證進(jìn)一步的運(yùn)行安全。
中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）05-0177-02
國家為了提升整個(gè)電網(wǎng)的技術(shù)水平，更好地服務(wù)社會(huì)大眾，提出了建設(shè)中國特色統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的發(fā)展戰(zhàn)略，而堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵和基礎(chǔ)是變電環(huán)節(jié)，加上智能電網(wǎng)運(yùn)行的首要技術(shù)組成單元是變電站，而變電站的自動(dòng)化水平將直接影響電網(wǎng)的自動(dòng)化水平，也關(guān)系到能否實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的目標(biāo)。因此，提升變電站的自動(dòng)化水平是十分重要的，變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)運(yùn)行，能夠在一定程度上提高變電站的自動(dòng)化水平。
1 變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述
變電站的發(fā)展經(jīng)歷了傳統(tǒng)變電站、綜合自動(dòng)化變電站、數(shù)字化變電站和智能化變電站四個(gè)階段。而無論技術(shù)發(fā)展如何，大部分的變電站還是使用閥控式鉛酸蓄電池，這種電池作為電力系統(tǒng)的備用電池最少要使用八年以上，工作人員認(rèn)為電池耐用又免維護(hù)，所以就會(huì)疏于對(duì)電池的管理維護(hù)，但是閥控式電池會(huì)出現(xiàn)電池殼變形、電解液滲漏、電壓不均勻等問題，其端電壓與放電能力無關(guān)，隨著使用時(shí)間的增加，個(gè)別電池的內(nèi)阻必然增大，而電池組的容量遵循木桶效應(yīng)，以最差的電池容量值為準(zhǔn)。如果電池的實(shí)際容量低于80%時(shí)，電池便急劇衰退，會(huì)造成極大的安全隱患。所以，對(duì)電池組進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和定期檢修是必要的，但是這也是備用電源系統(tǒng)中最容易被人忽視的。
變電站中，直流系統(tǒng)是重要的組成部分，電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性有一部分是由變電站直流系統(tǒng)來保證的。直流系統(tǒng)的主要作用是保障自動(dòng)裝置和信號(hào)裝置穩(wěn)定運(yùn)行、控制開關(guān)、事故發(fā)生時(shí)進(jìn)行緊急照明、對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控等。變電站的直流系統(tǒng)獨(dú)立操作電源，一次設(shè)備電力使用對(duì)其影響小，如果外部電源的交流電中斷，蓄電池作為備用電源會(huì)繼續(xù)供電，保證持續(xù)穩(wěn)定供電。直流系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分有兩部分，分別為電池屏和直流屏。直流屏主要由機(jī)柜、整流模塊、絕緣監(jiān)測(cè)單元、交流輸入直流輸出配電單元等組成。直流系統(tǒng)的安全可靠性將會(huì)直接影響變電站的安全可靠。直流系統(tǒng)是變電站二次設(shè)備的生命線，直流系統(tǒng)故障會(huì)影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)χ绷飨到y(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的良好管理，能夠保證后備電源系統(tǒng)的可靠性，也可以減少人工作業(yè)的作業(yè)量并減少由于人為原因?qū)е碌牟僮魇д`。變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將會(huì)在未來得到廣泛的應(yīng)用，也將是未來直流設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)，將大幅提高變電站管理維護(hù)和運(yùn)行水平。
2 變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析
變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是將微處理器、通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)采集和智能分析診斷技術(shù)結(jié)合起來的變電站直流狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)管理的系統(tǒng)，直接對(duì)直流系統(tǒng)中電池、電壓電流等各個(gè)單元的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)運(yùn)行中的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和管理，并且能夠顯示到設(shè)備和監(jiān)控中心處，而且還能根據(jù)歷史數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，診斷和預(yù)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)，及時(shí)作出預(yù)警。
變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的需求主要有兩個(gè)層次，第一個(gè)層次是全局變電站系統(tǒng)，第二個(gè)層次是單獨(dú)的變電站。結(jié)合目前的情況，可以在味賴謀淶繒舊轄行試點(diǎn)運(yùn)行，經(jīng)過試點(diǎn)運(yùn)行后若系統(tǒng)穩(wěn)定則可以推廣到其他變電站，然后各個(gè)變電站的情況匯總到一個(gè)服務(wù)器上，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)查詢各變電站的狀態(tài)，并且對(duì)狀態(tài)進(jìn)行分析，然后采取合理的措施，也可以控制充電機(jī)等設(shè)備。運(yùn)維人員能夠通過服務(wù)器了解變電站的狀態(tài)，也能夠查詢變電站歷史運(yùn)行情況，自動(dòng)化程度大大提高。
變電站內(nèi)部已經(jīng)有部分監(jiān)控模塊，能夠?qū)Τ潆姍C(jī)、控制母線等狀態(tài)量和控制量進(jìn)行監(jiān)控，但是控制的范圍比較有限，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站狀態(tài)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)可以采用模塊化設(shè)計(jì)，可以分為控制顯示模塊、采集模塊、內(nèi)阻模塊以及控制模塊等?？刂骑@示模塊能夠通過總線結(jié)構(gòu)控制采集模塊和控制模塊，并且收集、處理和分析這兩個(gè)模塊的數(shù)據(jù)信息，是一個(gè)集中監(jiān)視器，對(duì)異常事件進(jìn)行報(bào)警，并且將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器；采集模塊完成在線采集單體電池的電壓和內(nèi)阻，通過一定的接口將數(shù)據(jù)傳送給控制顯示模塊。高精度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集中，每個(gè)采集模塊能夠采集多個(gè)單體電池的實(shí)施信息。采集模塊能夠獨(dú)立使用也可以組合使用；內(nèi)阻模塊能夠?qū)崿F(xiàn)和采集模塊、控制模塊的配合使用。用控制顯示模塊調(diào)度進(jìn)行內(nèi)阻測(cè)量，激勵(lì)信號(hào)通過電池組發(fā)出，但不會(huì)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行造成不利影響。
3 變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)
3.1 硬件部分設(shè)計(jì)
首先是處理器，要對(duì)處理器的性能參數(shù)都充分了解，要能夠支持LCD顯示器，控制器、接口要全面；第二是電源部分，對(duì)輸入電源進(jìn)行處理，能夠保護(hù)電源帶來的破壞新干擾，還要對(duì)電壓輸入做防護(hù)，能夠防止后級(jí)電路因?yàn)殡妷哼^高而被擊穿。在電源的輸入輸出部分預(yù)留大容量電容，以降低電源波紋，減少外界干擾，芯片間要有隔離，支路供電要使用磁珠隔離，方便調(diào)試。電源電路的輸出端還要再進(jìn)行保護(hù)，防止芯片被擊穿，起到保護(hù)后端電路的作用；第三是時(shí)鐘電路，要能夠保證時(shí)分秒、年月日和星期信息，要能夠自動(dòng)調(diào)整日期和月份之間的關(guān)系，時(shí)鐘格式可以是24小時(shí)或12小時(shí)；第四是復(fù)位電路，可以采用低電平復(fù)位，也可以手動(dòng)復(fù)位；第五是儲(chǔ)存模塊，能夠支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸，能夠存儲(chǔ)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息，可以用SD卡作為備用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備；第六是通用串行總線模塊，可以采用適當(dāng)?shù)哪Ｊ?；第七是網(wǎng)絡(luò)模塊，中央處理器支持自適應(yīng)網(wǎng)口，能夠提供兩到三層的交換功能；第八是調(diào)試部分，要預(yù)留串口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，串口要預(yù)留端口以驅(qū)動(dòng)調(diào)試；第九是顯示模塊設(shè)計(jì)，使用LCD，選擇匹配的LCD顯示屏和控制器；第十是按鍵設(shè)計(jì)，要求能夠適應(yīng)系統(tǒng)的功能；第十一是中央處理器電源設(shè)計(jì)，進(jìn)入到中央處理器的所有電源都要經(jīng)過濾波，保證電源的干凈。
3.2 軟件部分設(shè)計(jì)
首先是嵌入式軟件，也是變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其功能的基礎(chǔ)，每一類設(shè)備都有一個(gè)專門的線程維護(hù)管理，每隔一段時(shí)間就要讀取設(shè)備的數(shù)據(jù)，并且形成一定的形式發(fā)送給數(shù)據(jù)管理線程，然后數(shù)據(jù)管理線程對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行管理維護(hù)，如果數(shù)據(jù)有異常就及時(shí)發(fā)出警報(bào)；第二是邏輯軟件；第三是上位機(jī)軟件，與下位機(jī)聯(lián)合工作，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)的獲取，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，并且給出警報(bào)信息，也能對(duì)系統(tǒng)中的設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估。
4 結(jié)語
本文對(duì)變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了概述，并且對(duì)變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，也說明了一些在具體設(shè)計(jì)中應(yīng)該要注意的問題。我們應(yīng)該對(duì)變電站直流系統(tǒng)的維護(hù)管理有著充分的認(rèn)識(shí)，盡量避免電力設(shè)備出現(xiàn)故障，減小不必要的損失，而變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)χ绷飨到y(tǒng)進(jìn)行良好的檢測(cè)和控制，所以大力推廣和應(yīng)用變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是十分必要的。
參考文獻(xiàn)
[1]任學(xué)偉.變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究[D].河北工業(yè)大學(xué)，2012.
[2]莫靖.變電站直流系統(tǒng)存在問題研究及其對(duì)策[D].華南理工大學(xué)，2013.
[3]吳國強(qiáng)，陳亮，劉智涯.變電站直流設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其應(yīng)用[J].電世界，2013，07：40-42.
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.06.195
0 引言
隨著城市配網(wǎng)快速發(fā)展和電力電纜大量應(yīng)用，配電系統(tǒng)母線電容電流快速增長(zhǎng)，出現(xiàn)了中性點(diǎn)接地補(bǔ)償裝置容量配置不足、運(yùn)維管理不到位等較為突出的問題，導(dǎo)致了接地電弧引發(fā)火災(zāi)、變電站母線短路、開關(guān)柜燒損等故障發(fā)生。
截至目前國內(nèi)還沒有一套成熟的方案，有效的管理電網(wǎng)中性點(diǎn)接地補(bǔ)償裝置日常運(yùn)行，當(dāng)前，電力系統(tǒng)由傳統(tǒng)的計(jì)劃檢修逐步向狀態(tài)檢修過度，這是國內(nèi)外電力發(fā)展的大趨勢(shì)，而要實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修，首要問題就是要解決如何了解設(shè)備在運(yùn)行中的狀況。近年來，國內(nèi)外電力科研部門、電力企業(yè)及電力相關(guān)的生產(chǎn)制造企業(yè)，為此做了大量的工作，研發(fā)了多種在線監(jiān)測(cè)裝置，已經(jīng)使很多電力設(shè)備處于運(yùn)行中的在線監(jiān)測(cè)之下，為狀態(tài)檢修的實(shí)現(xiàn)打下了一定的基礎(chǔ)。
1 技術(shù)原理
消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)用單片機(jī)數(shù)據(jù)采集技術(shù)，采用ORACLE技術(shù)建立數(shù)據(jù)庫，采用B/S（Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器）模式又稱B/S結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)服務(wù)器在線監(jiān)測(cè)軟件、智能手機(jī)終端應(yīng)用軟件采用3ANY管理技術(shù)，將消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置運(yùn)行的數(shù)據(jù)通過GPRS無線模塊傳至聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)器，用戶通過計(jì)算機(jī)終端應(yīng)用軟件和智能手機(jī)終端應(yīng)用軟件訪問服務(wù)器，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置運(yùn)行狀況。
2 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成
消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由硬件部分和軟件部分組成。硬件包括子站、服務(wù)器、運(yùn)檢負(fù)責(zé)人員辦公計(jì)算機(jī)及智能手機(jī)，軟件部分包括信息傳輸模塊底層驅(qū)動(dòng)程序、服務(wù)器監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、運(yùn)檢負(fù)責(zé)人員辦公計(jì)算機(jī)端應(yīng)用軟件、智能手機(jī)客戶端APP等。運(yùn)維檢修人員可以通過辦公室計(jì)算機(jī)和智能手機(jī)實(shí)時(shí)查看變電站消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置運(yùn)行情況，對(duì)于接地故障、消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置停運(yùn)及由于配網(wǎng)擴(kuò)展導(dǎo)致配置容量不足等問題，可以通過實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行情況，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)和解決問題，從而提高電能質(zhì)量和供電可靠性，進(jìn)而提升國網(wǎng)開封供電公司的核心業(yè)務(wù)。
總體結(jié)構(gòu)組成示意圖如圖1。
2.1 子站
子站由安裝在消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置信息數(shù)據(jù)傳輸單元，數(shù)據(jù)接口擴(kuò)展單元和供電單元組成。河南電網(wǎng)的變電站運(yùn)行了多個(gè)消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置廠家，不同的廠家數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌谝膊槐M相同，從現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行設(shè)備統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，總的來說分兩大類，一是RS232串行數(shù)據(jù)接口，二是485數(shù)據(jù)接口。
由于現(xiàn)場(chǎng)消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置接口都是與后臺(tái)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)或其他通信設(shè)備連接，消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)也是從此接口傳出，經(jīng)多次現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研分析后，采用擴(kuò)展此接口的方案，和對(duì)應(yīng)后臺(tái)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)或其他通信設(shè)備接收到的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)一致，既能保證后臺(tái)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)或其他通信設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸正常，也能接入信息通信模塊。達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置運(yùn)行的真實(shí)情況目的。
針對(duì)上述分析結(jié)果，國網(wǎng)開封供電公司和河南恩湃電力技術(shù)有限公司合作開發(fā)了RS232全雙工數(shù)據(jù)通信接口擴(kuò)展模塊，現(xiàn)已安裝在現(xiàn)場(chǎng)，達(dá)到了預(yù)期效果，數(shù)據(jù)通信正常。
2.2 服務(wù)器
2.2.1 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器
a高性能原則。保證所選購的服務(wù)器，不僅能夠滿足運(yùn)營系統(tǒng)的運(yùn)行和業(yè)務(wù)處理的需要，而且能夠滿足一定時(shí)期業(yè)務(wù)量的增長(zhǎng)。服務(wù)器處理器性能很關(guān)鍵，CPU的主頻要高，要有較大的緩存。
b可靠性原則?？煽啃栽瓌t是所有選擇設(shè)備和系統(tǒng)中首要考慮的，尤其是有大量數(shù)據(jù)處理要求的、需要長(zhǎng)期運(yùn)行的系統(tǒng)上?？紤]服務(wù)器系統(tǒng)的可靠性，不僅要考慮服務(wù)器單個(gè)節(jié)點(diǎn)的可靠性或穩(wěn)定性，服務(wù)器要具備冗余技術(shù)，同時(shí)像硬盤、網(wǎng)卡、內(nèi)存、電源此類設(shè)備要以穩(wěn)定耐用為主，性能其次。
c可擴(kuò)展性原則。保證所選購的服務(wù)器具有優(yōu)秀的可擴(kuò)展性原則。因?yàn)榉?wù)器是所有系統(tǒng)處理的核心，要求具有大數(shù)據(jù)吞吐速率，包括：I/O速率和網(wǎng)絡(luò)通訊速率，而且服務(wù)器需要能夠處理一定時(shí)期的業(yè)務(wù)發(fā)展所帶來的數(shù)據(jù)量，需要服務(wù)器能夠在相應(yīng)時(shí)間對(duì)其自身根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的需要進(jìn)行相應(yīng)的升級(jí)，如：CPU型號(hào)升級(jí)、內(nèi)存擴(kuò)大、硬盤擴(kuò)大、更換網(wǎng)卡、增加終端數(shù)目、掛接磁盤陣列或與其他服務(wù)器組成對(duì)集中數(shù)據(jù)的并發(fā)訪問的集群系統(tǒng)等。這都需要所選購的服務(wù)器在整體上具有一個(gè)良好的可擴(kuò)充余地。
d安全性原則。服務(wù)器處理的大都是相關(guān)系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)，其上存放和運(yùn)行著關(guān)鍵的交易和重要的數(shù)據(jù)。這些交易和數(shù)據(jù)對(duì)于擁有者來說是一筆重要的資產(chǎn)，他們的安全性就非常敏感。服務(wù)器的安全性與系統(tǒng)的整體安全性密不可分，如：網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全、數(shù)據(jù)加密、密碼體制等。服務(wù)器需要在其自身，包括軟硬件，都應(yīng)該從安全的角度上設(shè)計(jì)考慮，在借助于外界的安全設(shè)施保障下，更要保證本身的高安全性。因此，首先從服務(wù)器的材料上來說要具備高硬度高防護(hù)性等條件，其次服務(wù)器的冷卻系統(tǒng)和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力要強(qiáng)，這樣才能夠在硬件上滿足服務(wù)器安全的要求。
e可管理性原則。服務(wù)器既是核心又是系統(tǒng)整體中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)部分，就像網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要進(jìn)行管理維護(hù)一樣，也需要對(duì)服務(wù)器進(jìn)行有效的管理。這需要服務(wù)器的軟硬件對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的管理系統(tǒng)支持，尤其是其上的操作系統(tǒng)，也包括一些重要的系統(tǒng)部件。因此，盡量選擇支持系統(tǒng)多的服務(wù)器，因?yàn)榉?wù)器兼容的系統(tǒng)越多，你就可以擁有更大選擇空間。首先數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的性能要求很高，所以在CPU，內(nèi)存，以及硬盤等方面都有很高的要求，其次是存儲(chǔ)，存儲(chǔ)要具備良好的穩(wěn)定性，來滿足長(zhǎng)期運(yùn)作的服務(wù)器隨時(shí)讀取寫入等操作不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。
2.2.2 數(shù)據(jù)庫
本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫采用ORACLE數(shù)據(jù)庫，ORACLE數(shù)據(jù)庫為世界上百分之五十左右的數(shù)據(jù)庫使用商提供優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，能在所有主流平臺(tái)上運(yùn)行（包括 Windows）。完全支持所有的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。采用完全開放策略。可以使客戶選擇最適合的解決方案。對(duì)開發(fā)商全力支持。并獲得最高認(rèn)證級(jí)別的ISO標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證。其性能最高，保持WindowsNT下的TPC-D和TPC-C的世界記錄。
Oracle數(shù)據(jù)庫有如下幾個(gè)強(qiáng)大的特性：支持多用戶、大事務(wù)量的事務(wù)處理，數(shù)據(jù)安全性和完整性的有效控制，支持分布式數(shù)據(jù)處理，可移植性很強(qiáng)。
2.2.3 服務(wù)器在線監(jiān)測(cè)軟件
系統(tǒng)服務(wù)器在線監(jiān)測(cè)軟件采用B/S（Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器）模式又稱B/S結(jié)構(gòu)。它是隨著Internet技術(shù)的興起.對(duì)C/S模式應(yīng)用的擴(kuò)展，是一種建立在WWW瀏覽器基礎(chǔ)上的開發(fā)模式。在這種結(jié)構(gòu)下，用艄ぷ鶻緱媸峭üIE瀏覽器來實(shí)現(xiàn)的，用戶通過瀏覽器發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求到服務(wù)器，而服務(wù)器把數(shù)據(jù)以HTML形式發(fā)回到客戶端，優(yōu)點(diǎn)是：運(yùn)行、維護(hù)及升級(jí)方式簡(jiǎn)單.能適應(yīng)在不同人員，不同地點(diǎn)，以不同的接入方式（比如LAN.WAN，Internet/Intranet等）下實(shí)現(xiàn)的共同數(shù)據(jù)訪問和操作，軟件升級(jí)只需要升級(jí)服務(wù)器端即可；通用性強(qiáng)，部署和運(yùn)行成本低。
2.3 用戶終端應(yīng)用軟件
2.3.1 計(jì)算機(jī)終端應(yīng)用軟件
終端軟件用于實(shí)時(shí)查看接收到的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，根據(jù)權(quán)限可以查看多個(gè)變電站的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)掌控設(shè)備的設(shè)備狀態(tài)、中性點(diǎn)電流、中性點(diǎn)電壓、電容電流、檔位、感性電流、殘流、脫諧度等數(shù)據(jù)，并可以查看歷史數(shù)據(jù)，分析設(shè)備運(yùn)行情況，查看設(shè)備參數(shù)等。
2.3.2 智能手機(jī)終端應(yīng)用軟件
應(yīng)用3ANY管理技術(shù)，使得管理人員可通過個(gè)人智能手機(jī)，實(shí)時(shí)查看消弧線圈接地補(bǔ)償裝置運(yùn)行狀況。為便于運(yùn)維檢修人員使用，智能手機(jī)終端軟件界面同計(jì)算機(jī)終端軟件界面設(shè)計(jì)保持一致，使用簡(jiǎn)單方便，和計(jì)算機(jī)終端配合使用，可達(dá)到隨時(shí)能掌握現(xiàn)場(chǎng)消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置運(yùn)行狀況。
3 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在的問題及改進(jìn)措施
3.1 存在的問題
在近一年的試運(yùn)行期間，發(fā)現(xiàn)消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在長(zhǎng)期運(yùn)行的過程中，由于數(shù)據(jù)的不間斷通信出現(xiàn)消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置控制器死機(jī)現(xiàn)象的發(fā)生，影響了數(shù)據(jù)傳輸。
3.2 問題的改進(jìn)措施
針對(duì)消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)控制器死機(jī)的現(xiàn)象，通過多次的試驗(yàn)，找到解決控制器死機(jī)問題的方法。
3.2.1 適當(dāng)延長(zhǎng)數(shù)據(jù)的采集時(shí)間
現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明，在消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集時(shí)間設(shè)置在3秒以內(nèi)，會(huì)出現(xiàn)控制器死機(jī)情況的發(fā)生，如果將數(shù)據(jù)采集時(shí)間設(shè)置為6秒以上，就可避免控制器死機(jī)情況的發(fā)生。
3.2.2 增加控制器看門狗模塊
將消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置控制器增加看門狗模塊后，如果出現(xiàn)控制器死機(jī)現(xiàn)象，控制器會(huì)自動(dòng)重啟，就可避免死機(jī)現(xiàn)象的發(fā)生。
通過上述兩種解決辦法，均能避免消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置控制器死機(jī)現(xiàn)象的發(fā)生，達(dá)到消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的目的。
4 結(jié)束語
消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究，有效的避免了
接地故障等突發(fā)事件，可及時(shí)報(bào)警，為電力運(yùn)維檢修人員消除故障贏得寶貴的搶修時(shí)間，確保電網(wǎng)安全、可靠的運(yùn)行，提高電能質(zhì)量等提供了一套十分有效的在線監(jiān)測(cè)方案，對(duì)全面提升消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置運(yùn)維管理能力有十分重要的意義。
參考文獻(xiàn)：
[1]李璐等.變壓器儲(chǔ)油柜狀況在線監(jiān)測(cè)新技術(shù)研究與應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2016（18）：31-32.
[2]趙玉才等.電網(wǎng)關(guān)口計(jì)量現(xiàn)狀的分析與思考[J].中國計(jì)量，2011（11）：39-40.
中圖分類號(hào)：TM933.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2013）012-023-02
1 電網(wǎng)裝置在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的重要性分析
電網(wǎng)裝置在線監(jiān)測(cè)技術(shù)是我國電網(wǎng)的重要構(gòu)成組分，它不但可以有效解決當(dāng)前我國電能計(jì)量裝置的問題，而且可以有效的發(fā)現(xiàn)和排除可能出現(xiàn)的故障、計(jì)量糾紛等。其次，電網(wǎng)裝置在線監(jiān)測(cè)技術(shù)作為我國發(fā)展智能電網(wǎng)技術(shù)的重要基礎(chǔ)，這對(duì)于推動(dòng)我國智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理、提升工作質(zhì)量和效率，確保電能計(jì)量安全、可靠、準(zhǔn)確、及時(shí)。不僅如此，電網(wǎng)計(jì)量裝置在線監(jiān)測(cè)技術(shù)還可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)人工抄表的不足與缺陷，并能夠有效提高電網(wǎng)電能計(jì)量裝置信息化、智能化水平，從而為我國的電力資源實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置與可靠服務(wù)。除此之外，在電網(wǎng)商業(yè)化運(yùn)營和電力營銷系統(tǒng)方面，電能遙測(cè)系統(tǒng)也起到了巨大的技術(shù)支撐作用，為我國智能電網(wǎng)的建設(shè)提供了可靠的保障。
2 電網(wǎng)計(jì)量裝置在線監(jiān)測(cè)技術(shù)要求
2.1 終端計(jì)量設(shè)備
終端計(jì)量設(shè)備是電網(wǎng)計(jì)量裝置、在線監(jiān)測(cè)技術(shù)中的核心裝備，它不僅能夠完成電網(wǎng)中所接入的有效計(jì)量點(diǎn)校信號(hào)的采集、而且還可以準(zhǔn)確、主動(dòng)的對(duì)這些所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理加工，并在完成數(shù)據(jù)整合工作之后加以保存。其次，計(jì)量設(shè)備需要支持遠(yuǎn)程系統(tǒng)同本地電力系統(tǒng)間的通訊，從而使得遠(yuǎn)程和本地間的計(jì)算機(jī)設(shè)備可以利用網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的形式改變參數(shù)，并保證遠(yuǎn)程控制的有效落實(shí)。因此在這一情況下，我們就應(yīng)該充分的要求終端計(jì)量設(shè)備擁有多元化、模塊化的功能與設(shè)計(jì)，只有這樣才能夠確保所有計(jì)量裝備都能夠覆蓋在遠(yuǎn)程測(cè)量之中，進(jìn)而有利于形成在終端功能下的個(gè)性化設(shè)置。
2.2 通信網(wǎng)絡(luò)
通信網(wǎng)絡(luò)處于現(xiàn)場(chǎng)終端計(jì)量設(shè)備與主站管理中心之間，在二者間起到數(shù)據(jù)交流、傳遞的重要作用，通信網(wǎng)絡(luò)包括PSTN網(wǎng)絡(luò)、光纖網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)等。這些通信網(wǎng)絡(luò)間的應(yīng)用不僅要達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間與主站中心開張各項(xiàng)工作的基礎(chǔ)要求，還能夠要在電力協(xié)議與子站點(diǎn)不斷增加的大環(huán)境下實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)多種通信協(xié)議的兼容。例如，Modbus協(xié)議、TCP/IP協(xié)議等，只有這樣才能夠確保工作具有機(jī)動(dòng)性，并保障在不同通信環(huán)境、方式、條件下可以正常工作。另外，隨著近年來科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)中對(duì)于通信網(wǎng)絡(luò)的完整性、高速度、精準(zhǔn)性有了更高的要求，同時(shí)還應(yīng)該考慮的是通信網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)該保證電力應(yīng)用端口的靈活性、拓展性、從而使得新興用戶的需求得到滿足。
2.3 主站系統(tǒng)
主站系統(tǒng)實(shí)際上是在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的管理中心，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)的上傳下載、數(shù)據(jù)匯總、統(tǒng)計(jì)分析、存儲(chǔ)等，因此其數(shù)據(jù)管理功能非常強(qiáng)大，在分析報(bào)警提示數(shù)據(jù)和反饋電網(wǎng)運(yùn)行狀況是能夠起到良好的效果。不僅如此，主站系統(tǒng)通過結(jié)合子站點(diǎn)的要求還可以為工作人員提供一份精確、真實(shí)的數(shù)據(jù)報(bào)表，并進(jìn)一步為各子站點(diǎn)檢測(cè)工作開展歷史數(shù)據(jù)查詢與現(xiàn)場(chǎng)跟蹤工作，從而保障遠(yuǎn)程控制終端設(shè)備能夠正常、高效運(yùn)行。另外，在在線檢測(cè)裝置中主站還可以實(shí)現(xiàn)與營銷系統(tǒng)的對(duì)接，這對(duì)于確保Web瀏覽、電力計(jì)量設(shè)備各項(xiàng)工作的開展有了有效的輔助和支撐作用。
3 電能計(jì)量遙測(cè)體系的功能及建設(shè)策略
圖2為遙測(cè)計(jì)量系統(tǒng)框架，它主要是一現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)通信技術(shù)作為載體、以數(shù)據(jù)庫作為運(yùn)作核心，自動(dòng)的采集遠(yuǎn)程用電用戶的電能信息情況，并能夠遠(yuǎn)程、智能的實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)用戶實(shí)時(shí)用電狀況的效果。對(duì)此，本文下面就遙測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)功能及策略進(jìn)行論述。
系統(tǒng)主站通過電能量采集終端設(shè)備定時(shí)采集發(fā)電廠、變電站及用戶電能表的實(shí)時(shí)電能量信息，再進(jìn)一步通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫監(jiān)測(cè)電能量使用情況，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)分別應(yīng)用在各個(gè)不同等級(jí)的客戶中，調(diào)動(dòng)起網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)施數(shù)據(jù)交換功能，從而實(shí)現(xiàn)電能量數(shù)據(jù)資源的充分利用。而且通信系統(tǒng)支持多種通信方式，如微博、光纖、音頻、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?，這些方式適用于不同條件。一般主站端與電量采集器主要利用光纖實(shí)現(xiàn)通信、電量采集器與電能表采用音頻或低壓載波通信方式。
3.1 系統(tǒng)功能
（1）遙測(cè)系統(tǒng)首先應(yīng)該把電力應(yīng)用個(gè)性化作為目標(biāo)，然后在結(jié)合相關(guān)規(guī)范章程的基礎(chǔ)上為用戶提供標(biāo)準(zhǔn)化、安全化的服務(wù)，為重點(diǎn)用戶提供差異化、有序化的服務(wù)，從而取得用戶關(guān)注用電政策、了解供電信息的效果，并促使用戶獲取相關(guān)資料。
（2）全方面采集用戶電能信息也是遙測(cè)系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)功能，只有這樣才能夠有效掌握用戶的動(dòng)態(tài)用電情況，這對(duì)于防止用戶偷漏電問題的出現(xiàn)有著良好作用。其次，遙測(cè)系統(tǒng)還應(yīng)該通過電力系統(tǒng)電能狀況分析對(duì)電力負(fù)荷實(shí)施全時(shí)段的監(jiān)控，在用電峰谷時(shí)期能夠自主的調(diào)整符合，以提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。
（3）遙測(cè)系統(tǒng)應(yīng)該嚴(yán)格依照用電統(tǒng)計(jì)需求，有針對(duì)性的抄表取數(shù)，這樣才能夠確保電力系統(tǒng)線損曲線的有序性、穩(wěn)定性。另外，對(duì)于某些地區(qū)的欠費(fèi)用戶還應(yīng)該進(jìn)行停電處理、從而防止用戶出現(xiàn)拖欠電費(fèi)的問題。
（4）除上述三點(diǎn)之外，遙測(cè)系統(tǒng)還應(yīng)該對(duì)不同電源點(diǎn)，比如發(fā)電廠變電站等實(shí)施分時(shí)電能計(jì)量方式，從而保證最大電流、功率、電壓數(shù)據(jù)集等最大用電需求量能夠得到準(zhǔn)確的計(jì)算與反饋，實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量工作的集約化與智能化。
3.2 建設(shè)策略
（1）遙測(cè)系統(tǒng)建設(shè)之前，首先應(yīng)該結(jié)合實(shí)際要求為用戶更換電能表等裝置，尤其是在某些電能裝置較為落后的區(qū)域必須要將傳統(tǒng)裝置變更為電子式多功能電能表，從而保證其與遙測(cè)中心數(shù)據(jù)的一致，并能夠嚴(yán)格執(zhí)行遙測(cè)系統(tǒng)監(jiān)控中心的指令。
（2）在系統(tǒng)安裝完畢之后，調(diào)試人員應(yīng)對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行嚴(yán)格、認(rèn)真、仔細(xì)的調(diào)試工作，對(duì)于現(xiàn)存的問題或隱患要進(jìn)行嚴(yán)格的排查，防止在以后的運(yùn)行當(dāng)中出現(xiàn)問題。例如電能計(jì)量時(shí)間長(zhǎng)、缺失數(shù)據(jù)補(bǔ)抄能力、報(bào)警程序錯(cuò)誤等問題，都應(yīng)該進(jìn)行優(yōu)化處理，全面改進(jìn)電能計(jì)量工作，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。
（3）切實(shí)落實(shí)好各電能計(jì)量點(diǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作，并為系統(tǒng)覆蓋區(qū)域內(nèi)所有變電站、發(fā)電廠等計(jì)量點(diǎn)的資料建檔歸類管理。其次再將它與SCADA EMS系統(tǒng)所記錄的檔案進(jìn)行細(xì)致的對(duì)比，如通信方案的比較、TV/TA的變化情況，對(duì)其中的差異數(shù)據(jù)要加以詳細(xì)的記錄。再次要及時(shí)開展現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)工作，從而確保主站、各站端檔案信息一致，只有這樣才能夠保證遙測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的可靠性與準(zhǔn)確性。最后還應(yīng)該重視的是系統(tǒng)報(bào)表功能的拓展，通過允許系統(tǒng)管理者及系統(tǒng)自身根據(jù)實(shí)際狀況生成的數(shù)據(jù)報(bào)表進(jìn)行修改，并主動(dòng)的添加修改標(biāo)識(shí)，從而保證電能計(jì)量責(zé)任制的有效推行與落實(shí)。
（4）在遙測(cè)系統(tǒng)建成之后，可以通過雙管齊下的方式檢驗(yàn)數(shù)據(jù)。具體來講就是指派專人負(fù)責(zé)對(duì)遙測(cè)系統(tǒng)的分析，并將遙測(cè)系統(tǒng)所獲取的電能計(jì)量資料同自身記錄的資料定期內(nèi)進(jìn)行對(duì)比，保證各計(jì)量點(diǎn)所采回的信息與現(xiàn)場(chǎng)終端設(shè)備信息的一致、同步，進(jìn)而確保系統(tǒng)各項(xiàng)計(jì)量數(shù)據(jù)的精確性。
4 結(jié)語
隨著我國國家電網(wǎng)的不斷發(fā)展與完善、電網(wǎng)覆蓋面積逐年增加、設(shè)備數(shù)量也處于不斷攀升，而且我國城市化進(jìn)程的加快，用電客戶逐年增多，用電量更是得到了迅猛的增長(zhǎng)。因此為了進(jìn)一步提高我國電力部門的經(jīng)濟(jì)效益、用戶的用電質(zhì)量，將電能將遙測(cè)系統(tǒng)僅僅應(yīng)用在數(shù)據(jù)的采集、分析與統(tǒng)計(jì)上是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足的。而且傳統(tǒng)的工作方式需要耗費(fèi)大量的人力物力，更不利于我國電網(wǎng)的智能化推進(jìn)，因此利用遙測(cè)系統(tǒng)將是我國未來電網(wǎng)發(fā)展的重要方向。
參考文獻(xiàn)：
中圖分類號(hào)： U464.138+.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2017）02-159-2
0 引言
煤礦排水泵是保障正常采煤和人身生命安全的重要設(shè)備，但它也是主要的耗能設(shè)備。由于種種原因，礦井排水泵效率不高，若水泵長(zhǎng)期處于低效率狀態(tài)運(yùn)行，不僅浪費(fèi)大量電能，給煤礦造成經(jīng)濟(jì)損失，還可能因?yàn)槟承┰蛭茨芗皶r(shí)發(fā)現(xiàn)并解決而造成排水故障，引發(fā)災(zāi)難性事故。因此，我們就需要能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)和故障預(yù)警，這樣可以避免突發(fā)性故障和控制漸發(fā)故障的發(fā)生，降低設(shè)備維修成本，增加設(shè)備可利用時(shí)間，從而提高設(shè)備的運(yùn)行效率，并帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。
本論文研究設(shè)計(jì)的“基于DSP的水泵能耗智能在線監(jiān)測(cè)裝置”，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵的流量、進(jìn)出水口壓力、電動(dòng)機(jī)的電壓、電流等物理量進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量計(jì)算，就地顯示及預(yù)警，并且將數(shù)據(jù)傳送至后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，使得運(yùn)行人員不到現(xiàn)場(chǎng)也能實(shí)時(shí)掌握水泵的運(yùn)行狀態(tài)。水泵能耗智能在線監(jiān)測(cè)裝置還將設(shè)置報(bào)警、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線等功能并配有智能專家分析系統(tǒng)。當(dāng)監(jiān)測(cè)量異常時(shí)將報(bào)警，提醒檢修人員進(jìn)行檢修。專家系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)量的歷史數(shù)據(jù)、歷史故障和當(dāng)前的實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)綜合對(duì)比分析，可以提前預(yù)知故障并預(yù)警。
1 系統(tǒng)工作原理和總體設(shè)計(jì)
本裝置通過現(xiàn)場(chǎng)安裝的流量傳感器、壓力傳感器、電壓傳感器、電流傳感器，采集出水口流量、進(jìn)水口壓力、出水口壓力、三相電壓、三相電流，通過水泵能耗監(jiān)測(cè)計(jì)算原理，節(jié)能監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，信號(hào)監(jiān)測(cè)算法及邏輯判據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算和分析出電機(jī)功率因數(shù)、水泵運(yùn)行效率、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率、噸?百米耗電量，對(duì)水泵能耗進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)視，當(dāng)不滿足設(shè)定值時(shí)報(bào)警并提醒檢修人員檢修，以保證水泵高效率運(yùn)行。
1.1 計(jì)算原理
①電機(jī)功率因數(shù)：ηd=
式中，β為電機(jī)運(yùn)行負(fù)載系數(shù)；PN為電機(jī)額定功率，單位為千瓦（kW），從電機(jī)資料中查找；ΔPcN為電機(jī)額定綜合功率損耗。
②水泵運(yùn)行效率：ηb=
式中，ρ為液體的密度，單位為千克每立方米（kg/m3），水的密度由《GBT16666-2012泵類液體輸送系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測(cè)》標(biāo)準(zhǔn)中附錄D表D.2中查??；g為重力加速度，單位為米每二次方秒（m/s2），取9.807；Q為泵的流量，單位為立方米每小時(shí)（m3/h），需要現(xiàn)場(chǎng)流量傳感器采集；H為泵揚(yáng)程，單位為米（m）；N2為泵軸功率，單位為千瓦（kW）。
③噸?百米耗電量計(jì)算e=
式中，e為液體噸?百米耗電量，單位為千瓦時(shí)每噸百米[kW?h/t?hm]；η為礦井主泵排水系統(tǒng)總效率。
礦井主泵排水系統(tǒng)總效率：η=ηb×ηd×ηg×ηc
式中，ηb為水泵運(yùn)行效率；ηd為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率；ηg為輸送效率；ηc為傳動(dòng)效率。
1.2 信號(hào)的監(jiān)測(cè)算法及邏輯判據(jù)
1.2.1 信號(hào)的監(jiān)測(cè)算法
對(duì)這幾個(gè)由傳感器采集到的采集量的處理主要是濾波和消除系統(tǒng)誤差。首先將壓力、流量傳感器的輸出信號(hào)均轉(zhuǎn)換成0～5V電壓信號(hào)，然后進(jìn)行RC低通濾波（消除現(xiàn)場(chǎng)高頻干擾）之后進(jìn)行AD采樣，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成DSP能處理的數(shù)字信號(hào)。其次，為了消除檢測(cè)系統(tǒng)誤差（如溫度漂移等），在軟件上對(duì)AD采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，保證采樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行20次平均值濾波。電流、電壓信號(hào)為交流信號(hào)，對(duì)這兩個(gè)信號(hào)的處理除了上述的過程，還需要消除直流分量，采取的算法是對(duì)采樣電流電壓進(jìn)行20次周波采樣，然后取平均值，得到的值就是直流分量，得到直流分量后每次采樣數(shù)據(jù)都減去這個(gè)值就是實(shí)際的電流電壓值。
1.2.2 邏輯判據(jù)
當(dāng)泵運(yùn)行效率ηb：
當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率ηd：
當(dāng)噸?百米耗電量/[kW?h/t?hm]e：>整定值報(bào)警。
礦井主排水泵能耗智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可整定各值上限和下限，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)計(jì)算后各值超出正常值范圍，系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警提醒檢修人員檢修，保證水泵高效率運(yùn)行。
1.3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
水泵能耗智能在線監(jiān)測(cè)裝置由壓力傳感器、流量傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、DSP處理器、LCD顯示、上位機(jī)等。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)主要包括DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、通信模塊的設(shè)計(jì)、人機(jī)接口模塊的設(shè)計(jì)、采集處理電路和電源模塊的設(shè)計(jì)。
DSP系統(tǒng)包括復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、SRAM接口、開關(guān)量輸入和邏輯控制電路，這里的DSP控制器選用的是選用TI公司的TMS320F2812芯片，它是高性能的32位處理器，配以大容量RAM及Flash，具有極強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理記憶能力。設(shè)置專門的E2PROM存儲(chǔ)器保存裝置運(yùn)行參數(shù)，重要信息掉電不丟失。DSP控制器的相關(guān)內(nèi)容可參考文獻(xiàn)[1]。
本系統(tǒng)采用了雙RS-485通信接口，一路用于第三方設(shè)備壓力、流量、電流、電壓等信息的通信，一路用于調(diào)度、集控等遠(yuǎn)動(dòng)通信，采用屏蔽雙絞線作為通信介質(zhì)，提高通信的可靠性。參考文獻(xiàn)[2]。通訊規(guī)約采用電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的103規(guī)約或設(shè)備廠家內(nèi)部規(guī)約。通信接口采用了專業(yè)的通信防雷電路。
時(shí)鐘電路，裝置內(nèi)置硬件時(shí)鐘回路，采用的時(shí)鐘芯片精度高，并配有電池以掉電保持，裝置支持網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)。
開關(guān)量輸入由2組8路獨(dú)立的外部開入量采集回路，220V、24V隨意組合，開入量采集回路經(jīng)過專門的濾波抗干擾電路處理，大大提高了可靠性和抗干擾性能。
電源模件采用交直流逆變電源，交直流220V或127V電壓輸入經(jīng)抗干擾濾波回路后，利用逆變?cè)磔敵霰狙b置需要直流電壓。
控制模件主要由繼電器構(gòu)成，提供6路繼電器空接點(diǎn)輸出。繼電器接點(diǎn)輸出可以根據(jù)用戶需要設(shè)置成是否經(jīng)過啟動(dòng)繼電器接點(diǎn)閉鎖；每一組接點(diǎn)輸出采用嚴(yán)格的多重化邏輯控制，保證接點(diǎn)輸出信號(hào)的絕對(duì)可靠。
系統(tǒng)的其他部分的電路是一些常用的電路，這里不作介紹。其他電路參見文獻(xiàn)[3]。
3 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)的各種邏輯算法需多種采集數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，比較復(fù)雜，因此將算法寫成DSP軟件有著較高的要求。針對(duì)這些問題，對(duì)每一個(gè)算法查閱相關(guān)的C語言實(shí)現(xiàn)的資料，然后在這些資料的基礎(chǔ)上將每個(gè)算法單獨(dú)寫成一個(gè)API函數(shù)。所以我們采用C和匯編混合編程，主程序框架采用C語言編制，關(guān)鍵算法用匯編語言實(shí)現(xiàn)。排水泵能耗在線監(jiān)測(cè)裝置的主要任務(wù)是：完成對(duì)各傳感器的采集量進(jìn)行濾波和消除系統(tǒng)誤差的分析和處理等，將所采集的數(shù)據(jù)和分析結(jié)果上傳給上位機(jī)，同時(shí)，簡(jiǎn)單顯示排水泵的運(yùn)行狀態(tài)信息等。上位機(jī)根據(jù)處理結(jié)果選取特征參數(shù)，實(shí)現(xiàn)算法的處理，最后由專家系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)判斷和故障診斷。我們把系統(tǒng)設(shè)計(jì)成為超循環(huán)系統(tǒng)。應(yīng)用程序是一個(gè)無限的循環(huán)，循環(huán)中調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)來完成相應(yīng)的操作。程序的流程圖如圖2所示。
4 運(yùn)行測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
以某煤礦的主排水泵房為例，該泵房擔(dān)負(fù)著-330水平的礦井水排至地面的任務(wù)，泵房沿井筒至地面敷設(shè)三趟內(nèi)徑為300mm的管路。檢修前，該泵房距地面垂高為366.24m，實(shí)際排水揚(yáng)程為380m。水泵檢修之后，對(duì)其運(yùn)行參數(shù)測(cè)量得到：相電壓為U=6060V，電流I=80A，功率因數(shù)cosφ=0.85，電機(jī)效率ηd=0.935，水泵系統(tǒng)傳動(dòng)效率ηd=0.98。流量Q=8.35m3/min，揚(yáng)程H=387.99m。
經(jīng)過公式計(jì)算可得檢修前后水泵效率，總功率，噸?百米耗電量。
按照地質(zhì)部門提供的當(dāng)?shù)卣Ｓ克浚?330水平的全年排量為2207500m3，按水密度為1000kg/m3計(jì)算，年節(jié)電量為：E=全年排量×降低的噸?百米耗電量×泵房距地面垂高/100=2207500×0.175×366.24/100=141.48萬kW?h
按電價(jià)為0.7元/kW?h計(jì)算，年節(jié)電經(jīng)濟(jì)價(jià)值為99.036萬元?？梢钥闯?，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水泵效率，及時(shí)找出并排除其效率低的原因，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。檢修前后節(jié)能效果見表1。
5 結(jié)束語
本文介紹了基于DSP水泵能耗智能在線監(jiān)測(cè)裝置的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)排水泵的效率，節(jié)約能源消耗并且及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除水泵故障。使水泵經(jīng)濟(jì)可靠、高效低耗地運(yùn)行，達(dá)到我們的設(shè)計(jì)效果。
參 考 文 獻(xiàn)
某500kV變電站變壓器油譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)1號(hào)變壓器油色譜B相乙炔一級(jí)報(bào)警動(dòng)作信號(hào)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查后發(fā)現(xiàn)1號(hào)變壓器三相具有正常的運(yùn)行聲音，瓦斯繼電器具有正常外觀，壓力釋放閥工作正常，繞組溫度和油溫在正常范圍內(nèi)，1號(hào)變壓器B溫度正常。通過監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展1號(hào)變壓器B相中低、中、高三側(cè)電壓和電流均為超過正常范圍，功率較為穩(wěn)定。對(duì)1號(hào)變壓器油色譜數(shù)據(jù)采集箱內(nèi)裝置的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查。根據(jù)在線監(jiān)測(cè)主機(jī)可知，1號(hào)變壓器B相乙炔氣體含量為2.13uL/L，其他氣體變化不明顯，如表1.
一、 油化實(shí)驗(yàn)結(jié)果
在1號(hào)變壓器B相的絕緣油試驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)異常，如表2。為了保證油化實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確無誤，對(duì)1號(hào)變壓器A、B、C三相的油分別進(jìn)行絕緣油試驗(yàn)，證明滿足要求，可見變壓器一次設(shè)備運(yùn)行不存在問題。油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置通常每四周進(jìn)行以此采樣。檢修人員再次對(duì)變壓器B相油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行采樣，如表3為氣體組分含量。油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置表明乙炔氣體是B相油中氣體組分變化最大的。根據(jù)檢查結(jié)果確定1號(hào)變壓器B相油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置為誤報(bào)警[1]。
二、 特征氣體的時(shí)間
在變壓器在線監(jiān)測(cè)裝置的再次檢查中，沒有發(fā)現(xiàn)裝置異常運(yùn)行。之后在A、B、C三相故障特征氣體譜圖對(duì)比中顯示，A、C相各特征氣體被檢測(cè)到的時(shí)間和系統(tǒng)設(shè)置的保留時(shí)間相同，但B相乙炔停留得見和系統(tǒng)設(shè)置的保留時(shí)間不一致：氫氣為90.5s、系統(tǒng)設(shè)置保留91.875s；一氧化碳為115.375s、系統(tǒng)設(shè)置保留時(shí)間119.125s；甲烷為167.875s、系統(tǒng)設(shè)置保留173.375s。三種氣體保留時(shí)間基本和停留時(shí)間一致，所以氣體檢測(cè)其識(shí)別的較為準(zhǔn)確。但乙炔停留時(shí)間處于乙烷和乙炔系統(tǒng)保留時(shí)間（616.625～698.25）之間為655.25s，出現(xiàn)的氣體種類在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)很難被氣體檢測(cè)器識(shí)別出來。檢修人員通過對(duì)油化實(shí)驗(yàn)結(jié)果和設(shè)備檢查情況綜合考慮，判斷在這個(gè)邊緣時(shí)間點(diǎn)氣體檢測(cè)器將乙烷錯(cuò)誤識(shí)別為乙炔。
三、油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)原理
（一） 取油樣
油色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用油泵抽取變壓器郵箱中流動(dòng)的油樣，并將氣體分離器注入。
（二） 氣體分離
滲透膜是氣體分離器的關(guān)鍵部件，不僅要保障各種氣體要通過，還應(yīng)當(dāng)保證其機(jī)械強(qiáng)度和耐溫能力符合一定要求，這樣就能夠具有更長(zhǎng)的使用壽命。當(dāng)油氣分離器中進(jìn)入采集油樣后，其中的氣體穿過滲透膜，并從色譜分析裝置的注射接口進(jìn)入，最后由變壓器本體接收唾棄之后的油樣。
（三） 色譜分析
在色譜分析裝置的注射接口中，混合樣品隨著載氣經(jīng)過色譜柱，靜相溶解和吸附動(dòng)相中的部分物質(zhì)。靜相發(fā)揮到動(dòng)相中的試樣物質(zhì)分子會(huì)隨著其中物質(zhì)分子的增加而增加，也就是在兩相中分配各物質(zhì)分子，進(jìn)而達(dá)到最終平衡。而在兩相中揮發(fā)和溶解該物質(zhì)的過程就是分配過程，平衡時(shí)兩相中物質(zhì)達(dá)到的濃度為平衡系數(shù)，表示為K，等于固定相中物質(zhì)濃度除以在流動(dòng)相中物質(zhì)的濃度。
溫度不變時(shí)，常數(shù)為分配系數(shù)K。所以氣象色譜分離采用的是"兩相間存在不同物質(zhì)具有不同分配系數(shù)，試樣中的各組分會(huì)在兩相作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)行分配會(huì)充分多次，各組分在具有很小差別分配系數(shù)情況下仍會(huì)產(chǎn)生很好的分離效果，進(jìn)而分離不同組分[2]。
四、變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置誤報(bào)警原因
載氣推動(dòng)分離出的氣體進(jìn)行色譜柱，載氣壓力很大程度上決定了色譜柱中各故障特征氣體停留時(shí)間。而氣體檢測(cè)單元中穩(wěn)壓閥決定了載氣壓力，所以能夠得到穩(wěn)壓閥引起氣體檢測(cè)其的錯(cuò)誤識(shí)別。
（一） 誤報(bào)警現(xiàn)象原因分析
不同組分氣體具有不同的性質(zhì)和對(duì)色譜柱的親和力，進(jìn)而使得色譜柱不同組分氣體按照不同的先后順序流出。在大量的試驗(yàn)中，氣體檢測(cè)器在穩(wěn)壓閥載氣壓力為0.1MPa和溫度為60C條件下具有最高靈敏度。同時(shí)各組分氣體在該條件下流出色譜柱的時(shí)間相對(duì)固定。而系統(tǒng)設(shè)置的各組分氣體的保留時(shí)間就是這一時(shí)間點(diǎn)。氣體檢測(cè)器的運(yùn)行就是利用這一原理，其測(cè)量和識(shí)別各種故障氣體的時(shí)間依據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的保留時(shí)間[3]。
載氣流速在穩(wěn)壓閥氣壓不小于0.1MPa情況下就發(fā)生變化，同時(shí)變化的還有各組分氣體流出色譜柱的時(shí)間。色譜柱中的乙烷在載氣壓力變化時(shí)會(huì)降低停留時(shí)間，這樣其進(jìn)入氣體檢測(cè)器的時(shí)間也會(huì)提前。檢測(cè)器中進(jìn)入乙烷的時(shí)間為655.25s，在乙烷和乙炔的系統(tǒng)保留時(shí)間（616.625～698，25）范圍內(nèi)，該氣體是乙炔還是乙烷在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)很難被氣體檢測(cè)器檢測(cè)出來。在油化實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，此時(shí)不含乙炔氣體，此時(shí)乙炔氣體無法被檢測(cè)器檢測(cè)出來，進(jìn)而使得乙烷被檢測(cè)器識(shí)別成乙炔。
（二） 溫度對(duì)油色譜在線監(jiān)測(cè)精度的影響
分配敘述K會(huì)隨著色譜分析裝置溫度的改變而改變，相應(yīng)的就具有不同色譜柱動(dòng)相和靜相濃度組分氣體，進(jìn)而改變各組分氣體流出色譜柱的時(shí)間，進(jìn)而引起色譜分析裝置精度的降低，最終引發(fā)誤報(bào)警[4]。
環(huán)境溫度會(huì)對(duì)色譜分析裝置溫度造成較大環(huán)境。雖然有載氣加熱器、環(huán)境溫度傳感器、油溫傳感器設(shè)置于色譜在線監(jiān)測(cè)裝置中，進(jìn)而將色譜分析裝置控制在60度，但現(xiàn)有裝置對(duì)于色譜分析箱內(nèi)高于60度的情況無法有效解決，進(jìn)而引發(fā)油色譜在線裝置精度下降問題。
五、現(xiàn)場(chǎng)處理
對(duì)變壓器B相色譜數(shù)據(jù)采集箱中的穩(wěn)壓閥進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，其載氣壓力超過了0.1MPa，應(yīng)當(dāng)用穩(wěn)壓閥調(diào)節(jié)器將穩(wěn)壓閥載氣壓力降低并控制在0.1MPa。重啟1數(shù)據(jù)采集器，對(duì)故障特征氣體進(jìn)行充分采樣分析。1號(hào)變壓器B相各組分氣體含量被傳輸至數(shù)據(jù)服務(wù)器主機(jī)，1號(hào)變壓器B相不含乙炔氣體，其他氣體含量水平正常，采樣結(jié)果符合要求。并且系統(tǒng)設(shè)置的時(shí)間等于各組分氣體停留時(shí)間，進(jìn)而確保氣體檢測(cè)器能夠正確識(shí)別氣體[5]。
六、改進(jìn)和防范措施
首先，改進(jìn)建議?？梢杂弥悄軠囟瓤刂蒲b置替代載氣加熱器，依據(jù)油溫和環(huán)境溫度降低或加熱載氣，將有色譜分析裝置溫度保持在60度，保證裝置精度符合要求。其次，防范措施。應(yīng)當(dāng)定期檢查變壓器在線監(jiān)測(cè)裝置的穩(wěn)壓閥載氣壓力，并及時(shí)處理發(fā)現(xiàn)的異常情況。并將在線監(jiān)測(cè)主機(jī)中各故障特征氣體譜圖的分析，作為日常巡檢的重點(diǎn)，嚴(yán)格校驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)備的保留時(shí)間，保證正確識(shí)別各故障氣體[6]。
結(jié)語：
本文對(duì)變壓器油色譜在線監(jiān)控裝置產(chǎn)生誤報(bào)警的原因進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上探索了相應(yīng)的改進(jìn)措施，以求提升在線監(jiān)測(cè)裝置的準(zhǔn)確性。但本文還存在一定局限，希望行業(yè)人員能夠加強(qiáng)重視，通過有效分析和解決實(shí)際當(dāng)中變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置誤報(bào)警問題，提升在線監(jiān)測(cè)裝置的準(zhǔn)確性。
參考文獻(xiàn)：
中圖分類號(hào)：U674.38 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）12（b）-00-02
海上浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置（FPSO）（以下簡(jiǎn)稱FPSO）是許多海洋油田的核心，隨著中海油成功建設(shè)“海上大慶”以及開始“二次跨越”建設(shè)的宏偉目標(biāo)，F(xiàn)PSO的數(shù)量在不斷增加，現(xiàn)已遍布渤海及南海海域，F(xiàn)PSO的安全高效運(yùn)營管理成為海洋油田管理的重要課題?，F(xiàn)代FPSO多采用單點(diǎn)系泊方式（SPM， Single Point Mooring）固定，單點(diǎn)上連接著原油管線以及動(dòng)力電纜等重要設(shè)施。一直以來，我們對(duì)FPSO的整體運(yùn)動(dòng)軌跡以及單點(diǎn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)位置缺乏有效的數(shù)據(jù)資料以及監(jiān)測(cè)手段，無法快速確認(rèn)FPSO在安全的錨泊范圍內(nèi)，無法快速讀取各種特變氣候?qū)PSO的影響。特別是在FPSO遭遇臺(tái)風(fēng)襲擊時(shí)，作業(yè)人員全部撤離守護(hù)船也駛離后，F(xiàn)PSO脫離了所有人的視線，處于完全失去監(jiān)控的狀態(tài)，無法得知FPSO是否在單點(diǎn)系泊安全區(qū)域內(nèi)，無法獲取臺(tái)風(fēng)吹襲FPSO時(shí)的最大風(fēng)速以及FPSO在臺(tái)風(fēng)下的真實(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡，上述問題給相關(guān)決策帶來了很大的困難與挑戰(zhàn)。
近年來GPS定位技術(shù)以及國際海事衛(wèi)星寬帶通信等高科技手段逐步在海上油田得到應(yīng)用，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)掌握FPSO一年四季在海風(fēng)、海浪、海流等各種天氣海況作用下的水平位移、垂蕩高度、橫搖、縱搖軌跡參數(shù)，對(duì)FPSO的安全管理以及FPSO的工程建造，都起到了十分重要的作用。
該文從文昌13-1/2油田“南海奮進(jìn)”FPSO入手，根據(jù)油田FPSO安全管理的實(shí)際需求，探討FPSO運(yùn)動(dòng)姿態(tài)監(jiān)測(cè)所需的GPS差分定位技術(shù)，以及臺(tái)風(fēng)等惡劣天氣期間無人值守FPSO的海事衛(wèi)星寬帶通信技術(shù)，結(jié)合新建的FPSO單點(diǎn)GPS監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)以及海事衛(wèi)星F站寬帶通信系統(tǒng)，深入分析FPSO運(yùn)動(dòng)姿態(tài)全天候在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)體系的優(yōu)點(diǎn)與不足，為提高FPSO的安全運(yùn)營管理提供有益的借鑒經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也為今后FPSO的設(shè)計(jì)與建造提供寶貴的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)資料。
1 文昌油田FPSO運(yùn)動(dòng)姿態(tài)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)要求
根據(jù)FPSO安全管理要求，結(jié)合“南海奮進(jìn)”FPSO實(shí)際情況，F(xiàn)PSO運(yùn)動(dòng)姿態(tài)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)要求包括：
（1）以FPSO單點(diǎn)系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的中心經(jīng)緯度位置為基準(zhǔn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)記錄FPSO單點(diǎn)的水平位移、垂直起伏、橫搖、縱搖等動(dòng)態(tài)數(shù)值。
（2）FPSO運(yùn)動(dòng)姿態(tài)參數(shù)值與現(xiàn)場(chǎng)氣象信息同步融合，天氣海況的變化能夠?qū)崟r(shí)反映FPSO運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的變化。
（3）FPSO運(yùn)動(dòng)姿態(tài)數(shù)值必須具有高精度等級(jí)，測(cè)量誤差達(dá)到以下要求：水平位移小于60 cm，垂直位移小于90 cm，航向偏移小于0.1 °，傾斜角度小于0.1 °。
（4）FPSO運(yùn)動(dòng)姿態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具備預(yù)警功能，當(dāng)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)超出預(yù)警閥值后及時(shí)發(fā)出預(yù)警信息，提醒值班人員注意。
（5）FPSO運(yùn)動(dòng)姿態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)每天24 h連續(xù)不間斷工作，即使在臺(tái)風(fēng)撤離無人值守期間也能夠?qū)崟r(shí)提取數(shù)據(jù)。
2 FPSO運(yùn)動(dòng)姿態(tài)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)
2.1 DGPS與RBN-DGPS定位技術(shù)
DGPS即差分全球定位系統(tǒng)（Differential Global Position System，簡(jiǎn)稱DGPS），是在GPS的基礎(chǔ)上利用差分技術(shù)使用戶能夠從GPS系統(tǒng)中獲得更高的精度。
DGPS實(shí)際上是把一臺(tái)GPS接收機(jī)放在位置已精確測(cè)定的點(diǎn)上，組成基準(zhǔn)臺(tái)。基準(zhǔn)臺(tái)接收機(jī)通過接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，測(cè)得并計(jì)算出到衛(wèi)星的偽距，將偽距和已知的精確距離相比較，求得該點(diǎn)在GPS系統(tǒng)中的偽距測(cè)量誤差，再將這些誤差作為修正值以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式通過播發(fā)臺(tái)向周圍空間播發(fā)。附近的DGPS用戶接收到來自基準(zhǔn)臺(tái)的誤差修正信息，以此來修正自身的GPS測(cè)量值，從而大大提高其定位精度。
RBN-DGPS即無線電指向標(biāo)/差分全球定位系統(tǒng)（Radio Beacon-Differential Global Position System），是一種利用航海無線電指向標(biāo)播發(fā)臺(tái)播發(fā)DGPS修正信息向用戶提供高精度服務(wù)的助航系統(tǒng)，該系統(tǒng)在GPS系統(tǒng)基礎(chǔ)上，利用差分技術(shù)，借助海上無線電指向標(biāo)播發(fā)差分修正信息，給用戶提供高精度定位服務(wù)的助航系統(tǒng)。可廣泛應(yīng)用于航道測(cè)量疏浚、船舶進(jìn)出港及狹窄水道導(dǎo)航定位、交通安全管理、航標(biāo)定位、海上石油勘探等。我國從1993年開始跟蹤RBN－DGPS的動(dòng)態(tài)，制定了相應(yīng)的建設(shè)規(guī)劃和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并從1995年―2000年分三期在我國沿海地區(qū)共建設(shè)了20座RBN－DGPS臺(tái)，信號(hào)覆蓋了整個(gè)沿海水域和部分陸地。用戶距臺(tái)站越近，定位精度越高。通常情況下，在距基準(zhǔn)臺(tái)300 km的范圍內(nèi)，米級(jí)導(dǎo)航型DGPS接收機(jī)的定位誤差約為10 m，亞米級(jí)導(dǎo)航型接收機(jī)的定位誤差約為5 m。
海南水監(jiān)局轄區(qū)RBN/DGPS臺(tái)站目前有抱虎角、三亞以及洋浦三個(gè)。
2.2 海事衛(wèi)星寬帶Fleet Broadband通信技術(shù)
海上寬帶業(yè)務(wù)簡(jiǎn)稱FB（Fleet Broadband），是海事衛(wèi)星第四代衛(wèi)星移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)應(yīng)用于海上的專有名詞，具有覆蓋范圍廣、機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)、高可靠性的優(yōu)勢(shì)，可以保證用戶在全球海上任何一個(gè)地點(diǎn)都得到高質(zhì)量、高可靠的通信服務(wù)。該業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)船舶通信IP化，滿足船舶高速數(shù)據(jù)傳輸和視頻通信的需求，上網(wǎng)最高速率可達(dá)432 Kbps。
由于海事衛(wèi)星的高可靠度，即使在無人值守，或者在超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的惡劣環(huán)境下，海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)依然能夠維持正常的工作狀態(tài)，保持網(wǎng)絡(luò)鏈路的暢通，為實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)通信鏈路提供技術(shù)保障。
3 FPSO運(yùn)動(dòng)姿態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
3.1 FPSO單點(diǎn)GPS監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)
該系統(tǒng)是利用FPSO以單點(diǎn)為中心的運(yùn)動(dòng)軌跡，通過RBN-DGPS差分定位技術(shù)，結(jié)合傳感器、光纖串口、工控機(jī)以及不間斷UPS電源等一系列應(yīng)用而設(shè)計(jì)的綜合性系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)記錄FPSO實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)以FPSO單點(diǎn)實(shí)際安裝位置為標(biāo)準(zhǔn)值，在FPSO單點(diǎn)系統(tǒng)的正上方安裝DGPS系統(tǒng)天線以定位單點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)值，兩值之差動(dòng)態(tài)反映了FPSO實(shí)際位移，從而判斷FPSO是否在正常的活動(dòng)范圍內(nèi)，相關(guān)聯(lián)的海底管線及動(dòng)力傳輸電纜是否安全。
系統(tǒng)由GPS定位/導(dǎo)航儀、數(shù)字傾角監(jiān)測(cè)儀、數(shù)據(jù)采集處理存儲(chǔ)系統(tǒng)工控機(jī)、光纖轉(zhuǎn)換器以及UPS電源系統(tǒng)等組成，GPS定位/導(dǎo)航儀放置在FPSO單點(diǎn)的上方，服務(wù)器安裝在報(bào)房，客戶端軟件安裝在FPSO、陸地PC機(jī)上，通過TCP/IP專網(wǎng)訪問工控機(jī)，進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問、監(jiān)控、管理。系統(tǒng)整體安裝如圖1所示。
系統(tǒng)核心GPS定位/導(dǎo)航儀采用Crescent VS100 系列GPS羅經(jīng)，該羅經(jīng)遵循IEC61108-4信標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，生成的2DGPS艏向精度優(yōu)于0.1 °，差分定位精度小于60 cm（95 %置信度），集成的陀螺和傾斜傳感器加快啟動(dòng)時(shí)間，并在暫時(shí)丟失GPS期間提供艏向更新，最大達(dá)20 Hz的快速艏向和定位輸出率，差分選項(xiàng)包括SBAS （WAAS， EGNOS等）和可選的信標(biāo)差分。
文昌13-1/2油田FPSO的GPS羅經(jīng)選擇信標(biāo)差分，信標(biāo)臺(tái)站為海南島抱虎角，距離油田約130 km，GPS羅經(jīng)的2付天線安裝在FPSO單點(diǎn)的正上方開闊位置，便于接收衛(wèi)星信號(hào)差分準(zhǔn)確定位。
FPSO單點(diǎn)GPS預(yù)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能
包括：
（1）工控機(jī)提供RS232氣象信息接口，接收處理風(fēng)向、風(fēng)速、氣壓、氣溫、濕度等實(shí)時(shí)氣象信號(hào)。
（2）FPSO運(yùn)行姿態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)曲線、實(shí)時(shí)趨勢(shì)、歷史趨勢(shì)、實(shí)時(shí)報(bào)表、歷史報(bào)表以及報(bào)警信息提示等功能，采用IE瀏覽器方式訪問。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以日期命名自動(dòng)儲(chǔ)存在服務(wù)器內(nèi)以供查詢。
（3）UPS電源可供系統(tǒng)連續(xù)工作5 d左右。
3.2 海事衛(wèi)星寬帶Fleet Broadband系統(tǒng)
海事衛(wèi)星寬帶Fleet Broadband通信設(shè)備目的是在FPSO臺(tái)風(fēng)撤離無人值守的非正常期間，自動(dòng)提供穩(wěn)定的互聯(lián)網(wǎng)通信鏈路，保證FPSO運(yùn)動(dòng)姿態(tài)數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)傳送至基地中心。
“南海奮進(jìn)”FPSO海事衛(wèi)星Fleet Broadband通信設(shè)備使用FURUNO FELCOM500設(shè)備，主要由室外天線單元（Antenna Unit）、室內(nèi)通信單元（Communication Unit）、IP電話手柄（IP Handset）等組成。設(shè)備安裝調(diào)試簡(jiǎn)便，室外天線直徑0.6 m，整體功耗200 W左右，通電自動(dòng)跟蹤鎖定衛(wèi)星，不需要人工干預(yù)，系統(tǒng)能夠提供432 K穩(wěn)定的互聯(lián)網(wǎng)通信帶寬，可以在最惡劣的海況條件下表1維持通信。
3.3 氣象系統(tǒng)
氣象系統(tǒng)又稱氣象站，是FPSO標(biāo)配的組成部分。主要由室外風(fēng)速、風(fēng)向、溫濕度傳感器、室內(nèi)數(shù)據(jù)處理中心、室內(nèi)顯示終端組成，可提供風(fēng)向、風(fēng)速、艏向、氣壓、溫度等實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)天氣信息。
“南海奮進(jìn)號(hào)”FPSO氣象站采用Observator公司生產(chǎn)的OMC系列氣象設(shè)備，氣象站OMC-183信號(hào)處理中心提供標(biāo)準(zhǔn)的RS422/RS485/RS232等數(shù)據(jù)接口，可與FPSO單點(diǎn)GPS監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)對(duì)接，同步提供所需的氣象數(shù)據(jù)。
3.4 UPS電源系統(tǒng)
UPS電源系統(tǒng)是維持FPSO運(yùn)動(dòng)姿態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)24 h不間斷工作的重要保障，尤其是在無人值守FPSO狀態(tài)下，UPS電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性及續(xù)航性更為重要。
在部署UPS電源系統(tǒng)時(shí)，要考慮FPSO運(yùn)動(dòng)姿態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總負(fù)荷，盡量選用耗電低的設(shè)備，精確計(jì)算耗電總功率，構(gòu)建快充慢放型供電系統(tǒng)，以便能夠維持系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)間工作。
4 FPSO運(yùn)動(dòng)姿態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用效果
4.1 FPSO運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)
FPSO運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體由FPSO單點(diǎn)GPS監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)、海事衛(wèi)星FB寬帶系統(tǒng)、氣象站以及UPS電源系統(tǒng)四部分組成。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)FPSO運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)全天候24 h現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)程監(jiān)控記錄功能。
4.2 FPSO運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用
“南海奮進(jìn)”FPSO運(yùn)動(dòng)姿態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)2011年初投入實(shí)際應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)使用系統(tǒng)實(shí)際監(jiān)控后，針對(duì)系統(tǒng)存在的一些問題加以改進(jìn)與完善，使該系統(tǒng)在日常生產(chǎn)管理以及臺(tái)風(fēng)期間都發(fā)揮了重要的作用，取得了良好的效果。
在“南海奮進(jìn)”FPSO中控室，安裝了單點(diǎn)GPS監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)的獨(dú)立顯示與報(bào)警裝置，值班人員可以直觀地看到FPSO的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡，當(dāng)FPSO運(yùn)動(dòng)軌跡超過設(shè)定的參數(shù)時(shí)，報(bào)警裝置馬上報(bào)警，值班人員馬上關(guān)注，收集數(shù)據(jù)，并安排人員到單點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)密切觀察單點(diǎn)系統(tǒng)狀態(tài)，隨時(shí)報(bào)告，確保安全。
2011年7月底，強(qiáng)熱帶風(fēng)暴“洛坦”吹襲文昌13-1/2油田，“南海奮進(jìn)”FPSO人員全部撤離，守護(hù)船也到港灣避風(fēng)，臺(tái)風(fēng)期間，基地值班人員通過在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)地看到了“南海奮進(jìn)”FPSO的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)向風(fēng)速等氣象信息，系統(tǒng)第一次無人值守應(yīng)用成功，效果反映良好。
通過這次臺(tái)風(fēng)期間的實(shí)際應(yīng)用，我們也發(fā)現(xiàn)了一些不足之處，比如對(duì)UPS電源設(shè)計(jì)安裝存在一些缺陷，對(duì)UPS設(shè)備的提前關(guān)斷以及蓄電池的續(xù)航能力考慮不足，導(dǎo)致系統(tǒng)鏈路提前中斷，系統(tǒng)的軟件設(shè)置方面，客戶端加載程序過多，導(dǎo)致連接速度有些延遲，這些都在后來進(jìn)行了相應(yīng)的改造，使系統(tǒng)發(fā)揮更大的作用。
5 結(jié)語
作為海洋油田重要的生產(chǎn)裝置，F(xiàn)PSO的安全受到重點(diǎn)關(guān)注，通過現(xiàn)代GPS差分定位以及海事衛(wèi)星FB寬帶通信系統(tǒng)等高科技手段，結(jié)合FPSO現(xiàn)有的信息化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，構(gòu)建FPSO運(yùn)動(dòng)姿態(tài)全天候監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，是提高FPSO管理能力的有力途徑，同時(shí)，也為FPSO的設(shè)計(jì)建造提供第一手
資料。
文昌13-1/2油田“南海奮進(jìn)”FPSO運(yùn)動(dòng)姿態(tài)全天候在線監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)目前已成功運(yùn)行，效果良好，引起廣泛的關(guān)注與重視。文昌油田群“海洋石油116”FPSO也即將構(gòu)建同類型的全天候在線監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)。相信不久的將來，F(xiàn)PSO運(yùn)動(dòng)姿態(tài)全天候在線監(jiān)測(cè)與預(yù)警技術(shù)將普及于越來越多的FPSO裝置，為海洋油田開發(fā)保駕護(hù)航。
冀中能源峰峰集團(tuán)薛村礦井下一水平（+30m）至三水平（-280m）采用鋼絲繩芯輸送帶作為運(yùn)煤主提升設(shè)備，其型號(hào)為DX—4,全長(zhǎng)1243m，平均傾角15度40分，輸送帶的型號(hào)GX—3500*1000,總裝機(jī)容量為4*220kw。于1996年7月安裝鋼絲繩芯輸送帶橫向斷裂監(jiān)測(cè)裝置，運(yùn)行至今，多年來工作性能穩(wěn)定，對(duì)該鋼絲繩芯輸送帶監(jiān)測(cè)維護(hù)起到非常重要的作用，避免了多起重大事故的發(fā)生，保證了薛村礦井下主運(yùn)煤輸送帶的安全。
鋼絲繩芯輸送帶監(jiān)測(cè)裝置組成及工作原理
1. 裝置的組成:該裝置由固定部分和可移動(dòng)部分兩大部分組成。固定部分為一套微機(jī)，安裝在井下皮帶機(jī)旁的硐室內(nèi)，用于觀察監(jiān)測(cè)鋼絲繩芯輸送帶?？梢苿?dòng)部分安裝在一礦車底盤上， 微機(jī)主機(jī)箱內(nèi)安裝有一塊圖象處理板(3)。移動(dòng)部分機(jī)殼內(nèi)裝有：X射線源；X射線接收板(1)；圖象象素控制板(2)及直流穩(wěn)壓電源等,隨礦車一起在軌道上移動(dòng)。在需要監(jiān)測(cè)時(shí)，移到運(yùn)行中的下皮帶下方，不影響膠帶輸送機(jī)正常工作。監(jiān)測(cè)完畢后推到專用硐室內(nèi)。
2. 裝置的工作原理：X光射線穿過運(yùn)行著的鋼絲繩芯膠帶，照射在X光射線接受板（1）上，板（1）上有晶體覆蓋著的光電二極管陣列，把X光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，經(jīng)放大和采集，形成離散的模擬象素信號(hào)，再送到圖象控制板上（2）。板（2）首先把圖象象素模擬信號(hào)放大，再把每個(gè)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為8位數(shù)字信號(hào)，傳達(dá)到微機(jī)內(nèi)的圖象處理板（3）中，在顯示器上進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示。此外，可通過操作鍵盤，實(shí)時(shí)隨機(jī)地把一幀圖象存入微機(jī)，必要時(shí)又可把儲(chǔ)存的圖象再復(fù)現(xiàn)在顯示器屏幕上，進(jìn)行放大.漫游.等處理，也可進(jìn)行接頭伸長(zhǎng)和原帶強(qiáng)度的計(jì)算，當(dāng)接頭伸長(zhǎng)和原帶強(qiáng)度超標(biāo)時(shí)，給出報(bào)警信號(hào)。還可以將采集的圖象打印出來或轉(zhuǎn)送到軟盤上，作為技術(shù)資料進(jìn)行對(duì)比、研究和保存。
鋼絲繩芯輸送帶監(jiān)測(cè)裝置的性能指標(biāo)
1 .該裝置可在膠帶輸送機(jī)正常運(yùn)行和檢測(cè)慢速下進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可快速清晰觀察膠帶內(nèi)鋼絲繩芯的狀況，而不影響膠帶輸送機(jī)的正常生產(chǎn)。
2. 該裝置可以隨機(jī)存儲(chǔ)采集一幀圖象，并可進(jìn)行一倍放大、漫游和計(jì)算?？捎^察鋼絲繩芯的斷繩和接頭伸長(zhǎng)?？捎涗涗摻z繩芯的斷繩和接頭伸長(zhǎng)的全部或局部信息并復(fù)現(xiàn)上述狀態(tài)。
3.該裝置在進(jìn)入計(jì)算組件時(shí)，可進(jìn)行與原帶強(qiáng)度的比較，當(dāng)強(qiáng)度降低10%時(shí)，微機(jī)給出提示，并聲響報(bào)警。還可以進(jìn)行接頭強(qiáng)度比較，當(dāng)接頭長(zhǎng)度伸長(zhǎng)超過10mm時(shí)，可有微機(jī)報(bào)警。因?yàn)槟z帶的強(qiáng)度和接頭的強(qiáng)度國家和煤炭行業(yè)還沒有標(biāo)準(zhǔn)可以。我們?cè)谶@里取膠帶強(qiáng)度的10%和接頭伸長(zhǎng)10mm作為標(biāo)準(zhǔn)。
4. X射線源泄漏劑量小，距離探測(cè)器5cm處，泄漏劑量小于0.2mr/n，而且操作人員離探測(cè)器10m左右，防輻射安全可靠。
5. 膠帶監(jiān)測(cè)裝置系統(tǒng)無大修時(shí)間，該系統(tǒng)無大修時(shí)間主要依賴兩點(diǎn)；（1）微機(jī)的服務(wù)年限；（2）射線管的壽命，按目前使用的射線管，額定工作壽命為800小時(shí)，以監(jiān)測(cè)一次為1小時(shí)計(jì)，每周檢測(cè)一次，每年檢測(cè)54次，減去調(diào)試和隨機(jī)增加的開機(jī)時(shí)間，10%計(jì)，無大修時(shí)間應(yīng)為14年。
鋼絲繩芯輸送帶監(jiān)測(cè)裝置的使用情況
該監(jiān)測(cè)裝置于1996年7月運(yùn)行至今已經(jīng)9年來，該監(jiān)測(cè)裝置工作性能穩(wěn)定，圖象清晰，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠。通過裝置檢測(cè)鋼絲繩芯強(qiáng)力膠帶輸送帶安全狀況，能即時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除事故隱患。
1. 1996年9月我礦更換DX-4皮帶機(jī)全部2600m鋼絲繩芯強(qiáng)力膠帶,用該監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到,有部分膠帶內(nèi)部鋼絲繩芯數(shù)量不足,規(guī)定53根鋼絲繩芯,實(shí)際只有51或52根,在該監(jiān)測(cè)裝置的顯示器上一目了然,膠帶生產(chǎn)廠家認(rèn)可產(chǎn)品有缺陷,并即時(shí)采取了補(bǔ)救措施.
2. 用該監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到,制作膠帶接頭,鋼絲繩芯排列不均勻及接頭制作不規(guī)范的缺陷,如圖4為強(qiáng)力膠帶第17號(hào)接頭圖象。
3.用該監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到21#膠帶接頭前7.5m處,由于膠帶局部有橫向裂縫，銹蝕斷了4條鋼絲繩芯,在次日的檢修班中即時(shí)進(jìn)行了局部修補(bǔ),如圖5所示。并且在運(yùn)行中降低膠帶輸送機(jī)的輸送量，嚴(yán)格控制膠帶輸送機(jī)的負(fù)荷不超標(biāo)。等到過節(jié)礦井放假時(shí)，將此損壞部分膠帶和21號(hào)接頭一并去掉，加了16m膠帶，做了兩個(gè)接頭，排除了這個(gè)安全隱患。
4. 用該監(jiān)測(cè)裝置定時(shí)檢測(cè)膠帶狀況,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。此現(xiàn)象較嚴(yán)重，需盡快采取措施處理。
5.接頭處鋼絲繩彎曲嚴(yán)重，通過此圖形，分析出此接頭在制作過程中，操作要領(lǐng)不規(guī)范，在剝離鋼絲繩芯時(shí)，不是用刀去剝離鋼絲繩芯，而是硬拽鋼絲繩芯，致使所作接頭呈這種形狀。
鋼絲繩芯輸送帶監(jiān)測(cè)裝置的效益
1. 在全國煤礦及其它行業(yè)，已有越來越多鋼絲繩芯輸送帶投入運(yùn)行，為了確保其安全運(yùn)轉(zhuǎn)，就需要對(duì)膠帶內(nèi)部鋼絲繩芯損壞情況，接頭變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。而該鋼絲繩芯輸送帶監(jiān)測(cè)裝置可以非常直觀的觀察到鋼絲繩芯內(nèi)部損傷斷裂的鋼絲繩數(shù)量，經(jīng)過與規(guī)程規(guī)定值比較，而決定采取是局部修補(bǔ)還是去掉損壞部分重新做接頭或更換膠帶等。該鋼絲繩芯輸送帶監(jiān)測(cè)裝置在保證鋼絲繩芯輸送帶安全運(yùn)轉(zhuǎn)方面起到了很大的作用。如果不用該鋼絲繩芯輸送帶監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)膠帶，那么運(yùn)行中的鋼絲繩芯膠帶強(qiáng)度測(cè)量問題，目前還沒有其它更先進(jìn)的方法。
2. 改善勞動(dòng)條件，提高檢測(cè)效率，提高檢測(cè)精度。對(duì)鋼絲繩芯輸送帶檢測(cè)，過去采用接頭處刻標(biāo)記，用鋼卷尺進(jìn)行測(cè)量的方法。需要兩人配合操作，并且還需一人專門觀察膠帶表面的損傷情況。全部監(jiān)測(cè)工作量很大，而且需要皮帶機(jī)頻繁啟動(dòng)和停止，影響設(shè)備的使用壽命。檢測(cè)時(shí)膠帶不能運(yùn)煤，影響生產(chǎn)。
3. 鋼絲繩芯輸送帶監(jiān)測(cè)裝置經(jīng)濟(jì)效益。在沒有使用為了解決膠帶內(nèi)鋼絲繩芯狀況的檢測(cè)，采用X射線照相的方法。
1 容性設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置現(xiàn)場(chǎng)全量程校驗(yàn)方法介紹
1.1 系統(tǒng)組成
為實(shí)現(xiàn)容性設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置的全系統(tǒng)校驗(yàn)，開發(fā)了相應(yīng)的校驗(yàn)系統(tǒng)，組成原理框圖如圖1所示，校驗(yàn)系統(tǒng)由控制單元、信號(hào)發(fā)生單元及在線測(cè)量單元三個(gè)部分組成。
1.2 容性設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置的全系統(tǒng)校驗(yàn)方法
校驗(yàn)過程分為離線條件下的低信號(hào)全量程校驗(yàn)和在線條件下的實(shí)際運(yùn)行點(diǎn)校驗(yàn)。
離線條件下的低信號(hào)全量程校驗(yàn)，信號(hào)發(fā)生單元由信號(hào)發(fā)生模塊、計(jì)算機(jī)及D/A模塊組成?？刂茊卧煽刂颇K產(chǎn)生所需的數(shù)據(jù)表格，調(diào)節(jié)控制信號(hào)發(fā)生單元輸出不同幅值和相位的電壓和電流信號(hào)，送至容性在線監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行測(cè)量。校驗(yàn)系統(tǒng)發(fā)出的模擬信號(hào)，可以覆蓋被試在線監(jiān)測(cè)裝置電流、電壓以及相位的整個(gè)測(cè)量范圍，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)容性在線監(jiān)測(cè)裝置現(xiàn)場(chǎng)離線條件下電流和介損值的全量程校驗(yàn)。
1.3 在線條件下的實(shí)際運(yùn)行點(diǎn)校驗(yàn)
在容性設(shè)備帶電運(yùn)行條件下，利用相對(duì)法，實(shí)際測(cè)量該在線監(jiān)測(cè)裝置的測(cè)量對(duì)象――容性設(shè)備的介損和電流值，校驗(yàn)接線原理如圖2所示。將校驗(yàn)系統(tǒng)在線測(cè)量單元的測(cè)試值與在線監(jiān)測(cè)裝置的測(cè)試值進(jìn)行對(duì)比，實(shí)現(xiàn)容性在線監(jiān)測(cè)裝置實(shí)際運(yùn)行點(diǎn)的準(zhǔn)確性校驗(yàn)。
通過綜合分析離線和在線條件下的校驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)被試在線監(jiān)測(cè)裝置的基本準(zhǔn)確度和抗干擾能力的給出整體評(píng)價(jià)。
2 理論分析
根據(jù)電介質(zhì)絕緣特性分析可知，絕緣良好的試品在常溫及施加電壓10kV至系統(tǒng)運(yùn)行電壓下的介損及電容量是線性的，而絕緣受損的試品，如受潮，缺油等情況下，絕緣參數(shù)介損及電容量將隨電壓及溫度而改變，此種情況下如選取這類試品的測(cè)量值作為判斷依據(jù)，將帶來較大的誤差，降低校驗(yàn)的準(zhǔn)確性，對(duì)被試系統(tǒng)準(zhǔn)確性評(píng)定是不準(zhǔn)確的，應(yīng)避免此類誤判。
3 驗(yàn)證試驗(yàn)
3.1 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證試驗(yàn)
表一為在對(duì)云南電網(wǎng)某110kV變電站做校驗(yàn)時(shí)所測(cè)得的數(shù)據(jù)：
以155電流互感器作為參考項(xiàng)，其余為被測(cè)項(xiàng)，每次測(cè)量可得到兩個(gè)電流互感器的介損差值。測(cè)量數(shù)據(jù)如表1所示，其中，CN為標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)，CX為被測(cè)項(xiàng)，（tanθ2-tanθ1）為實(shí)測(cè)介損差值，（tanθ20-tanθ10）為相應(yīng)的設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)值。tanθ21-tanθ11為停電狀態(tài)下，外加高壓所得高壓介損計(jì)算值。
比較帶電測(cè)量值與停電測(cè)量值所測(cè)結(jié)果，可以得出以下結(jié)論：與傳統(tǒng)的預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比較，絕緣良好的試品三種數(shù)據(jù)很接近，此種狀態(tài)下校驗(yàn)系統(tǒng)的介損測(cè)量誤差不大于0.05%。單試品絕緣不好時(shí)三者便出現(xiàn)了差異，介損相互相差0.24%，造成此誤差的原因主要是絕緣變差的試品介損隨所加電壓改變而改變，隨試品溫度變化而變化。因此，用此種試品進(jìn)行校驗(yàn)是不行的應(yīng)該選用絕緣良好，介損穩(wěn)定的試品作為校驗(yàn)被試品。
4 結(jié)束語
針對(duì)容性設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置的容性設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置的全系統(tǒng)、全量程校驗(yàn)方法：
（1）校驗(yàn)試品的選擇：應(yīng)選擇絕緣狀態(tài)良好的試品進(jìn)行試驗(yàn)。
（2）通過正確選擇校驗(yàn)試品，校驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)容性設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置的全范圍、寬量程的校驗(yàn)，可以提高被校驗(yàn)系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確性。
（3）校驗(yàn)系統(tǒng)在對(duì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行校驗(yàn)的同時(shí)可發(fā)現(xiàn)絕緣已有問題的試品。
參考文獻(xiàn)
[1]王賦，李小建，趙現(xiàn)平.容性設(shè)備介損在線測(cè)試數(shù)據(jù)與預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)等效性，[J]云南電力技術(shù)，2003.（11）.
[2]陳化鋼.電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)技術(shù)問答[M].中國水利電力出版社，1998.
[3]電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[S].Q/CSG 114002-2011，2011.10.26.實(shí)施.
[4]杭洋.電容型高壓電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)及應(yīng)用[D].華北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院，2010.
作者簡(jiǎn)介
王 賦（1964-），男，學(xué)士，高級(jí)工程師，主要從事高電壓容性在線監(jiān)測(cè)設(shè)備研制及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，容性監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)工作的研究工作。
1 引言
某站換流變壓器均為西變公司生產(chǎn)的單相三繞組油浸變壓器，型號(hào)為：ZZDFPSZ-299100/500，共有13臺(tái)，單元Ⅰ、單元Ⅱ各6臺(tái)，備用1臺(tái)。某日09：30，發(fā)現(xiàn)010B換流變B相本體氣體在線監(jiān)測(cè)裝置報(bào)氣體含量超高告警，現(xiàn)場(chǎng)立即取油樣進(jìn)行色譜分析，經(jīng)確認(rèn)該臺(tái)換流變乙炔含量在較短時(shí)間內(nèi)迅速增長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)立即將故障變壓器退出運(yùn)行，使用備用換流變代替故障變運(yùn)行。通過對(duì)故障換流變進(jìn)行高壓試驗(yàn)，解體檢查后發(fā)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)線圈外表面有大面積發(fā)黑現(xiàn)象，經(jīng)專家分析認(rèn)為故障變壓器網(wǎng)側(cè)套管端部密封不嚴(yán)，水分進(jìn)入網(wǎng)側(cè)線圈后，網(wǎng)側(cè)線圈絕緣性能大幅度下降，造成線圈撐條及紙筒沿面放電。本文對(duì)某站換流變壓器故障原因、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及整改措施進(jìn)行全面的分析，為此類變壓器故障提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。
2 換流變壓器故障簡(jiǎn)述及處理情況
2.1 故障簡(jiǎn)述及處理情況
某日09：30，010B換流變B相本體氣體在線監(jiān)測(cè)裝置報(bào)氣體含量（氫氣H2的100%、一氧化碳CO的18%、乙烯C2H4的1.5%和乙炔C2H2的8%的組合含量）超高告警。管理處立即對(duì)010B換流變B相本體進(jìn)行取油樣分析及紅外測(cè)溫。紅外測(cè)溫未見異常，兩次油色譜分析顯示010B換流變本體乙炔含量在27-47ppm之間，超過《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》中規(guī)定500kV變壓器類設(shè)備乙炔含量注意值為1ppm。利用三比值法對(duì)故障原因進(jìn)行分析，可初步判斷010B換流變B相乙炔含量超標(biāo)為油中電弧低能放電。
2.2 現(xiàn)場(chǎng)檢查及處理情況
（1）油色譜監(jiān)視工作：某日10時(shí)，某站連續(xù)對(duì)010B換流變?nèi)∮蜆舆M(jìn)行色譜分析，由色譜結(jié)果得到該設(shè)備乙炔含量在較短時(shí)間內(nèi)增長(zhǎng)迅速。
（2）現(xiàn)場(chǎng)常規(guī)高壓試驗(yàn)檢測(cè)：次日對(duì)故障變壓器進(jìn)行了常規(guī)試驗(yàn)，常規(guī)試驗(yàn)包括：電壓比、極性檢查、測(cè)量繞組連同套管的直流電阻、絕緣電阻、介損、直流泄漏電流測(cè)量、有載分接開關(guān)過渡電阻及時(shí)間測(cè)試、套管電流互感器的直阻和絕緣電阻、套管的絕緣電阻及主絕緣介損和電容量，其中，AX對(duì)a1b1+a2b2及地絕緣電阻相對(duì)交接試驗(yàn)偏差較大，相差接近一個(gè)數(shù)量級(jí)。
（3）現(xiàn)場(chǎng)繞組變形、耐壓、局放試驗(yàn)：通過本次繞組變形試驗(yàn)和交接試驗(yàn)圖譜比較，網(wǎng)側(cè)繞組圖譜在低頻段局部重合性稍有差異；閥側(cè)Y繞組及Δ繞組圖譜重合性較好，未見異常。（試驗(yàn)溫度：28℃，濕度：55%）
耐壓和局放試驗(yàn)均未見異常。由于該換流變緊靠運(yùn)行著的500kV設(shè)備，所以背景干擾比較大，通過采取抗干擾技術(shù)排除部分干擾得到以上試驗(yàn)結(jié)果，均通過，但由于干擾不能完全排除，試驗(yàn)結(jié)果僅供參考。
（4）現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)箱檢查及返廠檢修：初步進(jìn)行了鐵心及接地系統(tǒng)、器身表面檢查、引線表面及分接開關(guān)的檢查，未發(fā)現(xiàn)異常。接著進(jìn)行了網(wǎng)側(cè)套管引線及屏蔽層的絕緣檢查，未見異常；接著進(jìn)行了閥側(cè)套管引線及屏蔽層的絕緣檢查，未見異常。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)以上檢查工作，未發(fā)現(xiàn)引起油色譜異常的放電部位，為全面查找變壓器故障點(diǎn)，決定將故障變進(jìn)行返廠檢修。
經(jīng)過全面檢查之后，發(fā)現(xiàn)1柱網(wǎng)側(cè)線圈外表面有大面積發(fā)黑現(xiàn)象（位置在線圈中部偏上區(qū)域，高壓引線正下方撐條左側(cè)10檔，右側(cè)4檔，共計(jì)15檔，網(wǎng)側(cè)繞組共計(jì)34根撐條）。放電沿圍屏與撐條接觸面、圍屏接縫處較為嚴(yán)重，另外繞餅外表面約有5處放電點(diǎn)。
3 故障原因分析
對(duì)網(wǎng)側(cè)線圈故障分析基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的檢查和相應(yīng)的理論分析和計(jì)算。在對(duì)網(wǎng)側(cè)線圈放電位置檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，放電位置并未在網(wǎng)側(cè)線圈端部高場(chǎng)強(qiáng)區(qū)，而是在電場(chǎng)較均勻的部位。結(jié)合產(chǎn)品實(shí)際尺寸，應(yīng)用電場(chǎng)分析軟件對(duì)網(wǎng)側(cè)線圈進(jìn)行了電場(chǎng)分析計(jì)算如圖1。
從網(wǎng)側(cè)線圈在感應(yīng)電壓680kV下分析計(jì)算的結(jié)果看，放電部位的場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算都比較低。在發(fā)現(xiàn)放電痕跡的部位，在680kV下，安全裕度系數(shù)1.7以上。因此，從理論分析和計(jì)算的結(jié)果推斷，在工作電壓525/√3kV正常情況下，該位置具有較大的安全裕度（約3.8倍），因此正常情況下不應(yīng)發(fā)生放電。
換流變壓器絕緣性能下降的另一原因很可能是絕緣表面局部受潮，導(dǎo)致絕緣紙板和油隙耐電場(chǎng)強(qiáng)降低，發(fā)生了沿面放電現(xiàn)象。換流變壓器網(wǎng)側(cè)外徑表面絕緣性能大幅度下降，從換流變壓器結(jié)構(gòu)和放電部位分析，出現(xiàn)此狀況很可能與網(wǎng)側(cè)套管上端部密封不嚴(yán)有關(guān)。
因此得出引起該換流變壓器網(wǎng)側(cè)線圈外徑側(cè)撐條、絕緣紙筒沿面放電的主要原因是：網(wǎng)側(cè)套管端部密封不嚴(yán)，水分進(jìn)入網(wǎng)側(cè)線圈后，網(wǎng)側(cè)線圈絕緣性能大幅度下降，造成線圈撐條及紙筒沿面放電。
4 結(jié)語
某站換流變壓器引故障的主要原因是：網(wǎng)側(cè)套管端部密封不嚴(yán)，水分進(jìn)入網(wǎng)側(cè)線圈后，網(wǎng)側(cè)線圈絕緣性能大幅度下降，造成線圈撐條及紙筒沿面放電?，F(xiàn)場(chǎng)及時(shí)采取反措，將12臺(tái)在運(yùn)換流變壓器網(wǎng)側(cè)套管首端增加密封罩，有效的防止了網(wǎng)側(cè)套管首端滲漏雨水的缺陷，有效的保障了換流站核心設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。
