在线状态监测（共12篇）
在线状态监测 篇1
1 背景
大海虽然为我们提供了丰富的食物和矿产,但是环境污染以及风暴潮等海洋环境的变化正在影响着海洋生物的栖息和繁衍,甚至危机着人们的生命。我国拥有18000多公里的海岸线以及300万平方公里的管辖海域,采用高新技术对海洋进行全方位检测迫在眉睫。为此,我国政府把“海洋监测技术”列入国家863计划“九五”研究计划中,此技术作为国家863计划的一个主题,对推动我国海洋检测高技术的发展具有重大意义,“九五”期间投入1.2亿元海洋检测高技术研究经费,“十五”期间投入2.4亿元,“十一五”期间为了加强海洋监测高技术研究,更加大了投入。
2 与国外监测技术差距
目前,在海洋仪器中,主要以国外仪表为主,比如应用最广泛的美国的声学海流剖面仪(ADCP)、挪威的安德拉海流计、HYDOLAB公司的Mini Sonde型多参数水质监测仪和美国SEABIRD温盐深测量系统等,他们在国际市场上有很高的占有率,都是集技术、生产、商贸为一体的产品。而国内的海洋仪器基本是研究所的产品,仅有山东省科学院海洋仪器仪表研究所立足于海洋仪器行业。研究所由于生产能力不足、企业技术素质和开发产品的能力不高,因此在现有体制下很难互补,这是海洋仪器行业存在的通病。由于海洋仪器基本属于科学仪器范畴,技术复杂、市场面窄以及批量小,加上国内元器件市场混乱,导致了国内海洋仪器缺乏竞争力。如果不从体制上进行解决,很难扭转我国目前海洋仪器仪表行业日渐衰退和产品没有竞争力的局面。
3 国内外海洋监测技术
3.1 海洋监测参数
随着海洋环境检测技术的不断创新,目前监测的物质和参数主要有:
第一,水文气象参数:风速、流速、气温、波浪、流向、水温等;
第二,物化指标参数:p H值、有机物、溶剂氧、盐度等;
第三,营养物质和毒性参数:各种营养盐、重金属、核辐射等。
海洋环境污染监测技术包括物理、化学以及生物监测技术等。长期以来在监测各种有毒有害物质时主要通过现场取样分析或取样进行实验室化学分析方法,因此缺乏实时性。面对海洋污染现状的复杂性,为了研究他们之间的函数关系以准确掌握海洋污染物的分布情况,探索海水的细微结构和海洋污染程度,要求对海洋水质污染的重要参数进行现场综合的自动、长期和连续的监测。因此,此技术的研究和应用得到了各国的重视。
3.2 海洋监测传感器的技术状况
采用海洋生态环境监测常规指标从目前国际来看,在线监测海流、溶解氧传感器以及盐度等的技术十分成熟,可靠性和精度都已经达到了相当高的水平。但是,在营养盐和重金属等毒性指标方面的化学分析技术和生物传感器技术还不过关。国内外的传感器都向着智能化、模块化以及网络化、小型化、自动化以及多功能化发展。化学和生物传感器是正在发展的载体平台自动取样分析技术的关键。
根据国际海洋环境检测技术的发展动态,结合我国现状,目前我们的总体目标具体表现为:第一,在物理、化学传感器研究方面向模块化、智能化、网络化发展,向小型化和多功能化发展;提高分析和测量的精度;环境生态自动连续监测系统的研究;与国际接轨共同开发新的分析原理和方法。第二,发展现场、连续、自动监测系统;信息采集、传输、存储和处理的模块化和集成技术;自动浮标站的研制等。
3.3 近海环境自动监测技术
近岸海域是污染和生态环境监测的重点,适合发展各种小型轻便的传感器集成平台技术,适宜在海湾、河口及浅海增养殖区的使用,形成了多种便携式水质监测仪器。目前,生物学研究、污染和生态环境检测、卫星遥感定标以及真实性检验研究等应用的传感器或仪器是发展的重点。目前,微电极和阵列电极在实验室已取得一定的研究成果,测量痕量物质的微电极已有样品,p H和溶解氧电化学传感器的性能也得到了显著改善,总体上,生物传感器还处于实验室研究阶段。模拟动物味觉和嗅觉系统由多传感器阵列组成的电子舌和电子鼻的研究也有所进展。
3.4 海洋遥感技术
在海洋和近海环境的观测和检测中,海洋监测结合传统常规的手段取得了过去常规手段无法取代的重大成果。虽然此技术能够利用海洋水色遥感探测与海洋水色环境有关的参数,但是需要借助卫星等通讯设备,不仅造价高,并且建设周期很长。遥感飞机作为监测海洋环境的遥感平台,具有全球、连续、大尺度以及费用低和实施是环境影响小等特点,此技术对于周期短和尺度小的海洋环境变化具有独特的优势,不仅在海洋环境遥感检测方面起到了巨大的作用,更为广大海洋遥感作者和管理决策部门提供了大量的科研数据和决策依据。
3.5 痕量物质测量和分析仪器
随着海洋污染物的种类越来越多,为了分析和测定重金属、有机污染物以及放射性物质等痕量物质,将大量的海水样品带回实验室进行分析测量是常规的办法。取样分析方法和微电极测量方法都在国外得到了发展,美国在便携式分析方面发展了用微电机测量Cd、Pb、Cu、Zn等重金属的方法,采用阵列微电极技术测量多种重金属成分。
3.6 营养盐现场自动分析仪
亚硝酸盐、磷酸盐以及硅酸盐等营养盐虽然是海洋生物生存的基本营养物质,但是富营养会又可能引发赤潮以及生物的病害。因此,生态环境和污染环境的必测项目就是营养盐。目前的方法,微机控制的全自动测量并使其微型化的方法代替了原来的人工操作的实验室分析方法,即在现场建立一个全自动的微型营养盐分析实验室,一般采用实验室的化学分析流程。
3.7 多参数水质监测仪
海洋监测设备多讲究小型化、多功能化和多参数化,小型多参数海洋环境浮标监测核心是水质传感器。该水质传感器选用美国YSI公司的6600V2型多参数水质监测仪,水质传感器的外观如右图所示。
4 结论
海洋监测作为一门技术含量高且作为一个独立的专业,刚步入社会时,总会遇到各种困难,如:技术人才不足、技术集成环境差、市场容量有限以及外国技术市场垄断等,而民族海洋检测技术作为一个海洋大国,必须发展自己独立的海洋经济、海洋管理以及海洋服务和海洋军事。我国的海洋监测与国外相比,还有很多的差距,主要体现在监测能力、监测设备和监测技术方面,想要在海洋监测中立足,必须要有自己的新技术,目前最欠缺的技术就是重金属污染物、有机污染物、石油类污染物和营养特征污染物的在线实时监测技术,如果在这些方面有所突破,必然会给海洋监测带来很大的技术变革。
参考文献
[1]张云海.海洋强国的召唤.水雷兵器技术与发展学术研讨会,2006,9.
[2]赵进平,朱光文.海洋监测仪器设备成果标准化.北京:海洋出版社,2004.
[3]唐原广,王金平.SZF型波浪浮标系统[J].海洋技术,2008,27(2):31-33.
在线状态监测 篇2
指标解释及考核要求
（初 稿）
1.指标定义..................................................1 2.拟定依据..................................................1 3.计算公式..................................................2 3.1 数据传输有效率......................................2 3.2 数据传输率..........................................2 3.3 数据有效率..........................................3 4.指标解释..................................................3 4.1 考核时段............................................3 4.2 国控重点污染源自动监控名单..........................3 4.3 直出数据............................................4 4.4 有效数据............................................4 4.5 无效数据............................................4 4.6 数据缺失............................................5 5.规则设定..................................................5 5.1 数据标识规则........................................5 5.2 数据修约补遗规则....................................6 5.3 限期上传文件凭证规则................................7 5.4 系统自动修补排放量规则..............................7 6.考核要求..................................................7 6.1 数据传输有效率核算源唯一性..........................7 6.2 现场端、信息及时性和完整性..........................8 6.3 数据有效性审核信息规范性、完整性....................8 6.4 数据人工修补的合法性................................8 6.5 自动监控系统工作程序性、完整性和及时性..............8 7.考核方法..................................................9
0
根据国务院办公厅转发的《“十二五”主要污染物总量减排考核办法》（国办发„2013‟4号）中“依据国家重点监控企业名单核实主要污染物自动监测设备的建设和联网情况，以国务院环境保护主管部门污染源自动监控平台数据核实各地污染物自动监测设备运行情况和主要污染物监控数据传输有效率”的规定，按照环境保护部有关污染源自动监控（测）工作的部门规章、文件、技术标准和规范的要求，制定数据传输有效率考核指标。各级环保部门须使用环境保护部统一发放的国控重点污染源自动监控核心应用软件（以下简称“国发软件”）向环境保护部污染源监控中心传送污染源自动监控数据并如实记录相关信息，环境保护部以部污染源自动监控平台接收的数据核实各地污染物自动监测设备运行情况和主要污染物监控数据传输有效率，向国务院报告并向社会公示。1.指标定义
数据传输有效率：对考核时段内可实施自动监控的国家重点监控企业（以下简称为可控国控企业），其有效自动监控数据上报至环境保护部污染源自动监控平台的数据完整性和数据有效性两方面进行考核的指标，定义为数据传输率和数据有效率的乘积。
数据传输率为考核时段内实收数据个数与应收数据个数的比值。考核数据为可控国控企业自动监控设备直出数据中主要污染物的浓度、流量和排放量数据，考核数据类型为小时数据和日数据。
数据有效率为考核时段内实收有效数据组数量与应收数据组数量的比值。考核的数据组为可监国控企业自动监控设备直出数据中的主要污染物排放浓度(废气污染物包含折算浓度)、流量、排放量等数据组成的数据组，考核数据类型为小时数据。数据组中任一数据无效则该数据组无效。2.拟定依据
《“十二五”主要污染物总量减排考核办法》（国办发„2013‟4号）《污染源自动监控管理办法》（国家环境保护总局令第28号）
《污染源自动监控设施现场监督检查办法》（环境保护部部令第19号）《污染源自动监控设施运行管理办法》（环发„2008‟6号）
《国控重点污染源自动监控能力建设项目污染源监控现场端建设规范》（环发„2008‟25号）
《国家监控企业污染源自动监测数据有效性审核办法》、《国家重点监控企业污染源自动监测设备监督考核规程》（环发„2009‟88号）
《国控重点污染源自动监控信息传输与交换管理规定》（环境保护部公告2010年第55号）
《污染源自动监控设施现场监督检查技术指南》（环办„2012‟57号）《关于应用污染源自动监控数据核定征收排污费有关工作的通知》（环办„2011‟53号）
《污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准》（HJ/T212-2005）《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》（HJ/T75-2007）
《固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法》（HJ/T76-2007）《环境污染源自动监控信息传输、交换技术规范》（HJ/T352-2007）《水污染源在线监测系统安装技术规范》（HJ/T353-2007）《水污染源在线监测系统运行与考核技术规范》（HJ/T355-2007）《水污染源在线监测系统数据有效性技术判别规范》（HJ/T356-2007）3.计算公式 3.1 数据传输有效率
Z= C * P *100% 其中：Z — 被考核地区自动监控数据传输有效率
C — 考核时段内全部监控点的数据传输率 P — 考核时段内全部监控点的数据有效率 3.2 数据传输率
C = D/E *100%=（E-F）/E *100% 其中：D — 考核时段内各数据类型实收数据个数之和
E — 考核时段内各数据类型应收数据个数之和
F — 考核时段内各数据类型缺失数据个数之和
数据传输率考核数据类型为小时数据、日数据，按考核时段对各类型数据个数求和后计算传输率。3.3 数据有效率
P = S/M *100% 其中：S — 考核时段内实收有效数据组数量 M — 考核时段内应收数据组数量
数据有效率考核数据类型为小时数据。
4.指标解释 4.1 考核时段
根据工作需要可选择考核地域及指定时段。4.2 国控重点污染源自动监控名单
以环境保护部发布的国家重点监控企业（以下简称为国控企业）名单为基础，结合排污申报汇审国控企业校验结果，责任环保部门在名单下发60日内，以正式上报且在国发软件中编辑的方式，剔除不满足安装条件的企业，确定可控国控企业名单、实施自动监控的排放口、监控点及监控指标类型，作为数据传输有效率考核基数。不适宜纳入自动监控管理的，须正式上报上级环境保护部门并及时在国发软件中上传相关文件凭证。国控重点污染源自动监控名单以环境保护部污染源自动监控平台汇总的责任环保部门编辑修订的名单为准，每年更新一次。
企业生产停产、污染治理设施停运、检修、调试期间，责任环保部门须在国发软件中录入停产、停运信息并在下月10日内上传正式文件凭证，以标记该时段数据不计入数据传输有效率统计核算。
“上传正式文件凭证”指可以证明相关情况的纸质文件、材料通过扫描、拍摄等方式以电子件形式存入国发软件相应的位置。下同
4.3 直出数据
国控污染源自动监控系统企业现场端设备按照《污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准》（HJ/T212-2005）输出的原始数据称为直出数据。直出数据分别包括化学需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物四类污染物的浓度、流量/流速、排放量数据，分为十分钟数据、小时数据、日数据三种数据类型。数据传输有效率考核的直出数据为小时数据和日数据。4.4 有效数据
国控企业污染源自动监控设备验收合格后，其正常运行提供的监测数据在一定时段内认定为有效数据。
日常运行监督考核合格至下次运行监督考核，该时段内自动监测设备正常运行提供的监测数据认定为有效数据。
国控企业污染源自动监测数据有效性审核是指环保部门对国控企业污染源自动监测设备定期进行监督考核，确定其自动监测设备正常运行。按照《国家重点监控企业污染源自动监测设备监督考核规程》的规定，国控企业污染源自动监测设备在正常运行状态下所提供的监测数据，即为通过有效性审核的污染源自动监测数据。
有效性审核的起始时间以相关负责人签发监督考核判定结果的时间为准。4.5 无效数据
国控企业自动监控设备在未验收、验收后未开展日常运行监督考核期间、日常运行监督考核不合格限期整改期间、日常运行监督考核过期或设备不正常运行等情况下，向国发软件提供的具有具体数值的数据为无效数据；数值在自动监控设备设置的合理量程外数据，数值出现极大值，极小值，负值，零值和不合理值，亦为无效数据。无效数据参与数据传输率计算，不参与数据有效率计算，不参与最终排放量的计算。
4.6 数据缺失
在一定时段内自动监控设备未向国发软件提供数据或无数值的视为数据缺失。在自动监控设备故障期间、维修期间、失控时段，以及质量保证或质量控制维护保养、校准校验等时间段的数据缺失，责任环保部门可按照技术规范进行补遗，其数据为人工修补数据。5.规则设定 5.1 数据标识规则
按照污染源自动监控数据产生、传输过程，分为直出数据上传、验收和有效性审核、人工修补和系统自动补遗四个阶段，在国发软件中分别记录和标识。国发软件在收到直出数据后，根据地方录入的自动监控设备运行情况、验收情况、有效性审核情况及人工修补操作等信息，在数据传输的过程中自动标记为缺失、未验收、审核未通过、审核过期和停运数据标识；并依据责任环保部门录入的污染因子排放标准、自动监控设备量程，结合数据数值特征，自动将数据标记为正常、超标和异常数据标识。数据标识为未验收、审核过期、审核未通过、缺失和异常的，即为无效数据。
超标：标记自动监控设备监测数值大于排放标准且在自动监控设备设置的合理量程内的数据。
异常：标记自动监控设备监测数值在自动监控设备设置的合理量程外的数据，包含个别极大值、极小值、负值和不合理数据。
缺失：标记自动监测数值中存在的小时数据或日数据无数据传输或传输无数值信号。
未验收：标记责任环保部门在国发软件录入信息显示的未通过验收或验收信息录入不完整的自动监控设备提供的数据。
审核过期：标记责任环保部门在国发软件录入信息显示的通过验收但未开展有效性审核或超过数据有效性审核有效期的自动监控设备提供的数据。
审核未通过：标记责任环保部门在国发软件录入信息显示的数据比对监测不完整、有效性审核不合格或不正常运行的自动监控设备提供的数据。
手工监测：标记责任环保部门在国发软件数据修补操作中录入的手工监测数据。
技术规则修补：标记责任环保部门在国发软件数据修补操作中选择按技术规则修约并确认后的数据。
人工修补：标记责任环保部门在国发软件数据修补操作中录入并确认的数据。
停运：标记责任环保部门在国发软件录入信息显示的可控国控企业自动监控设备合法停运时段内，其自动监控设备提供的数据。5.2 数据修约补遗规则
责任环保部门可在自动监控数据生成10日内，在国发软件中人工修约补遗页面按照相关文件规范进行人工审核数据修补操作；10日内不进行人工修补的，国发软件将认为责任环保部门已默认自动监控数据标识参与数据传输率统计核算。国发软件支持对主要污染物浓度、流量的小时数据进行人工修补，并生成修补后的排放量。修补操作实行实名责任制，须在国发软件中填写修约人及审核人，并在限期内上传正式文件凭证。
自动监控设备在未验收、验收后未开展日常运行监督考核期间、日常运行监督考核不合格限期整改期间、日常运行监督考核过期或设备不正常运行等情况下，责任环保部门须按照《国家监控企业污染源自动监测数据有效性审核办法》（环发„2009‟88号）责令可控国控企业限期整改并将企业上报的手工监测数据（每天不少于4次，间隔不得超过6小时）通过人工修补操作录入国发软件。
自动监控设备未向国发软件提供数据或无数值的，责任环保部门须依据《国家监控企业污染源自动监测数据有效性审核办法》（环发„2009‟88号）和有关技术规范通过人工修补操作对缺失数据进行补充；对无效
数据，责任环保部门应予剔除、录入手工监测数据及整改情况，依据技术规范进行修补。对2小时内（含2小时）的数据异常、缺失及不合理数据可直接按技术规范修约；对连续2小时以上数据异常或缺失情况修补时，须实名填写修约人及审核人，并上传正式文件凭证。同一事件造成的数据连续时段异常、缺失等情况，可合并修补处理。5.3 限期上传文件凭证规则
责任环保部门在国发软件中对国控企业设置停产、自动监控设备停运或进行人工修补数据操作的，须在下月10日内在国发软件中上传正式文件凭证。未按时上传文件凭证的，国发软件将自动恢复原数据标识，重新计算数据传输有效率。
人工修补时，自动监控设备在未验收、验收后未开展日常运行监督考核期间、日常运行监督考核不合格限期整改期间、日常运行监督考核过期或设备不正常运行期间数据的，责任环保部门须上传限期整改相关文件、手工监测报告等数据来源的正式凭证文件。
人工修补连续2小时数据异常或不合理超标的，责任环保部门须上传企业异常申报材料、现场监察笔录或人工数据修正说明。5.4 系统自动修补排放量规则
国发软件每月10日将自动对上月实际收到的未进行人工修补的数据或限期未上传凭证的数据按技术规范修约补遗，系统自动修补后的数据作为计算排放量的数据依据，系统自动修补的数据需要责任环保部门人工确定后生效。
系统自动修补、但未经责任环保部门人工确定的数据不参与数据传输有效率计算。6.考核要求
6.1 数据传输有效率核算源唯一性
数据传输有效率统计核算以环境保护部污染源自动监控平台每日实际汇总收到的数据和相关信息为依据。
6.2 现场端、信息及时性和完整性
责任环保部门须督促应安装自动监控设备的国控企业按要求完成自动监控设备的安装、联网、验收等工作，并在国发软件中及时更新相关信息，完善《污染源自动监控设施登记备案表》。对未完成自动监控设备安装、联网、验收及国发软件中企业相关信息录入不完整影响到数据传输有效率考核的，由责任环保部门自行负责。6.3 数据有效性审核信息规范性、完整性
新安装的自动监控设备验收合格运行满一个季度后，须进行数据有效性审核工作。责任环保部门须严格按照规范文件要求开展数据有效性审核工作，包括比对监测、企业自检、现场监察、监督考核结论、监督考核合格标志核发等，并在数据有效性审核有效期内，在国发软件中及时填报上传有效性审核相关信息和文件，以确定通过数据有效性审核的自动监控设备。对因数据有效性审核信息录入不完整影响数据传输率考核的，由责任环保部门自行负责。6.4 数据人工修补的合法性
人工修补数据工作由省级环保部门结合实际分配下级责任环保部门相应修补权限，实名责任制管理。人工修补须严格按照《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》（HJ/T75）、《水污染源在线监测系统数据有效性技术判别规范》（HJ/T 356）等有关技术规范进行，修补后的数据须按照“限期上传文件凭证规则”在期限内上传正式凭证文件备查，限期不上传凭证的，在数据传输有效率考核中将按直出数据系统标识重新统计核算。对因自动监控系统人工修补责任性、合法性影响数据传输率考核的，由责任环保部门及数据修补人员自行负责。6.5 自动监控系统工作程序性、完整性和及时性
对国发软件中系统标识的超标、异常、缺失等数据，责任环保部门应及时进行数据分析、查明数据异常原因并及时整改，在下月10日内上
传处理结果文件凭证至国发软件。对因自动监控系统工作程序性、完整性和及时性影响数据传输率考核的，由责任环保部门自行负责。7.考核方法
在线状态监测 篇3
关键词：断路器 在线监测 分合闸机械特性
中图分类号：TH561 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（b）-0093-01
高压断路器是变电运行中起控制作用的重要电气设备，其运行状态直接影响到电力系统的正常运行。根据国际大电网会议高压断路器调查显示，因操作机构问题而导致断路器故障的比例占故障总数的43.5%，而其中主要故障是由于机械特性不良造成的[1]，例如拒分、拒合或误动作等。因此，对高压断路器实施状态监测，掌握其运行特性及变化趋势，对预防断路器故障，增强断路器工作的可靠性，成为电力行业发展中的一项重要研究课题。
某变电站3322间隔例行试验时发现断路器无法正常分合闸，事后分析为主传动杆销挡圈脱落导致该断路器一侧传动杆脱落。为了解决实际运行过程中断路器内部发生故障而无法预知的问题，在该变电站安装断路器在线监测装置，研究其对断路器分合闸特性曲线的监测，分析不同情况下特性曲线的变化，验证在线监测装置在断路器分合闸状态监测方面的有效性。
1 断路器在线监测装置分合闸监测试验研究
被试断路器分别在两种情况下进行模拟试验，一种情况是正常分合闸，另外一种情况要求断路器一侧拐臂和连扳脱落（只分合一侧断口情况）。试验时正常情况下的测试，采集分合闸动作数据各6次；模拟一侧拐臂和连扳脱落情况下采集分合闸动作数据各2次。测试曲线如图1、图2。
1.1 正常情况下分合闸试验
对LW25-363型断路器在正常情况下分别进行分合闸试验，测试断路器多次动作情况下分合闸曲线的重复性。从图1曲线2分闸曲线，图2曲线2合闸曲线的对比来看，多次动作的分合闸行程曲线一致性较好，说明在线监测装置对断路器多次分合闸操作情况下监测稳定性较高。
1.2 一侧断口脱落情况下分合闸试验
由于断路器一侧断口脱落情况下进行分合闸，断路器两边受力不平衡，为保证试验时设备安全可靠，在一侧断口脱落情况下分合闸试验分析仅进行两次，试验结果：从图1曲线1，图2曲线1两次分、合闸动作的对比行程曲线来看波形一致性较好，与正常情况下表现一致。
1.3 两种情况下试验对比
两种情况下分闸动作对比如图1，曲线2为正常情况下的行程，曲线1为一侧断口脱落情况下的行程，分析对比曲线，在断路器分闸启动阶段两种情况下分闸速度并没有太大的差异，后面的分闸速度开始增加，分析认为一侧断口脱落情况下由于内部阻力变小，操作机构在同样的作用力下，分闸速度明显增加。
图2为两种情况下的断路器合闸动作对比，曲线2为正常的行程，曲线1为一侧断口脱落情况下的行程，可以看出一侧断口脱落情况下断路器的合闸速度有明显增加，分析来看是由于内部阻力变小，而其它作用力不变，导致开始阶段加速度增加，速度变快。
2 试验结果
该文结合LW25-363型断路器操动结构特点，分析不同状态下断路器分合闸操作时动作特性曲线，测试结果表明，安装的在线监测装置具备断路器分合闸特性曲线监测功能，记录的断路器分合闸过程有良好的重复性和稳定性，且不同情况下特性曲线有明显差异，实际使用中可以有效辅助运行人员解决断路器运行中内部状态不明，无法预知故障的问题。
3 结论
（1）该文所采用的断路器在线检测装置通过位移传感器可以较直观的判断正常工作和一侧脱落缺陷时断路器分合闸的重复性、一致性、穩定性等方面的指标。
（2）将在线检测得到的结果与正常工况时的结果进行对比，应用断路器在线监测装置发现断路器连扳连接孔变形、轴销变形问题具有可行性。
（3）该试验可为断路器在线监测装置研究提供数据参考，对进一步提高断路器在线监测装置的判断能力有实际意义。
参考文献
中压开关柜在线绝缘状态监测 篇4
表征绝缘特性的有很多参量, 比如介质损耗角正切、局部放电、泄漏电流等。在实施绝缘特性检测时需要根据具体的检测对象而选择合适的检测参量。在对历年高压开关运行故障资料及厂方提供的绝缘部位故障统计报告, 以及对可能发生的绝缘故障加以理论分析的基础上, 确定绝缘特性检测对象为母线室环氧套管的泄漏电流和局部放电。
为了确定绝缘泄漏电流检测的故障判断依据, 用试验方法对现场运行的12kV开关柜环氧套管的表面污秽状况进行了模拟。选取2个环氧套管设置4种不同的污秽程度进行试验: (1) 绝缘套管表面处于无灰尘和水分的清洁状态 (Ⅰ级) ; (2) 套管表面有低盐密的水分 (Ⅱ级) ; (3) 套管表面有中等程度的盐密污秽 (Ⅲ级) ; (4) 严重的污秽 (Ⅳ级) 。在每种污秽程度下, 分别对套管施加7、12、20kV电压记录泄漏电流测量值, 然后继续升高电压直至出现火花放电, 记录此时的电压和泄漏电流值。
在清洁状态下套管表面的泄漏电流非常小, 在潮湿和污秽情况下, 套管表面的绝缘状况会明显劣化, 泄漏电流大幅增加。在单相接地且套管上有严重污秽的情况下, 套管泄漏电流约为40μA。根据试验结果, 可以设定12kV断路器在线监测系统的一级绝缘劣化阈值为50μA (此阈值考虑了大电流引起的电磁干扰, 留有10μA裕量) , 超过这个阈值提供报警功能。如果泄漏电流值明显超过50μA, 说明环氧绝缘套管绝缘性能有失效的危险, 电器设备必须立即停电检修。可以设定二级绝缘劣化报警阈值为100μA, 既考虑了实验结果, 也留有足够裕量以防止因电磁干扰导致系统误动作。
在线状态监测 篇5
[摘 要]从现在的状况来看，继电的设备保护已经不适用现在的发展需求了。因为随着电力系统发展的速度，所以继电的设备保护也在迅速得到了增加，这种情况的发生不仅让相关的工作人员的工作量大大的增加，同时也很容易造成检修质量的下降。本文首先对继电保护设备在线监测与状态检修上面进行了简单的分析，同时阐述了继电在线监测的研究，为现实提供了一定的基础。最后对继电保护设备状态检修研究。
[关键词]继电保护设备；在线监测；状态检修
中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）13-0191-01
一、继电保护设备在线监测与状态检修进行的分析
在目前的状况来看，微机结构保护装置已经替代了电磁型的保护装置，微机不但具有较强的自检功能，同时也可以在实现保护装置中对逆变电源、CPU模块、I/O连接口以及对模块的巡查以及诊断的功能之一。可是，现在的继电保护装置不够先进的同时还是不具备相关数据的远传以及能够在线自检的这个功能。所以，如果要想在线监测来完成对该继电保护装置继电连接点的情况的话，那么，回路接线监控相对来说比较困难的，但是，这也是阻碍继电设备检修的一个重要的原因。从而为状态检修推出了一个主要的因素之一。
二、对继电保护设备在线监测的研究
在线监测技术是通过多种化来监测的，主要就是通过很多检测、测量以及各种分析方法来对设备运行的状态来进行一定的估评，对设备发生的异常进行相应的技术处理。一般来说，对继电保护设备在线监测基本需要以下情形：
1、同一时间不可能发生很多的故障，并且设备的损坏程度在不断的增加。
2、设备的相关参数进行一定的检测，设备的参数就能够在第一时间反应出该设备的运行状态是否是出现故障。所以，设备异常情况的发生以及还在持续时，该在线监测系统就能认定出继电保护设备在此发生了故障。总而言之，继电保护设备在线监测的基本原理就是，通过传感器设备以及相关的设备来反应把要被检测的参数传输到计算机中间去，从而根据数据以及经验确定来进行对参数的对比，然而就可以准确的判断出被检测的设备运行的情况。
三、对继电保护设备状态检修进行研究
（1）状态检修的分析。状态的检修主要的就是对整个系统保护装置状态的一个检修过程，在检修过程中主要就是控制回路上的电以及电流输出的这两部分。比如，在交流、直流这两个系统之中就要检测到整个回路的完整以及绝缘性；在逻辑系统的判断中就包括了软件功能以及硬件的逻辑判断等等。这有这样，状态检修设备对电力系统的各个环节才能够起到检测的作用，然而就避免“盲目”这种情况出现，检修技术就得到了很好的用处。
（2）状态检修优点分析。与周期的检修相比较，状态检修相对来说就具有以下的优势：
1、有相当明确的目标，状态检修是根据情况来进行相应的检修的，所以具有针对性，在对继电保护设备进行相应检修的时候，它是有目的和方向来进行检修的，而不是盲目的来进行。可以通过它来对继电保护设备进行综合的分析，判断出继电保护设备是否有维修的部分，为之后的故障项目作出一个合理检修规划。
2、检修质量要有一定的保证，质量有所保障之后从而就节约了检修的成本。以往的检修，在检修过程中不仅要对继电保护设备的停运，并且在进行维修的时候要一点一点的来进行相应的检测然后在进行维修。这样的情况就降低了继电保护设备的功率，然而就将耗费大量的人力以及物力资源。而使用状态检修这一个先进的方法，就与刚好相反，不需要对相关的设备进行停运，同时还能进行检修，这样就节约了较大的成本，这可是一举两得之事。
（3）对继电保护设备状态检修的技术进行分析。
1、故障检修是比较基础的。相对状态检修来说，能立刻马上检测出继电保护设备的故障这才是基础。所以，在检测的过程之中一定要保证信息是不是准确性，从而能够发现设备之中所存在的不同问题，然而将进行各方面的分析，实现设备的最佳时期进行的维修。
2、综合性分析是核心内容。状态检修的核心就是对继电设备所运行的相关状态进行综合性的分析。而在进行综合分析的时候，主要的部分就是对相关信息的采集。因为只有数据信息得到完整化才能对继电保护设备的运行状态作出第一时间的反应，从而就可以更好的掌握继电保护设备的运行状态以及它们的发展趋势，让状态检修在继电保护设备上更加的有效。
（4）自检的设备和保障状态检修的第二次回路状态来实现的。随着现在科学技术的不断发展?c创新，自检的设备就运用在了继电保护设备之中。该设备运用也较为广泛。自检功能的实现主要就是计算机技术相关人员设计出的一种软件程序，平时该设备出现的小故障，它就可以自动进行自检，这个功能的出现，检修设备的成本就节约了很多。之外，保障回路的第二次检修是状态检修的难上之点。可是，如今计算机的发展比较先进，PLC就可以对该功能进行逻辑编程，就可以对该功能进行实现，这样就保障了对二次回路检修有了进一步的发展。
四、结束语
随着电力系统发展的不断加入，电网结构就变得越来越复杂起来，对此继电保护设备就是对电力系统安全进行一个保障的重要线索之一，于此就使用在线监测与状态检修的方法来对设备的安全性进行一定的保障，它的意义就相当的重要。可是，在我国发展状态检修的过程中还出现很多的问题，这些问题的出现就需要进一步对状态检修的改善以及深层次的研究。所以，继电保护设备在线监测和状态检修研究，让状态检修符合现在电力系统发展的需要，让状态检修在国家得到更好的发展。
参考文献
输电线路在线监测系统设计研究 篇6
关键词：输电线路；可靠性；在线监测
中图分类号：TM407 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）17-0099-01
输电线路是电力工业发展的物质基础，分为架空输电线路和电缆线路。输电线路的安全可靠运行，对于地区稳定供电、高质量供电以及保证国民经济健康有序发展，都有着重大的社会意义与经济意义。输电线路的主要作用是输送电能，为各个地区提供电力供应，是电力系统的输送环节，电能损耗小，经济效益高，为电能的输送提供了重要支撑。但是，输电线路的运行环境却并不是很理想，因为输电线路一般都暴露于大气中，很容易受到气象和冰雪、大风、雷电、污秽等恶劣环境的影响而引发故障。目前，对于输电线路维护工作，也十分棘手，存在巡视困难、维修不便等因素。准确检测输电线路的状态特征量，及时发现输电线路的故障，为线路的检修赢得宝贵时间，对于保证输电线路的安全、提高输电线路的可靠性都具有重要意义。
1 在线监测概述
输电线路在电力系统中起着重要的作用，但其安全可靠运行一直是人们关注的热点。我们知道，输电线路的走线距离较远，输电网络覆盖广阔，其中不乏地形复杂、周边环境恶劣的地方。从近几年的欧美大停电、印度大停电到2008年中国南方罕见的冰雪灾害都证明了输电线路的脆弱性。正是由于输电线路的这个脆弱特性，因此很有必要对输电线路采用线路巡视的方式，提取输电线路的运行参数，及时掌握线路运行的状况，发现设备缺陷和隱患。目前，实际运行中的输电线路运行维护方式主要采用传统的人工巡线方式。这种方式对于输电线路的监测有一定的作用，如果发现及时，可以避免发生较大的输电线路故障。但是一旦出现人工失误，将极有可能导致输电线路故障，并且不能实现实时的在线监测。因此，为了实现输电网络安全稳定运行，在技术上，应采用先进的输电线路运行状态在线监测技术和先进的离线监测设备，建立监控中心，为实现从“周期巡检”到“状态检修”的转变提供信息收集、分析处理及设备评估等技术支持。在管理上，需转变生产管理模式，提高管理效率，为技术的效益转化提供人工管理支撑，实现技术效益最大化。
2 输电线路在线监测系统设计
输电线路在线监测系统安装在输电线路运行现场，通过监测相关的状态信息，实现输电线路故障预警，可提高输电线路运行可靠性、保证供电稳定和供电质量。它可以实现对高压输电线路实时监测的设计目标，满足输电线路的在线监测要求。设计的在线监测系统采集的主要运行状态参数有导线舞动参数、导线温度、导线风偏、覆冰程度、绝缘子污秽程度、绝缘子泄漏电流、绝缘子风偏等，真实反应输电线路及杆塔的周围环境。系统在与用户交互方面，它可以从设备情况、监测量、时间段等多个角度采用多种形式的图表对监测数据进行展示，实现分主题的监测数据浏览方式，给用户提供人性化和实用化的监测体验。此外，系统在实现监测数据对比、统计等功能的基础上还提供了高级计算、预测功能。本文设计的输电线路在线监测系统主要包括以下监测子系统。
2.1 绝缘子污秽监测子系统
输电线路的电量参数可以很好的反映其运行状态，如绝缘子表面泄漏电流和电晕电流等电测量参数的变化与污闪的发生过程就有着非常密切的关系。对于不良绝缘子，其绝缘电阻相对于正常绝缘子偏低，其泄漏电流在绝缘子表面和内部都流过，泄漏电流比较大，绝缘子污秽监测子系统可在线监测绝缘子泄漏电流变化过程，通过在线监测数据回传系统，可通过泄露电流值、放电脉冲数及气象参数得出污秽发展趋势，实时显示被监测绝缘子的污秽状况，实现污闪预警。
2.2 输电线路导线舞动在线监测
导线舞动是指导线在垂直平面以几分之一赫兹的低频和高振幅的振动，其振幅最大值可达初始弧垂值的数量级，它的摆动幅度较大，摆动时间也较长，极易导致线路间故障，如导线短路、相间闪络等，严重时可导致导线烧伤。因此，导线舞动的在线监测对于输电线路安全运行具有重要意义。该系统的检测量可以充分反映输电线路的运行状态信息，此外，还具有实时特性，可为运行维护人员发出警报，赢得足够的维护时间，提高输电系统运行可靠性。
2.3 输电线路导线温度监测子系统
温度是众多与电相关的产品中一个不可忽略的因素，同样，在输电线路中，导线的温度是影响输电线路安全稳定运行的重要因素，导线温度的在线监测对于判断输电线路的运行状态具有重要的参考价值。
在日常运行中，导线的温度和众多因素有关。如日照、风速、载流量等。目前，按照现有的技术规定，其考虑了较为恶劣的运行环境，给出的理论温度界限相对于实际运行情况而言是偏保守的。如果运行调度人员仅仅依据现有的技术章程来确定导线的运行容量，其稳态输送容量值的估计也是偏保守的。鉴于此，很有必要结合当地实时的气候状态，实时的监测导线运行温度，通过导线温度在线监测子系统的算法进行分析和计算，确定导线的实时动态载流量，并依此为输电线路输送容量依据，科学合理的确定输入容量等级，充分挖掘输电线路的输送能力。
该温度在线监测子系统可以协助确定出最接近导线实际输送能力的容量等级，能够在一定程度上缓解电力供应紧张。
2.4 输电线路覆冰在线监测子系统
在一些气候恶劣的高原地区，输电线路的覆冰可能性较大。输电线路的覆冰对于电力系统的安全稳定运行存在很大地安全隐患。
常见的输电线路覆冰有雨凇、雾凇、冻雨覆冰等，并不是每一个线路都有可能覆冰，它主要与当地的气候条件有关。影响输电线路覆冰的主要因素有空气湿度、气温等。覆冰的气温条件为-8～0 ℃这个区间，空气湿度为90%以上，当温度与湿度条件都具备时，风速的大小和风向成为决定覆冰厚度的重要参数，最适宜覆冰产生的风速一般为2～7 m/s。条件看似苛刻，然而，在输电线路经过的众多地区，这几个条件恰好可以满足，因此研究输电线路覆冰的在线监测具有重要的现实意义。覆冰首先在导线迎风面产生，当迎风面达到某一覆冰厚度时，在不平衡重力的作用下产生扭矩，使导线发生扭转，从而使导线的另一侧成为迎风面而产生覆冰，如此反复多次后在导线上形成圆形或椭圆形的覆冰。
输电线路覆冰在线监测系统可以很好地监测输电线路的覆冰情况，其监测数据可为输电线路的维护检修提供决策依据，减少覆冰对输电线路造成的损坏。
3 结 语
输电线路的安全稳定运行是电力系统可靠性的一个重要方面。输电线路在线监测系统对于保证输电线路的可靠运行，提高电力系统可靠性具有重要意义。本文首先阐述了输电系统在线监测的理论依据，研究了其运行环境特性，最后从绝缘子污秽、导线舞动子系统等方面给出了输电线路在线监测系统的设计组成。本文研究成果可为电力输电线路的在线监测系统研究与构建提供理论指导。
参考文献：
[1] 杨巍巍.输电线路状态在线监测系统终端[D].上海：上海交通大学，2007.
[2] 李志先.输电线路状态参数在线监测的取能电源及系统设计研究[D].重庆：重庆大学，2008.
[3] 王秋瑾.架空输电线路在线监测技术的开发与应用[J].电力信息化，2009，（11）.
浅议变压器的在线状态监测技术 篇7
关键词：变压器,在线状态监测,油中所含气体,接地电流,绕组变形
由于供电网络承载的电压不断升高以及输送能力的增大, 作为供电体系中核心设备的变压器, 其出现故障会使供电体系的稳定性受到极大影响。过去, 供电体系对变压器的日常维护就只是简单的预防性以及事后维修, 不过, 进行预防性维修的时候, 必须停电, 会降低电力供应的稳定性;而定期检修时有些被更换的组件其实还可以继续使用, 从而导致了运行成本的提高。所以, 过去惯用的维护方式已经不适应当前供电体系的发展, 出于确保供电的稳定和可靠, 业内人士发展了体系中设备的在线状态监测以及故障检测等技术。
1 局部组件放电的在线监测
该项技术是按照超声波原理把高频声波传感器安置在油箱的表面, 用以监测局部组件、电弧等发生放电情况而出现的暂态声波显示。
按照行业的实际操作经验, 如果变压器局部组件的放电量只是几千p C, 那么其可以保持正常的运行;可是一旦局部组件放电量超过了1万p C, 那么就说明变压器已经出现了非常明显的绝缘漏洞。由变压器里面产生局部组件放电至绝缘保护结构被击穿需要一定的时间。针对局部组件放电实际检测到的阈值进行预警以及对历史放电量的变化推断, 能够了解变压器里面的实际绝缘情况。阈值预警机制是指如果高频信号的波动幅值以及各个周期的实际脉冲数量超过了预设的阈值, 同时脉冲的波形也已经突破了核定的宽度以及频度, 那么局部组件放电监测设备就会给出报警提示。
1.1 超声检测技术
借助安放在变压器油箱外面的超声传感器实际监测来自内部局部组件放电而产生的超声波, 从而确定局部组件放电的具体情况。一般使用压电传感器, 出于减小铁心产生的噪音以及变压器自身运行产生噪音的考虑, 我们通常会将频率设定在70~150k Hz之间。
超声检测技术一般用在定性监测有没有出现局部组件放电的情况, 借助电脉冲信号定位发生局部放电的源头。
1.2 光测技术
这种技术是借助局部放电出现的光辐射来检测。各种变压器油发生放电而产生的光波长度各不相同, 实现光与电互换之后, 借助检测实际产生的光电流属性能够对局部放电进行识别。尽管当前在实验室里采用这种技术可以很好的监测局部放电现象, 可是因为该项技术涉及的设备数量多、价钱高、灵活性差, 导致其在现实中几乎没有被采用。虽然这样, 我们还是在局部放电检测中应用了光纤技术, 把光纤放进变压器油里面, 如果变压器中发生了局部放电的情况, 那么就会产生超声波, 而这种波会使光纤被挤压, 导致光纤出现变形, 进而影响其折射率以及实际长度, 使用相应的解调器就能够测到超声波, 确定局部放电的位置。
1.3 电脉冲技术
这种技术是借助检测阻抗、变压器外表面接地线、绕组、铁心接地线里面因为局部放电而产生的脉冲电流, 并取得实际的放电量。该技术的核心就在于怎样科学识别以及防止干扰, 找出实际的局部放电信号。
2 油中所含气体解析
该项检测能够有效判断变压器的实际运行状态。变压器运行时, 许多原因都会导致内部出现故障, 像是局部组件温度过高、放电、绝缘纸失效等, 都有可能造成绝缘组件受损同时产生部分气体溶在油里, 故障的类型不同会导致释放的气体成分不同 (如表1) , 这样我们就可以借助解析油里的气体组成来推断实际发生以及可能会发生的故障。针对油里所含气体的在线监测, 可以准确显示变压器的实际工作情况, 让管理人员实时了解各个供电站主变压器的工作情况, 从而方便制定工作安排, 有效避免安全事故的发生。
整个系统的运作流程和工作原理见图1。在微处理器的协调下进行冷却热油、提取油中所含气体、转换流路、检测柱箱温度、气体取样、调整基线、搜集数据、数理分析和确定故障的步骤。
2.1 油气分离法
现今, 行业内还未能研究出可以一步到位解析出变压器油里所含气体的技术, 不管离线检测或者在线检测, 都需要把因为故障而释放的气体从变压器油里面提取出来, 之后进行具体含量的测定。由变压器油里面提取气体出来可以保证检测高效、准确。
离线检测技术下的气体提取方法基本就是溶解平衡法以及真空法, 上述方法的不足非常明显:不但程序繁琐、设计复杂, 而且气密性的稳定性不好。
在线分离基本上我们当前还是采取真空提取气体法、血液透析设备辅助等。
2.2 气体检测方法
按照实际的组成成分, 我们将从变压器油里面提取的气体分成以下几种情况:
单组分的组成成分检测基本上借助气敏传感器, 因为靶栅场效应管能够很好的感应到氢气的存在, 所以就采用其来作为单氢检测组件;部分燃料电池结构的传感器对于各类别气体也有不同的敏感性, 可以将其利用在判断变压器的故障上。
总的可燃气体含量检测借助催化燃烧型传感器, 其能够很好的感应可燃气体的存在, 不过气体中所含的CO会在一定程度上干扰对烃类气体实际数量的检测。
全组分气体的检测因为能够提供的数据相当全面, 和实验室中给出的结果完全吻合, 如果用来检测变压器整体的绝缘状况就非常方便。
3 铁心接地在线检测
这种技术条件下, 我们通常使用以下三种方法来实现铁心接地检测:监测绝缘油所含气体的色谱, 监测铁心部分导热, 监测铁心接地产生的实际电流。
国内的高校和供电机构共同研究, 开发出完备的铁心接地在线监测系统。该系统将电流检测法作为操作基础, 可以监测铁心的实际接地电流, 并通过电流互感器将其转变成接地线里面的电流传输信号, 开始时先将其转变成模拟的电压信号, 之后再通过采集卡将其转变为数字信号同时输进工控机, 其后工控机再对这些信号实行具体的解析与处理, 如果出现故障就及时进行报警提示。
4 在线监测技术未来的发展趋势
在线监测能够事先找出设备里面存在的潜在不足以及缺陷, 为实际检修工作提供辅助, 能够有效提升供电体系的安全性以及可靠性。所以, 这项技术在以后有巨大的应用空间和发展潜力。
最有可能的发展趋势是: (1) 从现在的对单台变压器实现监测发展为对整个供电体系进行在线监测, 同时按照系统中各主要设备的实际运作情况, 组织专家科学计算整个系统的最佳运行指标。 (2) 做到对远程设备实施监测。 (3) 整个监测系统与供电体系内的其它系统相连, 提升整个系统的可靠性以及稳定性。
5 结束语
尽管针对变压器的在线监测技术有了很大的发展和进步, 不过对于系统的结构选择、平时运行、数据分析、实际状态等还未能建立起规范的标准以及指南, 设备使用部门对在线监测系统的平时管理以及维护工作还存在很多不合要求的地方。另外, 针对避免干扰、保持设备稳定性、控制运行成本、提高运行收益等方面, 还有很多问题需要深入研究。由于供电技术的日新月异, 行业内各种新标准和要求不断颁布, 对于电力系统中各设备的在线监测肯定会成为以后高压设备实际工作状态检测研究的大方向。
参考文献
[1]变压器局部放电在线监测技术分析.刘海萍等.中国农村水利水电.2007 (3)
[2]变压器局部放电在线监测技术.王东升等.东北电力技术.2007 (3)
在线状态监测 篇8
大型转动关键机组是石油化工行业生产装置的核心设备, 一旦发生故障将会给企业造成巨大的经济损失。如何提高关键机组的管理水平, 保证机组安全、稳定、长周期运行, 一直是石油化工企业设备管理的关键问题。近年来, 各大企业均提出了装置长周期安全稳定运行的大目标, 并通过技术攻关和完善管理手段, 关键机组的管理水平和安全、稳定运行能力有了显著的进步。但是, 关键机组的整体管理水平仍然具有进一步提高的空间, 与设备长周期运行的总体要求仍然存在一定差距。各大企业公司关键机组管理中, 仍然存在着监测诊断技术手段和管理水平参差不齐, 部分企业的技术装备水平有待提高等问题。
在近半年的工作调研中发现, 有相当一部分企业关键机组监测测点数量不足, 在线监测和设备诊断方法没有普及推广或采用的设备技术陈旧落后, 对关键机组仅采用人工巡检, 企业的设备管理人员和专职工程师的数据分析与机组故障诊断水平有待提高。
例如某企业20万吨LDPE装置压缩机振动故障迟迟难以排除, 某企业PTA装置空压机故障造成整个装置停工等较为严重的机组故障, 更为我们敲响了警钟, 提醒我们必须在使用先进技术和监测装备、实施推广机组在线检测诊断以及全面提升关键机组设备管理水平等方面加大工作力度, 特别是要有系统化、全方位的解决思路和实施方案, 以整体提高企业的设备监测诊断能力和管理维护水平。
二、在线状态监测系统作用及架构组成
1. 作用
优化维护策略, 控制维护成本。企业实施优化维修、状态检修是必然的发展趋势, 状态监测系统能有效的提高机组的可靠性和降低维护成本, 辅助企业完成长周期运行的目标, 为机组“安、稳、长、满、优”运行提供坚实的保障, 同时可为企业顺利实施状态检修提供可靠依据。
挖掘设备信息, 提供决策依据。大型转动设备的在线监测系统可以挖掘关键机组早期故障征兆, 较为准确的判断故障部位, 提供关键机组状态发展其实及故障严重程度, 从而帮助企业根据实际状态制定决策, 计划维护时间和方式, 让企业选择机组继续运行或是择机维修, 从而使损失降到最低。
降低运行风险, 增加企业效益。在安全和生产环境方面的任何“疏忽”, 都可能带来灾难性的后果。预防行功能意味着影响人员和环境安全的严重机组故障大为减少。从而可以大大减少被迫停机次数, 降低运行风险, 增加企业效益。
2. 架构组成
状态监测系统由一个中心服务器和若干个现场监测站组成。现场数据采集和监测分站安装在控制室或操作间, 用于大型转动设备的监测, 并负责对振动、键项、过程量等信号的调理、采集、图谱分析, 进行启停机、变化数据等有效信号的临时存贮, 并向中心服务器上传数据。系统具体架构图见图1。
三、在线状态监测系统项目实施目标
实施建立的大型机组状态监测统一的数据库格式和统计的技术接口将促进各企业之间关键机组运行信息的交流, 保障远程检测诊断中心对关键机组数据的集中管理, 为系统充分融入企业公司信息化大平台打下坚实的基础。具体确立目标有几方面: (1) 实现对大型转动设备 (关键机组) 运行状态的在线实时监测; (2) 形成长期完整的大型转动设备 (关键机组) 运行信息数据库; (3) 为大型转动设备 (关键机组) 故障的识别和诊断提供数据基础; (4) 实现大型转动设备 (关键机组) 部分基础信息的自动管理; (5) 实现大型转动设备 (关键机组) 运行有关报表自动统计和集中查询; (6) 实现故障诊断知识的积累和共享; (7) 充分的系统开放性和扩展性; (8) 对大型转动设备 (关键机组) 部分常见故障进行自动诊断; (9) 开展诊断服务工作。
四、故障前期诊断
大型转动设备在线状态监测和分析系统, 能够在线连续监测大型转动设备运行过程中的振动及各种工艺参数, 自动存储振动分频、相位、波形、启停机等有诊断价值的数据, 并提供专业的诊断图谱。可及时识别机组的运行状态、发现故障的早期征兆、对故障原因、严重程度、发展趋势做出正确判断, 从而及时消除故障隐患, 避免事故的发生, 提高设备的可靠性, 降低维修成本, 增强企业的综合竞争力。以2台新氢压缩机为例, 对前期故障进行诊断分析。
(1) 汽油加氢车间新氢压缩机K-301A 1#缸壳体和2#缸壳体振动超标分析。汽油加氢车间新氢压缩机K-301A概貌图见图2。
从图3可以看出, 1#缸杆沉降量从8月4日至10月初逐步升高, 变化量>90μm。图4反映, 2#缸杆沉降量从8月4日至10月下旬变化量>80μm。图5可知1#缸壳体振动冲击峰值8月4日至11月底变化>100 m/s2。图6可看出, 2#缸壳体振动冲击峰值8月4日至11月底变化也超过100 m/s2。图7可知1#缸和2#缸的气阀温度变化在10℃以内。
诊断结论:从活塞杆运行趋势上分析, 从8月4日起汽油加氢车间新氢压缩机K-301A活塞杆沉降量异常增大, 相对变化超过80μm, 超过报警线, 沉降波形在缸头处存在显著波动。从振动趋势上分析, 伴随活塞杆沉降异常变化趋势, 1#气缸缸体和2#气缸缸体振动冲击峰值显著增大, 已超过机组报警值甚至接近停车值。从气阀温度趋势分析, 气阀温度无明显异常, 变化值在10℃以内。
综上分析可知, 1#气缸和1#气缸支撑环、活塞环可能已发生磨损, 缸头处可能已存在拉缸。建议立即停车检修气缸磨损情况。
(2) 汽油加氢车间新氢压缩机K-302A2#缸杆沉降量超标分析。汽油加氢车间新氢压缩机K-302A机组概貌图见图8。机组2#缸杆2014年3~11月沉降量见图9, 单值棒图见图10。图11 K-302A沉降量及历史参数见图11。
从图11可以看出, 机组2#缸杆沉降量从2014年3月中旬起一直保持在3500μm左右 (2#缸杆沉降量报警值为500μm, 危险值为700μm) , 处于严重超标状态 (但变化量不明显) 。根据沉降量波动变化运行状态图及沉降量历史比较图, 可知2#缸杆沉降量超标原因是2#缸支撑活塞环存在严重磨损。建议密切跟踪机组运行状态, 合理安排检修, 检查机组支撑环、活塞环、填料等原件的磨损情况。
五、结束语
大型转动设备的在线状态的推广和实施将进一步提高关键机组设备的整体管理水平, 为实现企业的装置长周期运行的大目标打好基础, 并最终为提高企业设备安全管理水平和提升企业的核心竞争力发挥积极作用。
摘要：大型转动设备状态监测系统能优化维护策略, 控制维护成本, 大大提高大型转动设备的安全运行可靠性和降低运行风险。在各大石油化工企业实施优化维修、状态检修的必然发展趋势下, 在线状态监测系统能为机组“安、稳、长、满、优”安全稳定运行提供坚实保障, 并能对前期故障做到提前预警和判断。
在线状态监测 篇9
关键词：VC编程,多线程,模块化设计,网络监测
尽管存在各式各样的网络工具, 但ping还是人们最常用的检测工具, 可以简单、有效的掌握网络运行状态, 遗憾的是无法进行检测数据的统计分析。利用VC强大的网络通信、多线程开发资源, 只需集成调用相应的功能, 就可以实现类似ping的网络状态在线监测和数据分析。在软件的开发过程中, 充分利用已有的成熟开发资源, 构建针对性的应用模块, 不仅可以提高开发效率, 还可以提高软件的质量。该文首先分析了核心网络监测功能模块的设计和开发, 结合网络运行维护中需要实时在线监测关键节点状态的需求, 给出一个完整网络管理应用系统解决方案, 能够实现上级节点对下级节点的网络运行状态的监控、故障统计和分析等功能。
1 监测功能模块实现
1.1 功能模块设计
ping实际上采用的是ICMP协议。ICMP协议是TCP/IP协议族的一个子协议, 用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。Windows提供了ICMP.dll, 可以在VC中调用, 但不具备移植性, 而且很难对网络数据包进行控制。所以采用VC提供套接字 (socket) 进行网络编程, 选择和ping程序一样发送32字节的数据包, 获取返回数据包大小和TTL值, 需要在工程中包含afxsock.h库文件。
编程流程及系统调用时序如图1所示。
1.2 网络状态检测
1.2.1 创建套接字
1.2.2 发送ICMP数据包
初试化ECHOREQUEST的type为8的响应请求报, 然后通过系统调用发送ICMP包。
1.2.3 检测套接字状态
如果n Ret为SOCKET_ERROR, 则表明该次在套接字s上发送数据不成功, 也就说明未收到响应数据, 检测失败。
1.2.4 读取响应数据, 判断状态
在响应数据包内, 包含了该次检测响应结果的TTL。至此, 实现了同ping方式一样的网络检测。
1.3 多线程监测
网络状态检测模块只需要获取目标IP地址数据, 并不需要用户界面交互, 因此创建单独的线程定时运行实现在线网络状态监测, 实现后台运行。
创建互斥事件对象, 用于设定网络检测模块的工作状态。
2 动态节点监测应用案例
在网络监测功能的基础上, 通过适当的人机交互界面和配置数据管理, 就可以构建一个完整的网络管理应用系统。
2.1 系统功能组成
系统功能由网络检测、状态显示、节点管理、指标分析等四部分组成, 分别完成网络节点通阻状态的存储、检测、分析和显示。状态显示又分为客户端图形模式和动态网页模式, 客户端图形模式采用C/S架构, 可以对系统检测周期和节点属性等参数进行配置, 查看节点状态, 完成数据分析, 录入故障原因等;浏览器网页模式主要用于查看节点状态和指标分析数据。如图2所示。
2.2 检测流程
系统根据设定的检测间隔和节点是否检测, 形成检测节点列表, 启动检测流程。检测流程如图3所示。
系统运行界面如图4所示。
3 结语
通过利用VC开发环境提供的网络、多线程类库和函数, 实现了网络状态监测模块的开发, 并以此为基础构建了一个简单的网络管理应用系统。由此可见, 软件的模块化开发, 一是要充分利用已有的开发平台资源, 提高软件开发效率;二是要合理划分模块, 优先实现关键模块功能, 提高开发的针对性。
参考文献
[1]赵立群, 吴霞, 孙岩.计算机网络管理与安全[M].2版.北京:清华大学出版社, 2014.
[2]罗莉琴, 詹祖桥, 黄辉, 等.Windows网络编程[M].北京:人民邮电出版社, 2011.
[3]潘磊, 裴斐.一种面向大规模网络拓扑发现的研究[J].计算机工程与应用, 2010, 46 (19) :74-76.
继电保护二次系统状态在线监测 篇10
随着电网容量的增加, 继电保护设备也在相应增加, 由于国内电力系统继电保护是开放性系统, 以往定期传动校验的做法已越来越不适应形势的发展。在线监测是实现状态检修的基础, 本文针对浙江省杭州220k V凤川变科研试点的技术成果, 深入探讨数字化继电保护的状态在线监测技术。
1 数字化在线监测技术简介
1.1 现状分析
目前, 国内对于电力系统二次回路的正确性检查是采用传动试验方法实现的, 该方法存在的主要问题:
1) 无法监视装置的交流输入回路和装置的数据采集回路;2) 无法监视跳闸出口压板状态;3) 无法监视常规操作箱的状态。
1.2 解决方案
该方案是在原有的继电保护二次系统的基础上增加状态监测控制装置 (综合测控) 、全站数字录波装置、数字式采集单元 (合并单元) , 把传统操作箱更换为智能操作箱, 与原来的继电保护二次系统构成闭环监测系统, 采用光缆和交换机实现信息传输, 信息传输基于IEC61850标准[1]。
状态监测装置一方面通过合并单元直接在PT/CT端子箱采集交流信号和开关量信号, 另一方面通过保护装置通信口采集信号和相关报告。利用PLC功能完成各种逻辑诊断, 通过状态监测总控制器记录和分析结果的正确性, 及时发现保护交流回路、控制回路的异常情况, 并通过后台计算机接入保护故障信息系统远传到保护管理部门[2]。如图1所示。
2 数字化在线监测构成与特点
2.1 基本构成
通过合并单元对模拟量的就地采集, 规约转换器对保护装置接收模拟量和相关报告的转换收集, 以及智能操作箱对状态量的采集等等, 获取在线监测所需的数据信息, 信息模型与传输基于IEC61850标准[3], 经过交换机的汇聚整理后提供给综合测控和网络故障录波分析记录, 再传输到后台, 由在线监测可视化系统进行逻辑判断、全局分析。
2.1.1 数据信息采集
1) 模拟量的就地采集
利用合并单元就地安装于PT/CT端子箱旁, 同步采集保护装置的电流电压输入量, 并按IEC61850-9-2格式上送给综合测控。就地安装确保能监测保护装置交流输入回路的状态, 其它装置集中组屏。
为考虑安全因素, 采用钳型测量装置采集交流电流信号, 确保无损接入, 这种采集器与电力系统无直接的电气上联接, 安全可靠;交流电压信号采用并接方式接入, 并在合并单元的接收端安装速断熔丝。
2) 模拟量的转换收集
规约转换器通过保护装置通信口收集交流采样信号, 并在内部转换成IEC61850标准信号, 上送给监测分析系统, 完成监测保护装置交流回路的状态。
3) 状态量采集
智能操作箱代替传统常规操作箱, 接收相应保护装置和测控装置的开入/开出状态量, 在完成传统常规操作箱功能的同时监测保护二次回路, 并采用GOOSE方式将变位信号送给综合测控, 通过对监测运行信息的分析比较, 以监测保护控制回路的状态。
智能操作箱对保护装置的信息采集所有连接全部采用空接点接入, 它只获取信号, 这种连接方式不对保护装置产生任何干扰, 安全可靠。项目前期可采用智能操作箱与传统常规操作箱并列运行, 各自二次回路完全独立, 实现逐步安全可靠过渡。
4) 其他信息采集
规约转换器在采集保护装置交流采样信号的同时, 通过保护的通信口采集相关报告与录波文件, 以便为后期的数据处理提供比对依据。
2.1.2 数据信息汇聚和处理
对采集的数据信息要求唯一、同步、共享、标准。
交换机除了数据汇聚和信息交换功能外, 还支持IEC61588时钟同步功能, 供综合测控装置同步采样使用, 确保综合测控装置与合并单元采样同步。
综合测控完成数据收集、处理、传输等功能, 与监测分析系统采用IEC61850-8-1进行通信。
网络和故障录波实现网络报文记录、故障电流电压记录和分析功能。
2.1.3 状态监测可视化
通过状态监测可视化软件对采集数据分析处理, 完成各种逻辑判断, 并且记录和分析结果的正确性。
1) 状态监测可视化系统实现六角图显示和状态显示等功能;
2) 实现保护元件PLC逻辑图的可视化;
3) 对输入/输出回路在线监测装置的开入/开出状态量以及继电器接点的状态检修告警。
2.2 系统结构
以一个220k V线路间隔为例, 具体工程实施结构如图2。
2.3 主要特点
(1) 合并单元采集就地化
就地化的安装使现场施工极为方便, 直接安装到PT/CT的端子箱, 采用钳型采集器无损接入, 通过采集装置测量交流电流信号并转换成光信号接入合并单元, 保证数据采集的可靠性。这样对装置的抗干扰性、运行可靠性提出了很高的要求。
合并单元必须具有的特性:
1) 满足环境条件要求的可靠硬件, 高等级元器件, 装置运行环境温度零下40度到零上70度;2) 防水、防尘、抗振动设计;3) 具有优异的抗干扰性能, 安装于开关场时运行稳定;4) 无整定值、固件或维护端口的硬件装置;5) 通过标准化的借口消除过程的可变性;6) 当外界同步脉冲丢失时, 利用内部同步时钟仍可继续工作。
(2) 智能操作箱代替传统操作箱
利用数字化技术实现操作箱的各种功能, 兼容传统操作箱;操作回路结构简单, 使用软件完成防跳继电器功能, 实现出口继电器接点和出口压板的在线监测、状态检修以及数据远传功能。
(3) 状态监测可视化软件的先进性
用户或服务工程师可通过监测状态可视化软件进行配置, 以满足监测状态可视化的实际需求。首先应该能够对逻辑通道和通道组的属性进行配置, 其中包括模拟通道的比例系数, 开出的保持属性等;支持基本的运算和逻辑比较功能外, 提供简单逻辑组态功能;能进行通道映射, 将物理通道与逻辑通道进行映射关联, 提高装置的硬件无关性;能进行功能集定义和功能集投退, 可以根据需要退出部分实际现场不用的功能;能进行参数、定值管理以及定值映射, 能够根据现场实际设置参数, 提炼用户定值;能够收集显示装置运行时工程PLC逻辑图[4]的状态信息;能够导入变电站系统配置描述文件SCD (Substation Configuration Description) [5], 自动配置装置的通讯参数, GOOSE、SOE等信息;
3 数字化在线监测分析与展望
3.1 实用性分析
在不影响原有继电保护二次系统安全、可靠运行的基础上, 通过信号的多点采集, 与原有设备形成闭环监测系统, 运用多种监测、逻辑判断手段, 解决了传统保护二次回路状态监测难以实现的技术难题。
1) 有效监视装置的交流输入回路和装置的数据采集回路。利用IEC61850标准建立全变电站光纤数字采集和录波系统与传统保护装置进行闭环分析, 实现传统保护装置交流输入回路状态监视
2) 有效监视出口压板状态。用CPU逻辑功能实现控制操作全过程的方案, 使操作回路的结构只需用简单的开关量输入和开关量输出即可实现, 取消了硬件结构上的防跳继电器, 大大简化了操作回路的逻辑接线, 减轻了现场工作人员的工作量, 同时为保护实现状态检修提供了重要的应用基础。
3) 有效监视操作回路状态。在线监测控制回路断线状态, 从图中可知, 利用对装置 (IN2) 输入信号的在线监测, 实现了电气二次回路断路器机构箱辅助接点 (LD) 状态的在线监测。
4) 智能组件评估间隔内设备各板件的运行状态。使用智能操作箱更换传统常规操作箱, 在完成传统常规操作箱功能的同时监测保护二次回路, 通过对监测运行信息的分析比较, 判断保护二次回路和操作箱回路是否正常运行。
5) 综合测控、网络和故障录波装置、后台可视化系统全局分析、判断。后台分析系统, 根据综合测控、网络和故障录波装置提供的全站信息, 利用一定的判据, 分析被监测间隔保护装置自身的可靠性, 分析判断保护交流回路、控制回路的异常情况, 并接入保护故障信息系统上送到保护管理部门。
3.2 先进性分析与展望
目前, 国内各网省公司都进行了数字化变电站试点, 全国已建成一定数量的数字化变电站, 未来, 在智能电网建设的大背景下, 数字化变电站快速发展与分阶段实现是必然趋势[6]。已建数字化变电站对IEC61850标准的应用程度和技术水平各不相同, 有的仅在变电站层应用层的, 也有在过程层试点的, 还有结合电子式互感器应用的。
数字化变电站应当做到数字采集数字化、过程层设备智能化、数据模型标准化、信息交互网络化、设备检修状态化、设备操作智能化[7]。
数字化在线监测系统, 对数据信息的建模完全基于IEC61850标准, 传输采用标准以太网接口, 支持IEC61850-9-2、GOOSE、IEEE1588、MMS标准规范[8], 具备互操作能力。目前的实现形式是, 原有的保护装置/保护回路不变;就地化安装合并单元;用智能操作箱代替常规操作箱, 在此基础上可设想进行有步骤的逐级过渡演变:智能操作箱同样就地化处理→数字化的保护/测控一体化装置与原有保护并列运行→完全取代原有保护二次系统。当前的在线监测可视化后台系统独立配置, 以后的逐级演变中就变成集成在线监测功能的数字化监控系统。如果按这种方式对传统变电站数字化进行改造, 从闭环监测原有保护与回路, 到增加保护功能并列运行, 再到完整功能替换, 平稳过渡, 提高了保护可靠性, 也是一种切实可行的改造方案。
4 结束语。
本文深入探讨了数字化在线监测在传统变电站中的应用, 分析了如何实现常规变电站无法实现的监测功能, 对实现手段、实现标准以及具体的功能要求都做出了详细说明, 并展望这种变电站应用新技术的未来发展, 确定其在未来智能电网建设、改造中的特殊意义。
摘要：本文针对国内电力系统继电保护在线监测技术发展现状, 提出建立基于IEC61850标准的保护状态监视环境, 与原来的继电保护二次系统构成闭环监测系统, 以推进保护状态检修技术发展, 并探索常规变电站数字化改造安全、可靠过渡方案。
关键词：在线监测,IEC61850,闭环监测,数字化
参考文献
[1]高翔.数字化变电站应用展望.华东电力, 2006年8月.
[2]韩祯祥.电力系统分析.浙江大学出版社, 2002年.
[3]徐宁, 朱永利等.基于IEC61850的变电站自动化对象建模.电力自动化设备, Vol.26, NO.3, 2006.
[4]高翔, 刘韶俊.继电保护状态检修及实施探讨.继电器, Vol.33, NO.20, 2005.
[5]C.Hoga and G.Wong.EC61850:Open Communication in Practice in Substation-s, IEEE, 2004.
[6]孙一民, 李延新等.分阶段实现数字化变电站系统的工程方案.电力系统自动化, 2007.
[7]高翔, 张沛超.数字化变电站的主要特征和关键技术.电网技术, 2006年8月.
电力光缆在线监测技术设计与探讨 篇11
【关键词】电力光缆；在线监测；双向测试算法
1.现状
光缆在线监测技术是伴随着光缆的迅速普及而发展起来的。由于光缆铺设长度大，且网络复杂，因此光缆出现故障后的检测问题就显得非常突出。随着而光缆通信的特点又决定光缆的在线监测技术的必须适应光缆发展的需要。从国外的光缆在线监测手段来看，主要是通过光功率计来实施对光缆的实时监控，辅之以诸如OTDR一类的测试技术。我国的光缆建设起步相对晚一些，但同样也存在着光缆在线监测的问题。随着时间推移，早期铺设光缆出现故障的频率也会越来越高，因此对光缆的在线监测和故障检测就显得越来越重要。
在生产实践中，电力系统光缆的检测具有长距离甚至超长距离的要求。传统的检测方法无法适应长距离的光缆检测，或者即便能够检测，也会以牺牲精度为代价。在当前的光缆检测中的常用设备是OTDR，这类检测设备存在的缺点是对测试距离有局限，设备价格也会随着检测距离的增大而大幅攀升。因此就研究的主要方向来看，对超长距离光缆的在线监测是研究重点之一。本文将以聚类分析方法为基础，探讨基于OTDR的双向测试算法。
2.在线监测原理
光缆在线监测利用大量采集数据的光器件将反映光纤性能所需数据传送到监测站及各级监测中心，并对数据进行分析处理，对故障进行预测或迅速进行故障定位。光缆监测系统的光缆线路测试方式根据被测试纤芯是否承载业务分为光缆线路在线测试方式与光缆线路备纤测试方式，本文所讨论的是在线测试方式。在线测试方式的原理如图1所示。如果需要检测的光缆距离过长，超过了OTDR的所能覆盖的范围，应当采用双向检测的方式。其原理是从待检测的光缆的两端监测站分别对该段光缆进行测试，并将检测数据传输至监测中心，由检测中心依据测站返回的数据来进行分析，分别以各监测站所提供数据为基础，绘制测试曲线并进行拟合，从而实现被测段光缆的性能评定。
3.基于聚类分析的双向测试算法研究
如前文所述，采用双向测试的电力光缆主要属于超长距离的光缆，其测试需要结合两端测站的数据来进行综合评定。在本节中将探讨在OTDR基础上的背向散射曲线，利用聚类分析原理来实现电力光缆的双向测试，并研究具体的算法，重点解决两端测站背向散射曲线的匹配问题。
3.1 超长光缆的双向测试模型
在光缆测试中硬件上的局限主要体现在OTDR的动态测试范围，为了提高测试能力，常用的方法是在OTDR的测试参数设定时加大脉冲宽度。但这样也会带来问题，即会降低测试精度。采用双向测试时不用修改这些测试参数，而是由位于待检测光缆两端的测站分别独立的对该段光缆进行检测，分别获取背向散射曲线，在此基础上通过测试算法来匹配这两条背向散射曲线，从而实现对整段光缆的检测任务。这种双向检测模型不通过扩大脉冲宽度的方式，从而可以最大限度的保证测试的精度。从工作原理上看，待检测光缆两端的测站检测任务都是常规的OTDR检测，因此双向检测的关键是研究出整合两端测站背向散射曲线的算法。由于两端测站所监测的是同一条待测光缆，因此在检测结果上很多节点处的信息是类似的，可以通过对比这些检测结果的相似程度来辅助评定光缆的运行状况。在现有的数学模型中，聚类分析方法是处理具有相似特性事件的有力工具。因此本文将以聚类分析为基础展看探讨。
3.2 聚类分析方法的基本原理
聚类分析方法的基本原理是将若干组数据按相似度进行分类，将相似的对象或事件归入同一个集合当中。常用的分类方法有层次方法、密度方法、网格法等。不论采用哪种方法，都需要计算事件之间的相似度，相似度是以不同事件各维度之间的距离来表征的。距离的计算方法有Euclidean法、Manhattan法以及Minkowski法等，各类计算方法可参考相关文献。为节约篇幅，相似度的计算也可以参照相关文献，本文所采用的相似度计算方法为余弦测量法。
3.3 算法设计
在聚类分析的基础上，将开始光缆双向测试的算法设计。其基本步骤为：①数据表示。数据表示是对各单向测站的测试数据进行属性上的赋值，具体到光缆测试而言，为提高测试精度和降低工作量，选取背向散射曲线事件作为基本数据。数据中包括以下属性：事件类型、反射、路熔接点损耗、衰减、接头衰耗、事件点位置等。②确定数据的相似度衡量方法。采用不同的相似度衡量方法会得到不同的聚类分析结果，本文从实际问题背景出发，选择了以数据间的距离作为相似度的定义方式，即通过对比双向测试时背向散射曲线事件所包含的各类属性时间的距离来作为相似度的衡量指标，计算式为Euclidean距离。与之对应的，数据间的相似度采用1/(d+1)来计算，d为数据间的Euclidean距离。
在完成上述两个基本步骤后，进行第三步，即双向测试的算法设计。采用将背向散射曲线上相邻两个事件组合的形式，由这两个时间构成一个事件组，并计算各个事件组之间的相似度并进行聚类。这种聚类分析分析方式可以提高精确度同时降低误配误差。其步骤为：①定义单个测站的测试曲线为正向曲线，并将位于光缆另一端的测站数据所提供的测试曲线定于为负向曲线，以光缆测试间距作为选取事件的节点；②计算正向曲线上的时间点与负向曲线上事件点之间的距离。③以两测站上的时间点之间的距离计算为基础，计算时间点之间的相似度。④以事件之间的相似度为基础，对事件进行聚类。聚类按以下方法进行：对正向曲线和负向曲线上相邻事件进行聚类，仍然按照先计算距离再计算相似度的方式进行聚类，重点是选择合适的聚类阈值。⑤事件间的组合和匹配。根据某一条正向曲线和对应的负向曲线上事件点，计算相邻事件点之间的物理距离，直到对有所的事件点都进行组合和匹配。
4.双向测试的实施步骤
在对超长光缆进行测试时，为配合使用双向测试的聚类分析算法，需要按照以下步骤进行实施：①对待测光缆进行标记，有测试路由表来完成；②根据测试路由的标记结果来判别是否需要启用双向测试模式；③如果满足超长距离的条件，则由监测中心来负责组织和协调各测站间的测试控制；④根据测试路由确定位于待测光缆两端的测站，并有监测中心安排测试时机和汇总各测站的正向曲线和负向曲线；⑤实施双向测试的聚类分析和曲线拟合。
5.算法的适用范围
任何算法都有一定的适用范围。当采用光缆的双向测定时，由于位于超长光缆一端的测站仍然是使用OTDR进行测试，因此如果待测光缆长度过长，也会造成单向测试的精度降低，因此笔者认为在待测光缆长度上的累计损耗以不超过OTDR卡的动态范围2倍为宜。如果待测光缆的累计损耗低于OTDR卡的动态范围，则双向测试方式大材小用，因此从待测光缆的长度上看，以累计损耗在OTDR卡动态范围的1-2倍之间为最佳。
参考文献
[1]W.Lee,S.J.Stolfo.A Framework for Constructing Features and Models for IntrusionDetection Systems.ACM Transactions on Information and System Security,2010,4(3):227-261.
[2]电信总局.本地网光缆线路监测系统技术要求.2002,2:18-35.
绝缘子污秽状态紫外在线监测研究 篇12
输电线路和变电站的绝缘子长期暴露在空气中,经常遭受工业污秽或自然盐碱、灰尘、鸟粪等污染。当空气湿度较高时,绝缘子表面的污秽将被湿润,在运行电压作用下其表面电导率和泄漏电流将大大增加,从而导致污秽绝缘子表面电气性能降低甚至发生全面闪络[1]。因此,实时掌握绝缘子的污秽状态对电力系统的安全运行具有重要意义。
目前,监测绝缘子状态的方法主要有泄漏电流法、电场测量法、红外成像法、紫外成像法以及声波或超声波检测法等[2,3,4,5]。以上方法各有优缺点,如电场测量法可以检测出绝缘子的内部缺陷,但需要的测量点较多且操作复杂。红外成像法可以检测绝缘子的局部放电,但是设备复杂,且检测结果受天气影响较大。紫外成像法能够直接检测出设备异常温升之前的放电过程,具有观察直观、预见性好、观测距离远等优点,但是紫外成像设备价格高昂而且难以实现在线监测,所以迄今没有被广泛地应用。超声波检测法可准确检测出开裂绝缘子,但此方法对未开裂的劣质绝缘子检测无效,且信号检测受背景噪声影响很大。
绝缘子放电时会辐射出紫外线,且随着放电强度的加剧,紫外线辐射强度也随之变大。重庆大学电工理论研究所研制了基于紫外脉冲法的污秽绝缘子紫外在线监测系统,通过现场实验证明了该系统具有灵敏度高、响应速度快等特点[6]。但是,当绝缘子串中存在劣质绝缘子时,绝缘子表面也会产生放电现象。因此,应用紫外脉冲法监测绝缘子污秽状态必须区分紫外脉冲产生的原因。本文拟通过模拟试验,掌握污秽绝缘子和劣质绝缘子与紫外放电强度的关系,以便排除劣质绝缘子对污秽状态评判的影响。并采集恶劣条件下污秽绝缘子的紫外放电脉冲数据,为评判标准的建立提供参考。
2 绝缘子紫外检测方法
在交流电网中,绝缘子处在导线和横担之间的极不均匀电场中,由于对地电容和导线电容的存在,使得绝缘子串的电压分布不均匀,靠近导线的部分承受电压降最大,随着离开导线距离的增大,电压降变小,直到接地的横担附近电压降又有所增加,大致呈“U”型分布。
2.1 绝缘子放电的紫外检测原理
染污绝缘子沿面放电时,根据电场强度的不同会产生电晕、电弧或闪络。电离过程中,空气中的电子不断获得和释放能量。当电子释放能量时,会辐射出光波和声波,还有臭氧、紫外线、微量的硝酸等。紫外线的波长范围是10nm~400nm,太阳光中也含有紫外线,但波长小于280nm的部分几乎全部被大气层中的臭氧所吸收,所以辐射到地面上的紫外线波长都大于300nm。而绝缘子沿面放电时会辐射出部分波长为日盲区230~280nm的紫外线,且电场强度增加时,紫外线辐射强度也随之增加。因此,利用工作波长为日盲区的紫外传感器,检测这部分紫外线强度的变化,可以为分析绝缘子污秽状态提供依据。
文献[7]通过试验得到了拟合公式(1),反映了污秽和湿度对绝缘子绝缘性能的影响。
式(1)中,UC为50%起晕电压;h为相对湿度;w为绝缘子表面污秽等值附盐密度,mg/cm2;u(hx)为单位阶跃函数;K为电晕电压系数,K{},是一个服从正态分布的随机参数,与绝缘子的型号、生产厂家有关。
环境温度将对绝缘子表面湿润污秽层的电导率产生影响,温度每变化10℃,交流污闪电压将随之变化5%左右,直流污闪电压将随之变化7%左右,绝缘子污闪电压与环境温度的关系如式(2)所示[8]。
式(2)中Uf为污闪电压,t为环境温度,n为环境温度影响特征指数,交流时n=0.2,直流时n=0.33。
公式(1)、(2)说明了绝缘子放电强度除与污秽相关之外,还和环境温度、湿度密切相关。因此,本系统还采集了绝缘子所处环境的温度、湿度,以便综合分析绝缘子的污秽状态。
2.2 干扰因素
当绝缘子串中存在劣质绝缘子时,该片绝缘子的阻值降低,承受的电压减小,良好绝缘子上承受的电压相应增加,紫外放电强度增强。在应用紫外脉冲法监测绝缘子污秽状态时,需分析绝缘子紫外放电强度增加的原因。当存在劣质绝缘子时,绝缘子串的电压分布极不均匀,紫外放电强度将始终保持在较高水平。而绝缘子表面污秽的积累是一个渐变的过程,且同一杆塔不同相之间的绝缘子串污秽情况相似,污秽积累引起的紫外放电强度的增强与环境温度和湿度相关。在大雾和毛毛雨的天气情况下,绝缘子表面污层湿润后,其表面电导率增加,泄漏电流增大,紫外放电强度增强。但天气晴朗时,由于绝缘子表面污层电阻增大,泄漏电流减小,紫外放电强度又回归到较弱的水平。通过分析紫外放电脉冲和气象条件的关系,比较不同相绝缘子串之间紫外放电脉冲的差异,可基本排除劣质绝缘子对污秽状态评判的影响。
3 系统设计
监测系统由污秽紫外监测终端、无线通讯系统和监控中心分析平台构成,有效检测距离为3m左右,与传统的绝缘子在线监测装置相比成本较低。监测终端由紫外传感器及其驱动电路、温湿度模块、摄像模块以及无线通信模块等部份构成,结构如图1所示。
紫外传感器是监测终端的核心部件,必须满足较高的灵敏度和可靠性,而且还能够避免可见光的干扰。经比较,本系统选用了HAMAMATSU公司的R2868型传感器,该传感器的波长响应范围在日盲区185~260nm,水平和垂直检测范围最大可达60度。当入射紫外光波长为200nm,功率为10p W/cm2时,该传感器的灵敏度为5000cmp。实测中发现该传感器的有效检测距离和工作电压有很大关系。电压较低时,可检测距离变短。电压较高时,可检测距离变远,但系统功耗增加。多次测试确定,应用于110 k V电压等级的绝缘子监测时,紫外传感器工作电压为315V,直线监测距离在3m以内即可。如果监测距离较远,可适当提高紫外传感器的工作电压以增大监测距离。系统电源由功率为20W的多晶硅太阳能电池板提供,并配备了备用电池,保证系统在恶劣气象条件下可正常工作。
本系统采用了SHT1l型传感器以采集现场温度、湿度数据。SHT11是一款具有I2C总线接口的单片全校准数字式相对湿度和温度传感器,采用了工业化CMOS技术,具有极高的可靠性和稳定性。利用带图像压缩功能的红外摄像头拍摄现场图片,保证了夜间的拍摄效果。
在实际应用中,监测终端通过固定支架安装在杆塔上,紫外传感器正对绝缘子中部。采集的紫外脉冲数、温度、湿度等数据通过短消息的方式发送到监控中心,利用基于模糊综合评判方法的上位机软件对数据进行综合分析,最终获得绝缘子的污秽状态。紫外脉冲数超过规定阈值时,系统自动拍照,并将现场图片发送给监控人员,提供运行参考。
为了验证本系统的可靠性,作者在重庆市电力公司的110k V杆塔上进行了现场试验,如图2所示。通过试验,证明了监测终端在现场条件下可有效检测绝缘子表面的紫外放电脉冲,系统在野外条件下可连续、正常工作。
4 试验与数据分析
为了验证本方法的可行性,笔者于2009年5月在重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室的大型人工气候实验室和高压大厅进行了模拟试验。
4.1 人工气候实验室试验
为了采集极端恶劣条件下污秽绝缘子的紫外放电脉冲数据,获取绝缘子临近闪络状态的紫外脉冲阈值,建立绝缘子污秽状态评判标准,笔者在人工气候实验室进行了模拟试验。采用复合绝缘子FX-BW-110/70,盐灰(氯化钠/高岭土)比为0.2/0.1(mg/cm2),上下表面不均匀度1∶1。在试验过程中,通过输出电压为5V的开关电源向紫外监测终端供电。绝缘子和监测终端的水平距离为3m。
试验开始前,首先向人工气候实验室中充入高温水蒸气,并控制放气时间,使绝缘子表面污秽刚好均匀受潮又不至被水珠冲刷掉。首先,采用升压法获得该串绝缘子的闪络电压为212k V。然后,将电压升至200k V保持耐压5分钟,测量绝缘子每30s的紫外放电脉冲数。同理,将电压依次调至130k V、120 k V、110 k V,重复上述试验。数据如图3所示。由于每次试验均保持耐压5分钟,则测量绝缘子每30 s的紫外脉冲数可分为10组。
在试验过程中,监测终端测得人工气候室内的温度基本恒定为32.08℃,相对湿度为88.9%。从图3的试验数据可以发现,在试验电压为200k V,环境温、湿度较高的条件下,绝缘子临近闪络状态,其表面放电异常剧烈,每30s的紫外脉冲均值为1555。电压降至130k V以后,紫外放电脉冲数明显减少,每30s的均值为279。在电压分别降至120k V、110 k V后,测得每30 s的紫外脉冲均值为227和122。分析数据可知,在绝缘子表面污秽较重,环境温、湿度较高的条件下,其表面电导率增大,泄漏电流增加并产生局部电弧,每30s的紫外脉冲均值在120以上,且随着电压的升高而明显增加。在临近闪络条件下,每30s的紫外脉冲数在1500以上。通过本次试验,证明了紫外脉冲强度和绝缘子放电强度之间存在相关性,通过其值可以量化绝缘子放电强度,为绝缘子污秽状态评判标准的建立提供数值依据。
4.2 高压大厅试验
为了分析绝缘子串中存在劣质绝缘子和绝缘子表面积污两种情况的紫外放电强度差异,笔者在高压试验大厅进行了模拟试验。用10片良好且洁净的XP-160型瓷质绝缘子和两片同型号的零值绝缘子组成绝缘子串,模拟220k V线路的运行情况。考虑到接近高压端的绝缘子承受电压较高,最容易损坏,试验时将两片零值绝缘子放置在高压端。试验电压为交流127k V,此时,该串绝缘子等效为运行于实际220k V三相电路中的一相绝缘子。此外,将12片同型号的良好绝缘子均匀涂污,盐灰(氯化钠/高岭土)比为0.03/0.18(mg/cm2),上下表面不均匀度为1∶1,待表面污秽自然干燥后开始试验。绝缘子串和监测终端的水平距离为3m。在测量完污秽干燥状态下的紫外脉冲后,又利用喷雾器将洁净的水均匀喷洒在绝缘子表面,使污秽层充分湿润,再次重复上述试验。试验数据如图4所示。
试验过程中,监测终端测得高压大厅的温度为25.61℃,相对湿度为67.4%。通过图4的数据可知,当该绝缘子串存在两片零值绝缘子时,每30s的紫外脉冲强度介于18-28,均值为21。同种型号的12片良好绝缘子,涂以污秽并自然干燥后,每30 s的紫外脉冲强度介于15-22,均值为19。两种情况的紫外放电脉冲数相近,难以区分绝缘子放电的原因。但是,当绝缘子表面污秽湿润以后,其表面泄漏电流增加,每30s的紫外脉冲均值为36,比污层干燥情况下的紫外脉冲均值增加近一倍。上述数据对比,反映了湿度对绝缘子绝缘性能的显著影响。因此,在监测绝缘子污秽状态时必须密切关注湿度的变化。
如图4,虽然污秽绝缘子表面污层干燥和绝缘子串中存在零值绝缘子两种情况的紫外脉冲均值较接近,但污层湿润后,两者的紫外放电脉冲差异明显,变化规律不同。而且实际运行中,A、B、C三相绝缘子处在同一环境条件下,三者积污情况相似,污秽积累所引起的紫外放电脉冲数相近,通过三相绝缘子紫外放电脉冲数的横向比较,可排除劣质绝缘子对绝缘子污秽状态评估的影响。
5 结论
通过理论分析和模拟试验,验证了污秽绝缘子和劣质绝缘子与紫外放电脉冲的关系,获得了在重度污秽条件下绝缘子临近闪络状态的紫外放电脉冲数据。本系统采用非接触的方式监测绝缘子紫外放电脉冲信号,监测距离远,信号干扰成分少。通过采集紫外脉冲数以及现场温度和湿度数据,可以跟踪绝缘子的污秽发展状态,以便运行人员采取措施,预防绝缘子闪络事故的发生,可广泛用于对输电线路和变电站绝缘子的在线监测。
摘要：在环境污染严重的地区,绝缘子污闪事故时有发生,严重威胁着电力系统的安全运行。为了实时监测绝缘子的污秽状态,本文设计了基于紫外脉冲法的污秽绝缘子在线监测系统,采用FX-BW-110/70型复合绝缘子和XP-160型瓷质绝缘子进行模拟试验,采集了不同运行电压、污秽程度以及存在劣质绝缘子时的紫外脉冲。试验结果表明,紫外脉冲强度可以表征绝缘子的污秽放电程度,分析紫外脉冲变化规律可区别劣质绝缘子的影响。本系统采用非接触的方式采集现场数据,监测距离远,信号干扰成分少,可广泛应用于对输电线路和变电站绝缘子的在线监测。
关键词：绝缘子,污秽,沿面放电,紫外线,在线检测
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