時(shí)間：2022-07-02 04:55:06
開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
【關(guān)鍵詞】 變壓器 在線監(jiān)測(cè)
1 在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)
由于大型電力變壓器設(shè)計(jì)、制造、材料質(zhì)量和運(yùn)行等諸多方面的原因，設(shè)備的惡性事故和故障時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行（全國(guó)每年大約發(fā)生幾十起大型電力變壓器事故）。另外由于電網(wǎng)擴(kuò)大，設(shè)備增多而備用量不足，安排停電試驗(yàn)有時(shí)非常困難。隨著無(wú)人值班變電站的增多，希望在對(duì)站內(nèi)設(shè)備的各種運(yùn)行參數(shù)的自動(dòng)測(cè)量和控制的同時(shí)，增加對(duì)設(shè)備運(yùn)行可靠性方面的監(jiān)測(cè)手段。同時(shí)，不少運(yùn)行部門已開(kāi)始實(shí)施狀態(tài)檢修與周期性檢修相結(jié)合的檢修原則，而狀態(tài)檢修的一個(gè)重要方面是了解設(shè)備運(yùn)行中存在的缺陷及其嚴(yán)重程度。在運(yùn)行中實(shí)時(shí)檢測(cè)，了解設(shè)備狀態(tài)，做到心中有數(shù)。為確保變壓器類充油電力設(shè)備的安全運(yùn)行，實(shí)施在線監(jiān)測(cè)隨時(shí)監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行情況，一旦問(wèn)題發(fā)展可及時(shí)退出，最大限度地利用這些設(shè)備的剩余壽命，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障隱患，防患于未然。
幾十年來(lái)，隨著電力系統(tǒng)的日益發(fā)展，對(duì)供電可靠性的高要求與不盡人意的設(shè)備故障之間的矛盾愈加突出，從最原始的帶電試驗(yàn)開(kāi)始到近十年來(lái)測(cè)試技術(shù)和測(cè)試裝置的發(fā)展和逐步完善，為在線監(jiān)測(cè)提供了必要的條件。反之又從實(shí)施監(jiān)測(cè)過(guò)程中不僅體會(huì)到減少設(shè)備停電時(shí)間，節(jié)省停電試驗(yàn)在人力、物力上的費(fèi)用，減少因試驗(yàn)操作不當(dāng)?shù)氖鹿剩€從中逐步積累了在線監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而促進(jìn)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)提高的良性循環(huán)。
2 對(duì)在線監(jiān)測(cè)實(shí)效的評(píng)估
（1）在線監(jiān)測(cè)包含了運(yùn)行中的被測(cè)對(duì)象、測(cè)試方法及裝置、測(cè)試項(xiàng)目和特征量，以及故障類型與所測(cè)特征量相關(guān)規(guī)律的診斷技術(shù)等，涉及諸多方面的內(nèi)容，對(duì)其效果的評(píng)價(jià)要按具體情況分析。特別是一些尚不過(guò)關(guān)的產(chǎn)品作為商品推廣使用，將會(huì)逐漸暴露出問(wèn)題。但有一點(diǎn)需要取得共識(shí)的是：使用在線監(jiān)測(cè)，不論裝置多么可靠，并不能杜絕設(shè)備事故的發(fā)生。這主要是由故障性質(zhì)所決定的。
運(yùn)行中電力變壓器設(shè)備的故障有三種類型。第一種是緩慢發(fā)展的故障：通過(guò)定期的試驗(yàn)（例如對(duì)變壓器定期取樣作油中溶解氣體分析）能發(fā)現(xiàn)故障的存在，有足夠的時(shí)間進(jìn)行觀察、研究和處理。第二種是急劇發(fā)展的惡性事故：事先沒(méi)有明顯的征兆，在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)展為嚴(yán)重事故，例如變壓器匝間絕緣的某些缺陷，在潛伏階段由于匝間電壓不高，絕緣的劣化過(guò)程表現(xiàn)不明顯或者根本沒(méi)有外部表現(xiàn)，而一旦形成 短路，就會(huì)變成電弧通道，立即引起事故。第三種故障介于上述兩種類型之間：事故的發(fā)展有一個(gè)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程可能在兩次定期試驗(yàn)之間，如采用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)就有可能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)一段時(shí)間的觀察和研究，采取適當(dāng)?shù)拇胧┛梢员苊馐鹿实陌l(fā)生。
另外，對(duì)在線監(jiān)測(cè)的技術(shù)要求與產(chǎn)品本身質(zhì)量檢驗(yàn)手段不同，對(duì)其試驗(yàn)要求及判據(jù)應(yīng)區(qū)別對(duì)待。在線監(jiān)測(cè)的目的是發(fā)現(xiàn)發(fā)展中的重大缺陷，由此確定的監(jiān)測(cè)技術(shù)與判據(jù)更具實(shí)用性，如并不把提高測(cè)量精度放在首要位置。
（2）在線監(jiān)測(cè)故障氣體的同時(shí)，可接入其它外部傳感器信號(hào)，如：負(fù)荷電流、電壓、環(huán)境溫度、油箱頂部油溫，主油箱壓力釋放，瓦斯保護(hù)動(dòng)作等，管理可能存在潛在故障的變壓器，監(jiān)測(cè)故障演變，在后端進(jìn)行綜合處理，采取及時(shí)有效的防護(hù)措施，以便對(duì)變壓器實(shí)施全面的管理與看護(hù)。減少和避免非計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間，延長(zhǎng)設(shè)備的使用年限。
（3）以下是一個(gè)在線監(jiān)測(cè)處理的實(shí)例：
SFZ-750000/110升壓變、2002年3月出廠。2008年5月20日輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作，經(jīng)取氣鑒定為無(wú)色、無(wú)味、不可燃?xì)怏w。故障開(kāi)始幾小時(shí)，每隔1小時(shí)左右輕瓦斯保護(hù)就動(dòng)作一次，隨后每10～30分鐘輕瓦斯動(dòng)作一次，每次產(chǎn)氣500mL。故障前油中氣體和水分分析結(jié)果見(jiàn)表1.從6月份開(kāi)始含水量逐漸增大，氫氣、甲烷、乙烷、乙烯也有增加。繼電器動(dòng)作后，對(duì)氣體及本體油進(jìn)行色譜、含水量、耐壓等分析，結(jié)果認(rèn)為不存在內(nèi)部故障，主要是外部進(jìn)氣所致。為了消除外部進(jìn)氣，采取的堵漏和檢漏措施如下：1）將所有法蘭、閥門、蝶閥檢查緊固一遍；2）用玻璃泥抹在法蘭、閥門、蝶閥等處以堵漏；3）將冷卻器分別一組一組地停用，停用時(shí)間1～2小時(shí)。對(duì)潛油泵入口等負(fù)壓區(qū)重點(diǎn)檢查。通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)了第4組冷卻器潛油泵入口處有滲漏，但停用第4組后較長(zhǎng)時(shí)間，輕瓦斯保護(hù)仍頻繁動(dòng)作。
經(jīng)過(guò)上述處理，并沒(méi)有消除外部進(jìn)氣，為了防止重瓦斯保護(hù)誤動(dòng)，派人在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視，及時(shí)放氣，并對(duì)氣體進(jìn)行鑒定和色譜分析。
一周后計(jì)劃小修、主變消缺，具體做法如下：1）對(duì)變壓器進(jìn)行靜壓檢漏，靜壓為0.04Mpa.檢漏并沒(méi)有找到明顯的泄漏點(diǎn)，如果負(fù)壓區(qū)進(jìn)氣，靜壓0.04 Mpa時(shí)可能查不出滲漏。2）更換主變所有出口閥門、法蘭、蝶閥等密封墊，發(fā)現(xiàn)部分蝶閥密封墊有老化現(xiàn)象。3）對(duì)潛油泵進(jìn)行全面檢查。4）更換凈油器所有硅膠。5）對(duì)絕緣油進(jìn)行真空脫氣、脫水濾油。最后測(cè)定含氣量3%左右，含水量在25ppm以下。6）對(duì)冷卻器解體大修后，進(jìn)行泵壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為0.14～0.15Mpa。7）工作結(jié)束后，進(jìn)行變壓器的各項(xiàng)試驗(yàn)，均正常。
該變投運(yùn)后一直正常。認(rèn)為變壓器因外部進(jìn)氣引起輕瓦斯頻繁動(dòng)作，進(jìn)氣部位不止一處。運(yùn)行中停用冷卻器檢查，因?yàn)闀r(shí)間較短，油中已有不少氣體而沒(méi)有找出泄漏點(diǎn)。
分析：油中氣體分析既是定期性試驗(yàn)項(xiàng)目，又是檢查性（如瓦斯繼電器動(dòng)作后）試驗(yàn)項(xiàng)目，但一旦發(fā)現(xiàn)有異常時(shí)，很難作進(jìn)一步確診。為了查明是否存在故障、故障的部位及嚴(yán)重程度，確定處理方法（如是否需要立即停運(yùn)），以便為檢修提供更詳細(xì)可靠的依據(jù)，為此就要進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)。利用油中氣體分析，不僅是對(duì)一些突發(fā)性故障難以發(fā)現(xiàn)，也有一些緩慢發(fā)展的故障，如絕緣受潮未引起油紙絕緣在電、熱作用下分解時(shí)，有些故障原因未與流動(dòng)的油直接接觸而得不到反映，因此還需要其他一些試驗(yàn)監(jiān)測(cè)手段相配合。
3 結(jié)語(yǔ)
在線監(jiān)測(cè)方法，在技術(shù)上非常成熟，已經(jīng)成功地預(yù)防了很多變壓器的嚴(yán)重事故。變壓器在線檢測(cè)與診斷系統(tǒng)可以克服傳統(tǒng)氣相色譜分析及其它氣體檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)用于在線檢測(cè)上的不足，實(shí)現(xiàn)真正的在線檢測(cè)、分析、診斷，為管理者提供及時(shí)、準(zhǔn)確、連續(xù)的決策依據(jù)。變壓器在線監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)，以其先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)，穩(wěn)定可靠的元件工藝水平，及時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)反應(yīng)，通過(guò)其后端強(qiáng)大的人工智能專家分析軟件，提供了比傳統(tǒng)氣相色譜更及時(shí)、準(zhǔn)確和豐富的數(shù)據(jù)，對(duì)于提高變壓器的綜合管理水平，降低事故風(fēng)險(xiǎn)率，提高變壓器狀態(tài)檢修水平都有重要的意義。目前，利用這一關(guān)系監(jiān)視充油電力設(shè)備的運(yùn)行狀況，判斷充油電力設(shè)備內(nèi)部故障，已成為電力系統(tǒng)對(duì)充油電力設(shè)備進(jìn)行監(jiān)督，保證電網(wǎng)安全運(yùn)行不可缺少的手段。
參考文獻(xiàn)：
[1]《電氣工程》.強(qiáng)十渤，程協(xié)瑞.
【關(guān)鍵詞】容性設(shè)備;絕緣在線監(jiān)測(cè)
容性設(shè)備是電力系統(tǒng)的重要組成部分，主要包括電容器，電容式絕緣套管，電流互感器，電容式電壓互感器，耦合電容器等。容性設(shè)備是由多個(gè)電容元件相串聯(lián)而成的電氣設(shè)備，其在長(zhǎng)期的運(yùn)行中會(huì)由于化學(xué)腐蝕、表面污穢、機(jī)械應(yīng)力、系統(tǒng)過(guò)電壓等因素而降低絕緣性能，會(huì)導(dǎo)致這些容性設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)各種缺陷，內(nèi)部缺陷的逐漸擴(kuò)大，最終可能會(huì)造成絕緣擊穿，進(jìn)而影響電力系統(tǒng)的正常、穩(wěn)定運(yùn)行，甚至帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失和安全事故，因此，必須通過(guò)絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)及時(shí)掌握容性設(shè)備的絕緣狀況，以便采取相應(yīng)措施加以維護(hù)，這不僅對(duì)容性設(shè)備狀態(tài)檢修具有參考作用，對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行也具有重要的意義。
1.容性設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究現(xiàn)狀
容性設(shè)備的絕緣由電介質(zhì)構(gòu)成，在電壓作用下會(huì)產(chǎn)生介質(zhì)損耗tanδ，當(dāng)損耗達(dá)到一定程度后，就會(huì)出現(xiàn)電擊穿。介損tanδ僅與絕緣材料的介電特性有關(guān)，與尺寸和形狀無(wú)關(guān)，且實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，測(cè)量介損可以靈敏地發(fā)現(xiàn)容性設(shè)備的整體受潮、絕緣劣化和集中性的局部缺陷，因此準(zhǔn)確地測(cè)量出設(shè)備的介損因數(shù)tanδ可有效的判斷容性設(shè)備的絕緣狀況。另外，容性設(shè)備泄漏電流I、介質(zhì)電容量C兩個(gè)參數(shù)也能如實(shí)的反映設(shè)備的絕緣狀況，通過(guò)測(cè)量以上三個(gè)特征量基本可全面掌握容性設(shè)備的絕緣狀況。
近年來(lái)，隨著諸多新技術(shù)的不斷應(yīng)用，容性設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)方面的研究正在走向深入。在信號(hào)采集方面，高精度傳感器技術(shù)在絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用影響監(jiān)測(cè)值的準(zhǔn)確性，甚至決定了整個(gè)系統(tǒng)的有效性。在信號(hào)處理方面，由于介損tanδ是非常重要的介電特征參數(shù)，迅速、準(zhǔn)確地進(jìn)行數(shù)字化測(cè)量介損可為準(zhǔn)確的故障診斷奠定基礎(chǔ)。這兩種技術(shù)是目前容性設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵，因此本文將總結(jié)這兩種技術(shù)的研究現(xiàn)狀，以便對(duì)其做出改進(jìn)。
1.1 小電流信號(hào)采集技術(shù)
容性設(shè)備的末屏接地電流信號(hào)蘊(yùn)含著絕緣狀態(tài)的基本信息，而末屏接地電流通常只有毫安級(jí)，因此準(zhǔn)確地提取微電流信號(hào)對(duì)實(shí)現(xiàn)絕緣在線監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)主要采用穿心式結(jié)構(gòu)的微電流傳感器提取容性設(shè)備的末屏接地電流，此種電流傳感器不必改變一次設(shè)備的接線方式，也能避免設(shè)備過(guò)電壓帶來(lái)的直接沖擊，但易受電磁干擾，需要在實(shí)踐過(guò)程中加以注意。
1.2 介損數(shù)字化測(cè)量技術(shù)
正常情況下容性設(shè)備的介損是一個(gè)微小值，對(duì)測(cè)量方法要求很高。目前提出的介損值測(cè)量方法主要有硬件和軟件兩種方式。硬件方式主要通過(guò)過(guò)零比較法，即根據(jù)電壓、電流過(guò)零點(diǎn)的時(shí)間差或兩個(gè)歸一化后的信號(hào)在過(guò)零點(diǎn)附近的幅值差得到的相角差，進(jìn)一步獲得介損因數(shù)。過(guò)零比較法易受諧波、噪聲、直流分量、零漂等因數(shù)的影響，因
此對(duì)過(guò)零點(diǎn)的準(zhǔn)確測(cè)量提出了很高的要求。基于軟件的算法調(diào)節(jié)和抗干擾的方式有著靈活以及準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)，是測(cè)量tanδ的主流方式。目前，在線測(cè)量介損的軟件處理常用傳統(tǒng)諧波分析法，但頻譜泄漏和柵欄效應(yīng)會(huì)大大影響介損tanδ計(jì)算時(shí)相位分析的準(zhǔn)確性，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中有必要進(jìn)行改進(jìn)。
2.容性設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
容性設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中必須通過(guò)絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)，因此，線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建是主要環(huán)節(jié)。首先必須解決傳統(tǒng)介損數(shù)字測(cè)量方法存在不足，本文提出改進(jìn)型諧波分析法，即采用加Hanning窗的全波傅立葉算法對(duì)tanδ進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，在解決了基于改進(jìn)的諧波分析法介損值測(cè)量技術(shù)問(wèn)題后，從以下幾個(gè)技術(shù)方面構(gòu)建合理、有效的容性設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
2.1 絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
由于絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作環(huán)境比較惡劣，因此系統(tǒng)的硬件應(yīng)看重器件的靈敏度、準(zhǔn)確度和抗干擾能力。筆者提出一種基于DSP的容性設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。此系統(tǒng)的工作原理是：由三個(gè)微電流傳感器和三個(gè)電壓傳感器測(cè)量容性設(shè)備的三相電流及三相電壓值，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大濾波處理后輸出0～3V的電流電壓信號(hào)，經(jīng)16位A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換器采集，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)傳輸給DSP芯片，并利用基于加Hanning窗插值的全波傅里葉算法計(jì)算tanδ。測(cè)量結(jié)果通過(guò)CAN總線連接，傳輸至信息管理系統(tǒng)，構(gòu)成分層分布式結(jié)構(gòu)。
2.2 絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件技術(shù)
如上文所述，絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中信號(hào)采集技術(shù)是非常重要一個(gè)部分，這就要求硬件技術(shù)要以傳感器的科學(xué)選擇為重點(diǎn)。主要包括電流傳感器的選擇和電壓互感器的選擇兩個(gè)方面。
（1）電流傳感器的選擇。微電流傳感器的角差和比差將影響測(cè)量容性設(shè)備泄漏電流的幅值和相位，影響介損測(cè)量精度。而且，由于介損參數(shù)的幅值很小，因此對(duì)傳感器的性能提出一些更高要求。在電力系統(tǒng)中，為保障系統(tǒng)的良好運(yùn)行，一般不允許監(jiān)測(cè)類設(shè)備改變?cè)O(shè)備的接線方式，因此常選用穿心式傳感器。穿心式傳感器直接套裝在被測(cè)設(shè)備的信號(hào)通道上（如接地線），不改變?cè)O(shè)備原有的接線方式，能起到良好的電氣隔離的作用。但在實(shí)踐過(guò)程中，穿心式傳感器容易受到強(qiáng)電磁的干擾。因此，穿心式傳感器測(cè)量時(shí)需要進(jìn)行抗干擾處理。
（2）電壓傳感器的選擇。電壓傳感器的要求為：良好的線性度和溫度穩(wěn)定性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)電氣隔離。應(yīng)用過(guò)程中，電壓傳感器的原邊連接到電壓互感器（TV）二次側(cè)，幅值一般為100V，而且電壓傳感器一般安裝在被測(cè)設(shè)備的機(jī)箱內(nèi)，因此對(duì)電壓傳感器的抗干擾能力及制作工藝要求比電流傳感器有所降低。本文選用精密微型電壓互感，該電壓互感器適用于絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可減小測(cè)量誤差。另外，為了提高電壓傳感器對(duì)高電壓的隔離能力，可以采取在在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前端裝置與PT二次側(cè)電纜線之間安裝保險(xiǎn)管，也可以在傳感器輸出電路上安裝穩(wěn)壓裝置，防止過(guò)電壓的產(chǎn)生，有效的隔離被測(cè)系統(tǒng)與在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的互相影響。
2.3 絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件技術(shù)
要想實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量介損值，并通過(guò)絕緣診斷策略準(zhǔn)確地評(píng)估設(shè)備的絕緣狀態(tài)，除了精密的硬件外，還需要能有效協(xié)調(diào)并控制硬件裝置工作的軟件程序。在設(shè)計(jì)容性設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件程序時(shí)，尤其要重視程序本身的高效、簡(jiǎn)潔及可擴(kuò)展性，才能使在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)快速、準(zhǔn)確地判斷設(shè)備的絕緣狀態(tài)。容性設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要采用模塊化設(shè)計(jì)，模塊化設(shè)計(jì)不但簡(jiǎn)化了代碼量，而且提高了程序的高效及可擴(kuò)展性。主要可分為系統(tǒng)控制主程序、中斷服務(wù)子程序、CAN通訊程序、數(shù)據(jù)分析及診斷子程序以及圖形界面等五大模塊內(nèi)容。通過(guò)軟件的合理設(shè)計(jì)，使得絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件部分能在軟件的控制下進(jìn)行有效的介損在線監(jiān)測(cè)。
3.結(jié)語(yǔ)
實(shí)驗(yàn)證明，基于改進(jìn)的諧波分析法介損值測(cè)量技術(shù)的容性設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)方案具有較高的測(cè)量精確度，能夠應(yīng)用于實(shí)踐。但在實(shí)踐過(guò)程中，還要注意絕緣故障診斷方面的研究，唯此才能使容性設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)走向成熟。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：上游式尾礦壩；在線安全監(jiān)測(cè)技術(shù)；安全
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.05.177
0 前言
尾礦壩是礦物開(kāi)采行業(yè)當(dāng)中的重要工程類型之一，主要功能是能夠攔截尾礦、廢水和工業(yè)廢渣，也能在一定程度防范泥石流、洪水等自然災(zāi)害。礦物企業(yè)必須重視尾礦壩的建造與維護(hù)，才能夠有效確保礦物開(kāi)采與選別的安全。我國(guó)各項(xiàng)金屬資源、非金屬資源儲(chǔ)量豐富，一旦礦物開(kāi)采與選別遇到泥石流、洪水等自然災(zāi)害，不僅會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，也會(huì)對(duì)下游人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全造成威脅。為了加強(qiáng)尾礦壩的安全性，利用在線安全監(jiān)測(cè)技術(shù)是一項(xiàng)非常有效的手段。對(duì)此，國(guó)務(wù)院也頒布了相關(guān)的通知文件，力求加強(qiáng)我國(guó)礦山生產(chǎn)的安全性與規(guī)范性。
1 上游式尾礦壩的主要特點(diǎn)
尾礦壩是尾礦庫(kù)的重要組成部分。尾礦庫(kù)是在金屬礦山或非金屬礦用于存放尾礦和工業(yè)廢水、廢渣的主要場(chǎng)所，而尾礦壩，則是負(fù)責(zé)攔擋尾礦、廢水、廢渣、洪水的構(gòu)筑物。尾礦壩的穩(wěn)定性受到很多方面因素的影響，比如尾礦壩的構(gòu)造特征、幾何形狀、服役方式、組成介質(zhì)。另外，礦山地區(qū)如果發(fā)生地震、塌陷、洪水等現(xiàn)象，也會(huì)對(duì)尾礦壩的穩(wěn)定性造成影響。
尾礦壩的構(gòu)造方式分為上游式、中線式和下游式三種[1]。其中，上游式就是在從初期壩向上游填充尾礦的堆積方式，中線式就是在初期壩的軸線處，利用旋流分級(jí)粗砂對(duì)尾礦進(jìn)行沖積的堆積方式，下游式就是從初期壩向下游填充尾礦的堆積方式。上游式尾礦壩在堆積的時(shí)候，要注意以下幾個(gè)施工要點(diǎn)：顆粒粗大的尾礦要沉積在壩前，顆粒細(xì)小的尾礦要存放在尾礦庫(kù)內(nèi)，而且灘涂?jī)?nèi)不能出現(xiàn)大面積的礦泥沉積；沉積灘的坡度和長(zhǎng)度都要符合設(shè)計(jì)要求，而且要保持頂部的均勻和平整；不能出現(xiàn)礦漿沿著子壩內(nèi)坡址橫向流動(dòng)的情況；在放礦時(shí)，要有專門的人員進(jìn)行管理，禁止利用礦漿沖刷壩坡。
2 主要的監(jiān)測(cè)技術(shù)類型
上游式尾礦壩的在線安全監(jiān)測(cè)，是一套功能完善、性能出色的集成系y來(lái)完成的。這套在線安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包含了通信、供電、防雷網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)平臺(tái)、安裝調(diào)試等模塊，可以利用電能、太陽(yáng)能、風(fēng)能等能源來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，通信系統(tǒng)所用到的通信接口和協(xié)議主要有RS232、RS485/422A、TCP/IP等幾種類型[2]，其中具體的監(jiān)測(cè)技術(shù)有以下幾種：
2.1 位移監(jiān)測(cè)
尾礦壩由于長(zhǎng)期受到尾礦、工業(yè)廢水、工業(yè)廢渣、洪水的沖擊，庫(kù)存水量增加，很容易發(fā)生位移。位移監(jiān)測(cè)就是針對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行檢測(cè)。按照觀測(cè)點(diǎn)的位置不同，位移監(jiān)測(cè)可以劃分為表面位移監(jiān)測(cè)和內(nèi)部位移監(jiān)測(cè)兩種；按照測(cè)量功能不同，位移監(jiān)測(cè)可以劃分為水平位移監(jiān)測(cè)、垂直位移監(jiān)測(cè)和三維位移監(jiān)測(cè)。位移監(jiān)測(cè)技術(shù)的主要手段是利用GPS定位系統(tǒng)和高精度的智能全站儀來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。其中GPS定位系統(tǒng)用途廣泛，抗干擾程度高，而智能全站儀則具有檢測(cè)精度高、管理維護(hù)方便的特點(diǎn)。
2.2 滲流監(jiān)測(cè)
滲流監(jiān)測(cè)是利用振弦式傳感器和光纖滲壓式傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)尾礦壩被水流滲透的狀況。利用這上述兩種傳感器，工作人員可以隨時(shí)得知尾礦壩的浸潤(rùn)線、滲流壓力和滲流量[3]。需要注意的是，在振弦式傳感器進(jìn)行滲流監(jiān)測(cè)時(shí)，需要采取一定的防雷措施。而使用光纖滲壓式傳感器時(shí)，傳輸線纜容易因現(xiàn)場(chǎng)沉積量大而產(chǎn)生彎折，需要工作人員進(jìn)行注意。
2.3 庫(kù)水位監(jiān)測(cè)
尾礦庫(kù)內(nèi)存有大量的尾礦漿積淀，如果庫(kù)水位過(guò)高，就容易超出尾壩庫(kù)的防洪能力，為礦山及周邊區(qū)域帶來(lái)危險(xiǎn)。庫(kù)水位監(jiān)測(cè)的主要工具是超聲波液位計(jì)和滲壓計(jì)，主要工作原理是根據(jù)超聲波的反射狀況計(jì)算水面和液位間的距離，然后再根據(jù)超聲波液位計(jì)安全位置的標(biāo)高，計(jì)算得出水面的標(biāo)高。準(zhǔn)確地掌握庫(kù)水位的標(biāo)高，能夠在汛期到來(lái)之前采取措施，防止洪水沖垮尾壩，為礦山及周邊區(qū)域帶來(lái)危險(xiǎn)。
2.4 干灘監(jiān)測(cè)
干灘監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)通常采取人工監(jiān)測(cè)和自動(dòng)監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方式。自動(dòng)監(jiān)測(cè)，就是利用免棱鏡激光測(cè)距儀、超聲波測(cè)距儀等設(shè)備，拍攝干灘部位的圖像，得到干灘部位面積、邊際線長(zhǎng)度、巖石類型、土壤性質(zhì)等信息，還能夠通過(guò)灘頂?shù)母叱膛c特征點(diǎn)的高程計(jì)算出安全超高。而人工監(jiān)測(cè)通常作為自動(dòng)監(jiān)測(cè)的輔助手段進(jìn)行，主要負(fù)責(zé)一些自動(dòng)監(jiān)測(cè)中的盲區(qū)進(jìn)行信息補(bǔ)充。
2.5 降水量監(jiān)測(cè)
礦山地區(qū)的降水量監(jiān)測(cè)尤為重要，特別是在汛期，降水很容易導(dǎo)致尾礦庫(kù)內(nèi)的水位升高，超過(guò)尾礦壩防洪能力、尾礦壩被沖毀、洪水泛濫等后果產(chǎn)生。礦山地區(qū)在汛期內(nèi)的降水量，是考驗(yàn)尾礦壩防洪能力的重要指標(biāo)之一。如果在汛期之內(nèi)降水明顯增加，有超過(guò)尾礦壩防洪能力的趨勢(shì)之時(shí)，工作人員就可以及時(shí)采取泄洪措施，降低尾礦壩承受的防洪壓力。降水量監(jiān)測(cè)所用到的主要工具有自記雨量計(jì)、自動(dòng)測(cè)報(bào)雨量計(jì)、遙測(cè)雨量計(jì)等。
2.6 庫(kù)區(qū)監(jiān)控
庫(kù)區(qū)監(jiān)控主要是利用視頻攝像頭來(lái)代替人力，對(duì)庫(kù)區(qū)進(jìn)行日常巡視。庫(kù)區(qū)監(jiān)控安裝視頻攝像頭的主要位置有壩體上、灘頂放礦處、壩體下游坡、庫(kù)尾攔洪壩等重要部位。視頻攝像頭對(duì)現(xiàn)場(chǎng)狀況進(jìn)行拍攝，然后將圖像信號(hào)發(fā)送回主控系統(tǒng)，既能夠有效降低工作人員的巡查工作量，又能夠提高工作人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)度管理的工作效率。
3 結(jié)論
上游式尾礦壩是尾礦壩三種堆積方式中的一種，具有穩(wěn)定性差、浸潤(rùn)線高、抗震性能弱等特點(diǎn)。為了確保礦山開(kāi)采的安全性與規(guī)范性，礦山企業(yè)有必要利用各種在線安全監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)尾礦壩進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，掌握尾礦壩的運(yùn)行狀況，采取各種技術(shù)措施來(lái)降低尾礦壩所承受的防洪壓力。
參考文獻(xiàn)：
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[關(guān)鍵詞]污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng) CEMS 比對(duì)監(jiān)測(cè)
[中圖分類號(hào)] X501 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2014）-4-232-1
傳統(tǒng)的熱電、鋼鐵等行業(yè)的排污量較大，而企業(yè)經(jīng)營(yíng)者為了追求利潤(rùn)的最大化，經(jīng)常擅自不遵守國(guó)家的環(huán)保法規(guī)，停用污染物監(jiān)測(cè)設(shè)施，惡意隱瞞污染數(shù)據(jù)等現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們對(duì)環(huán)境的要求也越來(lái)越高，同時(shí)就對(duì)環(huán)保部門的監(jiān)測(cè)技術(shù)方法提出了更高的要求，傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測(cè)的要求，因此運(yùn)用現(xiàn)代化的技術(shù)手段，在各企業(yè)的污染源安裝在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS，Continuous Emission Monitoring System），實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的聯(lián)網(wǎng)，可以有效提高污染物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，有利于對(duì)污染物的防治。
污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測(cè)污染物參數(shù)的系統(tǒng)，主要監(jiān)測(cè)煙氣中的顆粒物濃度、氣態(tài)污染物濃度（二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等）、輔助參數(shù)（煙氣溫度、流速、壓力、濕度、氧量等）。
1污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介
污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)、顆粒物監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)、煙氣參數(shù)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理分系統(tǒng)以及通訊分系統(tǒng)組成。其中氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)主要的功能是監(jiān)測(cè)二氧化硫、氮氧化物等氣體污染物的濃度和排放總量；顆粒物監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)主要監(jiān)測(cè)煙塵的濃度和排放總量；煙氣參數(shù)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)煙氣溫度、流速等的濃度和排放總量；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要功能是實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，通訊分系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)街鞴懿块T，為環(huán)保部門提供數(shù)據(jù)參考，并給出處理建議。
2污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)驗(yàn)收比對(duì)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用
2.1氣態(tài)污染物比對(duì)監(jiān)測(cè)
2.1.1二氧化硫（SO2）的比對(duì)監(jiān)測(cè)
在進(jìn)行二氧化硫比對(duì)監(jiān)測(cè)時(shí)，由于污染物監(jiān)測(cè)口的二氧化硫濃度在不斷變化，而且經(jīng)過(guò)濕法脫硫處理后的煙氣的濕度較大，影響比對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果。因此要采取有效的措施，使含硫煙氣的排放狀況趨于穩(wěn)定狀態(tài)，比如可通過(guò)調(diào)節(jié)固定污染源煙氣凈化設(shè)備的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目的，最大限度的消除由于采樣器取樣管路過(guò)長(zhǎng)帶來(lái)的“延遲效應(yīng)”。其次，要想使監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，還要在采樣前對(duì)煙氣進(jìn)行加熱和除濕，一來(lái)防止煙氣在采樣器內(nèi)冷凝，二來(lái)防止煙氣過(guò)濕導(dǎo)致采樣數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確甚至損壞采樣器的情況。
關(guān)于二氧化硫等氣態(tài)污染物，比對(duì)監(jiān)測(cè)時(shí)要至少獲取6個(gè)測(cè)試斷面的平均值，其中儀器法要選取不小于二倍的自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備相應(yīng)時(shí)間段的平均值為1個(gè)數(shù)據(jù)，化學(xué)法是以一個(gè)采樣時(shí)間段獲取的監(jiān)測(cè)值為一個(gè)數(shù)據(jù)。對(duì)二氧化硫的監(jiān)測(cè)分析方法主要有非分散紅外吸收法、碘量法以及定電位電解法等，采樣位置要按照GB/T16157和HJ/T397的要求來(lái)設(shè)置。氣態(tài)污染物相對(duì)準(zhǔn)確度的計(jì)算公式為：RA=（|d|+|cc|）/RM×100%
其中RA為相對(duì)準(zhǔn)確度；RM為參比方法測(cè)定的平均值；d為數(shù)據(jù)對(duì)與參比數(shù)值之差的平均值；cc為置信系數(shù)。
2.1.2氮氧化物（NOX）的比對(duì)監(jiān)測(cè)
隨著監(jiān)測(cè)儀器越來(lái)越先進(jìn)，當(dāng)前對(duì)氮氧化物的比對(duì)監(jiān)測(cè)工作可以與二氧化硫同時(shí)進(jìn)行，因此只要做好前述工作，就能同時(shí)確保二氧化硫與氮氧化物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。但在實(shí)踐中要注意監(jiān)測(cè)氮氧化物的原理，其一是只測(cè)定NO濃度，然后根據(jù)一定的參數(shù)來(lái)?yè)Q算成NOX的濃度，其二是分別測(cè)定NO和NO2的濃度，因此要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置監(jiān)測(cè)儀器的參數(shù)。NOX的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)選取以及測(cè)試方法與二氧化硫的比對(duì)監(jiān)測(cè)基本一致。
2.2顆粒物比對(duì)監(jiān)測(cè)
脫硫后煙氣的問(wèn)題往往低于露點(diǎn)，容易凝結(jié)成水滴，導(dǎo)致采樣器在捕集煙氣的過(guò)程中一些水滴也被帶到采樣器里，容易浸濕采集器內(nèi)部的濾筒，使濾筒在抽氣的過(guò)程中損壞而無(wú)法工作。因此一定要采取切實(shí)有效的措施來(lái)防范此類現(xiàn)象的發(fā)生。在實(shí)踐中，首先在煙氣進(jìn)入采樣器前應(yīng)當(dāng)加裝必要的除濕裝備；其次，采樣人員要合理掌握采樣時(shí)間，根據(jù)儀器顯示的濾筒壓力來(lái)判斷，若壓力超過(guò)設(shè)計(jì)值要及時(shí)停止采樣并更換濾筒，這樣一方面可以保證顆粒物采樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，另一方面也確保了比對(duì)監(jiān)測(cè)任務(wù)的順利進(jìn)行。
2.3流速、煙溫比對(duì)監(jiān)測(cè)
首先，煙氣流速和煙溫的比對(duì)監(jiān)測(cè)一般與顆粒物比對(duì)監(jiān)測(cè)工作同步進(jìn)行，因此要保證這三項(xiàng)參數(shù)監(jiān)測(cè)時(shí)間的一致性。
其次，在當(dāng)前污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，對(duì)煙氣流速的監(jiān)測(cè)一般常用的方法是皮托管法，此方法的缺點(diǎn)是管路容易堵塞，在采樣過(guò)程中需要不斷吹掃，因此與傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段相比并沒(méi)有體現(xiàn)出優(yōu)越性。在實(shí)踐中，可采用加密監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的方法來(lái)降低數(shù)據(jù)的不確定度，或者開(kāi)發(fā)出更加先進(jìn)的監(jiān)測(cè)方法。而煙溫的比對(duì)監(jiān)測(cè)原理較為簡(jiǎn)單，影響因素較少，一般來(lái)說(shuō)測(cè)試過(guò)程較為穩(wěn)定，數(shù)據(jù)比較精確。
2.4比對(duì)監(jiān)測(cè)驗(yàn)收指標(biāo)
在對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)采集并歸集后，要根據(jù)《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》和《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法》規(guī)定的驗(yàn)收指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)收。污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的比對(duì)監(jiān)測(cè)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)如表1所示：
3結(jié)束語(yǔ)
CEMS是一種較為先進(jìn)的大氣污染源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可對(duì)SO2、NOX、固體顆粒物、煙氣流速和溫度等進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，并將數(shù)據(jù)傳輸給上級(jí)主管部門，使主管部門清楚了解污染源狀況和污染物排放情況，以便及時(shí)采取切實(shí)可行的措施，控制企業(yè)的污染物排放，從而為我國(guó)節(jié)能減排事業(yè)服務(wù)。
參考文獻(xiàn)
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美國(guó)是最早開(kāi)展以在線監(jiān)測(cè)為前期的狀態(tài)檢修工作，日本也是從八十年代開(kāi)始對(duì)電力設(shè)備實(shí)施以狀態(tài)分析和在線監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的狀態(tài)檢修，而歐洲很多國(guó)家也采用狀態(tài)檢修來(lái)提高檢修效率。國(guó)外統(tǒng)計(jì)資料表明，他們?cè)趯?shí)施狀態(tài)檢修后，一般可使設(shè)備大修周期從3～5年延長(zhǎng)到6～8年，甚至10年，并且1.5～2年即可收回實(shí)施狀態(tài)檢修所增加的投資。應(yīng)該說(shuō)，國(guó)外在狀態(tài)檢修技術(shù)研究與實(shí)踐應(yīng)用方面都已取得了顯著成績(jī)。據(jù)美國(guó)電力研究院診斷檢修中心的統(tǒng)計(jì)表明，實(shí)施狀態(tài)檢修提高設(shè)備利用率在5%以上，節(jié)約檢修費(fèi)用25%～30%。我國(guó)開(kāi)展?fàn)顟B(tài)檢修起步較晚，原水電部1987年頒布的《發(fā)電廠檢修規(guī)程》（SD230-87）指出，應(yīng)用診斷技術(shù)進(jìn)行預(yù)知維修是設(shè)備檢修的發(fā)展方向。應(yīng)該說(shuō)，狀態(tài)檢修在國(guó)內(nèi)還是取得了一定的進(jìn)展。隨著國(guó)家智能電網(wǎng)的建設(shè)，作為狀態(tài)檢修重要的組成部分，輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)發(fā)展十分迅速。
1.輸電線路在線監(jiān)測(cè)技術(shù)
輸電線路在線監(jiān)測(cè)技術(shù)是指直接安裝在線路設(shè)備上可實(shí)時(shí)記錄表征設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)特征量的測(cè)量系統(tǒng)及技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、狀態(tài)檢修的重要手段，狀態(tài)檢修的實(shí)現(xiàn)與否很大程度取決于在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的成功與否。國(guó)外較早開(kāi)展了輸電線路在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究，并將自己國(guó)家成熟或試運(yùn)行的各類在線監(jiān)測(cè)設(shè)備推向中國(guó)市場(chǎng)，而國(guó)內(nèi)有能力從事這項(xiàng)技術(shù)研發(fā)的高等院校及科研院所由于缺乏市場(chǎng)能力和足夠的資金，無(wú)法將研制的成果批量產(chǎn)業(yè)化，導(dǎo)致我國(guó)目前成為全球輸電線路在線監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)需求最大的市場(chǎng)。最近幾年隨著高新技術(shù)企業(yè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了西安金源電氣有限公司等專業(yè)的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)生產(chǎn)廠家，他們?cè)诜e極學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，立足本國(guó)電力國(guó)情，開(kāi)發(fā)了一系列輸電線路在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，有效提高了現(xiàn)有輸電線路的運(yùn)行安全。
在線監(jiān)測(cè)技術(shù)基本原理可簡(jiǎn)述如下：污穢積累、缺陷發(fā)展、自然災(zāi)害等對(duì)輸電線路的破壞大多具有各種前期征兆和一定的發(fā)展過(guò)程，表現(xiàn)為設(shè)備的電氣、物理、化學(xué)等特性有少量漸進(jìn)的變化，及時(shí)采集相應(yīng)信息進(jìn)行處理和綜合分析后，根據(jù)其數(shù)值的大小及變化趨勢(shì)，可預(yù)測(cè)設(shè)備的可靠性和剩余壽命，從而能及早發(fā)現(xiàn)潛伏故障，必要時(shí)可提供預(yù)警或報(bào)警信息。由于輸電設(shè)備種類較多，結(jié)構(gòu)差異很大，因此要求采用各種不同形式的傳感器，將被測(cè)信號(hào)（電量和非電量）抽取出來(lái)，轉(zhuǎn)換成監(jiān)測(cè)裝置可以檢測(cè)的信號(hào)，并通過(guò)電纜送入監(jiān)測(cè)裝置。
2.未來(lái)發(fā)展
輸電線路在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，一方面可逐步取代傳統(tǒng)的人工巡檢，通過(guò)對(duì)輸電線路的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，充分掌握線路運(yùn)行狀態(tài)和氣象條件，將污閃、覆冰、微風(fēng)振動(dòng)以及設(shè)備自身故障等事故消除在萌芽狀態(tài)；另一方面可全面收集和積累線路運(yùn)行及氣象資料，為輸電線路設(shè)計(jì)、運(yùn)行維護(hù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。輸電線路在線監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)成為智能輸電線路的關(guān)鍵技術(shù)之一，其未來(lái)主要發(fā)展方向如下：
（1）提高實(shí)用性
目前逐步形成主流實(shí)用的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，如覆冰、氣象、圖像/視頻、微風(fēng)振動(dòng)等監(jiān)測(cè)技術(shù)還需要進(jìn)一步完善。隨著科技進(jìn)步和一些關(guān)鍵技術(shù)突破，一些高科技手段有可能應(yīng)用到輸電線路在線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，如線路巡線機(jī)器人、無(wú)人巡線飛機(jī)等。
（2）CMD的智能化與集成化
目前CMD主要完成信息的采集與傳輸，數(shù)據(jù)分析與計(jì)算功能通過(guò)后臺(tái)CAG來(lái)實(shí)現(xiàn)。未來(lái)數(shù)據(jù)采集、分析、計(jì)算、預(yù)警等模塊將會(huì)逐步嵌入到CMD中；CMA經(jīng)過(guò)幾次功能縮減，現(xiàn)在僅完成數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)加密功能，這部分功能完全可嵌入到CMD。如果再出臺(tái)CMD與傳感器之間的通信規(guī)約，則可實(shí)現(xiàn)CMD功能的智能化與集成化。
（3）輸電線路狀態(tài)評(píng)價(jià)技術(shù)發(fā)展
在線監(jiān)測(cè)技術(shù)要成為運(yùn)行維護(hù)的有效手段，就必須大力發(fā)展基于在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的狀態(tài)評(píng)價(jià)技術(shù)，國(guó)家電網(wǎng)公司以及省電力公司大多已成立了輸變電設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)中心，將重點(diǎn)進(jìn)行這方面的研究工作。同時(shí)，有些骨干企業(yè)，例如西安金源電氣股份有限公司，也逐步建立了數(shù)據(jù)分析與狀態(tài)評(píng)價(jià)中心，開(kāi)展了有關(guān)狀態(tài)評(píng)價(jià)方面的研究與應(yīng)用工作。
3.結(jié)語(yǔ)
輸電線路在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在國(guó)家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司中得到大量應(yīng)用，部分監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在某些省電力公司的某些電壓等級(jí)的設(shè)備已經(jīng)普遍推廣使用，如輸電線路覆冰、導(dǎo)線測(cè)溫、圖像監(jiān)測(cè)、桿塔傾斜等，并取得一定的效果。輸電線路在線監(jiān)測(cè)技術(shù)逐步成為電網(wǎng)抵御自然災(zāi)害、人為因素和本體故障的有效手段。（作者單位：金元證券）
參考文獻(xiàn)：
[1]黃新波.輸電線路在線監(jiān)測(cè)與故障診斷（第二版）[M].北京：中國(guó)電力出版社，2014
【關(guān)鍵詞】 GPRS 在線監(jiān)測(cè)技術(shù) 變頻器 發(fā)電
一、引言
電廠電機(jī)的變頻改造是在保證系統(tǒng)安全可靠的前提下，以節(jié)能減耗、提高電廠自動(dòng)化水平為目的的變頻調(diào)速方案。針對(duì)節(jié)能減排方案的高、低壓變頻器正是在此基礎(chǔ)上應(yīng)運(yùn)而生的產(chǎn)品。由于發(fā)電廠中實(shí)施變頻改造的對(duì)象是對(duì)發(fā)電機(jī)組相對(duì)重要的高壓電機(jī)和在輔機(jī)系統(tǒng)中的低壓電機(jī)，所以，對(duì)變頻設(shè)備可靠性的高標(biāo)準(zhǔn)要求是必然的，也是變頻產(chǎn)品在行業(yè)內(nèi)立足與壯大的決定性因素。基于變頻器的遠(yuǎn)程終端在線監(jiān)測(cè)技術(shù)更是在保證變頻器安全可靠的前提下，提高電廠自動(dòng)化水平的新技術(shù)。
遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過(guò)無(wú)線公共GPRS網(wǎng)絡(luò)將變頻器的參數(shù)以報(bào)文的形式傳輸?shù)竭h(yuǎn)程終端的通信方式，該系統(tǒng)可監(jiān)測(cè)變頻器的所有參數(shù)與狀態(tài)，并將監(jiān)測(cè)到的狀態(tài)傳輸至遠(yuǎn)程終端監(jiān)控中心，在監(jiān)控中心，不僅可以直觀的看到變頻器的各個(gè)狀態(tài)與參數(shù)，還可對(duì)各項(xiàng)參數(shù)所采集記錄的數(shù)據(jù)分析，直觀的反應(yīng)出電廠設(shè)備采用變頻改造后的節(jié)能情況與節(jié)電效果。
二、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在電廠變頻改造中的作用及功能
基于GPRS技術(shù)的遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用并不少見(jiàn)，在輸電線路、變電站中都有較為廣泛的應(yīng)用，但是將在線監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用在電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的直接負(fù)載――泵與風(fēng)機(jī)的變頻改造項(xiàng)目中，還實(shí)屬先例，該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)研發(fā)，測(cè)試之后，已經(jīng)成功投入現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行，性能良好，運(yùn)行穩(wěn)定，是電廠能源節(jié)能減排項(xiàng)目中一個(gè)具有突破性的創(chuàng)新之舉。
發(fā)電廠變頻改造中，在線監(jiān)測(cè)裝置是以集成系統(tǒng)形式通過(guò)RS-485通訊線走電纜溝與變頻器的RS-485通訊接口連接，在線監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)RS-485通訊以半雙工的形式接收變頻器發(fā)出的數(shù)據(jù)包，并通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)與internet網(wǎng)絡(luò)連接，最終通過(guò)internet網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器發(fā)送至在線監(jiān)測(cè)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)終端――監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)。操作人員通過(guò)監(jiān)控主機(jī)可直觀的監(jiān)測(cè)變頻器的工作狀態(tài)，同時(shí)，通過(guò)發(fā)送報(bào)文的形式，可以控制變頻器的狀態(tài)，最終達(dá)到變頻器的遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。圖1是變頻器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作示意圖。
遠(yuǎn)程監(jiān)控主機(jī)可實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器控制面板上能顯示的所有狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，如：頻率、電壓、電流、功率、柜溫、控制方式以及故障狀態(tài)等等多種狀態(tài)。
基于GPRS技術(shù)的遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有幾個(gè)顯著的特點(diǎn)：
1.無(wú)線通訊設(shè)備可實(shí)現(xiàn)將多臺(tái)變頻器采用RS-485通訊組網(wǎng)的方式，理論上可以實(shí)現(xiàn)N臺(tái)變頻器組網(wǎng)，考慮到通信干擾和變頻器自身的因素，實(shí)際應(yīng)用一般不超過(guò)32臺(tái)變頻器向一臺(tái)無(wú)線通訊設(shè)備發(fā)送/接收數(shù)據(jù)包。在現(xiàn)場(chǎng)條件允許的情況下，采用RS-485通訊組網(wǎng)的方式可節(jié)約遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的成本。
2.一個(gè)無(wú)線通訊設(shè)備可最多向4個(gè)公網(wǎng)IP地址的遠(yuǎn)程終端發(fā)送/接收數(shù)據(jù)包。可實(shí)現(xiàn)不同級(jí)別終端對(duì)變頻設(shè)備狀態(tài)、參數(shù)及性能等情況的查看。（注明：本系統(tǒng)采用的無(wú)線通訊設(shè)備為宏電H7710 DTU ，對(duì)其他品牌的無(wú)線通訊設(shè)備可發(fā)送的遠(yuǎn)程終端IP數(shù)量根據(jù)產(chǎn)品本身型號(hào)及特性決定。）
三、在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在電廠變頻改造中的實(shí)際應(yīng)用
基于GPRS技術(shù)的遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一種基于通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)的新型智能化、集成化的自動(dòng)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)負(fù)載變頻器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)以及對(duì)變頻器的參數(shù)控制，以便保證電廠機(jī)組安全運(yùn)行的條件下，保持較高的節(jié)電率，同時(shí)提高電廠發(fā)電效率。
基于GPRS技術(shù)無(wú)線通信的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括兩個(gè)子系統(tǒng)：基于GPRS的就地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和遠(yuǎn)程終端管理系統(tǒng)。就地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變頻器狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集，并將其以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送給遠(yuǎn)程終端管理系統(tǒng)。從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程終端對(duì)變頻器狀態(tài)的監(jiān)控。圖2所示為電廠變頻改造中在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成。
變頻器遠(yuǎn)程監(jiān)控的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)研制、測(cè)試以及在現(xiàn)場(chǎng)的試運(yùn)行，經(jīng)驗(yàn)證，可實(shí)現(xiàn)其在功能上的各項(xiàng)要求。正式投運(yùn)加入在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的變頻器有：華電宿州生物質(zhì)能發(fā)電有限公司1#機(jī)組A、B給水泵高壓變頻器以及華電揚(yáng)州發(fā)電有限公司2#除鹽水泵低壓變頻器。通過(guò)這兩個(gè)電廠變頻改造加入在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的成功案例，可以充分證明在變頻器的就地端加入基于無(wú)線通信的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能直觀反映出被改造設(shè)備的各項(xiàng)狀態(tài)與參數(shù)、工況的歷史數(shù)據(jù)以及節(jié)電率情況分析。具體地，遠(yuǎn)程終端可監(jiān)測(cè)并反映的信息包括：
1、遠(yuǎn)程終端可監(jiān)測(cè)到變頻器實(shí)時(shí)運(yùn)行中的各狀態(tài)與參數(shù)；2、通過(guò)回調(diào)歷史曲線，可直觀反映變頻器連續(xù)運(yùn)行的功率情況，通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用，可直接反映出負(fù)載采用變頻改造之后的節(jié)電率情況；3、對(duì)就地變頻器出現(xiàn)的任何報(bào)警或故障，遠(yuǎn)程客戶端都有提示報(bào)警或故障，并根據(jù)出現(xiàn)的狀況系統(tǒng)自動(dòng)判斷給出處理該故障的專家診斷方法；
在投運(yùn)的后期，將實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)拓展到一個(gè)電廠的所有采用變頻改造的負(fù)載上，并通過(guò)對(duì)電廠機(jī)組中某個(gè)系統(tǒng)的負(fù)載整體評(píng)估，給出系統(tǒng)變頻改造的方案，不僅在機(jī)組節(jié)能上有所提高，在機(jī)組自動(dòng)化水平提升上更有顯著效果，這對(duì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的要求又進(jìn)一步提升，不僅要求能夠監(jiān)測(cè)出變頻器的各狀態(tài)與參數(shù)，還要能夠在遠(yuǎn)程終端反映出負(fù)載的運(yùn)行工況等更復(fù)雜的相關(guān)信息。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)中各負(fù)載的變頻改造評(píng)估，計(jì)算出各負(fù)載的節(jié)電情況，進(jìn)而是整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)電水平，更寬廣的發(fā)展可達(dá)到計(jì)算出電廠采用變頻改造方案之后，電廠整體的節(jié)電率情況。而且可在遠(yuǎn)程終端的人機(jī)界面上，設(shè)定或修改變頻器的一些參數(shù)，如給定頻率、控制方式等相關(guān)可上位給定的參數(shù)與狀態(tài)。
四、結(jié)語(yǔ)
在信息化集成度較高的當(dāng)代，將網(wǎng)絡(luò)、信息和控制等相關(guān)資源與技術(shù)相結(jié)合而成的新一種在線監(jiān)測(cè)技術(shù)是應(yīng)時(shí)而生的新產(chǎn)品，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)變頻器的狀態(tài)，而且遠(yuǎn)程終端對(duì)變頻器的控制也減少了電廠DCS系統(tǒng)的壓力，對(duì)節(jié)能估算能力更有數(shù)字上的量化標(biāo)準(zhǔn)，更直觀，更可靠。在線監(jiān)測(cè)技術(shù)通過(guò)不斷的改進(jìn)，迅速發(fā)展，基于GPRS的變頻器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能更好的適應(yīng)當(dāng)代國(guó)家對(duì)節(jié)能減排的政策需求，更好的適應(yīng)今后節(jié)能改造方案的發(fā)展，在當(dāng)代社會(huì)的生產(chǎn)與發(fā)展中發(fā)揮更大的作用。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 朱長(zhǎng)榮.淺談?shì)旊娋€路在線監(jiān)測(cè)技術(shù)[J].北京： 中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)， 2011（9）.
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關(guān)鍵詞 變壓器；在線監(jiān)測(cè)技術(shù)；水電站
中圖分類號(hào) TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）170-0176-02
在水電站的設(shè)備管理工作中，通常需要采取預(yù)防性管理手段進(jìn)行設(shè)備故障的預(yù)防。而在變壓器管理上，則可以利用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障的預(yù)防，從而為水電站的安全生產(chǎn)提供保障。因此，相關(guān)人員有必要對(duì)變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)展開(kāi)分析，以便更好地利用該技術(shù)促進(jìn)水力事業(yè)的發(fā)展。
1 變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)原理
在早期發(fā)生故障時(shí)，變電器將會(huì)出現(xiàn)特征氣體，而這些氣體原本是油中的氫氣和一氧化碳。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，變壓器內(nèi)的絕緣油和有機(jī)絕緣材料會(huì)在電和熱的作用下出現(xiàn)分解和老化現(xiàn)象，從而導(dǎo)致油中有氣體出現(xiàn)。而產(chǎn)生的氣體中既有能夠在變壓器油中溶解的二氧化碳和烴類氣體，也有不能溶解的一氧化碳和氫氣。對(duì)變壓器進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，就是對(duì)變壓器油中的特征氣體進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)設(shè)置與變壓器本體相連接的傳感器，就可以利用傳感器內(nèi)部滲透膜進(jìn)行氣體的有選擇吸入。而通過(guò)使這些氣體與傳感器內(nèi)部燃料電池和空氣中氧氣反應(yīng)，則能夠得到與反應(yīng)速率成一定比例的輸出電信號(hào)。經(jīng)過(guò)整流放大輸出，采集到的電信號(hào)將與溫度補(bǔ)償電信號(hào)一同在監(jiān)測(cè)顯示裝置的屏幕上顯示，從而幫助變壓器管理人員做好變壓器的監(jiān)測(cè)與管理。
2 變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在水電站的應(yīng)用
2.1 變壓器監(jiān)測(cè)單元安裝
在水電站的變壓器管理上應(yīng)用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)單元的安裝。從監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成上來(lái)看，系統(tǒng)將由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)單元、監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和上位機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。在地下廠房變壓器室內(nèi)，需要在變壓器旁邊的金屬架上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)單元的安裝。在變壓器左側(cè)中部和底部，則設(shè)有備用閥門，利用變壓器左側(cè)中部備用閥門，可以進(jìn)行變壓器油的獲取。在變壓器底部備用閥門處，可以設(shè)置回油線路，從而形成一個(gè)在線監(jiān)測(cè)單元的油路系統(tǒng)[1]。在連接變壓器和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)單元油路時(shí)，則要使用不銹鋼輸油管，以免變壓器油路受到污染。為確保能夠獲得新鮮油樣，需要從變壓器中部或運(yùn)行中冷卻后的油路位置取樣。同時(shí)，還以使取樣閥與回油閥保持30cm以上的距離，以免油樣受到回油影響，繼而使變壓器的狀態(tài)得到充分反映。
為減少外界因素對(duì)油樣含氣量影響，需要使用不銹鋼材料進(jìn)行閥門和接口安裝。在實(shí)際安裝的過(guò)程中，需要做好接口管件和閥門的檢測(cè)，以確保用于連接在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的接口為不銹鋼材料，并且已經(jīng)清理干凈。同時(shí)，還要為油路系統(tǒng)提供專用回油口連接組件，并且進(jìn)行專用排氣口的設(shè)置，以便將安裝過(guò)程中進(jìn)入的空氣排出管路。此外，為給監(jiān)測(cè)單元的安裝和調(diào)試提供便利，還要在回油和取油的管道前端不銹鋼管道上安裝不銹鋼球閥。在緊急狀態(tài)下，則可以利用球閥將油路關(guān)閉，從而避免變壓器的運(yùn)行受到影響[2]。在回油閥的位置，可以利用三通管抽真空。直至達(dá)到一定抽真空程度，則可以開(kāi)啟取油閥門。在抽真空狀態(tài)下，需要一直到變壓器油從三通管出口溢出才能停止抽油，以免管道中存在氣體。完成取油操作后，可以將三通管排油出口堵住，然后將回油閥門開(kāi)啟。經(jīng)過(guò)試運(yùn)行后，若油路系統(tǒng)無(wú)異常狀況，則可以將監(jiān)測(cè)單元投入運(yùn)行。
2.2 變壓器在線監(jiān)測(cè)的集成優(yōu)化
在水電站應(yīng)用變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)時(shí)，由于水電站擁有的變壓器設(shè)備較多，所以還要實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的集成優(yōu)化，以便為水電站管理變壓器提供便利。具體來(lái)講，就是為每臺(tái)變壓器配備一套在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，然后利用一套綜合在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行這些在線監(jiān)測(cè)單元的管理。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上來(lái)看，系統(tǒng)將采用分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可以將水電站內(nèi)所有變壓器設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元集成起來(lái)，然后利用實(shí)時(shí)多通道進(jìn)行設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集[3]。根據(jù)各臺(tái)變壓器的狀態(tài)，系統(tǒng)可以完成所有變壓器的狀態(tài)分析和診斷，然后將分析得到的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)對(duì)比，從而對(duì)變壓器故障類型及狀態(tài)進(jìn)行判斷。
2.3 變壓器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行分析
利用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)水電站的變壓器設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，系統(tǒng)油色譜監(jiān)測(cè)單元將利用氣相色譜測(cè)定法對(duì)變壓器絕緣油中的溶解氣體組分含量進(jìn)行測(cè)定。在此之前，系統(tǒng)主機(jī)將完成開(kāi)機(jī)自檢。在系統(tǒng)整機(jī)穩(wěn)定后，監(jiān)測(cè)設(shè)備采集的絕緣油將進(jìn)入到脫氣裝置，而油中的各組分將得到多次反復(fù)萃取。完成油中氣體的收集后，氣體將被輸送至捕集器中濃縮，然后被吹掃至色譜柱中。經(jīng)過(guò)色譜柱分離，氣體將一次進(jìn)入固態(tài)微橋式檢測(cè)器，從而將樣品濃度信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。完成電信號(hào)采集后，在線監(jiān)測(cè)單元會(huì)通過(guò)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)將信號(hào)發(fā)送至系統(tǒng)。系統(tǒng)完成所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)收集后，則可以利用立體圖示法、三比值法和產(chǎn)氣速率計(jì)算等方法完成數(shù)據(jù)的分析，并且給出相應(yīng)的診斷結(jié)果。因此，使用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行變壓器監(jiān)測(cè)，不僅能夠完成對(duì)變壓器狀態(tài)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，還能夠?yàn)樽儔浩骶S護(hù)和管理提供指導(dǎo)和依據(jù)。此外，使用該技術(shù)也能使經(jīng)過(guò)取樣檢測(cè)的變壓器油經(jīng)油路重新回到變壓器內(nèi)部，所以能夠減少變壓器的油耗，并且也能夠使變壓器油色譜分析的周期得到縮短，繼而使變壓器得到更好的管理[4]。
2.4 在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用效果
某水電廠擁有多臺(tái)變壓器，為加強(qiáng)變壓器管理，該水電廠為所有變壓器配備了在線監(jiān)測(cè)裝置，并且同時(shí)建立了相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)管理集成系統(tǒng)，從而對(duì)監(jiān)測(cè)裝置采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。利用該系統(tǒng)，可以利用軟件對(duì)每臺(tái)變壓器油中的氣體含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且完成24h、30d和15min變壓器氣體含量的增長(zhǎng)曲線圖的記錄。利用本地連接、局域網(wǎng)和遠(yuǎn)程撥號(hào)，系統(tǒng)都可以實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)單元的通訊，并且完成現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)單元報(bào)警設(shè)置。在實(shí)際進(jìn)行系統(tǒng)管理時(shí)，技術(shù)人員將監(jiān)測(cè)單元的采集周期設(shè)定為8h一次，可以完成一氧化碳、氫氣、甲烷等氣體濃度和水的含量的檢測(cè)。經(jīng)過(guò)一年的使用，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行一直較為穩(wěn)定，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也未發(fā)生大的異常。為驗(yàn)證系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，技術(shù)人員使用手動(dòng)實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)一臺(tái)變壓器油中溶解氣體進(jìn)行了檢測(cè)分析。而在線監(jiān)測(cè)得到的氫氣、一氧化碳和甲烷的濃度分別為8.2uL/L、515.3uL/L和56.2uL/L，手動(dòng)檢測(cè)得到的氫氣、一氧化碳和甲烷的濃度分別為6.9uL/L、432.1uL/L和50.8uL/L。因此通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)，在線監(jiān)測(cè)的特征氣體濃度與手動(dòng)檢測(cè)得到的結(jié)果差別不大，所以可以認(rèn)為在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)良好。
3 結(jié)論
總之，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水電站的運(yùn)營(yíng)管理也將向著“無(wú)人值守”的方向發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)水電站的高效率運(yùn)營(yíng)。而利用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行水電站變壓器的管理，則能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器故障，所以能夠?yàn)樽儔浩鞯臋z修和維護(hù)提供便利，從而為水電站的管理提供更多的支持。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：高壓開(kāi)關(guān)柜；溫度；在線監(jiān)測(cè)技術(shù)
中圖分類號(hào)：TM591 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
引言
電力系統(tǒng)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力，其不僅能為我國(guó)工業(yè)的發(fā)展提供照明和動(dòng)力支持，更是我國(guó)人民日常生活必不可少的元素。高壓開(kāi)關(guān)柜是我國(guó)電力系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)其溫度的在線監(jiān)測(cè)與研究不僅可以保障設(shè)備本身的安全，更能在一定程度上維護(hù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
一、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理
高壓開(kāi)關(guān)柜接頭溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由光纖光柵傳感系統(tǒng)、光纖光柵調(diào)試系統(tǒng)和光信號(hào)傳輸三部分組成。該系統(tǒng)使用光纖進(jìn)行信號(hào)的輸送，使用光纖光柵作為溫度傳感探頭，而系統(tǒng)的信息采集和處理主要由高速、多路的光電處理主機(jī)完成，而系統(tǒng)的控制中心主要使用工程控制機(jī)。而系統(tǒng)的溫度傳感器光纖光柵的作用，是利用了光纖的光敏屬性，通過(guò)紫外光曝光的方式將入射光纖光柵的圖樣輸入到纖芯，而在芯內(nèi)發(fā)生了折射率變化，從而就形成了空間的相位光柵，它的作用相當(dāng)于窄帶的反射濾波器。而寬帶光源發(fā)射的光通過(guò)光纖輸送到光纖光柵，而光柵就反射成窄帶光。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中光纖光柵的溫度檢測(cè)系統(tǒng)中，調(diào)試系統(tǒng)是本系統(tǒng)的核心，主要由F-P控制器組成的可調(diào)諧濾波器以及信號(hào)處理控制模塊和電光探測(cè)器構(gòu)成。然后利用耦合器的引導(dǎo)光纖光柵發(fā)射光將信號(hào)引導(dǎo)進(jìn)入光纖F-P濾波器，這時(shí)，只有滿足若干條件波長(zhǎng)的光才能起到干涉的效果，并且產(chǎn)生的相干極大。而通過(guò)掃描電壓的作用力使得電陶瓷PZT發(fā)生了物理伸縮運(yùn)動(dòng)，因此改變了濾波器的F-P腔長(zhǎng)度，這樣就能改變透過(guò)濾波器的波長(zhǎng)。而在調(diào)諧控制電壓的作用力下，導(dǎo)通頻帶可以掃描整個(gè)光柵反射光譜，當(dāng)導(dǎo)通中心波長(zhǎng)和光纖光柵的反射波長(zhǎng)一致時(shí)，探測(cè)器就能以最大功率工作。而光進(jìn)入電光探測(cè)器后就轉(zhuǎn)成電信號(hào)，這時(shí)的電信號(hào)相當(dāng)于光纖光柵發(fā)射光的中心波長(zhǎng)，此時(shí)也正對(duì)應(yīng)待測(cè)的溫度。最后數(shù)據(jù)處理將溫度傳輸?shù)焦こ瘫O(jiān)控機(jī)的顯示屏。
二、在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在高壓開(kāi)關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)中的重要性
高壓開(kāi)關(guān)柜是高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備中最重要的組成部分，其不僅承擔(dān)著線路的開(kāi)斷和關(guān)合，更在一定程度上能保障電路設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和記錄儲(chǔ)存高壓線路的運(yùn)行數(shù)據(jù)。據(jù)有關(guān)資料顯示，由于高壓開(kāi)關(guān)柜出現(xiàn)故障導(dǎo)致的電路設(shè)備的燒毀和電力系統(tǒng)的運(yùn)行受阻造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。受技術(shù)條件的限制，雖然高壓開(kāi)關(guān)柜本身存在著一些質(zhì)量問(wèn)題，但由于溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)不過(guò)關(guān)也是造成設(shè)備毀壞和供電中斷的主要原因，采用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)檢測(cè)高壓開(kāi)關(guān)柜的溫度具有十分重要的作用。高壓開(kāi)關(guān)柜的外部由金屬外殼封閉，散熱性較差。設(shè)備在長(zhǎng)期運(yùn)行的過(guò)程中，受散熱條件的限制，封閉于高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的接頭、觸點(diǎn)和母線等極容易發(fā)生老化或破損。當(dāng)電流和電壓處于較高的狀態(tài)時(shí)，電阻溫度上升的速率增大，這在一定程度上會(huì)造成熱量的集中，高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的熱量集中于某一個(gè)部件或區(qū)域，在短時(shí)間內(nèi)就能造成部件或區(qū)域處于高溫狀態(tài)，如不及時(shí)處理，很容易引起設(shè)備的燒毀或者是更嚴(yán)重的火災(zāi)。設(shè)備燒毀只是經(jīng)濟(jì)損失，其造成的影響較小，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，其造成的不僅僅是設(shè)備損壞的經(jīng)濟(jì)損失，人員的傷亡也是時(shí)常發(fā)生的事情。因而，采取有效措施監(jiān)測(cè)高壓開(kāi)關(guān)柜的溫度有其必要性。
三、高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備在線測(cè)溫技術(shù)綜述
1、紅外線測(cè)溫技術(shù)
紅外線測(cè)溫技術(shù)是一種典型的非接觸式測(cè)溫方法，一般使用紅外探測(cè)儀進(jìn)行測(cè)量，由于溫度大于絕對(duì)零度（-237.15℃）的物體都會(huì)向外發(fā)射紅外線，經(jīng)過(guò)信號(hào)捕捉裝置采光鏡采樣，再對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大分析顯示，可以很方便的檢測(cè)出被測(cè)物體的表面溫度。但是紅外線測(cè)溫技術(shù)的準(zhǔn)確度不高，測(cè)得溫度容易受周邊環(huán)境影響，同時(shí)由于高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備內(nèi)器件大多被絕緣部件包圍，故被測(cè)元件的準(zhǔn)確溫度難以測(cè)量。
2、無(wú)線測(cè)溫技術(shù)
無(wú)線測(cè)溫技術(shù)徹底解決了高低壓隔離與絕緣困難的問(wèn)題，該技術(shù)通過(guò)被安放在高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)各位置的測(cè)溫單元檢測(cè)實(shí)時(shí)溫度，然后采用無(wú)線波將溫度信息傳送給距離較遠(yuǎn)的接收裝置，可以較準(zhǔn)確的測(cè)量元件的溫度。但由于柜內(nèi)常通過(guò)大電流，電流的磁效應(yīng)使得周邊環(huán)境的電磁場(chǎng)十分復(fù)雜，影響數(shù)據(jù)的傳輸可靠性，一般要采用嚴(yán)格的校驗(yàn)措施。
3、光纖光柵測(cè)溫技術(shù)
光纖材料的出現(xiàn)促使光纖傳感技術(shù)迅速發(fā)展，采用光波作為信號(hào)載體，光纖作為傳輸介質(zhì)，進(jìn)行信號(hào)的傳遞，可靠性有了巨大提高。光柵作為一種反射式濾波器見(jiàn)，可以將照射進(jìn)來(lái)的紫外線進(jìn)行布拉格反射，布拉格波長(zhǎng)對(duì)溫度比較敏感，通過(guò)接收端分析布拉格波長(zhǎng)可以得到柜內(nèi)元件的溫度。
4、在線測(cè)溫技術(shù)對(duì)比
三種在線測(cè)溫技術(shù)的對(duì)比如表1所示：
四、高壓開(kāi)關(guān)柜在線溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中存在的問(wèn)題
上文中提到的溫度在線技術(shù)雖然能彌補(bǔ)人工測(cè)溫過(guò)程中存在的不足，但是受技術(shù)條件的限制，這三類溫度在線技術(shù)在實(shí)際的測(cè)量過(guò)程中存在或多或少的問(wèn)題，歸納起來(lái)，主要有以下幾個(gè)方面：第一，紅外圖譜只是對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜溫度狀態(tài)的顯示，其柜內(nèi)的實(shí)際溫度數(shù)值并無(wú)法有精確或直觀的顯示；第二，紅外信號(hào)接觸式測(cè)溫技術(shù)借助的溫度傳感設(shè)備不僅在一定程度上造成柜內(nèi)設(shè)備的擁擠，更可能影響設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；第三，光纖測(cè)溫技術(shù)在進(jìn)行高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的溫度在線監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，由于設(shè)備較為復(fù)雜，其在具體的使用中應(yīng)用范圍較小。
五、高壓開(kāi)關(guān)柜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的改進(jìn)
目前的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)存在溫度值無(wú)法直觀和精確顯示的缺陷，影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的不足和設(shè)備復(fù)雜、使用范圍小的問(wèn)題，為解決這三類問(wèn)題，需要對(duì)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的高精度、高可靠性和成本低廉三個(gè)方面做出研究。滿足上述三個(gè)條件的高壓開(kāi)關(guān)柜在線溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)的設(shè)計(jì)思路如下。
1、高壓開(kāi)關(guān)柜在線溫度監(jiān)測(cè)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)
為滿足高壓開(kāi)關(guān)柜成本低廉的特征，工作人員在設(shè)計(jì)在線溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)的過(guò)程中，可以將多臺(tái)高壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行串聯(lián)，采用數(shù)字溫度傳感器檢測(cè)各臺(tái)高壓開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行溫度，并將監(jiān)測(cè)到的各臺(tái)開(kāi)關(guān)柜的溫度值進(jìn)行比較，并對(duì)在不同時(shí)期內(nèi)的同一臺(tái)高壓開(kāi)關(guān)柜的溫度進(jìn)行比較，對(duì)其中存在溫度異樣的高壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行檢測(cè)，查找故障發(fā)生的原因。數(shù)字溫度傳感器在進(jìn)行柜體溫度監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，能對(duì)柜體的溫度進(jìn)行直觀且精確的反應(yīng)。將串聯(lián)的高壓開(kāi)關(guān)柜與集控中心的設(shè)備相連，通過(guò)集控中心對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜溫度數(shù)字的統(tǒng)計(jì)，分析溫度數(shù)值的變化，并采取相應(yīng)的措施。數(shù)字傳感器的使用，實(shí)現(xiàn)了溫度在線監(jiān)測(cè)的精確性；設(shè)備串聯(lián)的使用和溫度值的橫向與縱向比較，運(yùn)用高壓開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)高壓開(kāi)關(guān)柜的溫度，能在一定程度上節(jié)約設(shè)備的成本；集控中心對(duì)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的控制，改進(jìn)在高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)安裝設(shè)備的方法，避免了造成設(shè)備內(nèi)部擁擠或碰撞的問(wèn)題，對(duì)提高設(shè)備的運(yùn)行效率和增強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行的可靠性具有十分重要的作用。
2、在線溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)的完善
實(shí)現(xiàn)了高壓開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)溫度的精確性、可靠性和廉價(jià)性的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化便是脫離人工監(jiān)測(cè)的主要手段。對(duì)在線溫度監(jiān)測(cè)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)需要做好以下幾個(gè)方面的工作：第一，對(duì)預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。對(duì)預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)采取信號(hào)燈和聲音警報(bào)的同步預(yù)警。第二，對(duì)設(shè)備狀態(tài)的維護(hù)。工作人員應(yīng)對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行定期或不定期的維修與保養(yǎng)，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。
結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，高壓開(kāi)關(guān)柜在我國(guó)電力系統(tǒng)的運(yùn)行中起著十分重要的作用，實(shí)現(xiàn)高壓開(kāi)關(guān)柜的在線溫度監(jiān)測(cè)不僅有利于提高設(shè)備的運(yùn)行效率，保證設(shè)備運(yùn)行的安全，更能在一定程度上實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的正常供電，對(duì)我國(guó)工業(yè)的生產(chǎn)和人民的生活均有著十分重要的作用。
參考文獻(xiàn)
[1]孫正來(lái)，孫鳴.高壓開(kāi)關(guān)柜溫度在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究[J]. 《電力信息化》，2008，（6）.
【關(guān)鍵詞】變電設(shè)備；在線監(jiān)測(cè)；狀態(tài)檢修
從事故檢修定期檢修狀態(tài)檢修，是技術(shù)發(fā)展的必然。定期檢修以預(yù)防性試驗(yàn)為基礎(chǔ)，而狀態(tài)檢修則必須以在線監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)。在線監(jiān)測(cè)、故障診斷、實(shí)施維修，構(gòu)成了電氣設(shè)備狀態(tài)檢修的內(nèi)涵。必須加強(qiáng)常規(guī)測(cè)試工作，堅(jiān)持長(zhǎng)期積累設(shè)備狀態(tài)參數(shù)，建立相應(yīng)的臺(tái)帳和設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)記錄。使用在線監(jiān)測(cè)手段，提高在不停電的情況下掌握設(shè)備狀態(tài)的方法和能力，更加有效的掌握設(shè)備的狀態(tài)。同時(shí)，充分利用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，積極應(yīng)用新的故障診斷技術(shù)，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，以指導(dǎo)狀態(tài)檢修工作，提高電力設(shè)備的健康水平和電網(wǎng)電能質(zhì)量，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
1 變壓器在線監(jiān)測(cè)
1.1 變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)
變壓器油是主變壓器的主絕緣和散熱的主要介質(zhì)，必須定期對(duì)大型變壓器油進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)變壓器油的試驗(yàn)，從而發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部是否存在缺陷或異常狀況。然而定期檢驗(yàn)的周期一般都比較長(zhǎng)，出現(xiàn)還未到試驗(yàn)周期電力設(shè)備就出現(xiàn)事故了，所以提出對(duì)變電站的對(duì)變壓器沒(méi)油進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)足非常有必要的。油征氣體含量的變化是變壓器發(fā)生故障的前兆。通過(guò)監(jiān)測(cè)確定特征氣體，油中溶解氣體分析已被證明對(duì)于發(fā)現(xiàn)油浸變壓器內(nèi)部潛伏性故障相當(dāng)有效和可靠。安裝油征氣體傳感器連續(xù)監(jiān)測(cè)，可檢測(cè)到早期的潛伏性故障征兆，從而有助于用戶盡可能采取正確的檢修措施。
1.2 局部放電監(jiān)測(cè)與定位
由于變壓器油、紙絕緣中含有氣隙或內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)不均勻及導(dǎo)體中含有尖角、毛刺等，使局部電場(chǎng)過(guò)于集中，造成介質(zhì)擊穿，出現(xiàn)局部放電。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，故值得進(jìn)行局部放電參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)。最常遇到的局部放電源反映了絕緣中由于某些缺陷狀態(tài)而產(chǎn)生的固體絕緣的空洞、金屬粒子和氣泡。設(shè)法將很弱的局放信號(hào)從強(qiáng)烈的外界電磁干擾中檢測(cè)出來(lái)，關(guān)鍵在于有效地抑制干擾。目前的趨勢(shì)是采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，用軟件的方法消除干擾。在變壓器局部放電監(jiān)測(cè)中將電氣法與超聲法結(jié)合起來(lái)進(jìn)行局部放電量的監(jiān)測(cè)和局部放電部位的定位，稱為電聲聯(lián)合測(cè)量法。
由于超聲波在油及箱壁中傳播的速度分別為140m/s及5500m/s，遠(yuǎn)低于電信號(hào)的傳播速度，因此利用變壓器套管末屏和鐵心接地端的傳感器TA采集信號(hào)，經(jīng)濾波、放大、處理和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換送至計(jì)算機(jī)，同時(shí)觸發(fā)示波器或記錄儀，記錄超聲傳感器CS所接收的超聲波信號(hào)，然后根據(jù)記錄經(jīng)超聲傳感器所接收的超盧信號(hào)與電信號(hào)的時(shí)差大小，推算變壓器局部放電的位置。
1.3 鐵芯多點(diǎn)接地在線監(jiān)測(cè)
變壓器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求變電站的主變壓器鐵芯只允許一點(diǎn)接地，如果鐵芯出現(xiàn)多點(diǎn)接地，會(huì)使主變過(guò)熱引起主變事故。監(jiān)測(cè)鐵芯多點(diǎn)接地故障足利用鐵芯引出線的接地電流，經(jīng)取樣后進(jìn)行測(cè)量的。大型變壓器鐵芯通過(guò)外殼小套管引出變壓器箱體接地。對(duì)于變壓器鐵芯，為消除鐵芯產(chǎn)生懸浮電位造成對(duì)地放電，變壓器鐵芯要保持一點(diǎn)接地。為防止鐵芯硅鋼片間的短路形成環(huán)流造成故障，不允許多點(diǎn)接地。正常情況下鐵芯接地電流只有毫安級(jí)，但當(dāng)鐵芯發(fā)生兩點(diǎn)以上接地故障時(shí)，該接地點(diǎn)的電流可增大為數(shù)安到數(shù)十安以上，嚴(yán)重時(shí)總烴成分明顯增大，油中產(chǎn)生氣體量的增加甚至造成氣體繼電器的動(dòng)作。為了能及時(shí)發(fā)現(xiàn)鐵芯多點(diǎn)接地故障，以便采取相應(yīng)的措施，應(yīng)對(duì)變壓器鐵芯接地電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)鐵芯接地電流出現(xiàn)突變或較大時(shí)，應(yīng)對(duì)變壓鐵芯進(jìn)行檢查，如果發(fā)生鐵芯多點(diǎn)接地必須及時(shí)進(jìn)行處理，如果一時(shí)未能處理時(shí)，可以采取串入電阻等臨時(shí)措施以減小鐵芯接地電流。
2 高壓斷路器在線監(jiān)測(cè)
2.1 操作運(yùn)行特性的監(jiān)測(cè)
隨著計(jì)算機(jī)及電力技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在可以記錄開(kāi)關(guān)的每一次合、分操作時(shí)的運(yùn)行速度和時(shí)間，根據(jù)斷路器的行程一時(shí)間特性可以提取各種機(jī)械動(dòng)作參數(shù)，并分析其變化，可發(fā)現(xiàn)較多機(jī)械故障的隱患，并預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的故障斷路器機(jī)械部分由于疲勞老化、磨損、變形、生銹、裝配不當(dāng)?shù)龋绊懻C(jī)械性能的原因都可以從監(jiān)測(cè)中反映出來(lái)。
2.2 操作線圈電流的監(jiān)測(cè)
分、合閘操作線圈是控制斷路器動(dòng)作的關(guān)鍵元件，應(yīng)用霍爾元件電流傳感器可方便地監(jiān)測(cè)多種信息的分、合閘電流波形分析每次操作監(jiān)測(cè)到的波形變化，可以診斷出斷路器機(jī)械故障的趨勢(shì)。
2.3 斷路器觸頭磨損的監(jiān)測(cè)
通過(guò)測(cè)量12t的累積量來(lái)實(shí)現(xiàn)。電流取自電流互感器的二次側(cè)，時(shí)間則由開(kāi)關(guān)的輔助接點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間決定。
2.4 主操作桿上機(jī)械負(fù)載特性的監(jiān)測(cè)
監(jiān)測(cè)主操作桿上機(jī)械負(fù)載特性，可以提供開(kāi)關(guān)剛分、剛合的時(shí)刻、觸頭接觸壓力，還可以反映連桿松動(dòng)、斷裂、卡死以及機(jī)械負(fù)載特性與機(jī)構(gòu)輸出特性之間的配合情況。
3 高壓設(shè)備溫度在線監(jiān)測(cè)
3.1 導(dǎo)電連接固定接觸和可動(dòng)接觸
常有多種原因造成接觸不良，例如機(jī)械振動(dòng)、觸動(dòng)燒蝕而造成接觸處溫度升高，引起接觸處氧化，使接觸電阻進(jìn)一步增加，溫度進(jìn)一步上升，出現(xiàn)局部熔焊或產(chǎn)生火花甚至電弧放電，殃及周圍絕緣材料，最終造成電氣設(shè)備的損壞。目前常用的是采用電工功能材料是高分子PTC（正的電阻溫度系數(shù)）熱敏材料，其電阻率隨溫度成非線性變化，能準(zhǔn)確的反應(yīng)設(shè)備的實(shí)際溫度，同時(shí)可以設(shè)定報(bào)警溫度，及時(shí)通知運(yùn)行人員。
3.2 紅外熱像儀
在高壓電氣設(shè)備的溫度監(jiān)測(cè)中，紅外熱像儀已被廣泛的應(yīng)用，對(duì)高壓電氣設(shè)備異常發(fā)熱的診斷是十分有效的。對(duì)高壓斷路器而言，亦可通過(guò)檢測(cè)導(dǎo)電回路電阻是否正常，從而來(lái)判斷開(kāi)關(guān)觸頭是否良好。
4 電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)
在變電站實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的在線監(jiān)測(cè)有著非常重大的意義，近年來(lái)電力企業(yè)已投入大量的資金對(duì)該領(lǐng)域進(jìn)行了深入的研究，目前已開(kāi)發(fā)了很多關(guān)于電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)以下3個(gè)方面的目的：
4.1 對(duì)各種電能質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新測(cè)量與數(shù)據(jù)采集，保證對(duì)電力系統(tǒng)基本運(yùn)行工況的觀察、記錄及動(dòng)態(tài)分析
4.2 針對(duì)各質(zhì)量指標(biāo)的具體特征對(duì)電能質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行分層檢測(cè)，完成對(duì)多種擾動(dòng)信息的識(shí)別、提取和分析，并具有事故診斷能力，為制定改善電能質(zhì)量和治理電網(wǎng)污染的具體措施提供可信的依據(jù)
4.3 完整了解電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，對(duì)電能質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)體系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與交流
5 主設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)與診斷
在電力設(shè)備事故中，絕緣事故的發(fā)生率僅次于機(jī)械原因造成的事故，大都是因設(shè)備進(jìn)水受潮、絕緣下降，內(nèi)部帶電體對(duì)外殼放電所致。隨著設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的增加和操作次數(shù)的增多，電力設(shè)備出現(xiàn)絕緣事故的幾率就更高，運(yùn)行中除加強(qiáng)巡視外，應(yīng)盡可能安裝絕緣在線監(jiān)測(cè)裝置，以便及早發(fā)現(xiàn)絕緣老化、絕緣降低等放電隱患，及時(shí)采取措施，遏制故障的發(fā)生。在不改變變電站高壓設(shè)備原有接地方式的情況下，連續(xù)監(jiān)測(cè)、記錄高壓設(shè)備絕緣參數(shù)及其它數(shù)據(jù)：對(duì)于電容絕緣型設(shè)備（變壓器套管、電流互感器、電容式電壓互感器和耦合電容器）準(zhǔn)確地測(cè)量介損、電容量以及泄漏電流；對(duì)于避雷器測(cè)量全電流和阻性電流，實(shí)時(shí)給出明確的狀態(tài)信息。
【關(guān)鍵詞】高壓電氣設(shè)備；絕緣；電力系統(tǒng)；在線監(jiān)測(cè)
中圖分類號(hào)：F407.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
0前言
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)對(duì)電力供應(yīng)的可靠性要求越來(lái)越高，電力系統(tǒng)也逐漸發(fā)展壯大，傳統(tǒng)的定期停電進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)的做法已不能滿足電網(wǎng)高可靠性的要求。電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)應(yīng)運(yùn)而生。實(shí)現(xiàn)高壓電氣設(shè)備絕緣在線、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，達(dá)到由現(xiàn)象判斷本質(zhì)、由局部推測(cè)整體以及由當(dāng)前預(yù)測(cè)未來(lái)的目的，從本質(zhì)上彌補(bǔ)僅靠定期停電預(yù)防性試驗(yàn)的不足，將成為現(xiàn)代電力系統(tǒng)設(shè)備絕緣監(jiān)測(cè)的重要手段。
1傳統(tǒng)預(yù)測(cè)方法缺點(diǎn)
長(zhǎng)期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，定期停電進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)具有一定的局限性，且這種局限性隨著電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平的提高越發(fā)顯現(xiàn)，主要表現(xiàn)在以下幾方面：
1）未能完全模擬實(shí)際運(yùn)行條件。實(shí)際運(yùn)行中，電網(wǎng)存在高次諧波，同時(shí)環(huán)境溫度、濕度以及設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)下的電場(chǎng)、磁場(chǎng)，都對(duì)試驗(yàn)有一定影響，故而停電后進(jìn)行的預(yù)防性試驗(yàn)所診斷的結(jié)果未必符合實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，且設(shè)備試驗(yàn)期間需要從電力系統(tǒng)中退出，影響了供電的連續(xù)性。
2）只能反映設(shè)備某時(shí)期的絕緣水平，未能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)設(shè)備絕緣性能的劣化速度和失效時(shí)間，難以全面、真實(shí)地反映設(shè)備存在的潛伏性故障。絕緣的劣化、缺陷發(fā)展速度各異，且其潛伏和發(fā)展時(shí)間不定，而傳統(tǒng)的預(yù)防性試驗(yàn)是定期進(jìn)行的，不能及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)故障，從而會(huì)導(dǎo)致發(fā)生漏報(bào)、誤報(bào)或者早報(bào)的情況。
3）造成沒(méi)必要的浪費(fèi)甚至造成新的設(shè)備缺陷。規(guī)程規(guī)定，即使?fàn)顩r良好的電氣設(shè)備仍需進(jìn)行周期性的停電試驗(yàn)和檢修，這就必然會(huì)造成不必要的電量損失，降低了供電可靠性，而且還需要配備大量的專業(yè)技術(shù)人員以及高性能的試驗(yàn)設(shè)備。有些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（如絕緣耐壓試驗(yàn)）試驗(yàn)后甚至?xí)?duì)絕緣造成一定的損傷，導(dǎo)致新的缺陷產(chǎn)生。
2在線監(jiān)測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用
所謂電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)就是利用傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、信號(hào)處理以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，對(duì)正在運(yùn)行的電氣設(shè)備絕緣狀況進(jìn)行信號(hào)采集，并對(duì)其傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯判斷分析，實(shí)時(shí)地對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和診斷。與傳統(tǒng)的定期停電預(yù)防性試驗(yàn)相比，在線監(jiān)測(cè)可大大提高電氣設(shè)備測(cè)試的真實(shí)性和可操作性，在設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行直接測(cè)試，不必安排停電預(yù)試，可提高設(shè)備運(yùn)行效率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的絕緣缺陷，掌握設(shè)備絕緣變化趨勢(shì)。同時(shí)，在線監(jiān)測(cè)還可以根據(jù)設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)結(jié)果選擇不同的試驗(yàn)周期，提高試驗(yàn)的有效性。因此，開(kāi)展在線監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用，對(duì)提高設(shè)備絕緣參數(shù)采集的真實(shí)性與可靠性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
例如：在2012年7月6日23時(shí)許， 我公司110kV變電所一臺(tái)110kV/6.3kV，5000kVA主變壓器，在遭受雷電波侵襲時(shí)，由于內(nèi)部繞組存在絕緣隱患，造成一相高壓繞組絕緣擊穿，引起該變壓器重瓦斯、差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，該變壓器被迫退出運(yùn)行。并且使變電所運(yùn)行方式發(fā)生了變化：由原來(lái)兩臺(tái)主變并列運(yùn)行變?yōu)閱闻_(tái)臺(tái)主變供電，供電能力降低了50%，給生產(chǎn)帶來(lái)了極大影響。雖然兩臺(tái)主變都按照《江蘇省電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》要求定期做了預(yù)防性試驗(yàn)，卻未能及時(shí)暴露出其繞組絕緣上存在的缺陷。如果采用在線監(jiān)測(cè)，能對(duì)運(yùn)行中電力設(shè)備的絕緣進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)這一臺(tái)主變的安全隱患，從而可以避免這次故障停電。
2.1發(fā)電機(jī)的絕緣在線監(jiān)測(cè)
絕緣是發(fā)電機(jī)發(fā)生事故概率最高的部分。其中電氣方面占主要因素，國(guó)內(nèi)外均把絕緣作為發(fā)電機(jī)在線監(jiān)測(cè)的主要項(xiàng)目。現(xiàn)在廣泛采用局部放電來(lái)監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)絕緣狀況。
2.2變壓器的絕緣在線監(jiān)測(cè)
變壓器的絕緣在線監(jiān)測(cè)主要以絕緣油中分解氣體含量和以及局部放電量來(lái)評(píng)估其絕緣狀態(tài)。需要檢測(cè)的氣體包括H2、C2H2、CO、CH4、C2H6等，通過(guò)這些氣體的含量能夠判斷變壓器的內(nèi)部故障。變壓器有機(jī)絕緣逐漸老化并最終擊穿的主要原因是局部放電，所以局部放電量的監(jiān)測(cè)也是變壓器絕緣監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)，目前，可以通過(guò)脈沖電流法和超聲波探測(cè)法來(lái)監(jiān)測(cè)局部放電情況。
2.3電容型高壓電氣設(shè)備的絕緣在線監(jiān)測(cè)
研究和大量試驗(yàn)證明，監(jiān)測(cè)交流泄漏電流對(duì)容性設(shè)備的整體受潮程度反映靈敏，而介質(zhì)損耗角正切值（tgδ）值對(duì)檢測(cè)局部劣化以及局部缺陷反映靈敏。所以電容型高壓電氣設(shè)備（電流互感器、電容式電壓互感器、耦合電容器、變壓器套管）主要監(jiān)測(cè)其交流泄漏電流、等值電容、介質(zhì)損耗角正切值等。
2.4氧化鋅避雷器的絕緣在線監(jiān)測(cè)
受潮和老化是氧化鋅避雷器閥片劣化的主要起因，而避雷器運(yùn)行期間通過(guò)閥片的泄露電流是加速閥片老化的主要因素，所以對(duì)避雷器泄露電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)并與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比照分析，即能發(fā)現(xiàn)其絕緣缺陷。
2.5 GIS的絕緣在線監(jiān)測(cè)
GIS的絕緣在線監(jiān)測(cè)包括化學(xué)、電和機(jī)械等方法。化學(xué)方法采用SF6分解產(chǎn)物的氣體分析來(lái)檢測(cè)局部放電和局部過(guò)熱；電的方法采用外電極、內(nèi)電極和磁耦合方法測(cè)量GIS護(hù)套電勢(shì)來(lái)檢測(cè)局部放電；機(jī)械方法采用一個(gè)高靈敏性的壓電加速傳感器和超聲波傳感器來(lái)檢測(cè)在局部放電或絕緣故障時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)和彈性波。
3在線監(jiān)測(cè)功能要點(diǎn)分析
高壓電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要選擇了鐵芯、變壓器、套管、電容式電壓互感器、電流互感器、氧化鋅避雷器、高壓開(kāi)關(guān)柜和GIS等主要被測(cè)設(shè)備。其既能對(duì)帶電設(shè)備的絕緣特性參數(shù)實(shí)時(shí)測(cè)量，又能對(duì)獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，一般具有以下功能：
1）鐵芯監(jiān)測(cè)其泄漏電流，同時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄現(xiàn)場(chǎng)溫度、濕度及瓷裙表面污穢電流等環(huán)境參數(shù)，掌握影響其缺陷的內(nèi)外部因素；
2）變壓器類充油設(shè)備測(cè)量絕緣油的內(nèi)部可燃性氣體變化情況，掌握設(shè)備內(nèi)部有無(wú)過(guò)熱放電等缺陷情況；
3）電流互感器、變壓器套管、電容式電壓互感器等容性設(shè)備測(cè)量其泄漏電流和介質(zhì)損耗角正切值，掌握其內(nèi)部的受潮和絕緣老化及損壞缺陷；
4）避雷器主要測(cè)量在運(yùn)行中的泄漏全電流、容性電流及阻性電流變化情況，掌握其內(nèi)部的絕緣受潮以及閥片的老化情況；
5）高壓開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)泄漏電流、介質(zhì)損耗角正切值等，從而獲取有關(guān)絕緣信號(hào)的波形，掌握其內(nèi)部絕緣部分的缺陷或劣化、導(dǎo)電連接部分的接觸不良等相關(guān)絕緣狀況。但由于絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作的實(shí)時(shí)性，被監(jiān)測(cè)電氣設(shè)備通常均帶有高壓，或者被監(jiān)測(cè)電氣設(shè)備和取樣裝置、傳輸系統(tǒng)等都處于較強(qiáng)的電磁干擾中，而被測(cè)信號(hào)相對(duì)較弱，因此，測(cè)量容易受周圍其他帶電設(shè)備或接地體的影響。所以，對(duì)整套在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，要保證其測(cè)量準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定，就必須達(dá)到以下性能：
1）監(jiān)測(cè)不受變電站強(qiáng)電磁干擾的影響，在系統(tǒng)操作過(guò)電壓、雷
電過(guò)電壓作用下具有自保護(hù)性，不發(fā)生性能變化和軟件損壞現(xiàn)象；
2）檢測(cè)信號(hào)傳輸好，不發(fā)生失真且對(duì)其附近其他信號(hào)無(wú)影響，
同時(shí)也不受其他信號(hào)的干擾；
3）具有專家分析功能，能夠智能化判斷設(shè)備內(nèi)部的絕緣狀態(tài)；
4）系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)能夠遠(yuǎn)程傳輸，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
4結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，高壓電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)是一門綜合性的科學(xué)技術(shù)，它集高電壓技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、測(cè)試技術(shù)為一體。在電網(wǎng)中具有舉足輕重的地位，其運(yùn)行狀況是否良好，直接關(guān)系到電力系統(tǒng)是否安全可靠，一旦其絕緣部分出現(xiàn)缺陷或劣化，就會(huì)導(dǎo)致影響設(shè)備和電網(wǎng)安全運(yùn)行的絕緣故障或事故。因此，高壓電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)可以實(shí)時(shí)掌握變電站內(nèi)高壓電氣設(shè)備的絕緣狀況，對(duì)提高設(shè)備運(yùn)行維護(hù)水平，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患，合理分配人力物力資源，減少停電事故有著積極的意義。
本文作者劉海英，1994年畢業(yè)于東南大學(xué)電氣工程系，同年進(jìn)入南京汽輪電機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，從事高壓輸變電技術(shù)與管理工作至今。2002年取得工程師資格。
［參考文獻(xiàn)］
［1］董其國(guó).電力變壓器故障與診斷[M].中國(guó)電力出版社，2007.07.
關(guān)鍵詞：輸電線路；在線監(jiān)測(cè)；覆冰；導(dǎo)線舞動(dòng)；可靠性
【分類號(hào)】：TM73
一、輸電線路在線監(jiān)測(cè)的意義
輸電線路在線監(jiān)測(cè)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行可靠性和建設(shè)維護(hù)具有重大意義：
（一）提高輸電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平的切實(shí)需要
輸電線路地處野外，途經(jīng)農(nóng)田、山地、高山峻嶺，跨江河水庫(kù)，穿山脈峽谷，飽受風(fēng)、雨、霧、冰、雪、冰雹、雷電等大氣環(huán)境的影響，要保證輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要掌握其運(yùn)行狀態(tài)。而面對(duì)超過(guò)7000 公里的輸電線路，數(shù)萬(wàn)基桿塔，收集到信息的方式及收集到的信息量的處理至關(guān)重要，沒(méi)有科學(xué)的監(jiān)測(cè)手段和分析手段將無(wú)法提取其中的關(guān)鍵信息，無(wú)法利用現(xiàn)有的人力物力資源進(jìn)行科學(xué)的生產(chǎn)調(diào)度。因此，通過(guò)安裝在線監(jiān)測(cè)裝置、使用先進(jìn)的離線檢測(cè)設(shè)備、匯集狀態(tài)信息進(jìn)行輸電網(wǎng)設(shè)備健康狀況評(píng)估、運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估，發(fā)現(xiàn)輸電網(wǎng)運(yùn)行隱患及時(shí)進(jìn)行處理是提高輸電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平的切實(shí)需要。
（二）轉(zhuǎn)變生產(chǎn)管理模式的需要
隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展，以及用戶對(duì)供電可靠性要求的逐步提高，傳統(tǒng)的基于周期的設(shè)備檢修模式已經(jīng)不能適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展的要求，迫切需要在充分考慮電網(wǎng)安全、環(huán)境、效益等多方面因素情況下，研究、探索提高設(shè)備運(yùn)行可靠性和檢修針對(duì)性的新的檢修管理方式。狀態(tài)檢修是解決當(dāng)前檢修工作面臨問(wèn)題的重要手段。部分發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)展?fàn)顟B(tài)檢修工作已有十多年的歷史，并取得顯著成效。據(jù)估算，實(shí)施輸電線路狀態(tài)檢修能提高設(shè)備利用率 5%以上，節(jié)約檢修費(fèi)用25%～30%。
二、輸電線路在線監(jiān)測(cè)的相關(guān)技術(shù)
（一）輸電線路覆冰在線監(jiān)測(cè)
覆冰在線監(jiān)測(cè)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)線路上覆冰狀況的有效監(jiān)控，收集數(shù)據(jù)后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速分析，提前預(yù)測(cè)冰害事故，并及時(shí)發(fā)送預(yù)警信息，降低冰閃、斷線、倒塔等事故發(fā)生率。覆冰在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，技術(shù)上已較為成熟，按照探測(cè)原理不同可以分為兩種類型：
1、對(duì)線路張力進(jìn)行檢測(cè)
這種方式是將張力傳感器安裝在絕緣子上，傳感器不但可以采集導(dǎo)線覆冰后的受力參數(shù)，而且能夠同時(shí)將環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)度、風(fēng)向等數(shù)據(jù)一同錄入，再將數(shù)據(jù)用人工智能系統(tǒng)進(jìn)行處理，綜合分析出線路狀態(tài)與覆冰程度，超出警戒值即發(fā)出預(yù)警。
2、對(duì)導(dǎo)線的幾何參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)
這種方式通過(guò)測(cè)量導(dǎo)線的弧垂、傾斜角等數(shù)據(jù)來(lái)估算導(dǎo)線狀況。現(xiàn)在工程上通常使用狀態(tài)方程這一數(shù)學(xué)工具對(duì)輸電線路的受力狀況進(jìn)行描述，只需將傾斜角度、弧垂、氣象環(huán)境參數(shù)等數(shù)據(jù)輸入，就可以倒推演算出導(dǎo)線的覆冰重量、覆冰厚度等，能夠幫助評(píng)定覆冰危險(xiǎn)等級(jí)。
（二）輸電線路氣象和導(dǎo)線風(fēng)偏在線監(jiān)測(cè)
這套系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、絕緣子串和導(dǎo)線對(duì)地夾角大小等數(shù)據(jù)。有關(guān)部門根據(jù)預(yù)警信息制定相應(yīng)的風(fēng)偏預(yù)防措施，也能夠準(zhǔn)確定位放電故障點(diǎn)的位置；通過(guò)傳感器傳回監(jiān)測(cè)中心的氣象數(shù)據(jù)資料，結(jié)合絕緣子串和導(dǎo)線對(duì)地實(shí)際夾角，進(jìn)一步完善風(fēng)偏算法；同時(shí)還可以將線路桿塔上的風(fēng)壓不均系數(shù)、導(dǎo)線擺幅、瞬時(shí)風(fēng)速等數(shù)據(jù)匯總到數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析，改進(jìn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，使之符合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況。實(shí)際操作中，可以將角度傳感器設(shè)置在架空線上，結(jié)合當(dāng)時(shí)的風(fēng)速、溫度，計(jì)算出導(dǎo)線風(fēng)偏。
（三）輸電線路絕緣子污穢監(jiān)測(cè)
1、污穢度監(jiān)測(cè)
目前的污穢檢測(cè)手段，在測(cè)量絕緣子表面的灰密、等值附鹽密度時(shí)，需做出停電操作。為解決這一問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外的研究者推導(dǎo)出了光纖傳感器的光場(chǎng)分布與絕緣介質(zhì)表面含鹽量之間的換算公式，通過(guò)對(duì)光能參量的測(cè)定與處理，可間接計(jì)算出傳感器表面鹽分含量，從而準(zhǔn)確評(píng)估出對(duì)絕緣子的表面鹽密值。
2、漏電檢測(cè)
泄漏電流能夠表征電壓、氣候參數(shù)和污穢度三種參數(shù)，該參數(shù)是絕緣子污穢程度的重要參考值。泄漏電流一般會(huì)沿介質(zhì)表面形成，將新型的泄漏電流傳感器安置在絕緣子的高壓端，就能夠得到泄漏電流的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，信號(hào)處理單元將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，并通過(guò)相關(guān)運(yùn)算模塊對(duì)泄漏電流的均值、峰谷值、振幅、最大電流脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)算，最后使用無(wú)限線信網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)輸送到數(shù)據(jù)總站，專家系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，判斷絕緣子積污狀況。絕緣子的結(jié)構(gòu)參數(shù)，污穢物化學(xué)組分，氣象條件也需要長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)積累。
（四）輸電線路桿塔傾斜監(jiān)測(cè)
煤礦采空區(qū)上部的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，在重力、應(yīng)力、自然力擾動(dòng)下，易引發(fā)坍塌、滑坡、泥石流、地面龜裂等地質(zhì)災(zāi)害，致使采空區(qū)桿塔倒塌，對(duì)于輸電線路的安全運(yùn)行造成極大隱患。全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM） 結(jié)合相應(yīng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，可以監(jiān)控桿塔狀況，預(yù)防桿塔倒塌。該系統(tǒng)在220kv 以下的輸電線路中得到了重要應(yīng)用，對(duì)于桿塔變形、基礎(chǔ)移位等缺陷能進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，保障輸電系統(tǒng)
的安全。特高壓線路多建設(shè)在偏遠(yuǎn)山區(qū)，通訊信號(hào)經(jīng)常受到無(wú)線電嚴(yán)重干擾。為此，國(guó)家電網(wǎng)公司專門組織了桿塔傾斜度監(jiān)測(cè)GSM 系統(tǒng)的研制工作，且已初步取得成效，為桿塔傾斜監(jiān)控提供了良好的技術(shù)保障。
（五）輸電線微風(fēng)振動(dòng)監(jiān)測(cè)
微風(fēng)振動(dòng)使得導(dǎo)線產(chǎn)生交變應(yīng)力，是產(chǎn)生疲勞斷股的主要原因。微風(fēng)振動(dòng)對(duì)線路的影響循序漸進(jìn)，具有很強(qiáng)隱蔽性，外觀特征不明顯，相關(guān)的測(cè)量工作能為仿真設(shè)計(jì)提供較好的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。微風(fēng)振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)具有采集精度較高的振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，可以對(duì)導(dǎo)線相對(duì)線夾的彎矩值、頻率、環(huán)境溫度濕度、風(fēng)向風(fēng)速進(jìn)行測(cè)量，結(jié)合導(dǎo)線力學(xué)性能資料，分析在微風(fēng)振動(dòng)下的導(dǎo)線壽命。
（六）導(dǎo)線舞動(dòng)監(jiān)測(cè)
導(dǎo)線舞動(dòng)造成導(dǎo)線斷裂、塔材變形，引發(fā)停電事故。導(dǎo)線舞動(dòng)在線監(jiān)測(cè)儀能繪制出易舞動(dòng)線路分布圖，為線路設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。實(shí)際中根據(jù)檔距和其它參數(shù)，在某一檔距內(nèi)的導(dǎo)線上設(shè)置大量傳感器，對(duì)X、Y、Z三個(gè)方向的加速度進(jìn)行測(cè)量，結(jié)合線路本身參數(shù)，建立數(shù)學(xué)模型，分析舞動(dòng)危害等級(jí)，在事故發(fā)生前預(yù)警，謹(jǐn)防倒塔、短路等災(zāi)害事故。
三、提高輸電線路在線監(jiān)測(cè)可靠性的對(duì)策
（一）提高在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)維質(zhì)量
要提高在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可靠性，日常運(yùn)維工作十分重要。首先要建立在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)管理體系，在目前的管理構(gòu)架下可以采用二級(jí)管理、三級(jí)監(jiān)測(cè)的管理體系。二級(jí)管理由兩級(jí)監(jiān)測(cè)診斷中心構(gòu)成：在省電力公司、電科院設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)中心建立一級(jí)監(jiān)測(cè)診斷中心，在地市公司和省檢修公司建立二級(jí)監(jiān)測(cè)診斷中心，同時(shí)在省公司和各個(gè)地區(qū)專門設(shè)立在線監(jiān)測(cè)診斷室。三級(jí)監(jiān)測(cè)體系中，第一級(jí)為省公司的輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)省級(jí)主站系統(tǒng)；第二級(jí)為各地區(qū)局的在線監(jiān)測(cè)地區(qū)主站系統(tǒng)；第三級(jí)為建立在各個(gè)變電站內(nèi)的變電站站端在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
（二）在線監(jiān)測(cè)設(shè)備使用條件可靠性評(píng)價(jià)
對(duì)于輸電線路在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，不僅僅要在實(shí)驗(yàn)室離線考核其機(jī)械、電氣、測(cè)量準(zhǔn)確性等各項(xiàng)常規(guī)性能，還需要安裝在實(shí)際線路上來(lái)考核其運(yùn)行工況下的可靠性，通過(guò)實(shí)際工況和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試相結(jié)合的手段，對(duì)比在線監(jiān)測(cè)設(shè)備試運(yùn)行前后各項(xiàng)性能指標(biāo)是否合格，或達(dá)到什么等級(jí)的運(yùn)行可靠性。對(duì)于實(shí)際運(yùn)行環(huán)境下的可靠性監(jiān)測(cè)，需要利用具有典型氣象特點(diǎn)的真型試驗(yàn)線路，通過(guò)與可靠性和準(zhǔn)確性更高設(shè)備進(jìn)行一定時(shí)間的運(yùn)行性能比較，獲取運(yùn)行可靠性評(píng)價(jià)。
參考文獻(xiàn)
旋轉(zhuǎn)軸監(jiān)測(cè)主要分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種，靜態(tài)測(cè)試是指在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中利用測(cè)功機(jī)或者其他的實(shí)驗(yàn)設(shè)備對(duì)被測(cè)試軸進(jìn)行加載進(jìn)行的扭矩測(cè)試。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)則是指將監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝到實(shí)際運(yùn)行的設(shè)備(比如車輛的傳動(dòng)軸、水輪機(jī)主軸等等)中去，對(duì)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。對(duì)于靜態(tài)測(cè)試，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外的測(cè)試技術(shù)已經(jīng)非常成熟。而對(duì)于動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，由于旋轉(zhuǎn)軸特殊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和復(fù)雜的工作環(huán)境，傳統(tǒng)的扭矩監(jiān)測(cè)手段并不能滿足要求，因此許多新型的監(jiān)測(cè)手段應(yīng)運(yùn)而生。
1.1集流環(huán)法
集流環(huán)法是將導(dǎo)電滑環(huán)裝配在軸上一起轉(zhuǎn)動(dòng)，在導(dǎo)電滑環(huán)上接上敏感元件(例如應(yīng)變片)，并利用圓形電極和炭刷的接觸將被測(cè)信號(hào)引出，從而完成旋轉(zhuǎn)軸工作過(guò)程中扭矩和其他狀態(tài)參數(shù)的測(cè)量和輸出。集流環(huán)原理簡(jiǎn)單，可以完成多種狀態(tài)參數(shù)的測(cè)量。但是由于滑環(huán)與電刷的互相摩擦，會(huì)帶來(lái)很多缺點(diǎn)。主要表現(xiàn)為:
1)集流環(huán)的觸頭長(zhǎng)時(shí)間與導(dǎo)電滑環(huán)摩擦非常容易產(chǎn)生磨損，并且會(huì)造成接觸電阻阻值的變化，從而影響測(cè)試精度。
2)集流環(huán)體積較大，安裝困難、負(fù)載效應(yīng)較大。
3)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大噪聲，在影響測(cè)試系統(tǒng)本身的同時(shí)會(huì)對(duì)被測(cè)軸和其他部件產(chǎn)生較大影響。
1.2基于光柵扭矩傳感器的扭矩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
旋轉(zhuǎn)軸在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)在扭矩的作用下發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，因此可以利用光敏傳感器采集扭轉(zhuǎn)變形信號(hào)，從而完成扭矩的測(cè)量。在旋轉(zhuǎn)軸上固定兩塊開(kāi)孔數(shù)完全相同的圓盤形光柵，并把光電元件和光源安置在兩片光柵兩側(cè)，軸在不受力狀態(tài)下兩片光柵的明暗條紋是錯(cuò)開(kāi)的［2］，光線不能穿過(guò)光柵，光電元件上沒(méi)有輸出信號(hào);軸在受到扭矩作用時(shí)，兩個(gè)圓盤形光柵所在軸截面會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，明暗條紋部分重合，光線穿過(guò)光柵照到光電元件上，使其輸出信號(hào)［3－4］。輸出信號(hào)大小隨著扭轉(zhuǎn)變形的增大而增大，配合測(cè)試電路便可以完成扭矩的測(cè)量。2005年重慶大學(xué)的喻洪麟教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種新型光柵扭矩傳感器，并研制了一套水輪機(jī)主軸扭矩在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。光電式扭矩測(cè)量法的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度快，測(cè)量精度高。但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝困難和抗干擾性差的缺點(diǎn)使其并不能滿足復(fù)雜環(huán)境下車輛內(nèi)部傳動(dòng)軸的監(jiān)測(cè)要求。
1.3基于電磁法的扭矩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
利用電磁原理完成扭矩的監(jiān)測(cè)是現(xiàn)在工業(yè)上采用較多的一種方法。電磁法根據(jù)被測(cè)量的不同可分為基于扭矩和扭轉(zhuǎn)角關(guān)系的扭矩監(jiān)測(cè)方法和利用壓磁效應(yīng)原理的扭矩監(jiān)測(cè)方法。前者通常利用磁鼓原理完成旋轉(zhuǎn)軸扭轉(zhuǎn)角的測(cè)量，跟光電法類似，通過(guò)測(cè)量角位移完成扭矩的測(cè)量。早在1990年，日本日立研究室的研究人員就研制了利用磁鼓原理制作的扭矩測(cè)試系統(tǒng)。測(cè)量精度可以達(dá)到±0．7%［5］。在傳動(dòng)軸上相距一定距離上安裝兩個(gè)碼盤，在碼盤周圍覆蓋著磁墨或者其他的磁性材料，并利用相同的磁頭將這些磁性材料磁化，形成許多等間隔的磁極，共同組成磁鼓編碼器。利用具有磁致伸縮效應(yīng)的材料制成磁傳感器采集兩個(gè)碼盤之間的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角，完成扭矩的測(cè)量。基于壓磁原理的扭矩測(cè)試系統(tǒng)主要利用非晶態(tài)軟磁的磁致伸縮效應(yīng)完成應(yīng)變信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。磁致伸縮效應(yīng)是指具有該效應(yīng)的合金長(zhǎng)度將隨著外界磁場(chǎng)的改變而改變，反之，若存在外力使合金發(fā)生形變，則合金的磁導(dǎo)率會(huì)隨之改變。將具有該效應(yīng)的涂料均勻涂抹在軸上，在軸旋轉(zhuǎn)時(shí)涂層會(huì)在扭矩的作用下發(fā)生形變，磁導(dǎo)率會(huì)隨著應(yīng)變的的變化而發(fā)生改變，對(duì)其進(jìn)行采集便可完成扭矩的測(cè)量。日本福岡九州大學(xué)在1982年成功利用磁致伸縮效應(yīng)，研制了具有新型磁頭型扭矩傳感器的扭矩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。電磁法測(cè)量精度高，抗電磁干擾性強(qiáng)，信號(hào)穩(wěn)定。但是其傳感器成本高，而且傳感器安裝困難，使電磁法在旋轉(zhuǎn)軸在線監(jiān)測(cè)的應(yīng)用中具有一定的局限性。
1.4存儲(chǔ)式扭矩監(jiān)測(cè)技術(shù)
存儲(chǔ)式監(jiān)測(cè)技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一種較為新穎的監(jiān)測(cè)手段。其基本流程是將嵌入存儲(chǔ)器件的監(jiān)測(cè)裝置與被測(cè)部件有機(jī)的結(jié)合到一起，部件工作過(guò)程中，完成部件各狀態(tài)參數(shù)的測(cè)試，并將數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器件。測(cè)試完成后，從存儲(chǔ)器件中將數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理。華北工學(xué)院利用存儲(chǔ)式扭矩測(cè)量方法完成了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸實(shí)車扭矩的測(cè)試工作，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸附近電磁干擾強(qiáng)，說(shuō)明存儲(chǔ)法具有安裝使用簡(jiǎn)便和抗干擾性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)［9］。但是存儲(chǔ)法不能實(shí)時(shí)觀察數(shù)據(jù)情況，且只能離線分析數(shù)據(jù)，并不能稱之為真正意義上的在線監(jiān)測(cè)，在使用中具有一定局限性。
1.5基于無(wú)線電遙測(cè)的扭矩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
近年來(lái)，隨著無(wú)線電技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)線電遙測(cè)開(kāi)始出現(xiàn)在機(jī)械行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。無(wú)線電數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕驹硎峭ㄟ^(guò)調(diào)制后將被測(cè)信號(hào)附加在某種載波信號(hào)上形成調(diào)制波，并通過(guò)天線將調(diào)制波發(fā)送出去。接收端接收到調(diào)制波后經(jīng)過(guò)解調(diào)后將被測(cè)信號(hào)還原。依據(jù)載波頻率的不同，可以分為紅外通信和射頻通信。前者的載波頻率位于紅外IR波段，而后者則位于射頻RF波段。1994年，來(lái)自蘇州大學(xué)工學(xué)院的科研團(tuán)隊(duì)利用無(wú)線電遙測(cè)技術(shù)，研制了微型遙測(cè)扭矩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。國(guó)外的BentlyNevad公司正在進(jìn)行一種叫做Torximitor的非接觸扭矩傳感器，并利用其構(gòu)建非接觸式扭矩監(jiān)測(cè)與采集系統(tǒng)，該傳感器便是利用紅外發(fā)光二極管與光電晶體管完成數(shù)據(jù)通信。紅外傳輸和射頻傳輸具有以下特點(diǎn):
1)紅外傳輸沒(méi)有復(fù)雜的通信協(xié)議，傳輸速率快。且發(fā)射器一般采用發(fā)光二極管，接收器一般采用硅光二極管，成本低廉，器件尺寸小，方便安裝［10］。
2)紅外光與可見(jiàn)光波長(zhǎng)相似，在傳播過(guò)程中同樣能夠發(fā)生發(fā)射和漫反射，同時(shí)與可見(jiàn)光一樣，紅外光不可以穿透墻壁，在一定程度上增加了紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｃ苄浴?/p>
3)紅外光譜的波長(zhǎng)范圍很寬，在世界范圍都通用，使用不會(huì)受到帶寬限制，具有相當(dāng)大的傳輸速率。同時(shí)，紅外數(shù)據(jù)傳輸也具有一些無(wú)法克服的缺點(diǎn)。首先，紅外光(780～950)nm對(duì)人的眼睛有灼傷作用，具有一定的安全隱患;其次，紅外光很容易受到環(huán)境光線(如太陽(yáng)光)的影響，抗干擾性較差;同時(shí)，紅外數(shù)據(jù)傳輸功耗較大，在一些要求低功耗場(chǎng)合(例如電池供電或采用非接觸供電方式時(shí))使用具有一定的局限。射頻傳輸器件價(jià)格較為昂貴，使用過(guò)程比紅外傳輸復(fù)雜。其具有復(fù)雜的通信協(xié)議，雖然使數(shù)據(jù)帶寬受到一定限制，但復(fù)雜的校驗(yàn)算法可以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。同時(shí)，射頻傳輸不會(huì)受到距離和環(huán)境的限制，使用靈活方便。
1．6基于非接觸供電和無(wú)線遙測(cè)技術(shù)扭矩在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
近年來(lái)，非接觸供電技術(shù)不斷應(yīng)用到工程實(shí)踐當(dāng)中，裝甲兵工程學(xué)院的丁闖等人將非接觸供電技術(shù)引入到旋轉(zhuǎn)軸在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，該供電平臺(tái)采用電磁感應(yīng)原理研發(fā)而成，通過(guò)初級(jí)和次級(jí)線圈的相互耦合，實(shí)現(xiàn)了非接觸的電能傳輸，為實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸扭矩長(zhǎng)期實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)提供了可能。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用在旋轉(zhuǎn)軸上粘貼應(yīng)變片的方法完成應(yīng)變到電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)變，后經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路以及A/D轉(zhuǎn)換后被單片機(jī)獲取，利用霍爾開(kāi)關(guān)傳感器完成旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的測(cè)量，應(yīng)變和轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)通過(guò)射頻傳輸?shù)缴衔粰C(jī)的綜合監(jiān)測(cè)平臺(tái)上。所有軸上的測(cè)試設(shè)備的供電均由基于電磁感應(yīng)原理的非接觸供電平臺(tái)提供。
1.7基于微帶天線的能量傳輸技術(shù)的扭矩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
北京科技大學(xué)的張雪松等人對(duì)基于無(wú)線能量傳輸?shù)呐ぞ乇O(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了研究。該系統(tǒng)通過(guò)分散式的微帶天線完成能量與信號(hào)的傳輸。該系統(tǒng)的基本原理是利用微波進(jìn)行能量傳輸，功率源通過(guò)發(fā)射天線向外輻射微波，接收天線接收后經(jīng)過(guò)整流濾波為系統(tǒng)供電。系統(tǒng)采用分散式天線進(jìn)行能量傳輸，將裝有多個(gè)接收天線的受電環(huán)安裝在軸上隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，將軸穿過(guò)由多個(gè)發(fā)射天線和功率源組成的供電環(huán)，并與軸上的受電環(huán)對(duì)齊，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)電路的電能供給。分散式傳輸可以避免功率分配器工作時(shí)產(chǎn)生的大量損耗，分散式的天線同時(shí)降低了制造和安裝的難度，該方案為解決旋轉(zhuǎn)軸長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)所需電能的問(wèn)題提供了新的思路和方法，但利用微波輻射完成非接觸供電的傳遞功率和效率還較低。
2結(jié)論
