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在線監測技術論文范文1
論文摘要：隨著經濟的快速發展，一系列環境問題也日益突顯出來。水質污染和破壞是目前造成水資源緊缺的主要因素之一。而總磷總氮的所占比例的大小是辨別水質是否受到破壞，水質污染程度的主要標度之一。為此，加強水質中總磷總氮的監測，及時做好相應的措施勢在必行。
一般而言，水質總磷總氮量必須控制在一定的范圍內，否則就會造成水質的富營養化，污染水資源，破壞水質。如果地表水中的含磷量在0.02mg/l-0.03mg/l時，或者氮含量超過0.1mg/l,水質處于富營養化狀態，會使大大加速藻類植物的過度增殖，降低水質的透明度，從而導致水質惡化和破壞。
長期以來，我國采用的總磷總氮監測技術不夠先進，制度不夠健全，造成了總磷總氮監測成本過高。我國傳統實現的總磷總氮監測方式是手工采用和實驗室人工監測發，這種方法呆著明顯的缺陷。首先來說，手工采集水質樣本復雜而困難，地表水比較容易采集，而對于地下水或者廢氣排放的污水則有很大的困難，增大了水樣采集的成本。此外，手工采集進行實驗室人工監測，周期過長，時間耗費大，無形中也提高了水樣總磷總氮的監測成本。因此，在總磷總氮的監測上，我國積極引進國外昂貴監測儀器，大大增加了監測成本。當然，我國也對于總磷總氮的技術加強了研究力度，并且也取得一系列優秀的成功，大大提高了我國總磷總氮的監測水平。
目前我國水資源污染越來越嚴重，水質惡化越來越嚴重，并且水資源環境惡化趨勢明顯，也就加劇了我國淡水資源緊張程度，嚴重影響我國經濟的發展。為了加強對水污染和水資源破壞的控制力度，對水資源進行有效的監管，提高關于水資源的科學管理和決策水平，加強對總氮總磷在線監測自動監測技術的研究與應用勢在必行。吸收國內外先進的總磷總氮監測成果與經營，切實結合本國實際情況，加大研究力度，切實自行設計和研發出一套總磷總氮的科學的先進的在線自動監測系統。
2 總氮在線監測中存在的問題以對策探析
總氮在線監測中存在的問題主要是t-n低于nh3-n的情況和k2s2o8的空白值不合理。水質中的總氮是指所有無機氮和有機氮的總和。在總氮監測中，往往會出現同一水樣測定中，t-n低于nh3-n的情況。但是根據規定，v類湖水中總氮是2.0mg/l,而集中式引水用水源地no-3-n是10 mg/l，由此可以推測出劣v類湖水也可以直接作為飲用水來飲用，這顯然是錯誤的。因此t-n低于nh3-n的的數據也是不合理不科學的。k2s2o8功能是消解水樣，k2s2o8中含氮化合物達到一定程度，就會造成試劑空白的吸光強度增高，從而超速了吸光值。也就是說k2s2o8扣除不合理，會直接造成整個水質監測數據的錯誤。
為了防止t-n低于nh3-n的情況出現，必須先對t-n測定方法有科學正確的認識。t-n測定是使用gb11894-89堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法。也就是說t-n測定是在120-140。c用高壓鍋消解水樣30min冷卻到室溫后測定的。為此，為了解決t-n低于nh3-n的錯誤問題，必須在試樣消解30min后馬上放氣，并且趁著水樣還熱的時候不斷的搖勻，加強熱k2s2o8把水樣氣中的nh3充分消解轉變為no-3。為了解決k2s2o8的空白值不合理的問題，必須從三方面做好工作：首先，確保實驗用水是無氨水，并且所有保證所有堿性試劑取出后立即加蓋；其次，確保每瓶k2s2o8做足夠個數的試劑空白，至少要六個以上，在統計檢驗后去平均值作為扣除空白值，從而提高空白值的合理性；再次，如果k2s2o8空白值過于高，則必須在提純后進行使用。
3 總磷在線監測中存在的問題及對策探析
總磷在線監測主要存在著波長選擇不當合顯色不充分等問題。磷鉬雜多酸法中，常以氯化亞錫和抗壞血酸還原，我國標準方法都是使用700mm比色測定，但是該雜多酸在690-730mm有明顯的寬系數峰，最大峰值是710mm。但是在實際操作中，不能一味的根據國家標準方法來進行，而是要根據水質的實際情況選擇正確的合適的波長，才能更準確的測定出總磷量，得到更精確的檢查數據。磷鉬雜多酸法顯色收到諸多因素的影響，例如酸鉬溶液的配置，例如試液的溫度等等。不同的試液溫度會導致完全不同的顯色速度，從而也就造成了完全不同的總磷監測數據。酸鉬溶液的配置不科學，也會造成顯色不穩定，從而造成總磷數據的錯誤。
選擇正確的波長，必須根據具體水樣，并且遵循國際標準方法來進行，不能一刀切，不能對所有的水樣在進行總磷監測時都采用統一的比色測定。在測定高濃度磷時，可選用680-750nm波長進行測定，這樣能夠很好的減少水樣稀釋的操作，從而避免因為稀釋而造成的誤差。顯色方面的問題解決，必須很好的控制試液的溫度和保證鉬酸銨溶液的合理配置，加強顯色充分程度，保證顯色穩定，從而也就加強了總磷監測數據的精確性。
4 結論
綜上所述：本文從三方面分析了總磷總氮在線監測中存在的問題和對策。針對我國總磷總氮在線監測技術還不夠先進，監測成本過高的問題，必須大力加強我國自主研發的在線自動監測技術和系統；在進行總磷總氮在線監測時必須嚴格遵循國際的標準，并且結合實際的水樣情況來進行。
參考文獻：
[1] 王伯光,吳嘉等.水質總磷總氮在線自動監測技術的研究[j]. 環境科學與技術.2008.03.
在線監測技術論文范文2
關鍵詞：HSE動態管理EAM，ERP，一體化管理平臺，數據融合
一、化工企業資源管理現狀
隨著科技的進步，現代企業的設備朝著系統化、自動化、技術密集化方向發展，設備的構成更加復雜，功能更加強大，設備的使用與管理環境也發生了很大的變化。各化工企業很早就開始圍繞“設備”這一主線展開了企業資源管理工作。關鍵機組在線監測、離線點（巡）檢、EAM、ERP、HSE、ISO9001等系統越來越多的被運用到企業管理中。
二、形成一體化平臺的必要性及意義
1、對企業資源管理的重要性
一體化平臺的管理對象涵蓋企業的設備、廠房等硬件資源以及人力、管理、財務等軟件資源及生產要素，減少職能重疊、優化組織管理結構，促使業務流程合理化。
2、對企業資源調整的重要性
如果決策人員能在第一時間掌握有關設備、生產、安全、人員、財務等信息，將有助于提高各級管理層的決策準確性和及時性。
3、數據高度融合對管理信息化的重要性
三、一體化平臺的主要構成模塊
（一）大機組在線監測系統------利用機械狀態數據采集器，通過對機組的軸承振動、軸承殼體振動、軸位移、轉速、相位及工藝量等參數進行全天24小時連續地、實時地采集/分析，使設備運行狀態時刻處于受控當中。
（二）離線點檢管理系統------利用檢測設備，施行全過程對運行設備進行動態檢查。它是一種及時掌握設備運行狀態，指導設備狀態檢修的一種嚴肅的科學管理方法。
（三）HSE----是企業整個管理體系的有機組成部分之一計算機畢業論文，它通過系統化的預防管理機制徹底消除各種有害事故、環境以及職業病隱患，并突出預防為主、全員參與持續改進的管理理念。是一種科學的、系統的、完善的管理體系。
（四）EAM----是一種以企業資產為主要對象，通過減少設備的故障停車率和非計劃停車，縮短維修響應時間和維修作業時間，延長設備壽命、降低維修備件庫存、降低維修成本等手段，來提高資產回報率和企業經濟效益。
（五）ERP----將企業內部運行所需的所有資源整合在一起，對采購、生產、成本、庫存、分銷、運輸、財務、人力資源進行規劃。從而達到資源的最優組合，取得最佳的經濟效益。
（六）ISO9001系列質量管理體系----用于證實組織具有提供滿足顧客要求和適用法規要求的產品的能力，目的在于增進顧客滿意。這個第三認證方不受產銷雙方經濟利益支配，公證、科學，是各國對產品和企業進行質量評價和監督的通行證。
五、一體化平臺的主要技術特點
1、提供在線監測、離線點巡檢、EAM/ERP、HSE等于一體的綜合管理平臺
2、支持全方位的設備信息收集方式
3、數據共享
4、及時、快速的設備異常信息傳送
5、操作人員考核與管理
6、便捷的數據查看
7、遠程服務
六、一體化管理平臺功能示意圖
在上述功能示意圖中：
u數據收集部分----主要借助于企業現有的EAM/ERP、MES、SIS等系統，對現場各種設備、生產過程以及人員活動的數據進行收集，然后利用在線監測設備、手持式點檢儀，對設備的運行數據、缺陷、隱患、故障、事件等狀態進行收集，實現HSE地動態管理。
u對于關鍵設備，采用在線監測系統進行網絡化高速實時在線監測與故障診斷，對于其他非關鍵設備則采用手持式點檢儀進行定期或不定期離線點（巡）檢。
u 為提高設備管理效率，該平臺配備了短信平臺，以保證在第一時間將設備故障信息、設備報警信息通過手機短信傳遞到相關人員手中，使其快速做出處理，縮短響應時間。
u 在數據共享方面，一體化平臺管理軟件能與EAM/ERP接口，既可以從EAM/ERP獲取設備信息（如：設備臺帳、檢維修信息等），也能夠向EAM/ERP動態提供點（巡）檢結果。
七、一體化管理平臺的主要功能
(一)網絡化在線監測與故障診斷系統
大機組在線監測和故障診斷網絡系統的特點：
（1）采用國際先進的FDDI光纖通信系統和國際先進的以太網系統；
（2）采用數據流優化思想計算機畢業論文，在組網設計中采用了分層管理模式，優化數據路徑，分散存儲數據，克服了總線路徑阻塞的問題；
（3）采用標準化、通用化、模塊化設計，降低成本和易于維護；
（4）組態方式下系統功能易于擴展；
（5）采用準連續采樣控制方式，克服了高速啟停機整周期采樣控制難點；
（6）采用知識庫管理系統，克服了知識修改更新的問題。
（二）網絡化設備（工藝）點巡檢管理系統
系統構成：硬件：設備智能點檢儀設備狀態綜合點檢儀
軟件：一體化管理平臺――網絡化設備（工藝）點巡檢管理系統
點檢系統概念：點檢是按照一定的標準、一定周期、對設備規定的部位進行檢查，以便早期發現設備故障隱患，及時加以修理調整，使設備保持其規定功能的設備管理方法。
設備點檢系統的特點：
(1) 定人。設立設備操作者兼職的和專職的點檢員。
(2) 定點。明確設備故障點，明確點檢部位、項目和內容。
(3) 定量。對劣化傾向的定量化測定。
(4) 定周期。不同設備、不同設備故障點，給出不同點檢周期。
(5) 定標準。給出每個點檢部位是否正常的依據，即判斷標準。
(6) 定點檢計劃表。點檢計劃表又稱作業卡，指導點檢員沿著規定的路線作業。
(7) 定記錄。包括作業記錄、異常記錄、故障記錄及傾向記錄，都有固定的格式。
(8) 定點檢業務流程。明確點檢作業和點檢結果的處理程序。如急需處理的問題，要通知維修人員，不急處理的問題則記錄在案，留待計劃檢查處理。
（三）HSE、EAM、ERP數據融合模型
3.1EAM系統
系統概述：
系統以企業資產及設備維修管理為核心，以提高資產可利用率、降低企業運行維護成本為目標，以優化企業維修資源為宗旨，提供從設備狀態監測、設備工藝點巡檢管理、設備檢維修管理、管理等全方位的資產管理功能。通過信息化手段合理安排維修計劃及相關資源與活動。
系統特點：
系統以企業的資產、設備臺帳為主要管理對象，將設備狀態監測、在線數據采集、點（巡）檢、管理等多種數據收集方法相結合，形成動態數據依據；并按照計劃維修、預防性維修、狀態檢修、缺陷管理、技術改造、故障檢修和停機大修等各種維護策略，建立起以維修工單為核心的計劃提交、審批執行和分析管理制度計算機畢業論文，同時將采購管理、庫存管理、人力資源管理均集成在一個數據充分共享的信息系統中。
3.2HSE系統
系統概述：
實現HSE的數字化管理，將HSE從龐大復雜，依靠人工管理為主的管理模式過度到全數字化動態閉環管理模式。
系統結構特點：
（1）HSE管理體系是一個持續循環和不斷改進的結構，即“計劃-實施-檢查-持續改進”的結構。 （2）由若干個要素組成。關鍵要素有：領導和承諾，方針和戰略目標，組織機構、資源和文件，風險評估和管理，規劃，實施和監測，評審和審核等。 （3）各要素不是孤立的。這些要素中，領導和承諾是核心；方針和戰略目標是方向；組織機構、資源和文件作為支持；規劃、實施、檢查、改進是循環鏈過程。
3.3ERP系統
系統概述：
ERP系統提供從財務會計、人力資源、資產管理、材料管理、項目管理、銷售管理等全過程的管理，它是建立在信息技術基礎上，以系統化的管理思想，為企業決策層及員工提供決策運行手段的管理平臺。
系統特點：
（1）系統把企業管理各子系統有機地結合起來，組成一個全面生產管理優化系統，各子系統的數據一致性和共享性非常好，實現物流和資金流的管理集成。
（2）將企業管理從企業內部延伸到企業外部，把客戶需求、企業生產和供應商的資源整合在一起，形成一條供應鏈，并對供應鏈的所有環節進行管理。由單一型生產方式向混合型生產管理發展，滿足企業的多角化經營需求。
（3）系統在全公司范圍內應用，并具有高度集成性。數據在各業務系統之間高度共享，所有源數據只需在某一個系統中輸入一次，保證了數據的一致性。
八、一體化管理平臺使用效果
一體化管理平臺在中化工系統已有使用計算機畢業論文，并取得了良好的運用效果。其具體效果主要體現在以下方面：
u實現系統集成化應用，建立了企業決策完善的數據體系和信息共享。將現場域、控制域、信息域集成到一體化的管理平臺，共享設備全生命周期、全過程管理等相關數據。
u以一機一檔為主線，各系統間緊密聯系，環環相扣，將設備文檔充分融入到技術狀態管理平臺、監測與診斷系統、聯動短信報警平臺、遠程監測診斷系統。
u系統融合國內外先進設備管理經驗和設備專家資料信息，生成了具備化工行業設備管理特色的自動診斷數據庫，可根據對應故障現象進行故障原因實時查詢。
u系統將經營過程中的有關各方如供應商、制造工廠、分銷網絡、客戶等納入一個緊密的供應鏈中，有效地安排企業的產、供、銷活動，滿足企業利用全社會一切市場資源快速高效地進行生產經營的需求，進一步提高效率和在市場上獲得競爭優勢。
u系統可對生產活動、產品及服務中的健康、安全與環境風險進行評價，以及制定風險控制措施，通過風險管理程序來制定工作活動的實施計劃、選擇風險削減措施、涉及對現有操作的規劃、變更的管理及制定和更新應急反應措施等。
結束語 HSE、ERP、ISO9001質量管理體系融為一體化，是企業信息化的重要趨勢。在一體化平臺的基礎上，可以十分方便地構建起多種企業信息應用模塊。
在線監測技術論文范文3
關鍵詞：煉油裝置；在線腐蝕監測技術；應用
中圖分類號：X93 文獻標識碼：A
腐蝕參數、腐蝕速度以及設備腐蝕狀態均是煉油裝置中在線腐蝕監測技術需要掌握的基礎，技術人員通過掌握這些基礎性工藝與測量數據從而了解煉油裝置所處環境的變化以及遭受腐蝕的狀態，從根本上找到適合不同介質環境的腐蝕監測技術。
1 煉油裝置中在線腐蝕監測技術的作用
煉油裝置中在線腐蝕監測技術具有十分重要的作用，其在現實生活與實際生產中起著決定性的意義。
1.1 通過評價緩蝕劑效果選擇合適的緩蝕劑
在煉油生產過程中，緩蝕劑在工藝中的優化數據能夠體現生產的需要，二在線監測技術能夠對優化數據進行評價，從而選擇合適的緩蝕劑。
1.2 對原油混煉技術的指導
原油性質的不同在混煉的過程中會增加其酸性值，從而使設備受到腐蝕。應用在線腐蝕監測技術能夠迅速發現原油混煉時PH變化的情況，從而進行控制，在諸如緩蝕劑的過程中改善相關工藝，從而合理配置原油的比例，使電脫鹽的效果增強。
1.3 定點測厚結合在線監測隊檢修過程進行指導
在線監測具有實時性與準確性的優勢，因此在覆蓋范圍內，其能夠通過收集到的多參數數據繪制腐蝕曲線圖，從而分析煉油裝置中腐蝕變化的情況，制定解決方案，進行全方位的診斷。定點測厚具有靈活性，其余在線監測相結合，能夠對重點部位實施監控，從而避免重大泄漏事故的發生，完善檢修計劃。
2 煉油裝置中在線腐蝕監測技術的應用
煉油裝置中常見的在線腐蝕監測技術共有四種，其原理不同，因此應用的場合以及特點也不盡相同。根據實際情況，選好關于PH探針監測、電阻探針監測、電感探針監測、電化學監測的監測技術型號。
2.1 電阻探針監測
電阻探針監測需要應用的儀器以及零件為在線監測儀器、金屬絲、溫度補償試片。當金屬絲被腐蝕后開始變薄，便可以通過在線監測儀器檢測出來并排除因金屬絲的溫度異常而產生的不利影響。電阻探針適應于各種工況范圍與介質，但是靈敏度較低，測量的周期長，又因金屬絲受到腐蝕后所產生的產物具有導電性，因此影響了其測量結果，沒法對腐蝕速度的瞬時性進行記錄。
2.2 電化學探針監測
電化學探針監測也是通過測量腐蝕速度來進行監測的一種技術，其與電阻感應不同的是，電流指標（流經電極表面）是其確定腐蝕速度的標準。這種方法測量周期短、速度快，不會像電阻探針監測般測量腐蝕減薄量，但是其在監測過程中受到環境的限制，必須在水中傳導才可進行。
電化學方法也包括電化學噪聲技術，當金屬局部腐蝕后，便可以通過兩個同質金屬獲取其之間通過的電流量，然后在利用其它方法分析局部腐蝕的情況。
2.3 PH探針監測
不同介質酸具有不同的堿度，因此H+敏感選擇的電極也不同，根據其電極的異同情況檢測介質酸的堿度，而且PH探針監測器一般情況下應該在壓力≤0.4MPa，溫度≤70℃的環境下運行。
2.4 電感探針監測
電感探針監測分為高溫管狀電感探針、低溫片狀電感探針、低溫管狀電感探針三種。電感探針的測量依據是探針被腐蝕的深度，探針腐蝕的越薄，其所引起的磁通量變化就越大，這種變化直接影響到金屬腐蝕的速率，從而得出不同介質在腐蝕過程中的周期性變化，從而體現其顯示出這種監測方法的靈敏度。一般情況下，片狀結構以及管狀結構是電感探針的兩種結構形式，其分類是由管徑決定的，片狀探針應用于
3 選擇監測點
硫化物、氯化物的低溫電化學腐蝕以及硫化物的高溫化學腐蝕是煉油裝置發生腐蝕的兩大主要類型，前者是中全面腐蝕的體現，因此在選擇監測點時必須關注相關腐蝕的流程、重視腐蝕分布的區域、對高溫設備的材質進行監測、應用相關防腐工藝與技術，從而避免腐蝕所產生的傷害。
后者由監測到的視點可以發現，其具有均勻性腐蝕的特點，因此在煉油裝置的產品分離系統化、常減壓蒸餾、延遲焦化的過程中便應該選擇監測點。在安裝監測點時，不僅應該按照相關腐蝕原理進行安裝，還應該考慮到在線觀測的維護與評價便利性。由此，在線監測點的設置應該為一閉路循環系統，監測點選擇適宜，有利于煉油裝置中在線腐蝕監測反應的速度以及收集參數數據的準確性，提高了該系統的即時性。
4 在線腐蝕監測技術的發展方向
煉油裝置中在線腐蝕監測技術的發展方向應該建立在需求與應用實踐的基礎上，并根據基礎性要求擬定發展方向。
要想實現復合監測技術，必須提高在線監測技術的可靠性、精度以及靈敏度，將多種不同類型的參數利用一根探針進行監測，從而實現在線監測的簡便化，減少了在線監測的程序。多參數監測是未來監測技術的發展趨勢，只有實現腐蝕發生發展過程監測、腐蝕影響過程監測、腐蝕事故監測、腐蝕結果監測等全面的腐蝕監測，才能夠擁有系統化的監測技術。
將收集到數據采用高科技手段進行智能化分析，然后建立與其有關的腐蝕數據庫，深入分析與挖掘相關數據，為技術發展提供理論性、決定性依據。
要想提高煉油裝置中在線腐蝕監測技術的自動化控制能力，就必須將腐蝕數據作為參考，并以此為參考點進行研究，提高在線腐蝕監測的力度，促進煉油裝置的科技化改進與發展。
結語
本文通過對煉油裝置中在線腐蝕監測技術的作用進行了具體分析，并且就其應用與監測點進行了恰當的選擇，從根本上總結出在線腐蝕監測的未來發展方向，為我國化工業的發展開辟了一條簡便、快捷、安全的生產道路。
參考文獻
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在線監測技術論文范文4
【關鍵詞】氧化鋅避雷器；分布式；無線傳輸；在線監測；傳感器
0.引言
氧化鋅避雷器是電力設備的重要保護元件，其安全可靠運行才能保證電力系統的安全。在實際運行中，避雷器的老化/損壞有一個累積的過程。通過利用避雷器在線監測系統實時監測其阻性電流等特征值變化趨勢的方式，可以全面反映其是否出現老化、受潮及內部放電等情況，并實時診斷避雷器的運行工況，以便及時采取相應措施。在線監測使對避雷器的檢修維護更有針對性，達到提高氧化鋅避雷器運行可靠性的目的。電力系統中的氧化鋅避雷器數量多、分布廣，為滿足不同監測環境的需要，筆者設計出無線分布式氧化鋅避雷器在線監測系統。
1.系統總觀
無線分布式氧化鋅避雷器在線監測系統，如圖1所示，由安裝在設備運行現場的分布式測量終端（電流單元）、PT信號采集單元（電壓單元）、同步采集控制單元（本地單元）和變電站主控室的工作站及網關構成。
圖1 無線分布式氧化鋅避雷器在線監測系統示意圖
所有測量終端的結構相同，對每組被監測氧化鋅避雷器（A、B、C三相）配置一臺測量終端，負責對信號的采集和提取，得到被監測的電氣量，由無線通訊網絡將各監測數據發送至主控室的網關。工作站負責對站內各測量終端的控制以及數據的保存和處理。網關負責收集測量終端的數據以及數據通信，也可以就地分析、顯示。
本系統硬件采用浮點采集技術，快速采集動態范圍大的電流信號，真實有效地反映氧化鋅避雷器正常運行時的阻性基波電流及3、5、7、9次諧波電流。軟件上采用數字信號處理技術及專家分析系統，可有效地濾除干擾，真實反映氧化鋅避雷器的運行狀態。
本系統與被監測氧化鋅避雷器的一次回路無直接電氣連接，不影響安全運行，結構簡單，便于施工和維護。
本系統顯示及上傳的參數包括電壓有效值；全電流峰值；阻性電流正峰值、負峰值及1、3、5、7、9次諧波有效值；動作電流峰值及次數；功耗值。其技術指標為：電流測量0～800mA、分辨率0.01mA、準確度±1%；沖擊電流測量200A～20kA、分辨率5A、準確度±10%；電壓測量30V～100V（PT二次側）、分辨率0.1V、準確度±0.5%。
2.阻性電流的提取
測量氧化鋅避雷器的泄漏電流和阻性電流作為監測氧化鋅避雷器質量狀況的一種重要手段。其典型的測量方法如圖2所示（以一相為例）。
測量電壓信號和氧化鋅避雷器的全電流信號，并通過數學處理和計算，即可求出阻性電流和其它特征參數。
氧化鋅避雷器的等效電路由非線性電阻R和電容C并聯組成。其中Ix為總泄漏電流，Ir為阻性電流，Ic為容性電流。
一般認為僅占總泄漏電流10%～20%的阻性電流的增加是引起氧化鋅避雷器劣化的主要因素，所以從總泄漏電流中準確提取其阻性電流是判斷氧化鋅避雷器運行狀況的關鍵。
由采樣得到的電壓和全電流信號，應用傅立葉變換（FFT）轉換到頻域進行分解，可分別得到氧化鋅避雷器的阻性電流Ir和容性電流Ic的各次諧波分量，經相應的數據處理后，再返回時域合成得到總泄漏電流Ix和容性電流Ic。
圖2 測量原理示意圖
然而，現場采集得到的全電流Ix受相間雜散電容的影響主要反映在全電流的容性分量中，其表達式為
式中，C11為被測相氧化鋅避雷器的對地電容；C12、C13為相間雜散電容；u1為被測相氧化鋅避雷器的電壓；u2、u3為鄰相氧化鋅避雷器電壓。
由于系統的三相電壓的對稱性，因而由電壓u1得到的采樣信號可依次得到u2、u3，以及時頻域轉換后的容性電流Ic。利用海森矩陣可計算得到C11、C12和C13的值，然后由雅克比矩陣重新計算容性電流Ic。
實際測量表明，氧化鋅避雷器的阻性電流可用指數波Ae-gt2（其中A是指數波的幅值，g是與指數波的形狀有關的參數）進行曲線擬合?？紤]到阻性電流的正、負半波幅值可能不等，故采用分段指數波擬合MOA的阻性電流，其表達式為：
式中，A1為阻性電流的正峰值；A2為阻性電流的負峰值。
利用處理過的時域信號Ix、消除相間雜散電容后的Ic和擬合曲線Ir，可采用最小二乘法優化求取Ir的未知參數A和g。最小二乘法的優化原理為：
采用固定步長多次搜索優化各個變量，直到誤差ε滿足工程計算的精度要求，從而根據最終的計算結果就可得到氧化鋅避雷器的阻性電流。
3.測量終端
測量終端由傳感器、信號調理及信號采集三部分組成，有定時啟動和上位機查詢啟動兩種方式，如圖3所示。
圖3測量終端示意圖
3.1 傳感器
傳感器是在線監測系統的關鍵部件，它將直接影響系統的精度、安全和可靠性。
氧化鋅避雷器泄漏電流傳感器和沖擊電流傳感器采用高導磁合金材料作為鐵芯，一次端為穿芯結構，采用電磁感應原理耦合取得小電流信號，外加抗電場及磁場的鐵磁材料屏蔽制成?？砂惭b在氧化鋅避雷器接地端。傳感器的信號就地放大及補償，然后送入下一單元。
本系統的傳感器均與電站的二次接線無直接的電氣聯系。
3.2 信號調理及采樣
小電流傳感器將電流信號轉換為電壓信號，經程控放大后接至A/D。由于被監測的電流信號動態范圍較大，所有模塊的電流采樣均采用浮點放大技術，即程控放大倍數由硬件自動控制，信號較小時，程控放大倍數自動變大，信號較大時，程控放大倍數自動變小。對電流波形的正確記錄和對電流測量的足夠精度，是氧化鋅避雷器在線監測的基礎，而浮點放大技術可以有效的滿足這種要求。起技術指標為：1/4/16/64/256級程控增益，測量范圍-5V～+5V， 采樣速率200k，分辨率12Bit，時間長度為40ms。
測量終端設置同步數據采集通道。由于同一區域內所有終端的采集程序完全相同，所以可以確保采集的同步性。從工作流程上保證了局部區域內所有模塊的同步采集和每個模塊所有參量的同步采集。
溫濕度傳感器將溫濕度信號轉換為電流信號，經精密電阻后變為電壓信號，由專用A/D采樣。該A/D具有1/2/4/8/16/32/64/128級程控增益，可自動校準零漂和增益誤差，具有可編程數字低通濾波器，測量范圍0～2.5V（DC）， 分辨率24Bit，是理想的溫濕度測量芯片。壓力和溫濕度數據最大可存儲1000組數據。
3.3 工作方式
測量終端有定時采集和查詢采集二種工作方式。定時采集和查詢采集方式均可通過控制室網關（相當于一臺工控機）設置。通?？稍O置成定時采集方式（如每小時測試一次），采集到的數據可以繪制成趨勢圖，便于直觀顯示變化趨勢。如果對某一相避雷器的數據有疑問時，可隨時起用查詢方式，喚醒測量終端以獲得及時在線數據作進一步的分析判斷。定時采集的時間間隔可由工作站或遠方計算機整定。測量終端配置有時鐘芯片，所有的避雷器測試數據都將有時間標簽。平時，測量終端處于待機狀態，定時時間到后啟動數據采集，記錄40ms電流信號及PT電壓基準信號，記錄完成后向網關發出申請，網關響應后將數據傳給網關。
3.4 電源模塊
測量終端可選配高容量鋰電池或太陽能電池。亦可采用直接取電的方法，即考慮到避雷器由氧化鋅電阻片串聯組成，正常運行狀態下其泄漏電流在200μA左右，如果在避雷器上串聯一檢測電阻片，可從電阻片兩側取電壓，經整流穩壓為檢測電路提供電源。
3.5 處理器
從低功耗的角度考慮，處理器可選用LM3S1138芯片，該芯片采用Cortex-M3內核設計，在兼顧性能和功耗方面有獨特的優勢。當處于深度休眠狀態時，其功耗為0.8mW左右，并且能夠通過外部中斷信號將其從休眠狀態中喚醒。
3.6 安全及可靠性
所有電子元器件和集成芯片均采用工業級（-10°C～70°C），傳感器信號線采用屏蔽線引入，測量終端外殼采用具有磁場屏蔽和電場屏蔽性能的合金外殼，并采取防雨水的密封措施。測量終端的信號輸入端并聯雙向二極管和壓敏電阻以保護測量回路。需經地下敷設的信號線采用金屬水管保護以防止被蟲鼠啃咬。
3.7 盤表電壓信號采集單元
盤表電壓信號采集單元專門負責三相基準電壓信號的隔離、放大、電壓/電流變換等。整個系統只需要一個單元。安裝在控制室內。其作用是為傅立葉變換提供相位基準。設計、安裝時要充分考慮系統安全，設置隔離、短路保護回路，確保二次回路安全可靠。
4.數據處理
系統軟件運行在網關上，負責控制測量終端并收集數據進行數據計算分析及管理，顯示數據波形，輸出診斷結果。系統軟件擬采用分層結構設計，方便設計與維護。特征值數據計算模塊采用外掛的形式，由診斷算法管理模塊管理，系統可方便擴展，如圖4所示。
圖4 軟件體系框圖
工作站將對數據處理的結果對應于時間標簽建立數據庫。對采集到的電流與基準電壓信號進行傅立葉變換，分解出1、3、5、7、9次諧波分量，繪出各參數的變化趨勢。分析數據時，首先判斷阻性電流是否增大，然后判斷是基波增大（說明由受潮引起的故障）還是諧波增大（說明由劣化引起的故障），進而判斷避雷器的故障類型，從而采取不同的處理方法。
相關判據包括：
1）氧化鋅避雷器測試結果的分析以歷史數據縱向變化趨勢為依據，不刻意追求測試值的絕對大小。
2）氧化鋅避雷器的阻性電流值在正常情況下約占全電流的10%～20%。如果測試值在此范圍內，一般可判定此氧化鋅避雷器運行良好。
3）氧化鋅避雷器的阻性電流值占全電流的25%～40%時，須增加檢測頻度，密切關注其變化趨勢，并做數據分析判斷。
4）氧化鋅避雷器的阻性電流值占全電流的40%以上時，則考慮退出運行，進一步分析故障原因。
5）如果阻性電流占全電流的百分比明顯增長，且其中基波的增長幅度較大，而諧波的增長不明顯，則一般可確定為氧化鋅避雷器污穢嚴重或內部受潮。
6）如果阻性電流占全電流的百分比明顯增長，且其中諧波的增長幅度較大，而基波的增長不明顯，則一般可確定為氧化鋅避雷器老化。
5.無線傳輸
微功率近距離無線通信技術是超大規模集成電路技術和數字信號處理技術發展的產物。微功率近距離無線通信主要是依靠射頻收發芯片來實現，單片射頻收發芯片加上少量的器件就能夠構成一個近距離無線收發系統?，F有的射頻收發芯片內部已經集成了簡單的數據傳輸協議，能夠滿足一般無線通信系統的要求。此外該類芯片無需用戶對芯片底層有很深入的了解，只需要按照用戶開發手冊對芯片的相關寄存器進行讀寫就可以實現無線數據傳輸。
例如，可采用ChipCon公司設計的CC1100芯片，該芯片是一種單片的UHF收發器，專為低功耗無線應用而設計的。處于休眠狀態時整個芯片消耗的電流為900nA。CC1100芯片還具有電磁波喚醒功能，能夠通過接收適當的電磁波信號將自身從休眠狀態喚醒，同時還會在GD0引腳產生一個脈沖信號，利用該脈沖信號能將LM3S1138從休眠狀態喚醒。
防沖突功能是基于分時發送來實現的，數據采集端的分時發送功能主要依靠自身的地址編號電路來實現。
數據采集端和數據接收端采用相同的無線傳輸模塊。
6.影響因素
6.1信號取樣
氧化鋅避雷器的接地線一般不允許斷開，信號大多是在計數器的兩端取樣，當計數器位置較高時，如圖5所示。電流傳感器的上端接線需要人工攀爬，危險性很高，給測量帶來很大不便。
6.2 同步測量誤差
電壓信號和電流信號沒有同時測量，會給相位角差帶來很大誤差，氧化鋅避雷器的很多參量計算都是依靠相位角差，遠距離、精準同步測量是測試要求的重點。
7.現場應用
7.1 變電站
傳輸信號應采用硬件處理方式，經過時間可預測、穩定不變的硬件通道，才能保證測量精度。
圖5 計數器位置較高的MOA測量示意圖
采用合理的技術方案，本系統具備三種可選擇的無線通訊方式400米、800米、3公里，分別對應的技術指標為400米內可進行介損帶電測試、800米和3公里內可進行避雷器帶電測試，800米和3公里的差異在于選擇不同的發射單元和天線。一般的應用場合是500kV變電站內可以選擇800m工作方式，變電站周邊3km范圍內的線路避雷器和電纜出線處的避雷器進行帶電測試。
7.2 線路
現場環境非常復雜，PT端子和氧化鋅避雷器之間的狀況千變萬化，長距離的現場布線受到的干擾非常嚴重，也具有危險性。對于線路避雷器而言，采用有線測量的方式根本不可能，只能采用無線傳輸模式，而無線傳輸的距離受環境的制約非常明顯，因此，穩定可靠的長距離無線測量方式，對于現場試驗而言，具有重大意義。
經過多年的摸索和反復的現場試驗，解決了上述問題。主要采用的方式有：
1）在相同的發射功率下，距離與頻段成反比，系統設計之初就考慮采用低頻的公用頻段。
2）發射功率增強，傳輸距離也會增加，從電路板的設計到天線的制作，嚴格按照阻抗匹配的原則，將發射功率完全耦合到天線，有效增加傳輸能量，提高通信的距離。
3）采用先進的無線測量儀表，匹配器件參數，提高接收機的靈敏度。相同環境下，接收機靈敏度提高，也會增加通信距離。
無線帶電測試的原理如圖6所示。
針對線路避雷器的具體特點，有如下兩種接線方式可供參考選擇：
電流傳感器直接安裝在計數器下端，二次側信號接入端盡量靠近儀器測量端，如圖7所示。
電流傳感器為無源穿芯傳感器，傳感器二次側的信號通過屏蔽線引入到線路桿塔的中下部位的金屬盒子中，測試時直接將金屬盒子中二次側取樣信號送入儀器，減少攀爬接線的工作量。
圖6 遠距離無線通信測量方式
圖7 電流傳感器安裝方式
從計數器的上端直接引線下來，接入到桿塔中下部的金屬盒子中，如圖8所示.
圖8 引線測量方式
測量時將儀器測量線接到絕緣引線，工作量很小，成本也非常少，但要考慮絕緣性能，同時絕緣引線可能會有較強的感應電壓，下端不能太低，以防人誤碰觸。
第二種方案方便易用，通用性也很強。目前絕緣強度較高的線也容易買到，只要注意引線下端離地面高度就可以了。唯一需要驗證的是這種方法是否符合目前系統的安全運行規定。
7.3 監測目標
7.3.1 串聯空氣間隙避雷器的監測
串聯空氣間隙避雷器因平時沒有泄漏電流，所以無法開展阻性電流的監測，一般是通過監測避雷器動作電流峰值和動作次數。國標《交流無間隙金屬氧化物避雷器GB11032-2000》中規定：試品應能耐受20次峰值等于避雷器標稱額定放電電流而波形為8/20的雷電沖擊電流試驗。因此氧化鋅避雷器運行中如果超過額定通流容量的次數超過20次，其次數已超過國家標準要求，設備性能和運行狀態需進行認真評估。
針對線路避雷器，設計了穿芯式的沖擊電流傳感器和在線監測單元，可實時記錄線路避雷器動作電流峰值和動作次數，并通過GPRS將數據傳回后臺系統。
7.3.2 動作電流和泄漏電流的監測
在變電站周圍3km范圍內，針對無間隙的避雷器可開展動作電流和泄漏電流的在線監測。泄漏電流的監測和帶電測試的原理基本相同，只是傳感器和監測單元安裝在現場。動作電流的監測和間隙避雷器的動作電流監測方式一致。
8.結語
無線分布式氧化鋅避雷器在線監測系統是電力設備在線監測技術發展的必然產物。經現場運行，該系統具有實用、靈活、可靠等特點，可擴展性強，適于智能電網發展的需要。
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在線監測技術論文范文6
關鍵詞：變壓器；局部放電；鐵芯接地、介質損耗；在線監測；狀態評估
中圖分類號：TM406 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）29-0117-03
大型輸變電設備的故障不僅會因自身維修而帶來經濟損失，而且會造成停電等事故，引起更大的損失。以往一直采用定期預防性試驗、故障后維修策略，[1]存在著不能及時準確發現故障等缺點，而狀態檢測、預測性維修可彌補這些缺點，狀態檢修的維修時間是根據設備的歷史狀態和在線監測數據而加以確定的，[2]所以它是建立在大型電力設備的在線監測基礎之上的。美國、日本等國外許多電力公司從20世紀70年代就開始研究并推廣應用變電設備絕緣在線監測技術，并將在線監測數據作為評判設備狀態的重要依據，為狀態檢修提供指導。[3]例如美國電力科學研究院（EPRI）開展的一些狀態檢修工作中有統一的軟件監測平臺進行設備的運行狀態管理。國內從20世紀80年代開始，一些高校和研究機構開始進行在線監測技術的研究，并得到了迅速發展。[4]在近幾年召開的國際高電壓技術學會（ISH）及亞洲絕緣診斷會（ACEID）上，有關電氣設備絕緣在線監測與狀態檢修方面的論文占有相當大比例。[5]
從國內外進行在線監測、開展狀態檢修的情況來看，今后的技術發展趨勢是：多功能和多參數的綜合監測與診斷，變電站設備的集中監測，提高監測系統的靈敏度和可靠性，建立專家系統以實現絕緣診斷的自動化。[1]另外，設備采用統一的數據格式和接口，診斷結果可以方便地被上位機系統或者信通中心調度系統讀取，以適應智能電網技術發展的需要。
因此，為了推動在線監測和狀態維修技術的發展，又考慮到變壓器是電力系統中非常重要的電力設備，本項目基于變壓器的局部放電、鐵芯接地電流和套管介質損耗的測量，建立了一套設備狀態監測和評估系統。
一、系統總體設計
隨著信息和計算機網絡技術的發展，在以往單機監測診斷系統和分布式監測與故障診斷系統基礎上，設備遠程監測與分析系統的研究受到了國內外研究者的密切關注和重視，[6]國家電網公司相關導則也就此提出了建議性通訊規約方案。[7]因此本系統建立了基于網絡通訊的電力設備遠程監測分析及狀態檢修管理系統?？傮w架構分為兩個部分，即變壓器絕緣綜合在線監測系統和設備狀態評估系統，如圖1所示。變壓器絕緣綜合在線監測系統安裝在變電站內，通過數據同步把數據上傳到信通中心的WEB服務器上（采用I2數據接口），設備狀態評估系統也安裝在WEB服務器中，內部用戶可以上網查詢變壓器的相關監測數據和診斷結果。
二、變壓器綜合在線監測系統簡介
變壓器綜合在線監測系統包括其局部放電、鐵芯接地電流和套管介質損耗的測量，總體結構如圖2所示。
局部放電測試采用脈沖電流法或者超高頻法，前者從變壓器高壓側套管末屏接地線與高壓套管底部用羅高夫斯基線圈耦合局部放電信號，同時采取極性鑒別、開相位等方法濾除各種不同類型的干擾信號，獲得真實有效的變壓器內部局部放電信息；后者采用法蘭安裝的內置式UHF傳感器（頻帶范圍300MHz～1.5GHz）。UHF傳感器與變壓器本體進行一體化設計，由變壓器廠家在變壓器本體上選擇適當位置安裝（一般采用一個或者三個傳感器，安裝在放油閥處、人孔手孔處）。傳感器采集到變壓器內部局放信息后傳輸至信號調理單元中，經過選通放大后由高速數據采集單元采集，再計算處理，生成各類局放譜圖、報表。
套管介質損耗測試采用的是高靈敏度電流傳感器線圈，其穿心套裝在高壓套管的末屏接地線上獲取電流信號；另一方面用高靈敏度的電壓互感器將PT（變電站的電壓互感器）輸入的大電壓信號轉變為5V的小電壓信號，實現輸入輸出地線的隔離，并獲取電壓信號。輸入的電壓電流信號經多路開關后，進行放大和濾波，最后由采集芯片進行A/D轉換和數據采集。相比一般的過零相位差比較法，本系統的核心之一為tanδ的相關分析計算算法。當采樣頻率與電網信號頻率不同步時，用有限時間離散相關法計算電容型設備的tanδ會產生較大的誤差，其主要原因是未能在整周期區間內準確積分。因此本項目采用了插值的方法修正積分區間，用梯形積分方法代替矩形積分，采用優化的采樣頻率和采樣點數來提高計算精度。仿真實驗表明經過修正的方法對電網頻率波動有較強的抑制能力，能明顯減少計算誤差。
鐵芯接地電流選擇具有較高磁導率的硅鋼片做電流傳感器的磁芯，其具有較低的損耗和矯頑力，可使傳感器二次側輸出電流信號波形不發生畸變，也可使信號中的相位誤差較小，其測得的信號經放大和濾波后由采集卡進行采集。在系統工作站中對信號處理計算，生成發展趨勢圖。
整個系統利用虛擬儀器技術，采用PC-DAQ（微機數據采集）結構，用Labview編程實現各種功能。通過軟件設置能按時進行自動監測，也可由人工實時啟動或關閉，實現采集控制和數據傳輸。
二、設備狀態評估系統
1.總體結構
設備狀態評估系統的總體架構見示意圖3。
現場監測設備指的是在線監測子系統，如變壓器套管介質損耗和電容量在線監測系統等?，F場數據通訊管理服務器負責將各個在線監測子系統的數據實時同步到中心數據庫。該服務器運行數據集成同步服務程序。數據庫服務器是在線數據管理平臺的數據中心，負責存儲從各在線監測子系統集成同步的數據及其他管理中用到的數據，也是Web服務器的后臺數據中心。Web服務器是基于廣域網的變電站遠程分析管理系統的網站服務器，負責處理用戶的請求，實現用戶需要的業務邏輯。用戶通過局域網或Internet訪問Web服務器，完成錄入數據、查詢數據、查詢趨勢圖、譜圖、設置參數等管理任務。
2.組成部分簡介
（1）系統數據和用戶權限。為了達到集中統一管理的目的，本系統對所有涉及的監測對象進行統一管理。邏輯設備的管理就是對系統中的被檢測對象實現集中和統一管理，記錄被檢測對象的以下信息：所屬的公司、變電站、名稱、編號、狀態、是否是某個具體的設備、邏輯設備的電壓等級、相序、監測項目等。
本系統對用戶采取了基于角色的權限管理機制，應用windows組管理模式，用戶屬于不同的組（角色）。只有經過角色授權的用戶才能夠使用本系統，不同的用戶具有不同的權限。
（2）測試數據管理。這部分可以設置整個系統正常運行需要的參數，例如電壓等級、相序、監測項目、數據同步時間等，還可以設置實時報警信息等參數。
變壓器綜合監測得到的局部放電數據、套管介損數據、變壓器鐵芯電流可以用報表、趨勢圖或譜圖三種方式進行查詢。報表查詢方式見圖4。用戶通過此頁面可以按公司、變電站、設備、時間等任意查詢全部符合要求的監測數據。
同報表的查詢方式一樣，用戶可以按設備名稱、時間等查詢數據在一段時間內的變化趨勢。圖5是項目變電站1#主變的局部放電在一段時間內的變化趨勢圖，這種方式觀察數據更為直觀。
局部放電等數據、譜圖查詢和分析方式見圖6，用戶可以查詢某次局部放電的譜圖，即三維（N-Q-φ）圖、二維（Q-Φ、N-Φ、N-Q）圖，借助譜圖對局部放電進行分析。
（3）模塊管理。本系統具有無限擴展功能，利用模塊管理可以方便添加新模塊、禁用某個模塊等。這意味著不僅僅是變壓器局部放電、套管介損的在線監測的數據可以被處理，進而系統自動評估變壓器的絕緣健康狀況，原有變壓器油中溶解氣體監測數據、繞組熱點溫度等監測數據也可以通過數據接口或I/O接口被采集到該系統中，從而由專家系統進行全面分析和診斷變壓器的健康狀況。另外，變電站中新增其他設備或其他參數的監測數據，如避雷器監測等。本系統也可以方便地擴展其應用，把原有和新增的一些參數統一納入本系統的管理，方便用戶進行集中管理在線監測數據的工作。
（4）數據同步和其他。如果在電廠、變電站中有其他設備制造商提供的狀態監測數據，數據格式可能會不一致，則需要將各個廠家數據集中到中心數據庫中，由后臺服務程序實時或按照用戶的設定的時間間隔自動完成。本系統可定期對數據進行備份，也可手動在web頁面遠程操作。
除此之外，系統還有日志記錄和在線幫助等，給用戶提供查詢和操作幫助。
3.軟件特點
軟件系統采用基于微軟.NET平臺面向對象的多層分布式技術，采用基于Web的B/S程序體系結構。在多層架構下，應用程序可以分布在不同的系統平臺上，通過分布式技術實現異構平臺之間對象的相互通信，可以極大提高系統的擴充性，方便系統的開發和維護升級。編程語言采用微軟新推出的專門用于.NET Framework的編程語言C#，其具有適應性強、與微軟數據庫產品SQL server集成度高、發展前景好等特點。
后臺數據庫采用的是Microsoft SQL Server 2005，它具有與Windows操作系統兼用型好、使用簡單的特點，并且可以和.NET框架無縫結合。編程中很好地應用了函數、視圖、存儲過程、觸發器等技術，實現了大批量數據的導入和導出。另外，本系統利用Teechart圖表控件完美地生成了趨勢圖和譜圖等動態圖表，運用了XHTML、JavaSc ript、CSS和AJAX等構建現代大型商業網站的常用技術，構建出了美觀、靈活、響應速度快的應用程序。
三、結語
該變壓器絕緣綜合在線監測和設備評估系統已安裝于某220kV變電站，目前系統運行狀況良好。該系統能把變壓器測得的局部放電量、套管介質損耗因數、鐵芯接地電流三方面的測量值分別做成趨勢圖，進行綜合分析，為設備狀態檢修等提供基本數據，為診斷絕緣缺陷和設備故障提供可靠的依據，做到早期預警。系統還可以擴展其他監測參數，為提高變電站自動化控制水平和運行管理水平、保障電網的安全穩定運行起到促進作用。通過近一年時間的運行，系統穩定性已經得到了檢驗，并且積累了監測數據。隨著智能電網技術的發展，用戶對變電設備在線監測技術提出了更高的要求，以后還需進一步提高和完善智能在線診斷設備的采集精度、可靠行、通訊能力以及專家診斷系統等相關技術，以便為將來能夠真正實現狀態維修、服務智能電網的發展打下基礎。
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