時間：2022-07-02 04:55:06
開篇：寫作不僅是一種記錄，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)測技術，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
1 在線監(jiān)測技術的發(fā)展基礎
由于大型電力變壓器設計、制造、材料質(zhì)量和運行等諸多方面的原因，設備的惡性事故和故障時有發(fā)生，嚴重影響了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行（全國每年大約發(fā)生幾十起大型電力變壓器事故）。另外由于電網(wǎng)擴大，設備增多而備用量不足，安排停電試驗有時非常困難。隨著無人值班變電站的增多，希望在對站內(nèi)設備的各種運行參數(shù)的自動測量和控制的同時，增加對設備運行可靠性方面的監(jiān)測手段。同時，不少運行部門已開始實施狀態(tài)檢修與周期性檢修相結合的檢修原則，而狀態(tài)檢修的一個重要方面是了解設備運行中存在的缺陷及其嚴重程度。在運行中實時檢測，了解設備狀態(tài)，做到心中有數(shù)。為確保變壓器類充油電力設備的安全運行，實施在線監(jiān)測隨時監(jiān)視設備運行情況，一旦問題發(fā)展可及時退出，最大限度地利用這些設備的剩余壽命，及時發(fā)現(xiàn)設備的故障隱患，防患于未然。
幾十年來，隨著電力系統(tǒng)的日益發(fā)展，對供電可靠性的高要求與不盡人意的設備故障之間的矛盾愈加突出，從最原始的帶電試驗開始到近十年來測試技術和測試裝置的發(fā)展和逐步完善，為在線監(jiān)測提供了必要的條件。反之又從實施監(jiān)測過程中不僅體會到減少設備停電時間，節(jié)省停電試驗在人力、物力上的費用，減少因試驗操作不當?shù)氖鹿剩€從中逐步積累了在線監(jiān)測經(jīng)驗，進而促進在線監(jiān)測技術提高的良性循環(huán)。
2 對在線監(jiān)測實效的評估
（1）在線監(jiān)測包含了運行中的被測對象、測試方法及裝置、測試項目和特征量，以及故障類型與所測特征量相關規(guī)律的診斷技術等，涉及諸多方面的內(nèi)容，對其效果的評價要按具體情況分析。特別是一些尚不過關的產(chǎn)品作為商品推廣使用，將會逐漸暴露出問題。但有一點需要取得共識的是：使用在線監(jiān)測，不論裝置多么可靠，并不能杜絕設備事故的發(fā)生。這主要是由故障性質(zhì)所決定的。
運行中電力變壓器設備的故障有三種類型。第一種是緩慢發(fā)展的故障：通過定期的試驗（例如對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，有足夠的時間進行觀察、研究和處理。第二種是急劇發(fā)展的惡性事故：事先沒有明顯的征兆，在很短的時間內(nèi)發(fā)展為嚴重事故，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，絕緣的劣化過程表現(xiàn)不明顯或者根本沒有外部表現(xiàn)，而一旦形成 短路，就會變成電弧通道，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)展有一個過程，這個過程可能在兩次定期試驗之間，如采用在線監(jiān)測技術就有可能及時發(fā)現(xiàn)，經(jīng)一段時間的觀察和研究，采取適當?shù)拇胧┛梢员苊馐鹿实陌l(fā)生。
另外，對在線監(jiān)測的技術要求與產(chǎn)品本身質(zhì)量檢驗手段不同，對其試驗要求及判據(jù)應區(qū)別對待。在線監(jiān)測的目的是發(fā)現(xiàn)發(fā)展中的重大缺陷，由此確定的監(jiān)測技術與判據(jù)更具實用性，如并不把提高測量精度放在首要位置。
（2）在線監(jiān)測故障氣體的同時，可接入其它外部傳感器信號，如：負荷電流、電壓、環(huán)境溫度、油箱頂部油溫，主油箱壓力釋放，瓦斯保護動作等，管理可能存在潛在故障的變壓器，監(jiān)測故障演變，在后端進行綜合處理，采取及時有效的防護措施，以便對變壓器實施全面的管理與看護。減少和避免非計劃停運時間，延長設備的使用年限。
（3）以下是一個在線監(jiān)測處理的實例：
SFZ-750000/110升壓變、2002年3月出廠。2008年5月20日輕瓦斯保護動作，經(jīng)取氣鑒定為無色、無味、不可燃氣體。故障開始幾小時，每隔1小時左右輕瓦斯保護就動作一次，隨后每10～30分鐘輕瓦斯動作一次，每次產(chǎn)氣500mL。故障前油中氣體和水分分析結果見表1.從6月份開始含水量逐漸增大，氫氣、甲烷、乙烷、乙烯也有增加。繼電器動作后，對氣體及本體油進行色譜、含水量、耐壓等分析，結果認為不存在內(nèi)部故障，主要是外部進氣所致。為了消除外部進氣，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，停用時間1～2小時。對潛油泵入口等負壓區(qū)重點檢查。通過檢查發(fā)現(xiàn)了第4組冷卻器潛油泵入口處有滲漏，但停用第4組后較長時間，輕瓦斯保護仍頻繁動作。
經(jīng)過上述處理，并沒有消除外部進氣，為了防止重瓦斯保護誤動，派人在現(xiàn)場監(jiān)視，及時放氣，并對氣體進行鑒定和色譜分析。
一周后計劃小修、主變消缺，具體做法如下：1）對變壓器進行靜壓檢漏，靜壓為0.04Mpa.檢漏并沒有找到明顯的泄漏點，如果負壓區(qū)進氣，靜壓0.04 Mpa時可能查不出滲漏。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）對潛油泵進行全面檢查。4）更換凈油器所有硅膠。5）對絕緣油進行真空脫氣、脫水濾油。最后測定含氣量3%左右，含水量在25ppm以下。6）對冷卻器解體大修后，進行泵壓試驗，試驗壓力為0.14～0.15Mpa。7）工作結束后，進行變壓器的各項試驗，均正常。
該變投運后一直正常。認為變壓器因外部進氣引起輕瓦斯頻繁動作，進氣部位不止一處。運行中停用冷卻器檢查，因為時間較短，油中已有不少氣體而沒有找出泄漏點。
分析：油中氣體分析既是定期性試驗項目，又是檢查性（如瓦斯繼電器動作后）試驗項目，但一旦發(fā)現(xiàn)有異常時，很難作進一步確診。為了查明是否存在故障、故障的部位及嚴重程度，確定處理方法（如是否需要立即停運），以便為檢修提供更詳細可靠的依據(jù)，為此就要進行相應的試驗。利用油中氣體分析，不僅是對一些突發(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，有些故障原因未與流動的油直接接觸而得不到反映，因此還需要其他一些試驗監(jiān)測手段相配合。
3 結語
在線監(jiān)測方法，在技術上非常成熟，已經(jīng)成功地預防了很多變壓器的嚴重事故。變壓器在線檢測與診斷系統(tǒng)可以克服傳統(tǒng)氣相色譜分析及其它氣體檢測技術在應用于在線檢測上的不足，實現(xiàn)真正的在線檢測、分析、診斷，為管理者提供及時、準確、連續(xù)的決策依據(jù)。變壓器在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)，以其先進的測量技術，穩(wěn)定可靠的元件工藝水平，及時準確的數(shù)據(jù)反應，通過其后端強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、準確和豐富的數(shù)據(jù)，對于提高變壓器的綜合管理水平，降低事故風險率，提高變壓器狀態(tài)檢修水平都有重要的意義。目前，利用這一關系監(jiān)視充油電力設備的運行狀況，判斷充油電力設備內(nèi)部故障，已成為電力系統(tǒng)對充油電力設備進行監(jiān)督，保證電網(wǎng)安全運行不可缺少的手段。
參考文獻：
[1]《電氣工程》.強十渤，程協(xié)瑞.
【關鍵詞】容性設備;絕緣在線監(jiān)測
容性設備是電力系統(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。容性設備是由多個電容元件相串聯(lián)而成的電氣設備，其在長期的運行中會由于化學腐蝕、表面污穢、機械應力、系統(tǒng)過電壓等因素而降低絕緣性能，會導致這些容性設備內(nèi)部出現(xiàn)各種缺陷，內(nèi)部缺陷的逐漸擴大，最終可能會造成絕緣擊穿，進而影響電力系統(tǒng)的正常、穩(wěn)定運行，甚至帶來經(jīng)濟損失和安全事故，因此，必須通過絕緣在線監(jiān)測技術及時掌握容性設備的絕緣狀況，以便采取相應措施加以維護，這不僅對容性設備狀態(tài)檢修具有參考作用，對電力系統(tǒng)的安全運行也具有重要的意義。
1.容性設備絕緣在線監(jiān)測技術研究現(xiàn)狀
容性設備的絕緣由電介質(zhì)構成，在電壓作用下會產(chǎn)生介質(zhì)損耗tanδ，當損耗達到一定程度后，就會出現(xiàn)電擊穿。介損tanδ僅與絕緣材料的介電特性有關，與尺寸和形狀無關，且實踐經(jīng)驗表明，測量介損可以靈敏地發(fā)現(xiàn)容性設備的整體受潮、絕緣劣化和集中性的局部缺陷，因此準確地測量出設備的介損因數(shù)tanδ可有效的判斷容性設備的絕緣狀況。另外，容性設備泄漏電流I、介質(zhì)電容量C兩個參數(shù)也能如實的反映設備的絕緣狀況，通過測量以上三個特征量基本可全面掌握容性設備的絕緣狀況。
近年來，隨著諸多新技術的不斷應用，容性設備絕緣在線監(jiān)測技術方面的研究正在走向深入。在信號采集方面，高精度傳感器技術在絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)的應用影響監(jiān)測值的準確性，甚至決定了整個系統(tǒng)的有效性。在信號處理方面，由于介損tanδ是非常重要的介電特征參數(shù)，迅速、準確地進行數(shù)字化測量介損可為準確的故障診斷奠定基礎。這兩種技術是目前容性設備絕緣在線監(jiān)測技術應用的關鍵，因此本文將總結這兩種技術的研究現(xiàn)狀，以便對其做出改進。
1.1 小電流信號采集技術
容性設備的末屏接地電流信號蘊含著絕緣狀態(tài)的基本信息，而末屏接地電流通常只有毫安級，因此準確地提取微電流信號對實現(xiàn)絕緣在線監(jiān)測至關重要。當前，國內(nèi)主要采用穿心式結構的微電流傳感器提取容性設備的末屏接地電流，此種電流傳感器不必改變一次設備的接線方式，也能避免設備過電壓帶來的直接沖擊，但易受電磁干擾，需要在實踐過程中加以注意。
1.2 介損數(shù)字化測量技術
正常情況下容性設備的介損是一個微小值，對測量方法要求很高。目前提出的介損值測量方法主要有硬件和軟件兩種方式。硬件方式主要通過過零比較法，即根據(jù)電壓、電流過零點的時間差或兩個歸一化后的信號在過零點附近的幅值差得到的相角差，進一步獲得介損因數(shù)。過零比較法易受諧波、噪聲、直流分量、零漂等因數(shù)的影響，因
此對過零點的準確測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確度高的優(yōu)點，是測量tanδ的主流方式。目前，在線測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會大大影響介損tanδ計算時相位分析的準確性，在實際應用過程中有必要進行改進。
2.容性設備絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)
容性設備絕緣在線監(jiān)測技術在實際應用過程中必須通過絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)才能實現(xiàn)，因此，線監(jiān)測系統(tǒng)的構建是主要環(huán)節(jié)。首先必須解決傳統(tǒng)介損數(shù)字測量方法存在不足，本文提出改進型諧波分析法，即采用加Hanning窗的全波傅立葉算法對tanδ進行在線監(jiān)測，在解決了基于改進的諧波分析法介損值測量技術問題后，從以下幾個技術方面構建合理、有效的容性設備絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)。
2.1 絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)結構
由于絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)的工作環(huán)境比較惡劣，因此系統(tǒng)的硬件應看重器件的靈敏度、準確度和抗干擾能力。筆者提出一種基于DSP的容性設備絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)。此系統(tǒng)的工作原理是：由三個微電流傳感器和三個電壓傳感器測量容性設備的三相電流及三相電壓值，對信號進行放大濾波處理后輸出0～3V的電流電壓信號，經(jīng)16位A/D數(shù)模轉換器采集，轉換后的數(shù)字信號傳輸給DSP芯片，并利用基于加Hanning窗插值的全波傅里葉算法計算tanδ。測量結果通過CAN總線連接，傳輸至信息管理系統(tǒng)，構成分層分布式結構。
2.2 絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件技術
如上文所述，絕緣在線監(jiān)測技術應用過程中信號采集技術是非常重要一個部分，這就要求硬件技術要以傳感器的科學選擇為重點。主要包括電流傳感器的選擇和電壓互感器的選擇兩個方面。
（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量容性設備泄漏電流的幅值和相位，影響介損測量精度。而且，由于介損參數(shù)的幅值很小，因此對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)的良好運行，一般不允許監(jiān)測類設備改變原設備的接線方式，因此常選用穿心式傳感器。穿心式傳感器直接套裝在被測設備的信號通道上（如接地線），不改變設備原有的接線方式，能起到良好的電氣隔離的作用。但在實踐過程中，穿心式傳感器容易受到強電磁的干擾。因此，穿心式傳感器測量時需要進行抗干擾處理。
（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，同時實現(xiàn)電氣隔離。應用過程中，電壓傳感器的原邊連接到電壓互感器（TV）二次側，幅值一般為100V，而且電壓傳感器一般安裝在被測設備的機箱內(nèi)，因此對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)測系統(tǒng)，可減小測量誤差。另外，為了提高電壓傳感器對高電壓的隔離能力，可以采取在在線監(jiān)測系統(tǒng)前端裝置與PT二次側電纜線之間安裝保險管，也可以在傳感器輸出電路上安裝穩(wěn)壓裝置，防止過電壓的產(chǎn)生，有效的隔離被測系統(tǒng)與在線監(jiān)測系統(tǒng)的互相影響。
2.3 絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件技術
要想實現(xiàn)準確測量介損值，并通過絕緣診斷策略準確地評估設備的絕緣狀態(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。在設計容性設備絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)的軟件程序時，尤其要重視程序本身的高效、簡潔及可擴展性，才能使在線監(jiān)測系統(tǒng)快速、準確地判斷設備的絕緣狀態(tài)。容性設備絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設計主要采用模塊化設計，模塊化設計不但簡化了代碼量，而且提高了程序的高效及可擴展性。主要可分為系統(tǒng)控制主程序、中斷服務子程序、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。通過軟件的合理設計，使得絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)的硬件部分能在軟件的控制下進行有效的介損在線監(jiān)測。
3.結語
實驗證明，基于改進的諧波分析法介損值測量技術的容性設備絕緣在線監(jiān)測方案具有較高的測量精確度，能夠應用于實踐。但在實踐過程中，還要注意絕緣故障診斷方面的研究，唯此才能使容性設備絕緣在線監(jiān)測技術走向成熟。
參考文獻
關鍵詞：上游式尾礦壩；在線安全監(jiān)測技術；安全
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.05.177
0 前言
尾礦壩是礦物開采行業(yè)當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、洪水等自然災害。礦物企業(yè)必須重視尾礦壩的建造與維護，才能夠有效確保礦物開采與選別的安全。我國各項金屬資源、非金屬資源儲量豐富，一旦礦物開采與選別遇到泥石流、洪水等自然災害，不僅會造成巨大的經(jīng)濟損失，也會對下游人民的生命和財產(chǎn)安全造成威脅。為了加強尾礦壩的安全性，利用在線安全監(jiān)測技術是一項非常有效的手段。對此，國務院也頒布了相關的通知文件，力求加強我國礦山生產(chǎn)的安全性與規(guī)范性。
1 上游式尾礦壩的主要特點
尾礦壩是尾礦庫的重要組成部分。尾礦庫是在金屬礦山或非金屬礦用于存放尾礦和工業(yè)廢水、廢渣的主要場所，而尾礦壩，則是負責攔擋尾礦、廢水、廢渣、洪水的構筑物。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，也會對尾礦壩的穩(wěn)定性造成影響。
尾礦壩的構造方式分為上游式、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，利用旋流分級粗砂對尾礦進行沖積的堆積方式，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候，要注意以下幾個施工要點：顆粒粗大的尾礦要沉積在壩前，顆粒細小的尾礦要存放在尾礦庫內(nèi)，而且灘涂內(nèi)不能出現(xiàn)大面積的礦泥沉積；沉積灘的坡度和長度都要符合設計要求，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)坡址橫向流動的情況；在放礦時，要有專門的人員進行管理，禁止利用礦漿沖刷壩坡。
2 主要的監(jiān)測技術類型
上游式尾礦壩的在線安全監(jiān)測，是一套功能完善、性能出色的集成系y來完成的。這套在線安全監(jiān)測系統(tǒng)包含了通信、供電、防雷網(wǎng)絡、系統(tǒng)平臺、安裝調(diào)試等模塊，可以利用電能、太陽能、風能等能源來進行驅(qū)動，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)測技術有以下幾種：
2.1 位移監(jiān)測
尾礦壩由于長期受到尾礦、工業(yè)廢水、工業(yè)廢渣、洪水的沖擊，庫存水量增加，很容易發(fā)生位移。位移監(jiān)測就是針對這種現(xiàn)象進行檢測。按照觀測點的位置不同，位移監(jiān)測可以劃分為表面位移監(jiān)測和內(nèi)部位移監(jiān)測兩種；按照測量功能不同，位移監(jiān)測可以劃分為水平位移監(jiān)測、垂直位移監(jiān)測和三維位移監(jiān)測。位移監(jiān)測技術的主要手段是利用GPS定位系統(tǒng)和高精度的智能全站儀來進行檢測。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精度高、管理維護方便的特點。
2.2 滲流監(jiān)測
滲流監(jiān)測是利用振弦式傳感器和光纖滲壓式傳感器來監(jiān)測尾礦壩被水流滲透的狀況。利用這上述兩種傳感器，工作人員可以隨時得知尾礦壩的浸潤線、滲流壓力和滲流量[3]。需要注意的是，在振弦式傳感器進行滲流監(jiān)測時，需要采取一定的防雷措施。而使用光纖滲壓式傳感器時，傳輸線纜容易因現(xiàn)場沉積量大而產(chǎn)生彎折，需要工作人員進行注意。
2.3 庫水位監(jiān)測
尾礦庫內(nèi)存有大量的尾礦漿積淀，如果庫水位過高，就容易超出尾壩庫的防洪能力，為礦山及周邊區(qū)域帶來危險。庫水位監(jiān)測的主要工具是超聲波液位計和滲壓計，主要工作原理是根據(jù)超聲波的反射狀況計算水面和液位間的距離，然后再根據(jù)超聲波液位計安全位置的標高，計算得出水面的標高。準確地掌握庫水位的標高，能夠在汛期到來之前采取措施，防止洪水沖垮尾壩，為礦山及周邊區(qū)域帶來危險。
2.4 干灘監(jiān)測
干灘監(jiān)測監(jiān)測通常采取人工監(jiān)測和自動監(jiān)測相結合的方式。自動監(jiān)測，就是利用免棱鏡激光測距儀、超聲波測距儀等設備，拍攝干灘部位的圖像，得到干灘部位面積、邊際線長度、巖石類型、土壤性質(zhì)等信息，還能夠通過灘頂?shù)母叱膛c特征點的高程計算出安全超高。而人工監(jiān)測通常作為自動監(jiān)測的輔助手段進行，主要負責一些自動監(jiān)測中的盲區(qū)進行信息補充。
2.5 降水量監(jiān)測
礦山地區(qū)的降水量監(jiān)測尤為重要，特別是在汛期，降水很容易導致尾礦庫內(nèi)的水位升高，超過尾礦壩防洪能力、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，是考驗尾礦壩防洪能力的重要指標之一。如果在汛期之內(nèi)降水明顯增加，有超過尾礦壩防洪能力的趨勢之時，工作人員就可以及時采取泄洪措施，降低尾礦壩承受的防洪壓力。降水量監(jiān)測所用到的主要工具有自記雨量計、自動測報雨量計、遙測雨量計等。
2.6 庫區(qū)監(jiān)控
庫區(qū)監(jiān)控主要是利用視頻攝像頭來代替人力，對庫區(qū)進行日常巡視。庫區(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、庫尾攔洪壩等重要部位。視頻攝像頭對現(xiàn)場狀況進行拍攝，然后將圖像信號發(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現(xiàn)場進行調(diào)度管理的工作效率。
3 結論
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、浸潤線高、抗震性能弱等特點。為了確保礦山開采的安全性與規(guī)范性，礦山企業(yè)有必要利用各種在線安全監(jiān)測技術對尾礦壩進行實時監(jiān)控，掌握尾礦壩的運行狀況，采取各種技術措施來降低尾礦壩所承受的防洪壓力。
參考文獻：
[1]劉優(yōu)平，黎劍華.尾礦壩變形光纖光柵監(jiān)測技術研究[J].黃金，2015（01）：60-63.
[2]林雪松，陳殿強，何峰.尾礦壩浸潤線干灘監(jiān)測預警值的計算[J].水資源與水工程學報，2014（04）：65-68.
[關鍵詞]污染源在線監(jiān)測系統(tǒng) CEMS 比對監(jiān)測
[中圖分類號] X501 [文獻碼] B [文章編號] 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)營者為了追求利潤的最大化，經(jīng)常擅自不遵守國家的環(huán)保法規(guī)，停用污染物監(jiān)測設施，惡意隱瞞污染數(shù)據(jù)等現(xiàn)象屢見不鮮。隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們對環(huán)境的要求也越來越高，同時就對環(huán)保部門的監(jiān)測技術方法提出了更高的要求，傳統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測的要求，因此運用現(xiàn)代化的技術手段，在各企業(yè)的污染源安裝在線監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS，Continuous Emission Monitoring System），實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的聯(lián)網(wǎng)，可以有效提高污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性，有利于對污染物的防治。
污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)是實時、連續(xù)監(jiān)測污染物參數(shù)的系統(tǒng)，主要監(jiān)測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)測系統(tǒng)簡介
污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由氣態(tài)污染物監(jiān)測分系統(tǒng)、顆粒物監(jiān)測分系統(tǒng)、煙氣參數(shù)監(jiān)測分系統(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)測分系統(tǒng)主要的功能是監(jiān)測二氧化硫、氮氧化物等氣體污染物的濃度和排放總量；顆粒物監(jiān)測分系統(tǒng)主要監(jiān)測煙塵的濃度和排放總量；煙氣參數(shù)監(jiān)測分系統(tǒng)用于監(jiān)測煙氣溫度、流速等的濃度和排放總量；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要功能是實時采集數(shù)據(jù)，通訊分系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)實時傳輸?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)測系統(tǒng)驗收比對監(jiān)測技術應用
2.1氣態(tài)污染物比對監(jiān)測
2.1.1二氧化硫（SO2）的比對監(jiān)測
在進行二氧化硫比對監(jiān)測時，由于污染物監(jiān)測口的二氧化硫濃度在不斷變化，而且經(jīng)過濕法脫硫處理后的煙氣的濕度較大，影響比對監(jiān)測結果。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)，比如可通過調(diào)節(jié)固定污染源煙氣凈化設備的方式來實現(xiàn)這一目的，最大限度的消除由于采樣器取樣管路過長帶來的“延遲效應”。其次，要想使監(jiān)測結果準確，還要在采樣前對煙氣進行加熱和除濕，一來防止煙氣在采樣器內(nèi)冷凝，二來防止煙氣過濕導致采樣數(shù)據(jù)不準確甚至損壞采樣器的情況。
關于二氧化硫等氣態(tài)污染物，比對監(jiān)測時要至少獲取6個測試斷面的平均值，其中儀器法要選取不小于二倍的自動監(jiān)測設備相應時間段的平均值為1個數(shù)據(jù)，化學法是以一個采樣時間段獲取的監(jiān)測值為一個數(shù)據(jù)。對二氧化硫的監(jiān)測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的要求來設置。氣態(tài)污染物相對準確度的計算公式為：RA=（|d|+|cc|）/RM×100%
其中RA為相對準確度；RM為參比方法測定的平均值；d為數(shù)據(jù)對與參比數(shù)值之差的平均值；cc為置信系數(shù)。
2.1.2氮氧化物（NOX）的比對監(jiān)測
隨著監(jiān)測儀器越來越先進，當前對氮氧化物的比對監(jiān)測工作可以與二氧化硫同時進行，因此只要做好前述工作，就能同時確保二氧化硫與氮氧化物監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性。但在實踐中要注意監(jiān)測氮氧化物的原理，其一是只測定NO濃度，然后根據(jù)一定的參數(shù)來換算成NOX的濃度，其二是分別測定NO和NO2的濃度，因此要根據(jù)實際情況設置監(jiān)測儀器的參數(shù)。NOX的監(jiān)測數(shù)據(jù)選取以及測試方法與二氧化硫的比對監(jiān)測基本一致。
2.2顆粒物比對監(jiān)測
脫硫后煙氣的問題往往低于露點，容易凝結成水滴，導致采樣器在捕集煙氣的過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，使濾筒在抽氣的過程中損壞而無法工作。因此一定要采取切實有效的措施來防范此類現(xiàn)象的發(fā)生。在實踐中，首先在煙氣進入采樣器前應當加裝必要的除濕裝備；其次，采樣人員要合理掌握采樣時間，根據(jù)儀器顯示的濾筒壓力來判斷，若壓力超過設計值要及時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)的準確性，另一方面也確保了比對監(jiān)測任務的順利進行。
2.3流速、煙溫比對監(jiān)測
首先，煙氣流速和煙溫的比對監(jiān)測一般與顆粒物比對監(jiān)測工作同步進行，因此要保證這三項參數(shù)監(jiān)測時間的一致性。
其次，在當前污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)中，對煙氣流速的監(jiān)測一般常用的方法是皮托管法，此方法的缺點是管路容易堵塞，在采樣過程中需要不斷吹掃，因此與傳統(tǒng)的監(jiān)測手段相比并沒有體現(xiàn)出優(yōu)越性。在實踐中，可采用加密監(jiān)測點位的方法來降低數(shù)據(jù)的不確定度，或者開發(fā)出更加先進的監(jiān)測方法。而煙溫的比對監(jiān)測原理較為簡單，影響因素較少，一般來說測試過程較為穩(wěn)定，數(shù)據(jù)比較精確。
2.4比對監(jiān)測驗收指標
在對各個監(jiān)測項目的數(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)測技術規(guī)范》和《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術要求及檢測方法》規(guī)定的驗收指標進行驗收。污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)的比對監(jiān)測驗收標準如表1所示：
3結束語
CEMS是一種較為先進的大氣污染源監(jiān)測系統(tǒng)，可對SO2、NOX、固體顆粒物、煙氣流速和溫度等進行實時、連續(xù)的數(shù)據(jù)監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)傳輸給上級主管部門，使主管部門清楚了解污染源狀況和污染物排放情況，以便及時采取切實可行的措施，控制企業(yè)的污染物排放，從而為我國節(jié)能減排事業(yè)服務。
參考文獻
[1]李月娥，李昌平. 污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）的驗收比對監(jiān)測[J].環(huán)境科學與管理，2009，（5）.
美國是最早開展以在線監(jiān)測為前期的狀態(tài)檢修工作，日本也是從八十年代開始對電力設備實施以狀態(tài)分析和在線監(jiān)測為基礎的狀態(tài)檢修，而歐洲很多國家也采用狀態(tài)檢修來提高檢修效率。國外統(tǒng)計資料表明，他們在實施狀態(tài)檢修后，一般可使設備大修周期從3～5年延長到6～8年，甚至10年，并且1.5～2年即可收回實施狀態(tài)檢修所增加的投資。應該說，國外在狀態(tài)檢修技術研究與實踐應用方面都已取得了顯著成績。據(jù)美國電力研究院診斷檢修中心的統(tǒng)計表明，實施狀態(tài)檢修提高設備利用率在5%以上，節(jié)約檢修費用25%～30%。我國開展狀態(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，應用診斷技術進行預知維修是設備檢修的發(fā)展方向。應該說，狀態(tài)檢修在國內(nèi)還是取得了一定的進展。隨著國家智能電網(wǎng)的建設，作為狀態(tài)檢修重要的組成部分，輸變電設備狀態(tài)檢修技術發(fā)展十分迅速。
1.輸電線路在線監(jiān)測技術
輸電線路在線監(jiān)測技術是指直接安裝在線路設備上可實時記錄表征設備運行狀態(tài)特征量的測量系統(tǒng)及技術，是實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測、狀態(tài)檢修的重要手段，狀態(tài)檢修的實現(xiàn)與否很大程度取決于在線監(jiān)測技術的成功與否。國外較早開展了輸電線路在線監(jiān)測技術的研究，并將自己國家成熟或試運行的各類在線監(jiān)測設備推向中國市場，而國內(nèi)有能力從事這項技術研發(fā)的高等院校及科研院所由于缺乏市場能力和足夠的資金，無法將研制的成果批量產(chǎn)業(yè)化，導致我國目前成為全球輸電線路在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)需求最大的市場。最近幾年隨著高新技術企業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)出現(xiàn)了西安金源電氣有限公司等專業(yè)的在線監(jiān)測技術生產(chǎn)廠家，他們在積極學習國外先進技術的同時，立足本國電力國情，開發(fā)了一系列輸電線路在線監(jiān)測技術，有效提高了現(xiàn)有輸電線路的運行安全。
在線監(jiān)測技術基本原理可簡述如下：污穢積累、缺陷發(fā)展、自然災害等對輸電線路的破壞大多具有各種前期征兆和一定的發(fā)展過程，表現(xiàn)為設備的電氣、物理、化學等特性有少量漸進的變化，及時采集相應信息進行處理和綜合分析后，根據(jù)其數(shù)值的大小及變化趨勢，可預測設備的可靠性和剩余壽命，從而能及早發(fā)現(xiàn)潛伏故障，必要時可提供預警或報警信息。由于輸電設備種類較多，結構差異很大，因此要求采用各種不同形式的傳感器，將被測信號（電量和非電量）抽取出來，轉換成監(jiān)測裝置可以檢測的信號，并通過電纜送入監(jiān)測裝置。
2.未來發(fā)展
輸電線路在線監(jiān)測技術的應用，一方面可逐步取代傳統(tǒng)的人工巡檢，通過對輸電線路的實時監(jiān)測，充分掌握線路運行狀態(tài)和氣象條件，將污閃、覆冰、微風振動以及設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行及氣象資料，為輸電線路設計、運行維護提供基礎數(shù)據(jù)。輸電線路在線監(jiān)測技術已經(jīng)成為智能輸電線路的關鍵技術之一，其未來主要發(fā)展方向如下：
（1）提高實用性
目前逐步形成主流實用的在線監(jiān)測技術，如覆冰、氣象、圖像/視頻、微風振動等監(jiān)測技術還需要進一步完善。隨著科技進步和一些關鍵技術突破，一些高科技手段有可能應用到輸電線路在線監(jiān)測領域，如線路巡線機器人、無人巡線飛機等。
（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)分析與計算功能通過后臺CAG來實現(xiàn)。未來數(shù)據(jù)采集、分析、計算、預警等模塊將會逐步嵌入到CMD中；CMA經(jīng)過幾次功能縮減，現(xiàn)在僅完成數(shù)據(jù)協(xié)議轉換和數(shù)據(jù)加密功能，這部分功能完全可嵌入到CMD。如果再出臺CMD與傳感器之間的通信規(guī)約，則可實現(xiàn)CMD功能的智能化與集成化。
（3）輸電線路狀態(tài)評價技術發(fā)展
在線監(jiān)測技術要成為運行維護的有效手段，就必須大力發(fā)展基于在線監(jiān)測技術的狀態(tài)評價技術，國家電網(wǎng)公司以及省電力公司大多已成立了輸變電設備狀態(tài)評價中心，將重點進行這方面的研究工作。同時，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)評價中心，開展了有關狀態(tài)評價方面的研究與應用工作。
3.結語
輸電線路在線監(jiān)測技術在國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司中得到大量應用，部分監(jiān)測系統(tǒng)在某些省電力公司的某些電壓等級的設備已經(jīng)普遍推廣使用，如輸電線路覆冰、導線測溫、圖像監(jiān)測、桿塔傾斜等，并取得一定的效果。輸電線路在線監(jiān)測技術逐步成為電網(wǎng)抵御自然災害、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：
[1]黃新波.輸電線路在線監(jiān)測與故障診斷（第二版）[M].北京：中國電力出版社，2014
【關鍵詞】 GPRS 在線監(jiān)測技術 變頻器 發(fā)電
一、引言
電廠電機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、提高電廠自動化水平為目的的變頻調(diào)速方案。針對節(jié)能減排方案的高、低壓變頻器正是在此基礎上應運而生的產(chǎn)品。由于發(fā)電廠中實施變頻改造的對象是對發(fā)電機組相對重要的高壓電機和在輔機系統(tǒng)中的低壓電機，所以，對變頻設備可靠性的高標準要求是必然的，也是變頻產(chǎn)品在行業(yè)內(nèi)立足與壯大的決定性因素。基于變頻器的遠程終端在線監(jiān)測技術更是在保證變頻器安全可靠的前提下，提高電廠自動化水平的新技術。
遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)是通過無線公共GPRS網(wǎng)絡將變頻器的參數(shù)以報文的形式傳輸?shù)竭h程終端的通信方式，該系統(tǒng)可監(jiān)測變頻器的所有參數(shù)與狀態(tài)，并將監(jiān)測到的狀態(tài)傳輸至遠程終端監(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狀態(tài)與參數(shù)，還可對各項參數(shù)所采集記錄的數(shù)據(jù)分析，直觀的反應出電廠設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)測系統(tǒng)在電廠變頻改造中的作用及功能
基于GPRS技術的遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應用并不少見，在輸電線路、變電站中都有較為廣泛的應用，但是將在線監(jiān)測技術應用在電力系統(tǒng)發(fā)電機組的直接負載――泵與風機的變頻改造項目中，還實屬先例，該系統(tǒng)經(jīng)過研發(fā)，測試之后，已經(jīng)成功投入現(xiàn)場運行，性能良好，運行穩(wěn)定，是電廠能源節(jié)能減排項目中一個具有突破性的創(chuàng)新之舉。
發(fā)電廠變頻改造中，在線監(jiān)測裝置是以集成系統(tǒng)形式通過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)測裝置通過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GPRS網(wǎng)絡與internet網(wǎng)絡連接，最終通過internet網(wǎng)絡服務器發(fā)送至在線監(jiān)測的遠程數(shù)據(jù)終端――監(jiān)控系統(tǒng)主機。操作人員通過監(jiān)控主機可直觀的監(jiān)測變頻器的工作狀態(tài)，同時，通過發(fā)送報文的形式，可以控制變頻器的狀態(tài)，最終達到變頻器的遠程監(jiān)控的目的。圖1是變頻器在線監(jiān)測系統(tǒng)的工作示意圖。
遠程監(jiān)控主機可實現(xiàn)對變頻器控制面板上能顯示的所有狀態(tài)的監(jiān)測，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技術的遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)具有幾個顯著的特點：
1.無線通訊設備可實現(xiàn)將多臺變頻器采用RS-485通訊組網(wǎng)的方式，理論上可以實現(xiàn)N臺變頻器組網(wǎng)，考慮到通信干擾和變頻器自身的因素，實際應用一般不超過32臺變頻器向一臺無線通訊設備發(fā)送/接收數(shù)據(jù)包。在現(xiàn)場條件允許的情況下，采用RS-485通訊組網(wǎng)的方式可節(jié)約遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)的成本。
2.一個無線通訊設備可最多向4個公網(wǎng)IP地址的遠程終端發(fā)送/接收數(shù)據(jù)包。可實現(xiàn)不同級別終端對變頻設備狀態(tài)、參數(shù)及性能等情況的查看。（注明：本系統(tǒng)采用的無線通訊設備為宏電H7710 DTU ，對其他品牌的無線通訊設備可發(fā)送的遠程終端IP數(shù)量根據(jù)產(chǎn)品本身型號及特性決定。）
三、在線監(jiān)測技術在電廠變頻改造中的實際應用
基于GPRS技術的遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)是一種基于通用無線分組業(yè)務的新型智能化、集成化的自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要實現(xiàn)用戶對負載變頻器的狀態(tài)監(jiān)測以及對變頻器的參數(shù)控制，以便保證電廠機組安全運行的條件下，保持較高的節(jié)電率，同時提高電廠發(fā)電效率。
基于GPRS技術無線通信的在線監(jiān)測系統(tǒng)包括兩個子系統(tǒng)：基于GPRS的就地監(jiān)測系統(tǒng)和遠程終端管理系統(tǒng)。就地監(jiān)測系統(tǒng)實現(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)送給遠程終端管理系統(tǒng)。從而實現(xiàn)遠程終端對變頻器狀態(tài)的監(jiān)控。圖2所示為電廠變頻改造中在線監(jiān)測系統(tǒng)的組成。
變頻器遠程監(jiān)控的在線監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)過研制、測試以及在現(xiàn)場的試運行，經(jīng)驗證，可實現(xiàn)其在功能上的各項要求。正式投運加入在線監(jiān)測系統(tǒng)的變頻器有：華電宿州生物質(zhì)能發(fā)電有限公司1#機組A、B給水泵高壓變頻器以及華電揚州發(fā)電有限公司2#除鹽水泵低壓變頻器。通過這兩個電廠變頻改造加入在線監(jiān)測系統(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線通信的在線監(jiān)測系統(tǒng)，能直觀反映出被改造設備的各項狀態(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，遠程終端可監(jiān)測并反映的信息包括：
1、遠程終端可監(jiān)測到變頻器實時運行中的各狀態(tài)與參數(shù)；2、通過回調(diào)歷史曲線，可直觀反映變頻器連續(xù)運行的功率情況，通過系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)庫調(diào)用，可直接反映出負載采用變頻改造之后的節(jié)電率情況；3、對就地變頻器出現(xiàn)的任何報警或故障，遠程客戶端都有提示報警或故障，并根據(jù)出現(xiàn)的狀況系統(tǒng)自動判斷給出處理該故障的專家診斷方法；
在投運的后期，將實現(xiàn)在線監(jiān)測系統(tǒng)拓展到一個電廠的所有采用變頻改造的負載上，并通過對電廠機組中某個系統(tǒng)的負載整體評估，給出系統(tǒng)變頻改造的方案，不僅在機組節(jié)能上有所提高，在機組自動化水平提升上更有顯著效果，這對在線監(jiān)測系統(tǒng)的要求又進一步提升，不僅要求能夠監(jiān)測出變頻器的各狀態(tài)與參數(shù)，還要能夠在遠程終端反映出負載的運行工況等更復雜的相關信息。通過對系統(tǒng)中各負載的變頻改造評估，計算出各負載的節(jié)電情況，進而是整個系統(tǒng)的節(jié)電水平，更寬廣的發(fā)展可達到計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。而且可在遠程終端的人機界面上，設定或修改變頻器的一些參數(shù)，如給定頻率、控制方式等相關可上位給定的參數(shù)與狀態(tài)。
四、結語
在信息化集成度較高的當代，將網(wǎng)絡、信息和控制等相關資源與技術相結合而成的新一種在線監(jiān)測技術是應時而生的新產(chǎn)品，在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)能準確、實時地監(jiān)測變頻器的狀態(tài)，而且遠程終端對變頻器的控制也減少了電廠DCS系統(tǒng)的壓力，對節(jié)能估算能力更有數(shù)字上的量化標準，更直觀，更可靠。在線監(jiān)測技術通過不斷的改進，迅速發(fā)展，基于GPRS的變頻器在線監(jiān)測系統(tǒng)能更好的適應當代國家對節(jié)能減排的政策需求，更好的適應今后節(jié)能改造方案的發(fā)展，在當代社會的生產(chǎn)與發(fā)展中發(fā)揮更大的作用。
參 考 文 獻
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關鍵詞 變壓器；在線監(jiān)測技術；水電站
中圖分類號 TM6 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）170-0176-02
在水電站的設備管理工作中，通常需要采取預防性管理手段進行設備故障的預防。而在變壓器管理上，則可以利用在線監(jiān)測技術實現(xiàn)設備故障的預防，從而為水電站的安全生產(chǎn)提供保障。因此，相關人員有必要對變壓器在線監(jiān)測技術展開分析，以便更好地利用該技術促進水力事業(yè)的發(fā)展。
1 變壓器在線監(jiān)測技術原理
在早期發(fā)生故障時，變電器將會出現(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)過長時間運行后，變壓器內(nèi)的絕緣油和有機絕緣材料會在電和熱的作用下出現(xiàn)分解和老化現(xiàn)象，從而導致油中有氣體出現(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。對變壓器進行在線監(jiān)測，就是對變壓器油中的特征氣體進行檢測。通過設置與變壓器本體相連接的傳感器，就可以利用傳感器內(nèi)部滲透膜進行氣體的有選擇吸入。而通過使這些氣體與傳感器內(nèi)部燃料電池和空氣中氧氣反應，則能夠得到與反應速率成一定比例的輸出電信號。經(jīng)過整流放大輸出，采集到的電信號將與溫度補償電信號一同在監(jiān)測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)測與管理。
2 變壓器在線監(jiān)測技術在水電站的應用
2.1 變壓器監(jiān)測單元安裝
在水電站的變壓器管理上應用在線監(jiān)測技術，需要在現(xiàn)場進行監(jiān)測單元的安裝。從監(jiān)測系統(tǒng)組成上來看，系統(tǒng)將由現(xiàn)場監(jiān)測單元、監(jiān)測網(wǎng)絡和上位機系統(tǒng)構成。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行現(xiàn)場監(jiān)測單元的安裝。在變壓器左側中部和底部，則設有備用閥門，利用變壓器左側中部備用閥門，可以進行變壓器油的獲取。在變壓器底部備用閥門處，可以設置回油線路，從而形成一個在線監(jiān)測單元的油路系統(tǒng)[1]。在連接變壓器和現(xiàn)場檢測單元油路時，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行中冷卻后的油路位置取樣。同時，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。
為減少外界因素對油樣含氣量影響，需要使用不銹鋼材料進行閥門和接口安裝。在實際安裝的過程中，需要做好接口管件和閥門的檢測，以確保用于連接在線監(jiān)測系統(tǒng)的接口為不銹鋼材料，并且已經(jīng)清理干凈。同時，還要為油路系統(tǒng)提供專用回油口連接組件，并且進行專用排氣口的設置，以便將安裝過程中進入的空氣排出管路。此外，為給監(jiān)測單元的安裝和調(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閉，從而避免變壓器的運行受到影響[2]。在回油閥的位置，可以利用三通管抽真空。直至達到一定抽真空程度，則可以開啟取油閥門。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，然后將回油閥門開啟。經(jīng)過試運行后，若油路系統(tǒng)無異常狀況，則可以將監(jiān)測單元投入運行。
2.2 變壓器在線監(jiān)測的集成優(yōu)化
在水電站應用變壓器在線監(jiān)測技術時，由于水電站擁有的變壓器設備較多，所以還要實現(xiàn)在線監(jiān)測系統(tǒng)的集成優(yōu)化，以便為水電站管理變壓器提供便利。具體來講，就是為每臺變壓器配備一套在線監(jiān)測設備，然后利用一套綜合在線監(jiān)測系統(tǒng)進行這些在線監(jiān)測單元的管理。從系統(tǒng)結構上來看，系統(tǒng)將采用分層分布式系統(tǒng)結構，可以將水電站內(nèi)所有變壓器設備的狀態(tài)監(jiān)測單元集成起來，然后利用實時多通道進行設備監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集[3]。根據(jù)各臺變壓器的狀態(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)庫數(shù)據(jù)對比，從而對變壓器故障類型及狀態(tài)進行判斷。
2.3 變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)的運行分析
利用在線監(jiān)測系統(tǒng)對水電站的變壓器設備進行監(jiān)測時，系統(tǒng)油色譜監(jiān)測單元將利用氣相色譜測定法對變壓器絕緣油中的溶解氣體組分含量進行測定。在此之前，系統(tǒng)主機將完成開機自檢。在系統(tǒng)整機穩(wěn)定后，監(jiān)測設備采集的絕緣油將進入到脫氣裝置，而油中的各組分將得到多次反復萃取。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)過色譜柱分離，氣體將一次進入固態(tài)微橋式檢測器，從而將樣品濃度信息轉換成電信號。完成電信號采集后，在線監(jiān)測單元會通過監(jiān)測網(wǎng)絡將信號發(fā)送至系統(tǒng)。系統(tǒng)完成所有監(jiān)測數(shù)據(jù)收集后，則可以利用立體圖示法、三比值法和產(chǎn)氣速率計算等方法完成數(shù)據(jù)的分析，并且給出相應的診斷結果。因此，使用在線監(jiān)測技術進行變壓器監(jiān)測，不僅能夠完成對變壓器狀態(tài)的實時在線監(jiān)測，還能夠為變壓器維護和管理提供指導和依據(jù)。此外，使用該技術也能使經(jīng)過取樣檢測的變壓器油經(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)測技術的應用效果
某水電廠擁有多臺變壓器，為加強變壓器管理，該水電廠為所有變壓器配備了在線監(jiān)測裝置，并且同時建立了相應的網(wǎng)絡管理集成系統(tǒng)，從而對監(jiān)測裝置采集的數(shù)據(jù)進行處理和分析。利用該系統(tǒng)，可以利用軟件對每臺變壓器油中的氣體含量進行監(jiān)測，并且完成24h、30d和15min變壓器氣體含量的增長曲線圖的記錄。利用本地連接、局域網(wǎng)和遠程撥號，系統(tǒng)都可以實現(xiàn)與現(xiàn)場監(jiān)測單元的通訊，并且完成現(xiàn)場監(jiān)測單元報警設置。在實際進行系統(tǒng)管理時，技術人員將監(jiān)測單元的采集周期設定為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。經(jīng)過一年的使用，監(jiān)測系統(tǒng)的運行一直較為穩(wěn)定，監(jiān)測數(shù)據(jù)也未發(fā)生大的異常。為驗證系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的準確性，技術人員使用手動實驗的方法對一臺變壓器油中溶解氣體進行了檢測分析。而在線監(jiān)測得到的氫氣、一氧化碳和甲烷的濃度分別為8.2uL/L、515.3uL/L和56.2uL/L，手動檢測得到的氫氣、一氧化碳和甲烷的濃度分別為6.9uL/L、432.1uL/L和50.8uL/L。因此通過比較可以發(fā)現(xiàn)，在線監(jiān)測的特征氣體濃度與手動檢測得到的結果差別不大，所以可以認為在線監(jiān)測系統(tǒng)運行狀態(tài)良好。
3 結論
總之，隨著科學技術的發(fā)展，水電站的運營管理也將向著“無人值守”的方向發(fā)展，從而實現(xiàn)水電站的高效率運營。而利用在線監(jiān)測技術進行水電站變壓器的管理，則能夠及時發(fā)現(xiàn)變壓器故障，所以能夠為變壓器的檢修和維護提供便利，從而為水電站的管理提供更多的支持。
參考文獻
[1]趙國亞.變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)在亭子口水電站的應用[J].四川水利，2015（6）：45-47.
[2]吳榮基.淺談變壓器在線監(jiān)測裝置的技術原理和實際應用[J].機電信息，2011（18）：126-127.
關鍵詞：高壓開關柜；溫度；在線監(jiān)測技術
中圖分類號：TM591 文獻標識碼： A
引言
電力系統(tǒng)是我國經(jīng)濟發(fā)展的動力，其不僅能為我國工業(yè)的發(fā)展提供照明和動力支持，更是我國人民日常生活必不可少的元素。高壓開關柜是我國電力系統(tǒng)的重要組成部分，對其溫度的在線監(jiān)測與研究不僅可以保障設備本身的安全，更能在一定程度上維護電力系統(tǒng)的正常運行。
一、監(jiān)測系統(tǒng)的構成和工作原理
高壓開關柜接頭溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)由光纖光柵傳感系統(tǒng)、光纖光柵調(diào)試系統(tǒng)和光信號傳輸三部分組成。該系統(tǒng)使用光纖進行信號的輸送，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完成，而系統(tǒng)的控制中心主要使用工程控制機。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，它的作用相當于窄帶的反射濾波器。而寬帶光源發(fā)射的光通過光纖輸送到光纖光柵，而光柵就反射成窄帶光。該系統(tǒng)設計中光纖光柵的溫度檢測系統(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)諧濾波器以及信號處理控制模塊和電光探測器構成。然后利用耦合器的引導光纖光柵發(fā)射光將信號引導進入光纖F-P濾波器，這時，只有滿足若干條件波長的光才能起到干涉的效果，并且產(chǎn)生的相干極大。而通過掃描電壓的作用力使得電陶瓷PZT發(fā)生了物理伸縮運動，因此改變了濾波器的F-P腔長度，這樣就能改變透過濾波器的波長。而在調(diào)諧控制電壓的作用力下，導通頻帶可以掃描整個光柵反射光譜，當導通中心波長和光纖光柵的反射波長一致時，探測器就能以最大功率工作。而光進入電光探測器后就轉成電信號，這時的電信號相當于光纖光柵發(fā)射光的中心波長，此時也正對應待測的溫度。最后數(shù)據(jù)處理將溫度傳輸?shù)焦こ瘫O(jiān)控機的顯示屏。
二、在線監(jiān)測技術在高壓開關柜溫度監(jiān)測中的重要性
高壓開關柜是高壓開關設備中最重要的組成部分，其不僅承擔著線路的開斷和關合，更在一定程度上能保障電路設備的正常運轉和記錄儲存高壓線路的運行數(shù)據(jù)。據(jù)有關資料顯示，由于高壓開關柜出現(xiàn)故障導致的電路設備的燒毀和電力系統(tǒng)的運行受阻造成了嚴重的經(jīng)濟損失。受技術條件的限制，雖然高壓開關柜本身存在著一些質(zhì)量問題，但由于溫度監(jiān)測技術不過關也是造成設備毀壞和供電中斷的主要原因，采用在線監(jiān)測技術檢測高壓開關柜的溫度具有十分重要的作用。高壓開關柜的外部由金屬外殼封閉，散熱性較差。設備在長期運行的過程中，受散熱條件的限制，封閉于高壓開關柜內(nèi)部的接頭、觸點和母線等極容易發(fā)生老化或破損。當電流和電壓處于較高的狀態(tài)時，電阻溫度上升的速率增大，這在一定程度上會造成熱量的集中，高壓開關柜內(nèi)部的熱量集中于某一個部件或區(qū)域，在短時間內(nèi)就能造成部件或區(qū)域處于高溫狀態(tài)，如不及時處理，很容易引起設備的燒毀或者是更嚴重的火災。設備燒毀只是經(jīng)濟損失，其造成的影響較小，當發(fā)生火災時，其造成的不僅僅是設備損壞的經(jīng)濟損失，人員的傷亡也是時常發(fā)生的事情。因而，采取有效措施監(jiān)測高壓開關柜的溫度有其必要性。
三、高壓開關設備在線測溫技術綜述
1、紅外線測溫技術
紅外線測溫技術是一種典型的非接觸式測溫方法，一般使用紅外探測儀進行測量，由于溫度大于絕對零度（-237.15℃）的物體都會向外發(fā)射紅外線，經(jīng)過信號捕捉裝置采光鏡采樣，再對信號進行放大分析顯示，可以很方便的檢測出被測物體的表面溫度。但是紅外線測溫技術的準確度不高，測得溫度容易受周邊環(huán)境影響，同時由于高壓開關設備內(nèi)器件大多被絕緣部件包圍，故被測元件的準確溫度難以測量。
2、無線測溫技術
無線測溫技術徹底解決了高低壓隔離與絕緣困難的問題，該技術通過被安放在高壓開關柜內(nèi)各位置的測溫單元檢測實時溫度，然后采用無線波將溫度信息傳送給距離較遠的接收裝置，可以較準確的測量元件的溫度。但由于柜內(nèi)常通過大電流，電流的磁效應使得周邊環(huán)境的電磁場十分復雜，影響數(shù)據(jù)的傳輸可靠性，一般要采用嚴格的校驗措施。
3、光纖光柵測溫技術
光纖材料的出現(xiàn)促使光纖傳感技術迅速發(fā)展，采用光波作為信號載體，光纖作為傳輸介質(zhì)，進行信號的傳遞，可靠性有了巨大提高。光柵作為一種反射式濾波器見，可以將照射進來的紫外線進行布拉格反射，布拉格波長對溫度比較敏感，通過接收端分析布拉格波長可以得到柜內(nèi)元件的溫度。
4、在線測溫技術對比
三種在線測溫技術的對比如表1所示：
四、高壓開關柜在線溫度監(jiān)測技術在應用的過程中存在的問題
上文中提到的溫度在線技術雖然能彌補人工測溫過程中存在的不足，但是受技術條件的限制，這三類溫度在線技術在實際的測量過程中存在或多或少的問題，歸納起來，主要有以下幾個方面：第一，紅外圖譜只是對高壓開關柜溫度狀態(tài)的顯示，其柜內(nèi)的實際溫度數(shù)值并無法有精確或直觀的顯示；第二，紅外信號接觸式測溫技術借助的溫度傳感設備不僅在一定程度上造成柜內(nèi)設備的擁擠，更可能影響設備的正常運轉；第三，光纖測溫技術在進行高壓開關柜內(nèi)的溫度在線監(jiān)測的過程中，由于設備較為復雜，其在具體的使用中應用范圍較小。
五、高壓開關柜在線監(jiān)測技術的改進
目前的在線監(jiān)測技術存在溫度值無法直觀和精確顯示的缺陷，影響設備正常運轉的不足和設備復雜、使用范圍小的問題，為解決這三類問題，需要對在線監(jiān)測技術的高精度、高可靠性和成本低廉三個方面做出研究。滿足上述三個條件的高壓開關柜在線溫度監(jiān)測技術的設計思路如下。
1、高壓開關柜在線溫度監(jiān)測的狀態(tài)監(jiān)測
為滿足高壓開關柜成本低廉的特征，工作人員在設計在線溫度監(jiān)測技術的過程中，可以將多臺高壓開關柜進行串聯(lián)，采用數(shù)字溫度傳感器檢測各臺高壓開關柜的運行溫度，并將監(jiān)測到的各臺開關柜的溫度值進行比較，并對在不同時期內(nèi)的同一臺高壓開關柜的溫度進行比較，對其中存在溫度異樣的高壓開關柜進行檢測，查找故障發(fā)生的原因。數(shù)字溫度傳感器在進行柜體溫度監(jiān)測的過程中，能對柜體的溫度進行直觀且精確的反應。將串聯(lián)的高壓開關柜與集控中心的設備相連，通過集控中心對高壓開關柜溫度數(shù)字的統(tǒng)計，分析溫度數(shù)值的變化，并采取相應的措施。數(shù)字傳感器的使用，實現(xiàn)了溫度在線監(jiān)測的精確性；設備串聯(lián)的使用和溫度值的橫向與縱向比較，運用高壓開關柜監(jiān)測高壓開關柜的溫度，能在一定程度上節(jié)約設備的成本；集控中心對在線監(jiān)測技術的控制，改進在高壓開關柜內(nèi)安裝設備的方法，避免了造成設備內(nèi)部擁擠或碰撞的問題，對提高設備的運行效率和增強設備運行的可靠性具有十分重要的作用。
2、在線溫度監(jiān)測技術的完善
實現(xiàn)了高壓開關柜監(jiān)測溫度的精確性、可靠性和廉價性的設計，實現(xiàn)監(jiān)測的自動化便是脫離人工監(jiān)測的主要手段。對在線溫度監(jiān)測的自動監(jiān)測需要做好以下幾個方面的工作：第一，對預警系統(tǒng)的設計。對預警系統(tǒng)的設計應采取信號燈和聲音警報的同步預警。第二，對設備狀態(tài)的維護。工作人員應對高壓開關柜進行定期或不定期的維修與保養(yǎng)，延長設備的使用壽命。
結束語
綜上所述，高壓開關柜在我國電力系統(tǒng)的運行中起著十分重要的作用，實現(xiàn)高壓開關柜的在線溫度監(jiān)測不僅有利于提高設備的運行效率，保證設備運行的安全，更能在一定程度上實現(xiàn)電力系統(tǒng)的正常供電，對我國工業(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
[1]孫正來，孫鳴.高壓開關柜溫度在線監(jiān)測技術研究[J]. 《電力信息化》，2008，（6）.
【關鍵詞】變電設備；在線監(jiān)測；狀態(tài)檢修
從事故檢修定期檢修狀態(tài)檢修，是技術發(fā)展的必然。定期檢修以預防性試驗為基礎，而狀態(tài)檢修則必須以在線監(jiān)測為基礎。在線監(jiān)測、故障診斷、實施維修，構成了電氣設備狀態(tài)檢修的內(nèi)涵。必須加強常規(guī)測試工作，堅持長期積累設備狀態(tài)參數(shù)，建立相應的臺帳和設備狀態(tài)評價記錄。使用在線監(jiān)測手段，提高在不停電的情況下掌握設備狀態(tài)的方法和能力，更加有效的掌握設備的狀態(tài)。同時，充分利用在線監(jiān)測技術，積極應用新的故障診斷技術，不斷積累經(jīng)驗，以指導狀態(tài)檢修工作，提高電力設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)定運行。
1 變壓器在線監(jiān)測
1.1 變壓器油色譜在線監(jiān)測
變壓器油是主變壓器的主絕緣和散熱的主要介質(zhì)，必須定期對大型變壓器油進行試驗，通過對變壓器油的試驗，從而發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部是否存在缺陷或異常狀況。然而定期檢驗的周期一般都比較長，出現(xiàn)還未到試驗周期電力設備就出現(xiàn)事故了，所以提出對變電站的對變壓器沒油進行實時在線監(jiān)測足非常有必要的。油征氣體含量的變化是變壓器發(fā)生故障的前兆。通過監(jiān)測確定特征氣體，油中溶解氣體分析已被證明對于發(fā)現(xiàn)油浸變壓器內(nèi)部潛伏性故障相當有效和可靠。安裝油征氣體傳感器連續(xù)監(jiān)測，可檢測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)測與定位
由于變壓器油、紙絕緣中含有氣隙或內(nèi)部場強不均勻及導體中含有尖角、毛刺等，使局部電場過于集中，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，故值得進行局部放電參數(shù)的在線監(jiān)測。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。設法將很弱的局放信號從強烈的外界電磁干擾中檢測出來，關鍵在于有效地抑制干擾。目前的趨勢是采用數(shù)字信號處理技術，用軟件的方法消除干擾。在變壓器局部放電監(jiān)測中將電氣法與超聲法結合起來進行局部放電量的監(jiān)測和局部放電部位的定位，稱為電聲聯(lián)合測量法。
由于超聲波在油及箱壁中傳播的速度分別為140m/s及5500m/s，遠低于電信號的傳播速度，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，經(jīng)濾波、放大、處理和A/D模數(shù)轉換送至計算機，同時觸發(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，然后根據(jù)記錄經(jīng)超聲傳感器所接收的超盧信號與電信號的時差大小，推算變壓器局部放電的位置。
1.3 鐵芯多點接地在線監(jiān)測
變壓器技術標準要求變電站的主變壓器鐵芯只允許一點接地，如果鐵芯出現(xiàn)多點接地，會使主變過熱引起主變事故。監(jiān)測鐵芯多點接地故障足利用鐵芯引出線的接地電流，經(jīng)取樣后進行測量的。大型變壓器鐵芯通過外殼小套管引出變壓器箱體接地。對于變壓器鐵芯，為消除鐵芯產(chǎn)生懸浮電位造成對地放電，變壓器鐵芯要保持一點接地。為防止鐵芯硅鋼片間的短路形成環(huán)流造成故障，不允許多點接地。正常情況下鐵芯接地電流只有毫安級，但當鐵芯發(fā)生兩點以上接地故障時，該接地點的電流可增大為數(shù)安到數(shù)十安以上，嚴重時總烴成分明顯增大，油中產(chǎn)生氣體量的增加甚至造成氣體繼電器的動作。為了能及時發(fā)現(xiàn)鐵芯多點接地故障，以便采取相應的措施，應對變壓器鐵芯接地電流進行監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)鐵芯接地電流出現(xiàn)突變或較大時，應對變壓鐵芯進行檢查，如果發(fā)生鐵芯多點接地必須及時進行處理，如果一時未能處理時，可以采取串入電阻等臨時措施以減小鐵芯接地電流。
2 高壓斷路器在線監(jiān)測
2.1 操作運行特性的監(jiān)測
隨著計算機及電力技術的發(fā)展，現(xiàn)在可以記錄開關的每一次合、分操作時的運行速度和時間，根據(jù)斷路器的行程一時間特性可以提取各種機械動作參數(shù)，并分析其變化，可發(fā)現(xiàn)較多機械故障的隱患，并預測可能出現(xiàn)的故障斷路器機械部分由于疲勞老化、磨損、變形、生銹、裝配不當?shù)龋绊懻C械性能的原因都可以從監(jiān)測中反映出來。
2.2 操作線圈電流的監(jiān)測
分、合閘操作線圈是控制斷路器動作的關鍵元件，應用霍爾元件電流傳感器可方便地監(jiān)測多種信息的分、合閘電流波形分析每次操作監(jiān)測到的波形變化，可以診斷出斷路器機械故障的趨勢。
2.3 斷路器觸頭磨損的監(jiān)測
通過測量12t的累積量來實現(xiàn)。電流取自電流互感器的二次側，時間則由開關的輔助接點的動作時間決定。
2.4 主操作桿上機械負載特性的監(jiān)測
監(jiān)測主操作桿上機械負載特性，可以提供開關剛分、剛合的時刻、觸頭接觸壓力，還可以反映連桿松動、斷裂、卡死以及機械負載特性與機構輸出特性之間的配合情況。
3 高壓設備溫度在線監(jiān)測
3.1 導電連接固定接觸和可動接觸
常有多種原因造成接觸不良，例如機械振動、觸動燒蝕而造成接觸處溫度升高，引起接觸處氧化，使接觸電阻進一步增加，溫度進一步上升，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，能準確的反應設備的實際溫度，同時可以設定報警溫度，及時通知運行人員。
3.2 紅外熱像儀
在高壓電氣設備的溫度監(jiān)測中，紅外熱像儀已被廣泛的應用，對高壓電氣設備異常發(fā)熱的診斷是十分有效的。對高壓斷路器而言，亦可通過檢測導電回路電阻是否正常，從而來判斷開關觸頭是否良好。
4 電能質(zhì)量在線監(jiān)測
在變電站實現(xiàn)對電網(wǎng)電能質(zhì)量的在線監(jiān)測有著非常重大的意義，近年來電力企業(yè)已投入大量的資金對該領域進行了深入的研究，目前已開發(fā)了很多關于電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)，主要實現(xiàn)以下3個方面的目的：
4.1 對各種電能質(zhì)量指標進行實時更新測量與數(shù)據(jù)采集，保證對電力系統(tǒng)基本運行工況的觀察、記錄及動態(tài)分析
4.2 針對各質(zhì)量指標的具體特征對電能質(zhì)量問題進行分層檢測，完成對多種擾動信息的識別、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)運行的技術經(jīng)濟條件，對電能質(zhì)量各項指標進行綜合評價，優(yōu)化整個系統(tǒng)的監(jiān)測體系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與交流
5 主設備絕緣在線監(jiān)測與診斷
在電力設備事故中，絕緣事故的發(fā)生率僅次于機械原因造成的事故，大都是因設備進水受潮、絕緣下降，內(nèi)部帶電體對外殼放電所致。隨著設備運行時間的增加和操作次數(shù)的增多，電力設備出現(xiàn)絕緣事故的幾率就更高，運行中除加強巡視外，應盡可能安裝絕緣在線監(jiān)測裝置，以便及早發(fā)現(xiàn)絕緣老化、絕緣降低等放電隱患，及時采取措施，遏制故障的發(fā)生。在不改變變電站高壓設備原有接地方式的情況下，連續(xù)監(jiān)測、記錄高壓設備絕緣參數(shù)及其它數(shù)據(jù)：對于電容絕緣型設備（變壓器套管、電流互感器、電容式電壓互感器和耦合電容器）準確地測量介損、電容量以及泄漏電流；對于避雷器測量全電流和阻性電流，實時給出明確的狀態(tài)信息。
【關鍵詞】高壓電氣設備；絕緣；電力系統(tǒng)；在線監(jiān)測
中圖分類號：F407.6文獻標識碼：A 文章編號：
0前言
隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，社會對電力供應的可靠性要求越來越高，電力系統(tǒng)也逐漸發(fā)展壯大，傳統(tǒng)的定期停電進行預防性試驗的做法已不能滿足電網(wǎng)高可靠性的要求。電力設備在線監(jiān)測應運而生。實現(xiàn)高壓電氣設備絕緣在線、動態(tài)、實時的監(jiān)測，達到由現(xiàn)象判斷本質(zhì)、由局部推測整體以及由當前預測未來的目的，從本質(zhì)上彌補僅靠定期停電預防性試驗的不足，將成為現(xiàn)代電力系統(tǒng)設備絕緣監(jiān)測的重要手段。
1傳統(tǒng)預測方法缺點
長期的運行經(jīng)驗表明，定期停電進行預防性試驗具有一定的局限性，且這種局限性隨著電力系統(tǒng)安全運行水平的提高越發(fā)顯現(xiàn)，主要表現(xiàn)在以下幾方面：
1）未能完全模擬實際運行條件。實際運行中，電網(wǎng)存在高次諧波，同時環(huán)境溫度、濕度以及設備在運行狀態(tài)下的電場、磁場，都對試驗有一定影響，故而停電后進行的預防性試驗所診斷的結果未必符合實際運行狀態(tài)，且設備試驗期間需要從電力系統(tǒng)中退出，影響了供電的連續(xù)性。
2）只能反映設備某時期的絕緣水平，未能準確預測設備絕緣性能的劣化速度和失效時間，難以全面、真實地反映設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)展時間不定，而傳統(tǒng)的預防性試驗是定期進行的，不能及時準確地發(fā)現(xiàn)故障，從而會導致發(fā)生漏報、誤報或者早報的情況。
3）造成沒必要的浪費甚至造成新的設備缺陷。規(guī)程規(guī)定，即使狀況良好的電氣設備仍需進行周期性的停電試驗和檢修，這就必然會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)技術人員以及高性能的試驗設備。有些實驗項目（如絕緣耐壓試驗）試驗后甚至會對絕緣造成一定的損傷，導致新的缺陷產(chǎn)生。
2在線監(jiān)測技術及其應用
所謂電力設備在線監(jiān)測就是利用傳感器技術、計算機技術、電子技術、信號處理以及網(wǎng)絡技術等，對正在運行的電氣設備絕緣狀況進行信號采集，并對其傳輸數(shù)據(jù)進行邏輯判斷分析，實時地對電力設備運行狀態(tài)進行監(jiān)測和診斷。與傳統(tǒng)的定期停電預防性試驗相比，在線監(jiān)測可大大提高電氣設備測試的真實性和可操作性，在設備的運行狀態(tài)下進行直接測試，不必安排停電預試，可提高設備運行效率，及時發(fā)現(xiàn)設備的絕緣缺陷，掌握設備絕緣變化趨勢。同時，在線監(jiān)測還可以根據(jù)設備絕緣在線監(jiān)測結果選擇不同的試驗周期，提高試驗的有效性。因此，開展在線監(jiān)測技術應用，對提高設備絕緣參數(shù)采集的真實性與可靠性具有重要的現(xiàn)實意義。
例如：在2012年7月6日23時許， 我公司110kV變電所一臺110kV/6.3kV，5000kVA主變壓器，在遭受雷電波侵襲時，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、差動保護動作，該變壓器被迫退出運行。并且使變電所運行方式發(fā)生了變化：由原來兩臺主變并列運行變?yōu)閱闻_臺主變供電，供電能力降低了50%，給生產(chǎn)帶來了極大影響。雖然兩臺主變都按照《江蘇省電力設備交接和預防性試驗規(guī)程》要求定期做了預防性試驗，卻未能及時暴露出其繞組絕緣上存在的缺陷。如果采用在線監(jiān)測，能對運行中電力設備的絕緣進行跟蹤監(jiān)測，就能及時發(fā)現(xiàn)這一臺主變的安全隱患，從而可以避免這次故障停電。
2.1發(fā)電機的絕緣在線監(jiān)測
絕緣是發(fā)電機發(fā)生事故概率最高的部分。其中電氣方面占主要因素，國內(nèi)外均把絕緣作為發(fā)電機在線監(jiān)測的主要項目。現(xiàn)在廣泛采用局部放電來監(jiān)測發(fā)電機絕緣狀況。
2.2變壓器的絕緣在線監(jiān)測
變壓器的絕緣在線監(jiān)測主要以絕緣油中分解氣體含量和以及局部放電量來評估其絕緣狀態(tài)。需要檢測的氣體包括H2、C2H2、CO、CH4、C2H6等，通過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)測也是變壓器絕緣監(jiān)測的重點，目前，可以通過脈沖電流法和超聲波探測法來監(jiān)測局部放電情況。
2.3電容型高壓電氣設備的絕緣在線監(jiān)測
研究和大量試驗證明，監(jiān)測交流泄漏電流對容性設備的整體受潮程度反映靈敏，而介質(zhì)損耗角正切值（tgδ）值對檢測局部劣化以及局部缺陷反映靈敏。所以電容型高壓電氣設備（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
受潮和老化是氧化鋅避雷器閥片劣化的主要起因，而避雷器運行期間通過閥片的泄露電流是加速閥片老化的主要因素，所以對避雷器泄露電流進行監(jiān)測并與歷史數(shù)據(jù)進行比照分析，即能發(fā)現(xiàn)其絕緣缺陷。
2.5 GIS的絕緣在線監(jiān)測
GIS的絕緣在線監(jiān)測包括化學、電和機械等方法。化學方法采用SF6分解產(chǎn)物的氣體分析來檢測局部放電和局部過熱；電的方法采用外電極、內(nèi)電極和磁耦合方法測量GIS護套電勢來檢測局部放電；機械方法采用一個高靈敏性的壓電加速傳感器和超聲波傳感器來檢測在局部放電或絕緣故障時產(chǎn)生的機械振動和彈性波。
3在線監(jiān)測功能要點分析
高壓電氣設備絕緣在線監(jiān)測系統(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、高壓開關柜和GIS等主要被測設備。其既能對帶電設備的絕緣特性參數(shù)實時測量，又能對獲取數(shù)據(jù)進行分析處理，一般具有以下功能：
1）鐵芯監(jiān)測其泄漏電流，同時監(jiān)測和記錄現(xiàn)場溫度、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）變壓器類充油設備測量絕緣油的內(nèi)部可燃性氣體變化情況，掌握設備內(nèi)部有無過熱放電等缺陷情況；
3）電流互感器、變壓器套管、電容式電壓互感器等容性設備測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）避雷器主要測量在運行中的泄漏全電流、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）高壓開關柜監(jiān)測泄漏電流、介質(zhì)損耗角正切值等，從而獲取有關絕緣信號的波形，掌握其內(nèi)部絕緣部分的缺陷或劣化、導電連接部分的接觸不良等相關絕緣狀況。但由于絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)工作的實時性，被監(jiān)測電氣設備通常均帶有高壓，或者被監(jiān)測電氣設備和取樣裝置、傳輸系統(tǒng)等都處于較強的電磁干擾中，而被測信號相對較弱，因此，測量容易受周圍其他帶電設備或接地體的影響。所以，對整套在線監(jiān)測系統(tǒng)來說，要保證其測量準確、性能穩(wěn)定，就必須達到以下性能：
1）監(jiān)測不受變電站強電磁干擾的影響，在系統(tǒng)操作過電壓、雷
電過電壓作用下具有自保護性，不發(fā)生性能變化和軟件損壞現(xiàn)象；
2）檢測信號傳輸好，不發(fā)生失真且對其附近其他信號無影響，
同時也不受其他信號的干擾；
3）具有專家分析功能，能夠智能化判斷設備內(nèi)部的絕緣狀態(tài)；
4）系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)能夠遠程傳輸，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
4結束語
綜上所述，高壓電氣設備絕緣在線監(jiān)測是一門綜合性的科學技術，它集高電壓技術、計算機技術、通訊技術、測試技術為一體。在電網(wǎng)中具有舉足輕重的地位，其運行狀況是否良好，直接關系到電力系統(tǒng)是否安全可靠，一旦其絕緣部分出現(xiàn)缺陷或劣化，就會導致影響設備和電網(wǎng)安全運行的絕緣故障或事故。因此，高壓電氣設備絕緣在線監(jiān)測可以實時掌握變電站內(nèi)高壓電氣設備的絕緣狀況，對提高設備運行維護水平，及時發(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)于東南大學電氣工程系，同年進入南京汽輪電機（集團）有限責任公司，從事高壓輸變電技術與管理工作至今。2002年取得工程師資格。
［參考文獻］
［1］董其國.電力變壓器故障與診斷[M].中國電力出版社，2007.07.
關鍵詞：輸電線路；在線監(jiān)測；覆冰；導線舞動；可靠性
【分類號】：TM73
一、輸電線路在線監(jiān)測的意義
輸電線路在線監(jiān)測對電網(wǎng)運行可靠性和建設維護具有重大意義：
（一）提高輸電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行水平的切實需要
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，穿山脈峽谷，飽受風、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)定運行，需要掌握其運行狀態(tài)。而面對超過7000 公里的輸電線路，數(shù)萬基桿塔，收集到信息的方式及收集到的信息量的處理至關重要，沒有科學的監(jiān)測手段和分析手段將無法提取其中的關鍵信息，無法利用現(xiàn)有的人力物力資源進行科學的生產(chǎn)調(diào)度。因此，通過安裝在線監(jiān)測裝置、使用先進的離線檢測設備、匯集狀態(tài)信息進行輸電網(wǎng)設備健康狀況評估、運行狀態(tài)評估，發(fā)現(xiàn)輸電網(wǎng)運行隱患及時進行處理是提高輸電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行水平的切實需要。
（二）轉變生產(chǎn)管理模式的需要
隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展，以及用戶對供電可靠性要求的逐步提高，傳統(tǒng)的基于周期的設備檢修模式已經(jīng)不能適應電網(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、探索提高設備運行可靠性和檢修針對性的新的檢修管理方式。狀態(tài)檢修是解決當前檢修工作面臨問題的重要手段。部分發(fā)達國家開展狀態(tài)檢修工作已有十多年的歷史，并取得顯著成效。據(jù)估算，實施輸電線路狀態(tài)檢修能提高設備利用率 5%以上，節(jié)約檢修費用25%～30%。
二、輸電線路在線監(jiān)測的相關技術
（一）輸電線路覆冰在線監(jiān)測
覆冰在線監(jiān)測可以實現(xiàn)對線路上覆冰狀況的有效監(jiān)控，收集數(shù)據(jù)后對數(shù)據(jù)進行快速分析，提前預測冰害事故，并及時發(fā)送預警信息，降低冰閃、斷線、倒塔等事故發(fā)生率。覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)過多年發(fā)展，技術上已較為成熟，按照探測原理不同可以分為兩種類型：
1、對線路張力進行檢測
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線覆冰后的受力參數(shù)，而且能夠同時將環(huán)境溫度、濕度、風度、風向等數(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)出預警。
2、對導線的幾何參數(shù)進行檢測
這種方式通過測量導線的弧垂、傾斜角等數(shù)據(jù)來估算導線狀況。現(xiàn)在工程上通常使用狀態(tài)方程這一數(shù)學工具對輸電線路的受力狀況進行描述，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線的覆冰重量、覆冰厚度等，能夠幫助評定覆冰危險等級。
（二）輸電線路氣象和導線風偏在線監(jiān)測
這套系統(tǒng)可實時監(jiān)測環(huán)境風速、風向、溫度、絕緣子串和導線對地夾角大小等數(shù)據(jù)。有關部門根據(jù)預警信息制定相應的風偏預防措施，也能夠準確定位放電故障點的位置；通過傳感器傳回監(jiān)測中心的氣象數(shù)據(jù)資料，結合絕緣子串和導線對地實際夾角，進一步完善風偏算法；同時還可以將線路桿塔上的風壓不均系數(shù)、導線擺幅、瞬時風速等數(shù)據(jù)匯總到數(shù)據(jù)庫，通過對數(shù)據(jù)的分析，改進設計標準，使之符合當?shù)貙嶋H情況。實際操作中，可以將角度傳感器設置在架空線上，結合當時的風速、溫度，計算出導線風偏。
（三）輸電線路絕緣子污穢監(jiān)測
1、污穢度監(jiān)測
目前的污穢檢測手段，在測量絕緣子表面的灰密、等值附鹽密度時，需做出停電操作。為解決這一問題，國內(nèi)外的研究者推導出了光纖傳感器的光場分布與絕緣介質(zhì)表面含鹽量之間的換算公式，通過對光能參量的測定與處理，可間接計算出傳感器表面鹽分含量，從而準確評估出對絕緣子的表面鹽密值。
2、漏電檢測
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時數(shù)據(jù)，信號處理單元將電信號轉變?yōu)閿?shù)字信號，并通過相關運算模塊對泄漏電流的均值、峰谷值、振幅、最大電流脈沖數(shù)進行計算，最后使用無限線信網(wǎng)絡把數(shù)據(jù)輸送到數(shù)據(jù)總站，專家系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行綜合分析，判斷絕緣子積污狀況。絕緣子的結構參數(shù)，污穢物化學組分，氣象條件也需要長時間的數(shù)據(jù)積累。
（四）輸電線路桿塔傾斜監(jiān)測
煤礦采空區(qū)上部的地質(zhì)條件較為復雜，在重力、應力、自然力擾動下，易引發(fā)坍塌、滑坡、泥石流、地面龜裂等地質(zhì)災害，致使采空區(qū)桿塔倒塌，對于輸電線路的安全運行造成極大隱患。全球移動通信系統(tǒng)（GSM） 結合相應的監(jiān)測技術，可以監(jiān)控桿塔狀況，預防桿塔倒塌。該系統(tǒng)在220kv 以下的輸電線路中得到了重要應用，對于桿塔變形、基礎移位等缺陷能進行準確判斷，保障輸電系統(tǒng)
的安全。特高壓線路多建設在偏遠山區(qū)，通訊信號經(jīng)常受到無線電嚴重干擾。為此，國家電網(wǎng)公司專門組織了桿塔傾斜度監(jiān)測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保障。
（五）輸電線微風振動監(jiān)測
微風振動使得導線產(chǎn)生交變應力，是產(chǎn)生疲勞斷股的主要原因。微風振動對線路的影響循序漸進，具有很強隱蔽性，外觀特征不明顯，相關的測量工作能為仿真設計提供較好的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。微風振動檢測系統(tǒng)具有采集精度較高的振動監(jiān)測儀，可以對導線相對線夾的彎矩值、頻率、環(huán)境溫度濕度、風向風速進行測量，結合導線力學性能資料，分析在微風振動下的導線壽命。
（六）導線舞動監(jiān)測
導線舞動造成導線斷裂、塔材變形，引發(fā)停電事故。導線舞動在線監(jiān)測儀能繪制出易舞動線路分布圖，為線路設計提供重要依據(jù)。實際中根據(jù)檔距和其它參數(shù)，在某一檔距內(nèi)的導線上設置大量傳感器，對X、Y、Z三個方向的加速度進行測量，結合線路本身參數(shù)，建立數(shù)學模型，分析舞動危害等級，在事故發(fā)生前預警，謹防倒塔、短路等災害事故。
三、提高輸電線路在線監(jiān)測可靠性的對策
（一）提高在線監(jiān)測系統(tǒng)運維質(zhì)量
要提高在線監(jiān)測系統(tǒng)可靠性，日常運維工作十分重要。首先要建立在線監(jiān)測系統(tǒng)管理體系，在目前的管理構架下可以采用二級管理、三級監(jiān)測的管理體系。二級管理由兩級監(jiān)測診斷中心構成：在省電力公司、電科院設備狀態(tài)評價中心建立一級監(jiān)測診斷中心，在地市公司和省檢修公司建立二級監(jiān)測診斷中心，同時在省公司和各個地區(qū)專門設立在線監(jiān)測診斷室。三級監(jiān)測體系中，第一級為省公司的輸變電設備在線監(jiān)測省級主站系統(tǒng)；第二級為各地區(qū)局的在線監(jiān)測地區(qū)主站系統(tǒng)；第三級為建立在各個變電站內(nèi)的變電站站端在線監(jiān)測系統(tǒng)。
（二）在線監(jiān)測設備使用條件可靠性評價
對于輸電線路在線監(jiān)測設備，不僅僅要在實驗室離線考核其機械、電氣、測量準確性等各項常規(guī)性能，還需要安裝在實際線路上來考核其運行工況下的可靠性，通過實際工況和實驗室測試相結合的手段，對比在線監(jiān)測設備試運行前后各項性能指標是否合格，或達到什么等級的運行可靠性。對于實際運行環(huán)境下的可靠性監(jiān)測，需要利用具有典型氣象特點的真型試驗線路，通過與可靠性和準確性更高設備進行一定時間的運行性能比較，獲取運行可靠性評價。
參考文獻
旋轉軸監(jiān)測主要分為靜態(tài)和動態(tài)兩種，靜態(tài)測試是指在實驗室環(huán)境中利用測功機或者其他的實驗設備對被測試軸進行加載進行的扭矩測試。動態(tài)監(jiān)測則是指將監(jiān)測設備安裝到實際運行的設備(比如車輛的傳動軸、水輪機主軸等等)中去，對設備運行過程中的狀態(tài)參數(shù)進行實時在線監(jiān)測。對于靜態(tài)測試，現(xiàn)在國內(nèi)外的測試技術已經(jīng)非常成熟。而對于動態(tài)監(jiān)測，由于旋轉軸特殊的運動狀態(tài)和復雜的工作環(huán)境，傳統(tǒng)的扭矩監(jiān)測手段并不能滿足要求，因此許多新型的監(jiān)測手段應運而生。
1.1集流環(huán)法
集流環(huán)法是將導電滑環(huán)裝配在軸上一起轉動，在導電滑環(huán)上接上敏感元件(例如應變片)，并利用圓形電極和炭刷的接觸將被測信號引出，從而完成旋轉軸工作過程中扭矩和其他狀態(tài)參數(shù)的測量和輸出。集流環(huán)原理簡單，可以完成多種狀態(tài)參數(shù)的測量。但是由于滑環(huán)與電刷的互相摩擦，會帶來很多缺點。主要表現(xiàn)為:
1)集流環(huán)的觸頭長時間與導電滑環(huán)摩擦非常容易產(chǎn)生磨損，并且會造成接觸電阻阻值的變化，從而影響測試精度。
2)集流環(huán)體積較大，安裝困難、負載效應較大。
3)運動過程中會產(chǎn)生較大噪聲，在影響測試系統(tǒng)本身的同時會對被測軸和其他部件產(chǎn)生較大影響。
1.2基于光柵扭矩傳感器的扭矩監(jiān)測系統(tǒng)
旋轉軸在轉動過程中會在扭矩的作用下發(fā)生扭轉變形，因此可以利用光敏傳感器采集扭轉變形信號，從而完成扭矩的測量。在旋轉軸上固定兩塊開孔數(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，軸在不受力狀態(tài)下兩片光柵的明暗條紋是錯開的［2］，光線不能穿過光柵，光電元件上沒有輸出信號;軸在受到扭矩作用時，兩個圓盤形光柵所在軸截面會產(chǎn)生扭轉變形，明暗條紋部分重合，光線穿過光柵照到光電元件上，使其輸出信號［3－4］。輸出信號大小隨著扭轉變形的增大而增大，配合測試電路便可以完成扭矩的測量。2005年重慶大學的喻洪麟教授帶領團隊開發(fā)了一種新型光柵扭矩傳感器，并研制了一套水輪機主軸扭矩在線監(jiān)測系統(tǒng)。光電式扭矩測量法的優(yōu)點是響應速度快，測量精度高。但是其結構復雜、安裝困難和抗干擾性差的缺點使其并不能滿足復雜環(huán)境下車輛內(nèi)部傳動軸的監(jiān)測要求。
1.3基于電磁法的扭矩監(jiān)測系統(tǒng)
利用電磁原理完成扭矩的監(jiān)測是現(xiàn)在工業(yè)上采用較多的一種方法。電磁法根據(jù)被測量的不同可分為基于扭矩和扭轉角關系的扭矩監(jiān)測方法和利用壓磁效應原理的扭矩監(jiān)測方法。前者通常利用磁鼓原理完成旋轉軸扭轉角的測量，跟光電法類似，通過測量角位移完成扭矩的測量。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試系統(tǒng)。測量精度可以達到±0．7%［5］。在傳動軸上相距一定距離上安裝兩個碼盤，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的材料制成磁傳感器采集兩個碼盤之間的相對扭轉角，完成扭矩的測量。基于壓磁原理的扭矩測試系統(tǒng)主要利用非晶態(tài)軟磁的磁致伸縮效應完成應變信號到電信號的轉換。磁致伸縮效應是指具有該效應的合金長度將隨著外界磁場的改變而改變，反之，若存在外力使合金發(fā)生形變，則合金的磁導率會隨之改變。將具有該效應的涂料均勻涂抹在軸上，在軸旋轉時涂層會在扭矩的作用下發(fā)生形變，磁導率會隨著應變的的變化而發(fā)生改變，對其進行采集便可完成扭矩的測量。日本福岡九州大學在1982年成功利用磁致伸縮效應，研制了具有新型磁頭型扭矩傳感器的扭矩監(jiān)測系統(tǒng)。電磁法測量精度高，抗電磁干擾性強，信號穩(wěn)定。但是其傳感器成本高，而且傳感器安裝困難，使電磁法在旋轉軸在線監(jiān)測的應用中具有一定的局限性。
1.4存儲式扭矩監(jiān)測技術
存儲式監(jiān)測技術是隨著計算機技術的發(fā)展而產(chǎn)生的一種較為新穎的監(jiān)測手段。其基本流程是將嵌入存儲器件的監(jiān)測裝置與被測部件有機的結合到一起，部件工作過程中，完成部件各狀態(tài)參數(shù)的測試，并將數(shù)據(jù)存入存儲器件。測試完成后，從存儲器件中將數(shù)據(jù)導入計算機進行分析處理。華北工學院利用存儲式扭矩測量方法完成了汽車發(fā)動機輸出軸實車扭矩的測試工作，發(fā)動機輸出軸附近電磁干擾強，說明存儲法具有安裝使用簡便和抗干擾性強的優(yōu)點［9］。但是存儲法不能實時觀察數(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，在使用中具有一定局限性。
1.5基于無線電遙測的扭矩監(jiān)測系統(tǒng)
近年來，隨著無線電技術的不斷發(fā)展，無線電遙測開始出現(xiàn)在機械行業(yè)的各個領域。無線電數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕驹硎峭ㄟ^調(diào)制后將被測信號附加在某種載波信號上形成調(diào)制波，并通過天線將調(diào)制波發(fā)送出去。接收端接收到調(diào)制波后經(jīng)過解調(diào)后將被測信號還原。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，來自蘇州大學工學院的科研團隊利用無線電遙測技術，研制了微型遙測扭矩監(jiān)測系統(tǒng)。國外的BentlyNevad公司正在進行一種叫做Torximitor的非接觸扭矩傳感器，并利用其構建非接觸式扭矩監(jiān)測與采集系統(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:
1)紅外傳輸沒有復雜的通信協(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)紅外光與可見光波長相似，在傳播過程中同樣能夠發(fā)生發(fā)射和漫反射，同時與可見光一樣，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)紅外光譜的波長范圍很寬，在世界范圍都通用，使用不會受到帶寬限制，具有相當大的傳輸速率。同時，紅外數(shù)據(jù)傳輸也具有一些無法克服的缺點。首先，紅外光(780～950)nm對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(如太陽光)的影響，抗干擾性較差;同時，紅外數(shù)據(jù)傳輸功耗較大，在一些要求低功耗場合(例如電池供電或采用非接觸供電方式時)使用具有一定的局限。射頻傳輸器件價格較為昂貴，使用過程比紅外傳輸復雜。其具有復雜的通信協(xié)議，雖然使數(shù)據(jù)帶寬受到一定限制，但復雜的校驗算法可以保證數(shù)據(jù)的準確性。同時，射頻傳輸不會受到距離和環(huán)境的限制，使用靈活方便。
1．6基于非接觸供電和無線遙測技術扭矩在線監(jiān)測系統(tǒng)
近年來，非接觸供電技術不斷應用到工程實踐當中，裝甲兵工程學院的丁闖等人將非接觸供電技術引入到旋轉軸在線監(jiān)測系統(tǒng)中，該供電平臺采用電磁感應原理研發(fā)而成，通過初級和次級線圈的相互耦合，實現(xiàn)了非接觸的電能傳輸，為實現(xiàn)旋轉軸扭矩長期實時在線監(jiān)測提供了可能。監(jiān)測系統(tǒng)利用在旋轉軸上粘貼應變片的方法完成應變到電壓信號的轉變，后經(jīng)信號調(diào)理電路以及A/D轉換后被單片機獲取，利用霍爾開關傳感器完成旋轉軸轉速的測量，應變和轉速數(shù)據(jù)通過射頻傳輸?shù)缴衔粰C的綜合監(jiān)測平臺上。所有軸上的測試設備的供電均由基于電磁感應原理的非接觸供電平臺提供。
1.7基于微帶天線的能量傳輸技術的扭矩監(jiān)測系統(tǒng)
北京科技大學的張雪松等人對基于無線能量傳輸?shù)呐ぞ乇O(jiān)測系統(tǒng)進行了研究。該系統(tǒng)通過分散式的微帶天線完成能量與信號的傳輸。該系統(tǒng)的基本原理是利用微波進行能量傳輸，功率源通過發(fā)射天線向外輻射微波，接收天線接收后經(jīng)過整流濾波為系統(tǒng)供電。系統(tǒng)采用分散式天線進行能量傳輸，將裝有多個接收天線的受電環(huán)安裝在軸上隨軸一起轉動，將軸穿過由多個發(fā)射天線和功率源組成的供電環(huán)，并與軸上的受電環(huán)對齊，實現(xiàn)監(jiān)測電路的電能供給。分散式傳輸可以避免功率分配器工作時產(chǎn)生的大量損耗，分散式的天線同時降低了制造和安裝的難度，該方案為解決旋轉軸長期在線監(jiān)測所需電能的問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結論
