在线监测装置模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇在线监测装置，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

（Yangquan Power Supply Company，Yangquan 045000，China）

摘要： 通过对电能量的流向分析实现电能计量装置的在线监测。在日常工作的长期积累中，通过对大量实践数据的整理，认识到电能计量装置的计量误差充分而细致地体现在电能量的变化上。实践证明，通过监测变电站的三大平衡可以有效地对变电站电能计量装置进行远方在线监测。结合电网实际运行方式对电能量运行曲线进行分析，可以实现电能计量装置的在线监测，实现计量远传数据的精细化、实用化，为智能电网中的计量发展提供新的思路。

Abstract: On-line monitoring of electrical energy metering device is realized by analyzing the energy flows. Through the collation of a great deal of practical data in the long-term accumulation of the daily work, this paper recognizes that the measurement error of electric energy metering device reflects on the changes in the electric energy in detail. Practice has proved that remote on-line monitoring of the substation electricity metering device can be realized effectively by monitoring the three balance of substations. Analyzing the electrical energy curve combined with the actual operation mode of the network, can realize on-line monitoring of metering device to achieve the refinement and practicality of remote measurement data, providing new ideas for metering development in smart grid.

关键词 ： 电能计量装置；电量平衡；在线监测

Key words: electric energy metering device；energy balance；on-line monitoring

中图分类号：TM933.4 文献标识码：A

文章编号：1006-4311（2015）06-0045-02

0 引言

电能是国民生产的重要能源之一，准确计量电能量，对于电能的供应和消耗有着重要意义。在经济改革的今天，电能计量秤杆子的准确与否，直接关系着供用电双方的经济利益。所以，我们应该最大限度地公正合理计量，减少计量误差。电能计量装置包括电能表、互感器、二次接线三部分，其误差亦由这三部分的误差组成，统称为综合误差。在远方监控计量装置的实践中，我们发现，计量装置误差的变化充分体现在电能量的变化上，通过对电能量运行曲线的分析，能及时发现与处理问题，且处理计量异常故障时，依据准确，充分体现了计量工作“公平、公正、公开”的原则。

1 变电站电能计量装置在线监测

变电站是整个电网的一个节点，要求进出它的电量达到平衡，也就是说变电站进出电量和在理想状态下要达到零。变电站电能计量装置计量着站内每一线路的进出电量，站内的电能计量装置要求精确计量，从而准确监控变电站电能量这一运行指标。

变电站的运行情况怎样，是通过它的运行指标来反映的，这些指标有电流、电压、频率、功率因数等等。通常变电运行更侧重于电流、电压等一些实时数据，电量的关注度相对要小一些。但电流、电压是实时数据，在实际监控中，存在一些漏洞，在农网变电运行的实际监控中，就曾经遇到过这种情况。变电运行不仅有实时情况，有些问题是要通过一定的时间累积才能反映出来的。电能量的产生需要时间，也就是说电能量本身含有时间量，能反映一些问题。

变电站一次设备的运行情况能反映到电量上，变电运行方式的变化直接在电量上有所反映。变电站是整个电网的一个节点，变电站内的每个设备又分别是各个节点。每个节点的进出电量始终是平衡的，也就是说它的进出电量和始终是零。理想状态下，消耗是零的情况下，整个变电站，包括其中每个设备它的进出电量和始终是零。在这一原则下，一旦某个节点电量不平衡，具体的情况就有它产生的具体原因，要做具体分析。

任何有联系的事物都是相辅相成的，电能计量装置对电能量进行准确计量，可以对电量指标进行监控、分析；对站内各节点电能量进出情况进行长期实时地观察、分析，反过来就可以实现对电能计量装置的远方实时监控。一个具体的变电站，母线和变压器构成了变电站的基本骨架，所以分析时先从变电站、母线、变压器着手，接着具体到每路进出线，这是一个基本顺序。在这里把变电站、母线、变压器的电量平衡问题归纳为“变电站的三大平衡”。具体数值用不平衡率来进行考核。当站内计量装置精度高时，这一比值可以达到1%甚至达到0%左右。

不平衡率=（输入电量-输出电量）/输入电量*100%

影响不平衡率的因素是：①电能表的误差；②互感器的比差、角差；③计量二次回路压降，等等，这些因素构成了计量回路的综合误差。变电站内电压等级越高，计量装置的精度越高，相应的误差就越小，不平衡率就越小。

日常监控过程中曾遇到的最简单的情况是：某一变电站的10kV母线不平衡率出现正增加，从2%增大到2.37%。具体电量分析如下：母线的输入电量基本保持常量，某一路用户出线的电量突然减少，而其它出线的电量维持常量，这一情况说明一次设备的运行方式没有变化，很明显，该出线的二次计量装置发生问题。具体到现场核实后，原来仅仅是该回路的计量接线盒的连接螺丝发生了松动，小小一个螺丝松动就可以引起母线的不平衡，更何况其他问题呢？

下面是在日常监测中所遇到的实例：①马家坪变电站“381”甘河线投入后，35kV母线电量不平衡率与日俱增。现场纠正马家坪变电站“381”甘河线的二次接线极性后恢复正常。②秀水站实现数据远传后，35kV母线电量不平衡。监测一段时间后，发现“374”东宋I回和“375”东宋II回并列运行时母线电量不平衡，当“374”东宋I回停运“375”东宋II回单回运行时，母线平衡。以上情况说明“374”东宋I回所计电量错误，计量装置异常，“374”东宋I回更换CT后母线电量恢复平衡。困扰盂县电业局多年的难题迎刃而解。③苇泊站10kV母线电量不平衡，“866”东村线用电量减少，有失压现象。经检查“866”东村线表计的电压保险处夹片螺丝松动，固定后电量恢复正常。④泊里站110kV母线不平衡率为-14.79%，原因是阳泉电网系统潮流发生变化，同时负荷增大，175河泊线由正向计量47520kW·h，反向计量35640 kW·h，变为正向计量0，反向计量386760kW·h，泊里110kV母线不平衡。经分析认为175反向计量出错，更换175河泊线表计后正常。⑤五渡站10kV母线和II#主变电量同时出现不平衡，很明显“802”主变低压侧表计少计电量。计量二次电压保险B相接触不良，B相失压，随后进行了纠正并进行电量退补。⑥娘子关变电站110kV母线和II#主变电量同时出现不平衡。“182”主变高压侧表计超差，多计电量。⑦西峪站10kV母线电量不平衡。“593”义井线表计超差，多计电量。更换表计，并退补电量。通过几年的摸索，得出结论，表计的异常、二次接线的错误，计量互感器的超差是引起电量不平衡的主要原因。

2 用户电能计量装置在线监测探索

智能电网的目标是要和用户达到互动，这要求不仅要实现用户的电量采集，还要把一些电网的实时信息传送给用户。要实现这些，解决数据传输问题是迟早的事。现在我国有些地区已经开始尝试采用光纤来代替无线传输。解决数据传输问题后，就可以把每个用户都整合到整个电网监测中来，形成一个环环相扣、紧密相连的网络。从变电站的电量监测到线损的分析，最后到用户的电量监测，一环紧扣一环，首尾相接，电能量的走向一目了然，电能计量装置的运行情况也就一目了然。

综上所述，无论是变电站还是用户的电能计量装置要实现在线监测，都离不开对日常用电量的监测分析。对电量进行监测分析可以达到电能计量装置的实时在线监测。通过对电能计量装置的在线监测，提高了现场电能计量数据的管理与监测水平，保证了所传回计量数据的正确严谨性，只有数据准确可靠，才能真正可用。

参考文献：

篇2

一、电力设备在线监测系统介绍

（一）监测系统介绍

电力设备的在线监测，就是技术人员在电力系统运行过程中，使用各种测量手段，对设备运行中的化学、物理量进行检测，获取相关信息，判断设备运行状态，并对故障进行检修的一项工作。

目前我国的电力设备在线监测，包括微机集中监测与分散监测两种，第一种是将专业的监测装置和仪器安装在变电设备传感器当中，用以采集信号，然后交由工作人员就地测量，这种在线监测系统需要人工干预较多，在自动变电站中使用不方便。第二种是将被测试的信号，通过数据收集和传递，送入中控室的微机装置，然后由工作人员通过屏幕来监测，并能及时完成数据的整合、分析、故障判断等，这种在线监测方式数据容量大、操作方便灵活、扩展性良好，并适合智能变电站的应用。

（二）监测工作流程

电力设备的在线状态检测，主要监测内容为介质损耗、电容变化量、不平衡电压、泄漏电流等等，通过传感器，对温度、湿度、流量、振动等进行检测，采集波形、信号峰值等数据，通过光缆（或电缆）传输到控制台，工作人员根据相应的事故树和专家系统等方式，对收集到的信息进行分析，从而诊断出故障。

二、电力监测系统的应用

（一）在线监测的工作内容

1. 对一次设备的监测。主要包括变压器的局部放电、电容值、铁芯接地电流、油中溶解气体等的在线监测；互感器励磁电流、局部放电的监测；容性设备电容值、介质损耗等的监测。

2. 对二次设备的监测。包括直流控制、交流测量、电缆接地控制、逻辑判断、通信管理等的检验，交流测量中对绝缘性能、回路线路是否正确等进行测量；逻辑判断是对软硬件的各种功能进行检测。

3. 故障的判断和预测。通过综合测控，在线监测系统能分析设备是否运行正常，将监测装置获取的数据信息与正常的数据作对比，通过信息偏差值，就可以判断故障。监测系统还能通过设备的运行需求，结合各种状态特征，提前设置预警值，对变电设备的状态进行调整，保证设备持续的稳定运行。

在线监测装置具体的监测内容（如图一所示）：

图一 在线监测装置的主要监测内容（图片素材来自百度）

（二）在线监测系统的结构

电力设备在线监测装置通过采集输变电设备的监测数据，并将数据信息传送至中央控制室，由中央控制室的综合处理单元，来实施具体监测和故障处理。监测系统主要是由后台管理诊断、中央控制器、就地监测单元（传感器）组成，并可以通过网络系统，实现现场控制与远程控制结合的监控与处理。简单的在线监测系统的工作结构图（图二所示）如下：

三、加强在线监测系统高效应用的措施

要让在线监测装置得到高效的应用，就必须要从管理和研究上入手，通过各个方面的配合，增强在线监测系统的使用效率。以下是一些提高在线监测系统高效运行的配合措施：

（一）加强配套管理

要让监测技术得到全面提高，就要加强监测装置产品的检验和安装规范，通过管理部门的协调，对装置的技术性、可靠性、售后服务等进行评价，让装置一开始就能良好运行。

（二）完善监测装置性能

在线监测装置在应用中会经常出现一些问题，影响电力设备对电力设备的监控，究其原因，主要是因为监测系统自身质量原因，使得测量结果不准确、抗干扰能力差，我国主要的监测装置性能问题，出现在传感元件上，其测量的稳定和可靠性都稍弱，要提高这方面的技术水平，才能让整个监测装置高效运行。

（三）提高研究能力

要通过研究机构，将监测系统的功能积极的拓宽，还要对一些重点设备，进行监测技术上的攻关。例如电力变压器的在线监测，要开发出综合型的监测系统，系统要加入能够反映出故障性质的一些参数，如局部的放电和升温，引入国外先进技术，对抗干扰问题做重点攻克，从而实现真正的在线监测、减少人工干预，实现状态检修。

（四）结合实际、增强经济性

要提高监测装置的利用率，就要有针对性的采用不同类型的监测系统，分析被测对象的重要性以及其运行中容易引起的故障类型，还有故障可能造成的损失的大小，然后通过综合考虑决定监测系统的规模、监测参量等，根据实际需要进行投入，这样才能最大程度的提高监测的有效性和经济性，从而实现整体的高效应用。

小结：

随着信息技术的发展，变电站自动化的程度也变得越来越高，无人值守的设计理念使得在线监测技术也不断的发展，产生了集控中心这样的集约化管理的监测趋势。以后的监测装置，会越来越智能化，变电站的电力设备监测，也会实现可控、可视、自愈等功能，整个电力系统的运行，会随着在线监测技术的发展，而变得更加安全可靠。

参考文献

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中图分类号：TM933.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）23-0381-01

前言

电能计量是电力企业营销管理的重要内容，为了确保计量数据的可靠性，电能计量装置运行必须可靠，在线监测技术的应用值得重视。

一、电能计量装置在线监测的必要性

随着国民经济的快速发展，电力需求也随之持续增加，对电网建设提出了更高的要求。在此形势下，电网一次二次设备数量大幅度增加，电网覆盖面积逐步增大，供电量迅猛增长，直接导致电网计量设备规模与计量管理人员数量不匹配，增加了计量管理人员的工作量。与此同时，随着用电客户经济意识的逐渐增强，用电客户对电网计量装置的准确性要求也在日益提高。所以，电力企业必须加快计量管理信息化建设，积极推行电能计量装置在线监测技术，促进电力企业持续发展。

二、电能计量装置在线监测的基本原理

通道切换与数据采集模块将来自电能表的电压信号、电流信号和脉冲信号，以及PT端的电压信号、CT端的电压信号和CT二次回路电流信号采集到系统内部，实现对电能表的误差测试、PT二次回路压降测试以及CT二次回路导纳测试等基本功能。同时还能够体现某一时刻计量装置的实时工况信息。内部微处理器负责通道切换与运算，并能将数据及时存储。在线检测系统是建立在将标准模块转移到现场，通过多路转换开关来实现多路、多只电能表的误差检验，通过定期的数据回传，实现后台主站的数据查询并发现问题的过程。而PT压降的测试则是采用布线的原理，将PT端电压和电能表端电压采集到在线监测系统里，人工测试方法不同的只是系统将临时拖放的测试电缆以布线的形式固定下来，通过其内部专用的电路模块来完成电压的测量和比较计算。同时电能计量装置在线监测系统还实现了远程的手动检测功能，在周期测试的基础上，加入手动测试，以达到实时测试。通过以太网的通信方式实现远程功能，并能将数据保存在后台监测主机上，实现数据的分析，处理和保存。

三、电能计量装置在线监测技术的应用

1.系统构成

1.1 现场数据采集层

按一次设备对应分布式配置多功能电能表，将其安装在开关柜回路内，或集中安装在电能表测控屏内，用于实时采集数据，并将数据通过通信接口传输到电能采集终端。各个计量点的电能量信息均是采集终端的采集对象，在信息采集完成后由电能量采集终端综合管理各项数据。

1.2 通信网络层

该层是主站层与现场数据采集层的连接层，主要负责上下两层之间的通信连接、数据采集、数据转化、数据传输、协议转换和命令交换，确保大量实时数据能够在汇集后高速传输，提高主站层获取监测信息的全面性、准确性和及时性。

1.3 主站层

该层主要由网络系统、WEB应用服务器、采集服务器、数据服务器、辅助设备等部分构成，是电能计量在线监测系统的信息收集与控制中心，既可通过GPS、PSTN、CDMA、以太网等远程通信信道采集和控制现场终端的信息，也可以对大量数据进行综合处理。

2.系统主要设备

2.1 安装位置及技术指标

通常发电厂和变电站内涉及诸多计量点，如网损、线损、关口等，为了确保在线监测功能的实现，上述位置处都需要安装电能表，其基础技术指标应当符合相关要求。如果是关口计量点的电能表，应当能够设置4个费率，每个时间段与一种费率相对应。安全防护功能可以采取三级密码管理。电能表出厂后必须立即采取有效的防护措施，避免软硬件校正电能表的误差，电能表一旦出厂不可对其误差进行再次调整。

2.2 集中器应用

在系统中，集中器主要负责电能信息的采集、数据传输与管理、转发及下发控制命令。其应当具备如下功能：

（1）精度。电能量采集终端的高精度数据采集工作需要通过RS-485接口完成，并对带时标的电量数据进行储存。可根据在线监测需求设置信息采集周期，保证数据采集的准确性达到100%，而后再向主站传送信息。

（2）存储。电能量采集终端的数据存储容量要超过64MB，并且拥有独立的数据参数备份单元，备份单元的容量要超过256MB。备份单元可采用SD卡，一旦电能量采集终端出现故障，可以到现场插拔SD卡以获取相关数据，将数据导入系统。

（3）采集信息。及时采集窗口电量、分时电量、事件记录、遥测量、遥信量数据等，按照预设的时间起点将指定内容传送到主站;也可传递失压记录、瞬时量、电压合格率、电能表时钟时间等数字量或模拟量。

（4）数据传输。至少要有一路RS485总线既可用于抄表，又可作为数据上传通道。同时，还应支持多种通信方式，如语音拨号、TCP/IP网络等。

2.3 通信方式

系统需要实现与变电站和发电厂的通信：①与变电站的通信。电能计量系统以电力调度自动化系统为基础，对变电站采用专线Modem方式进行通信。调制解调器可根据不同的应用场合，使用不同的手段传送模拟信号，传输介质可以选用射频无线电、光纤或电话线等。专线Modem方式不需要经过话音交换网络进行通信，而只需有标准四线接口就能够提供可靠的通信通道。专线Modem方式不允许在同一时间内并行多个数据，但是随着电能数据量的增加，这种点对点的通讯方式必然会造成数据堵塞，所以必须对这种通信方式进行优化。②与发电厂的通信。由于国内的各大发电厂普遍采用电力载波作为通信方式，其二四线通道分别被调度电话和自动化占用，无法为系统提供通信通道，因而可采用拨号Modem的方法来解决通信问题。

三、电能计量装置在线监测应用的加强

1.电能计量装置改造

加快电能计量装置改造进度，做到事前有计划，改前有标准，改中有检查，改后有验收，确保计量改造质量。对互感器、电能表的精度等级、二次回路导线截面不满足要求用户进行改造，要选用高动热稳定、宽量限的s级互感器和宽负载的S级电能表表，保证小负荷条件下的计量准确性;合理选用TA变比，确保用户正常负荷时TA一次电流应达TA一次额定电流的1/3及以上运行，换大TV二次回路导线截面，缩短二次导线长度以减少二次压降引入误差对计量准确性的影响。对新建、扩建、改造的电能计量装置，严格把住设计、施工、试验和进货关。

2.计量点的问题解决

为了杜绝用户计量点大马拉小车现象，采取了相应的解决办法：一是新装增装用户投运前进行全面检查。二是通过现场检查对于变比不符合生产实际的，在最短的时间内调整好。三是通过现场检查及时解决用户提出的用电问题。四是安装高精度的电能表，确保规程规定的允许误差。

四、结语

总而言之，随着电力技术及电网智能化的发展，电能计量装置在线监测技术实现了电能计量装置的实时在线监测，提高了电能计量数据的准确性，电力企业要重视这项技术的应用。

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中图分类号：TM421 文献标识码：A

前言

随着高压电气设备绝缘可靠性的提高，以及电网可靠性的要求，科学技术的发展，绝缘在线监测的方法也在不断发生变化。国内外研制出了一系列可实用的在线绝缘监测仪器或装置。高压电气设备在电网中具有举足轻重的地位，如果其绝缘部分缺陷或劣化，将会发生影响设备和电网安全运行的绝缘故障或事故。因此，在设备投运后，现阶段的做法是根据设备状态进行评价以确定停电试验和检修，以便及时检测出设备内部的绝缘缺陷，以防止发生绝缘事故。但是，随着电网容量的增大，高压电气设备的急剧增加，传统的预防性试验和事后维修已不能满足电网高可靠性的要求。同时，由于高压电气设备的绝缘劣化是一个累积和发展的过程，在很多情况下预防性试验已无法发现潜在的缺陷。

1. 绝缘在线监测的基本原理

高压设备绝缘在线监测技术是在电气设备处于运行状态中，利用其工作电压来监测绝缘的各种特征参数。因此。能真实地反映电气设备绝缘的运行工况，从而对绝缘状况做出比较准确的判断。高压电气设备绝缘在线监测主要检测参数是电气设备的介损值，其测量原理大都使用硬件鉴相既过零比较的方法。目前的绝缘在线监测产品基本都是用快速傅立叶变换的方法来求介损。取运行设备PT的标准电压信号与设备泄露电流信号直接经高速A/D采样转换后进入计算机，通过软件的方法对信号进行频普分析，仅抽取50HZ的基本信号进行计算求出介损。这种方法能很好的消除各种高次谐波的干扰，测试数据稳定，能很好地反映出设备绝缘变化。对于设备物理量（如变压器油温、气体含量等）的在线监测则是通过置放化感器探头的方法采集信号，并转换成数字信号送入计算机分析处理。

2.在线绝缘监测系统的软件研究

2.1 开发软件的选用

对电力设备的介质损耗、泄漏电流、等值电容、运行电压等参数实施不间断的在线监测，其数据量是非常庞大的。以半小时采集50 条数据计算，一个月的数据累计就达36000 条。程序设计语言选用 C++Builder3，它是Borland公司推出的程序开发软件 。利用它开发的应用程序具有较强的数据库功能。在一个由10000 条纪录组成的数据库中寻找一条纪录，仅需几秒种。

2.2 主控程序结构

主控程序主要包括数据查询、自动分析、远程通讯、系统管理、帮助五大程序模块。

1) 数据查询该模块包含设备选择、查询时间选择和检则参数选择三项。可对避雷器的 A、B、C 三项的泄漏电流、运行电压和主变套管、耦合电容器、电流互感器的A、B、C、O 四相的介质损耗、泄漏电流、运行电压、等值电容等参数的任意时间段内的数据进行实时分析。并可根据分析数据画出相应图像，监测者可根据图像准确地分析出设备的运行情况。当监测设备的数据超过警戒值时，程序会自动启动报警装置，提醒值班人员对事故进行及时处理。

2) 自动分析系统对每一种设备的A、B、C、O四相的所有参数数据进行自动分析，并列“数据自动分析系统”表中。

3) 远程通讯远程通信是由调制解调器(MODEM)联接到电话公共交换网络或企业局域网(INTRANET)上来完成计算机之间的远程数据传输的。使技术人员不必亲临现场就可在管理部门的计算机系统中根据最新数据对变电站设备的运行情况作出分析，并可远程遥控监测程序的执行方式。

4) 系统管理系统管理模块包含设备管理和数据管理两部分。设备管理允许管理人员添加或删除监测设备，数据管理提供了删除和备份数据功能。

3.高压电气设备的绝缘在线监测

与传统的定期停电预防性试验相比，在线监测可大大提高电气设备测试的真实性和灵敏度，在设备的运行状态下进行直接测试，不必安排停电预试，可及时发现设备的绝缘缺陷，连续掌握设备绝缘变化趋势等。同时，在线监测还可以根据设备绝缘在线监测结果选择不同的试验周期，提高试验的有效性。

3.1变压器的绝缘在线监测

目前，变压器绝缘在线监测主要监测其绝缘油中分解气体含量和的局部放电。一种监测变压器油中溶解气体分析 (DGA) 的装置，利用聚合物薄膜实现将特征气体 H2、CO、CH4、C2H2、C2H4、C2H6 从油中分离，采用新型催化酶气体传感器检测气体含量，能判断变压器是否存在过热、放电等异常及故障类型。

3.2电容型高压电气设备的绝缘在线监测

对于电容型高压电气设备 (CT、CVT、OY、变压器套管) 主要监测其交流泄漏电流、等值电容、tgδ值。研究和大量试验充分证明，监测交流泄漏电流可以灵敏反映容性设备的整体受潮程度，监测检测介质损耗角正切值 (tgδ) 对早期局部缺陷反映灵敏。俄罗斯、乌克兰等国家对超高压 CT已不采用 10kV 下测量tgδ的离线测量方法。

3.3氧化锌避雷器的绝缘在线监测

氧化锌避雷器主要监测其阀片受潮及老化。从80 年代开始，日本的LCD - 4 型阻性电流测试仪和东北电力试验研究院研制的MOA - RCD 型阻性电流测试仪在电力系统广泛使用，这两种产品既能带电检测，又能在线检测运行电压下的阻性电流和其它参数。目前，一种能安装于避雷器接地引下线上测量运行电压下泄漏电流和记录避雷器动作次数的避雷器在线监测仪大量投入运行。

3.4GIS 的绝缘在线监测

GIS 的在线监测有机械、化学、电的检测方法。机械方法采用一个高灵敏性的压电加速传感器和超声波传感器，来检测在局部放电或在绝缘故障时产生的机械振动和弹性波，德国LDA - 5/ S超声探测器能有效地检测 GIS内的危险局放源。化学方法采用 SF6 分解产物的气体分析，来检测局部放电和局部过热。

4.开展高压电气设备绝缘在线监测技术的意义

在经济高速发展的今天,停电会降低供电企业的供电可靠性, 对社会会造成负面的影响,也对用电的企业造成一定的经济损失。另一方面停电会降低设备的运行效率,造成对资源的浪费。高压设备绝缘在线监测系统的应用，既能对带电设备的绝缘特性参数实时测量，又能对获取数据进行分析处理。比如可以通过测量避雷器在运行中的容性电流和阻性电流变化情况，掌握其内部绝缘受潮以及阀片老化情况。还可以测量CVT、耦合电容器、套管等容性设备的泄漏电流和介质耗损，来掌握其内部受潮和绝缘老化及损坏缺陷。测量充油设备绝缘油的内部可燃性气体变化情况，掌握设备内部有无过热、放点等缺陷情况。

5 .结束语

在线监测技术是供电单位实行状态检修的基础和唯一技术手段，应当进一步推广使用绝缘在线监测技术，基于信息融合技术和嵌入技术组成internet的在线监测，可以进行数据和图文传输及远程诊断，有利于实现电气设备状态的综合管理，及时的发现故障隐患，避免发生事故，具有巨大的经济和社会效益。现阶段无线通讯技术、计算机技术、传感器技术的发展也为高压电气设备绝缘在线监测技术的发展提供了有力的保证，为实施超高压电力线路绝缘子等以前没有研究与开展的在线监测技术提供了条件。

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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.117

1 引言

目前，炼油化工企业通常采用只能在腐蚀破坏作用不大或者不可能提高抗腐蚀过程控制的情况下使用的一些监测手段。然而大多数的工厂希望能够通过使用工艺防腐的方法（例如：缓蚀剂）或者其它的处理设施（例如：脱水装置）来减少腐蚀，并保证重点设备和管道的腐蚀状况和介质条件置于有效的监控之中，这样只有通过在线、实时的监测技术来获取各种关键的腐蚀数据，并进行数据分析，及时了解装置腐蚀状况及变化过程[1，2]。

课题基于在线监测系统的优势，针对某炼油厂两套常减压装置重点部位为对象，建立了一套实时电化学在线腐蚀监测系统。系统实现了对监测部位的实时显示总体腐蚀速率（mm/a）、点蚀系数、B值、腐蚀机理因子等参数，以满足公司降低腐蚀危害，实现安、稳、常、满、优生产的需要。

2 腐蚀在线监测系统组成

2.1 硬件系统

腐蚀在线监测系统由探针、腐蚀变送器、数据转换模块、数据处理软件系统组成，系统结构图见图1所示。系统主要功能是采用探针监测管线、设备的总体腐蚀和局部腐蚀的变化，了解设备的腐蚀趋势和评估工艺防腐效率，并指导调整注剂使用。探针采取数据由分析软件进行数据处理，绘制总体腐蚀速率曲线和局部腐蚀状态曲线，显示腐蚀趋势和具体腐蚀数据，及时防止危险，提高设备的运行效率。

系统路由过程为：探针->变送器->安全栅->腐蚀通讯集中器->数据服务器。每套装置单设一台服务器，服务器放置于控制室内，通过电缆进行数据传输。现场每个变送器可向服务器各布设一条双芯屏蔽电缆，该电缆可同时提供电源回路和通讯回路，且具有较强抗干扰能力。每套装置单设一个机柜，机柜内放置安全隔离栅、腐蚀通讯集中器、24VDC电源模块，其中，腐蚀通讯集中器集成HART解析以及HART转RS232通讯转换功能。

2.2 腐蚀监测系统软件

在线监测数据通过电化学腐蚀在线监测技术，通过电化学腐蚀测量变送器采用谐波失真分析、标准的LPR（线性极化电阻）和ECN（电化学噪声）等方法来实现腐蚀速率和腐蚀因子的监测，变送器通过 4-20mA与HART协议实时输出给服务器。系统可同时输出四个参数，包括总体腐蚀率、点蚀系数、斯特恩-盖里常数（B值）、腐蚀机理参数，并可进行组态分析，同时应用集成技术将实时工艺操作参数进行分析，有利于管理人员分析对比，见图2所示。详细分析参数含义如下。

（1）总体腐蚀率（PV）。该参数单位是mm/a，量程0～2.5mm/a，该参数直接反映现场被监测设备的腐蚀环境状态。

（2）点蚀系数（SV）。该参数为无量纲参数，量程0～1;是一定性分析参考值，当监测值小于0.01时，被监测系统发生点蚀的风险是非常低的;当监测值大于0.1时，被监测系统开始发生点蚀，所以我们通过各种措施来控制该参数，使之不大于0.1。

（3）腐蚀常数B值（TV）。该参数单位是mV，量程5～60;此数据是通过谐波失真测量得到的，它们提供腐蚀过程中阴极和阳极活跃程度的变化。

（4）腐蚀机理因子（CMI）。该参数单位是?A/cm2，量程-50～50;我们可以通过该参数来判断被测系统的腐蚀环境。运用该参数可分析我们注剂在腐蚀防护中的作用，对注剂的使用情况做出实时评价。

3 腐蚀监控系统监测点设置

3.1 腐蚀监控的选点总体原则

腐蚀监控位置的确定直接决定着腐蚀监测效果的好坏。一般来说，对设备管道真正造成威胁的是局部腐蚀，因此如何监测到设备管道腐蚀相对严重的部位，也就是探针安装在设备和管线的合适位置就显得十分重要[3]。通常需要注意以下几个腐蚀严重的部位：

（1）有水凝结的部位，尤其是水凝结开始的部位，如常减压塔顶冷凝冷却系统空冷器的出口及水冷器的出入口。

（2）介质需要缓释剂的工艺，如循环冷却水系统。

（3）设备管道高湍流区域，如管道的弯头等。

（4）事故发生频繁的设备管道，即依据历史经验选取监测部位，

3.2 腐蚀监控选点部位

依据选点原则和设备条件，对某炼油厂两套装置进行在线监测选点，结果见表1所示。

4 腐蚀监控管理系统特点

（1）基于电化学探针前端采集。电化学探针采用线性极化腐蚀监测的原理，具有监测迅速的特点，可以准确测量电化学参数B值，且有较高的精度。

（2）与工艺过程参数变化同步分析。根据腐蚀速率变化与工艺条件变化的相互关系，为生产计划的编制、工艺操作指标的修订提供数据支持。

（3）评价防腐效果。对工艺防腐措施，缓蚀剂、中和剂的应用效果做出评价。

（4）预测设备寿命。通过腐蚀监控可以掌握设备正常运转时的腐蚀速率，可以预测设备的使用寿命，做到既安全又经济[4]。

5 结论

基于科学选点，前端探针安装，中间过程数据采集及数据软件分析，建立针对高含硫炼化装置的腐蚀在线监测系统，将腐蚀监测作为腐蚀控制的前期保障，经过在某炼油厂的实际应用，实现对受监测设备和管道的腐蚀状况进行24小时不间断的监测和评估。对炼化设备的腐蚀监测系统的建立，是完善系统的管理设备腐蚀与防护的重用部分，最终达到实时了解设备腐蚀情况，降低运行风险，减少维修停产损失、降低生产成本，实现装置的安稳长满优运行的目的。

参考文献：

[1]卜全民，温力，姜虹等.炼制高硫原油对设备的腐蚀与安全对策[J].腐蚀科学与防护技术，2002，14（06）：362-364.

[2]周敏.中国石油炼化企业腐蚀与控制现状[J].腐蚀与防护，2012，33（02）：62-68.

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中图分类号：X93 文献标识码：A

腐蚀参数、腐蚀速度以及设备腐蚀状态均是炼油装置中在线腐蚀监测技术需要掌握的基础，技术人员通过掌握这些基础性工艺与测量数据从而了解炼油装置所处环境的变化以及遭受腐蚀的状态，从根本上找到适合不同介质环境的腐蚀监测技术。

1 炼油装置中在线腐蚀监测技术的作用

炼油装置中在线腐蚀监测技术具有十分重要的作用，其在现实生活与实际生产中起着决定性的意义。

1.1 通过评价缓蚀剂效果选择合适的缓蚀剂

在炼油生产过程中，缓蚀剂在工艺中的优化数据能够体现生产的需要，二在线监测技术能够对优化数据进行评价，从而选择合适的缓蚀剂。

1.2 对原油混炼技术的指导

原油性质的不同在混炼的过程中会增加其酸性值，从而使设备受到腐蚀。应用在线腐蚀监测技术能够迅速发现原油混炼时PH变化的情况，从而进行控制，在诸如缓蚀剂的过程中改善相关工艺，从而合理配置原油的比例，使电脱盐的效果增强。

1.3 定点测厚结合在线监测队检修过程进行指导

在线监测具有实时性与准确性的优势，因此在覆盖范围内，其能够通过收集到的多参数数据绘制腐蚀曲线图，从而分析炼油装置中腐蚀变化的情况，制定解决方案，进行全方位的诊断。定点测厚具有灵活性，其余在线监测相结合，能够对重点部位实施监控，从而避免重大泄漏事故的发生，完善检修计划。

2 炼油装置中在线腐蚀监测技术的应用

炼油装置中常见的在线腐蚀监测技术共有四种，其原理不同，因此应用的场合以及特点也不尽相同。根据实际情况，选好关于PH探针监测、电阻探针监测、电感探针监测、电化学监测的监测技术型号。

2.1 电阻探针监测

电阻探针监测需要应用的仪器以及零件为在线监测仪器、金属丝、温度补偿试片。当金属丝被腐蚀后开始变薄，便可以通过在线监测仪器检测出来并排除因金属丝的温度异常而产生的不利影响。电阻探针适应于各种工况范围与介质，但是灵敏度较低，测量的周期长，又因金属丝受到腐蚀后所产生的产物具有导电性，因此影响了其测量结果，没法对腐蚀速度的瞬时性进行记录。

2.2 电化学探针监测

电化学探针监测也是通过测量腐蚀速度来进行监测的一种技术，其与电阻感应不同的是，电流指标（流经电极表面）是其确定腐蚀速度的标准。这种方法测量周期短、速度快，不会像电阻探针监测般测量腐蚀减薄量，但是其在监测过程中受到环境的限制，必须在水中传导才可进行。

电化学方法也包括电化学噪声技术，当金属局部腐蚀后，便可以通过两个同质金属获取其之间通过的电流量，然后在利用其它方法分析局部腐蚀的情况。

2.3 PH探针监测

不同介质酸具有不同的碱度，因此H+敏感选择的电极也不同，根据其电极的异同情况检测介质酸的碱度，而且PH探针监测器一般情况下应该在压力≤0.4MPa，温度≤70℃的环境下运行。

2.4 电感探针监测

电感探针监测分为高温管状电感探针、低温片状电感探针、低温管状电感探针三种。电感探针的测量依据是探针被腐蚀的深度，探针腐蚀的越薄，其所引起的磁通量变化就越大，这种变化直接影响到金属腐蚀的速率，从而得出不同介质在腐蚀过程中的周期性变化，从而体现其显示出这种监测方法的灵敏度。一般情况下，片状结构以及管状结构是电感探针的两种结构形式，其分类是由管径决定的，片状探针应用于

3 选择监测点

硫化物、氯化物的低温电化学腐蚀以及硫化物的高温化学腐蚀是炼油装置发生腐蚀的两大主要类型，前者是中全面腐蚀的体现，因此在选择监测点时必须关注相关腐蚀的流程、重视腐蚀分布的区域、对高温设备的材质进行监测、应用相关防腐工艺与技术，从而避免腐蚀所产生的伤害。

后者由监测到的视点可以发现，其具有均匀性腐蚀的特点，因此在炼油装置的产品分离系统化、常减压蒸馏、延迟焦化的过程中便应该选择监测点。在安装监测点时，不仅应该按照相关腐蚀原理进行安装，还应该考虑到在线观测的维护与评价便利性。由此，在线监测点的设置应该为一闭路循环系统，监测点选择适宜，有利于炼油装置中在线腐蚀监测反应的速度以及收集参数数据的准确性，提高了该系统的即时性。

4 在线腐蚀监测技术的发展方向

炼油装置中在线腐蚀监测技术的发展方向应该建立在需求与应用实践的基础上，并根据基础性要求拟定发展方向。

要想实现复合监测技术，必须提高在线监测技术的可靠性、精度以及灵敏度，将多种不同类型的参数利用一根探针进行监测，从而实现在线监测的简便化，减少了在线监测的程序。多参数监测是未来监测技术的发展趋势，只有实现腐蚀发生发展过程监测、腐蚀影响过程监测、腐蚀事故监测、腐蚀结果监测等全面的腐蚀监测，才能够拥有系统化的监测技术。

将收集到数据采用高科技手段进行智能化分析，然后建立与其有关的腐蚀数据库，深入分析与挖掘相关数据，为技术发展提供理论性、决定性依据。

要想提高炼油装置中在线腐蚀监测技术的自动化控制能力，就必须将腐蚀数据作为参考，并以此为参考点进行研究，提高在线腐蚀监测的力度，促进炼油装置的科技化改进与发展。

结语

本文通过对炼油装置中在线腐蚀监测技术的作用进行了具体分析，并且就其应用与监测点进行了恰当的选择，从根本上总结出在线腐蚀监测的未来发展方向，为我国化工业的发展开辟了一条简便、快捷、安全的生产道路。

参考文献

[1]庞喆龙，马新飞.炼油装置在线腐蚀监测技术状况[J].石油化工腐蚀与防护，2008，25（1）：62-64.

[2]易轶虎.在线腐蚀监测技术在炼油装置中的应用[J].石油化工腐蚀与防护，2012，29（5）：44-46.

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1、概述

随着我国电力工业发展和环保要求，火力发电厂的锅炉都装有脱硫设施。应用最为广泛的是石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术。脱硫塔的液气比是决定脱硫塔效率的主要参数，液气比大，意味着烟气与脱硫剂接触面积大，有利于SO2的吸收，但液气比太大，容易导致雾化效果不佳，不利于脱硫。为维持脱硫塔正常运行，必须对烟气流量参数实现准确测量，及时调整供液量；同时锅炉排出的烟气流量，也是国家实现大气污染控制，需要监督的重要参数。

由于脱硫系统进出口烟道截面大，流场不均匀，正常运行时，无法对烟气量进行准确测量。近年来，操作人员进行脱硫塔调整一直停留在依靠观测锅炉负荷、烟道静压、引风机挡板开度、单点流速测量等间接的监测手段上，不能提供特大截面流量的准确数据，对指导脱硫塔运行和脱硫剂量的调整缺乏准确依据，造成很大操作不便和资源浪费。

2、国内外烟气流量测量方式对比

目前国内外大型烟道的烟气流量的测量主要采用以下方法：

（1）静压测量法。该方法利用流体力学的伯努力方程，即假设在全压相等的前提下，动压等于全压减静压，通过测量静压来对比动压。由于烟道中的烟气含有大量的飞灰及腐蚀性气体，动压测量的取样环境较差，故该传统的流速测量装置很难达到理想的测量效果。

（2）引风机调节挡板开度法。该方法通过对引分机进口调节挡板做特性试验，以调节挡板开度确定烟气量。测量简单、直观，无需其它附属设备。存在的问题：要求风门开度指示与挡板的实际位置建立起一一对应的关系，实际上难以保证；风门开度与风量、风速之间的非线性关系、受风道阻力等影响，相同开度烟气量差别很大，无法以此定量确定风量和风速。

（3）单点流速测量法。该方法在烟道内安装文丘里等测速元件进行测量，由于该元件只能单点安装，采集信号缺乏代表性，不能准确反映整个截面的流速和风量，因此误差很大。

（4）烟气分析三原子气体法。此方法利用各种烟气分析仪器，测得干烟气中三原子气体的成分，再通过已知的煤种元素分析成分，计算得到的干烟气量，再根据煤的水分和燃煤量，计算烟气量。此种方法与煤种有关，由于电厂燃煤变化较大，因此会引起较大的误差。

（5）烟气分析过量空气系数法。此种方法也是一种间接测量方法。通过各种烟气分析仪器，测得干烟气中过量空气系数，再通过已知的煤种元素分析成分和燃煤量，计算得到烟气量。此种方法也与煤种有关，同样会引起较大的误差。

3、解决方案

通过对上述存在问题的分析、研究，得出如下结论：从测量的理论和技术上要实现锅炉的烟气流量的准确测量，必须同时满足以下条件：（1）要保证测量的准确、稳定，即有误差限作保证，需要一个基本的测量条件，对于烟气流量动压测量装置也是如此，即需要一定长度整流直风道。（2）测量装置应具有测量条件要求低、输出信号稳定、局部阻力小、含尘气流管道平均风速（多点、网格法）的特性。（3）要具有防止结露、防止含尘气流堵塞、防止磨损和腐蚀的传感元件的结构措施。（4）在以上基础上，利用微差压传感器、先进的数据采集系统（或直接进入DCS系统）和计算机处理技术，对动压信号进行必要的修正，以数字量和模拟量的方式显示在计算机屏幕上，指导运行人员操作调整。

为此，我们把多个靠背管按矩阵排列布置于同一烟道截面，对该截面各位置进行全面测量。

将烟气流速测量装置安装于烟道中水平直管段内，当烟道内有气流流动时，迎风面受气流冲击，在此处气流的动能转换成压力能。因而迎面管内压力较高，其压力称为“全压”。背风侧由于不受气流冲击，其管内的压力为风管内的静压力，其压力称为“静压”。测速装置测量全压与静压之差压为“动压”，动压经换算即可得出介质的流速和流量。全压与静压信号经传压管引至电容式微差压变送器，微差压变送器输出4～20mA模拟信号至DCS系统进行数据处理与数值显示。

每个靠背管测速仪均装有整流消旋装置。该装置有两个作用：一是当流场紊乱的烟气进入套管后，使之整流消旋，减少干扰，有利于稳定、准确测量动压；二是在整流消旋装置套管前端装有变径管段，当烟气进入变径套管，截面面积由大变小，流速加快，可提高测量精度。

在动压、静压取样管内装有自动清灰装置，该装置在烟气流动的风力作用下可自由摆动，不断撞击取样管内壁和内孔，以达到清除内部积灰的作用。

将单个靠背管测速仪与竖直管段相连接，起到均衡压力的作用，成为均压腔体。

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中图分类号：TM933 文章编号：1009-2374（2016）34-0038-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.34.019

当前我国电力系统的工作人员依旧是采用人工现场抄表的方式统计和分析电能量数据，工作效率低，人员配置多，人为错误发生率高。电能计量装置在线检测技术的出现和应用改善了这一不利局面。其可以防范窃电、实施状态检修，为电量的错误计算和追收提供了证据，提高了计量装置的稳定性、可靠性、准确性。以较少的物力人力来管理更多的用户，是电力企业发展的内在要求，也是现代用电管理的发展方向。

1 电能计量装置的常见问题

根据国家的《电能计量装置技术管理规程》，电能计量装置包括各种二次回路、计量用电压、电能表、电能计量柜及电流互感器等。参照现场运维的过往经验，电能计量装置故障一般集中在电流互感器及其相二次回路、电压互感器、电能表等方面。而且无论故障的形式如何，在数据的分析处理上都会体现为一次、二次侧功率、电流和电压因素等参数发生异常变化。综合现场工作的经验，大致可以把电能计量故障类型分为以下三种：（1）电流互感器异常，包括电流互感器二次回路、二次开路超差、短路等；（2）电压互感器异常，电压互感器发生超差、二次侧断相、一次侧熔丝熔断。二次回路异常，二次回路出现连接出错，表现为功率因素异常、电流异常、电压异常等现象；（3）电能表异常。根据对集抄系统大用户电能表的统计，一般常见的事故现象有正向无功、反向有功、反向无功、正向有功倒走或不走，总电量与峰谷平电量不匹配，电能表计量超差，电能表计时超差，电能表计费时段错误，电能表显示异常，电能表断相、失流、失压、逆相序等。

2 电能计量装置在线监测的特点

集抄系统大用户的电能计量装置在线监测系统，其数据运行主要是通过采集多维度计量装置及用电信息采集系统来完成，通过主站软件进行分析、处理、计算后，采用图表形式反映出来的一套系统体系。该系统能对计量装置的运行工况进行实时监控，计量装置运行出现异常能及时被发现，使计量装置故障持续时间得到有效降低，弥补了在传统计量装置运行管理中存在的不足，提高经济效益，实现生产效率的最大化。

电能计量装置智能诊断系统与在线监测可以实现采集设备故障分析、计量装置的异常分析、各类事件的在线监测和分析、异常流程处理、用电异常分析等功能，还可以为采集设备和计量设备运行质量的评价提供统计数据论证。通过对用电信息采集系统，电能计量装置可对多个电量参数进行检测，对电能表的接线错误、失流、失压、断相、超差等二次回路故障能够及时报警，有利于缩短故障处理时间。电能计量装置在线检测系统主要有以下四个特点：

2.1 丰富的异常指标专家库

计量装置的异常指标专家库主要包括对采集装置异常、用电异常和计量装置异常的判断标准和定义，还可以看情况根据需要对其进行完善和增补。异常指标专家库的建立和健全可以智能分析和诊断各种计量装置运行的异常，为计量装置在线监测提供了有效的监控手段及数据支撑。

2.2 采集并发送用户用电情况

将用户的用电情况通过信息采集终端进行采集并发送至主站。主站的监控人员从网络计算机屏幕传回的画面报警或分析，提取用户用电信息，与该用户历史数据进行分析比对，判断该用户的电能计量装置是否正常运行。

2.3 可连续监测

电能计量装置在线监测系统可对计量装置运行状况进行连续监测和分析，对计量异常能及时返现，降低了电量丢失的可能性。通过电量的采集，自动对线损进行计算，使主、配网线损坏管理更为快捷、便利。

2.4 分析判断异常

电能计量装置的异常智能诊断分析包括采集装置异常分析、用电异常分析、异常白名单管理、电能异常分析等功能，可以通过采集系统采集的电能、电量、负荷示值和设备类型、事件、参数值、档案等数据，利用异常分析专家库中的分析模型，对数据进行计算、统计和分类，快速判断出现故障或异常的原因。

3 大用户集抄系统的在线检测方法

电能计量装置是由很多种高精度设备搭配组成，要想对其运行状况进行准确检测，难度系数很大。并且因为人员故障分析能力、采集终端质量以及电力系统复杂性等因素的制约，加上终端具有预警性，一旦出现异常，就会向主站发出警报，这无疑降低了故障处理效率，增加了故障处理难度，要想快速做出判断，必须运用更科学的方法进行分析。在分析采集系统的数据的过程中可以得出结论，目前，系统平台的分析重点和采集上来的数据种类还停留在采集数据是否完整、终端设备是否在线的层面上，并未深层地发掘其下的各类计量装置监控的运用、数据的利用以及用户的用电特性监测方面的能力，对计量装置的运行状态尚不能自主监测。建立在目前可采集数据的基础上，为提升集抄系统在线监测的能力，以下对在线检测系统进行分析：

3.1 计量装置的超差分析

计量装置超差现象主要表现为互感器和电能表的超差误差。以往检测超差结果都是利用计量标准器具，当现场处于缺少标准计量器具的情况时，远程检测不可能对超差结果进行十分精确的测量，但是可以利用一些简单检测方式进行粗略估算，这在一定程度上也能对超差进行及早发现，尽量避免出现计量的重大误差。

例如如果用户自行安装了主、副电能表的计量点，对两块电表测出的电量进行比较分析可以得到数据，根据相关规章的规定，一般电能表准确度等级不应相差1.3～1.5倍。对于电压互感器、电流可通过对一次侧电流、电压来分析监测情况，再对一次、二次电压电流的比值进行分析，可以大致预估出结果。

3.2 防窃电分析

作为一种通信方式来说，采集系统是安全可靠的。其在反窃电工作中可以发挥极为重要的作用，搜集用户窃电的信息及证据，并将内容及时发给主站。

立足于大用户计量装置的角度来看，窃电方式总结起来可以概括为两种：（1）改变流经电能表的电流、电压值；（2）对电能计量装置进行破坏，使其丧失准确性。通过比对分析采集平台搜集的用户负荷异常曲线以及分析失流、失压的异常对电流和电压造成的影响，已经可以掌握其窃电依据。但根据目前已经发生窃电案例来看，对于反窃电工作，采集系统基本是被动的，即当现场出现窃电后，再到系统中找寻证据，这距离实现主动式的反窃电监控的目标还有较大差距。

本文通过分析提出两种方法：（1）对负荷曲线开展主动监控。用户出现窃电行为，其现场负荷往往会在窃电状态和正常用电状态之间来回切换。集抄系统平台可对负荷曲线进行绘制，使系统可以主动分析负荷曲线，如果负荷曲线出现突减或突增异常且长期运行的最小与最大负荷之间的差距超过50%，则该用户很可能出现窃电行为，应纳为重点监控对象范围；（2）防范有窃电前科的用户再次作案。可利用经传感器启动的摄像头或红外热像仪器，对已有过窃电前科的用户进行监视，当出现异常时，终端可将警报及现场设备采集的各类图像发送到主站，主站再对其进行重点监控。

3.3 功率因素分析

从电能表功能的定义来看，电能表内部会对每日的负荷数据进行冻结。在电能表的监测工作中，并没有深入研究探索电能表的存储功能，而对于多功能电能表而言，其表内存储的月末电量及符合数据的准确性将有可能对电费出账、线损管理等工作产生直接影响。在正常的用电情况下，普通用户的功率因数一般在0.9以上。用户的用电特性中如果带有感性或容性特征，功率因数根据相应的情况发生相应的变化。远程管理终端通过从计量装置处采集的电量数据进行分析，可以对相应的功率因数进行计算，从一定程度上可以反映出用户的用电特性，为判断用户用电是否出现异常提供依据。

4 对电能计量装置在线检测的建议

根据当前的基本国情，一次性建立完善的电力检测系统的条件尚不充分，还有很多地方需要改进，主要为三个方面：（1）提升系统的实时功能；（2）研究开发监测手段；（3）提高管理水平。

4.1 提升系统的实时功能

从客观角度出发，用电采集系统目前利用数据的程度不高。对于大量的报警信息，分析人员往往只能被动甄别，确认后再进行查询。要想对系统的实时分析能力进行提升，首先系统对报警信息进行统计、分析、归类，这样分析人员对数据进行有类别、有主次的排查，很大程度上可以使监测能力和工作效率得到提高。

4.2 研发新型监测手段

目前，国内许多电力公司都有自己对于现场监测的方法与管理技巧，对于同一监测内容也存在不一样的监测方法。国内各省市电力公司电能计量中心，可根据各自电网自身特点，从自身实际情况出发，具体问题具体分析，开发与自身情况相适应的现场监测手段。

4.3 完善现有类型终端功能

严格加强验收工作，做好消缺工作，提高在线率。这就是通常所说的“两头抓”，一是源头，一是现场。可尝试与无线通信方面的专业检验机构进行联合，严格对终端通信模块的验收程序进行把控，增加检测手段，对不合格的终端产品不予出厂。

5 结语

电能计量装置在线检测系统通过对电流互感器、电压表、电能表等数据进行检测，可以实现对电能的故障判断、自动校检、防窃电监测、记录分析等功能。有利于改善大用户集抄系统的故障检测困难、检测手段单一、管理水平落后等问题，为电量追补提供依据，极大地提升了计量装置的维护管理和监测能力。

参考文献

[1] 刘志勇.一体化电能量综合采集与管理平台在黄冈电力的应用[J].电力信息化，2013，（2）.

[2] 贺东明.电能量数据异常管理平台的设计研究[J].自动化与仪器仪表，2012，（4）.

[3] 罗慧，郭予红，朱惠娣.郑州供电公司电量采集系统的工程实现[J].计算机光盘软件与应用，2012，（12）.

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1.引言

高压开关设备是电力系统中重要的控制设备和保护设备，设备中的断路器任务是根据电网运行的需要把电力设备和线路投入或退出运行，或者将发生故障的电力设备和线路从电网快速切除，以保证电网中无故障部分正常运行。因此，一旦高压断路器出现故障，就有可能造成电力系统的更大的故障，严重时会造成重大损失[1，2]。

在我国，10KV级高压断路器大多数用于金属封闭开关设备（成套电器），受工作环境所限，基本都不具备在线监测的能力。但是就高压断路器而言，由于机械原因造成的故障（包括拒合、拒分和误动）占70%～80%。操动机构和传动系统的故障以及电气控制及辅助回路的故障是造成拒合、拒分和误动故障的主要原因。因此，对高压断路器进行机械特性在线监测，可以及早的发现断路器故障原因，对减少开关事故和方便工作人员检修有重要意义[3，4]。

本文在研究和分析了10KV级高压断路器故障原因的基础上，提出了一种针对某公司生产的BPC-12/1250-31.5型永磁操动机构高压真空断路器机械特性在线监测装置的设计方案，实现了对断路器机械特性的在线监测。

2.装置总体设计方案

2.1 设计目标

高压断路器机械特性可进行监测的参数较多，但受电磁环境等条件的约束，实际可以进行在线监测的参数并不太多。本文通过分析高压断路器各种故障的故障率，结合高压开关出厂检验仪器的国标《DL/T846.3-2004高电压测试设备通用技术条件第三部分：高压开关综合测试仪》中的要求，选取断路器的行程、超程、刚分（合）速度、分（合）闸时间、弹跳次数、弹跳时间、平均速度和动作时间这些特征量进行在线监测[5，6]。

2.2 总体设计方案

在线监测装置包括传感器、信号处理电路、CPU处理模块和通信隔离电路组成，装置整体结构如图1所示。

本文选用电阻式位移传感器获取位移信号。当断路器动作时，电阻式位移传感器会产生阻值变化，即为断路器的动作信号。传感器一般安装在断路器外部，可不影响设备的原有性能及可靠性[7]。在此，将直线位移传感器安装在动作触头的电磁铁附近，有电磁铁带动悬臂梁与状态指示器一起动作，角位移传感器安装在动触头动作的转轴一端，传感器安装如图2所示。

位移传感器产生电阻信号的变化，经信号处理电路转换为电压信号，可供CPU处理器进行数据采集。分合闸指令信号和辅助触点信号经开关量输入电路传送至CPU处理器，用来控制开启CPU的AD采集以及反映开关的分合闸状态。CPU选用TI公司的TMS320F2812型号的DSP为主处理器，DSP对采集到的分合闸信号及相应的运动过程信号进行数据采集、运算之后，进行就地显示监测参数，并通过RS485通信将监测参数上传至上位机监控软件。

3.装置硬件设计

3.1 DSP处理板电路设计

DSP系统有电源电路、时钟电路、复位电路、JTAG仿真接口电路、片外程序存储器、通信电路、时钟芯片电路、液晶显示电路和其它引脚处理及未用IO引脚处理电路9部分组成。电源电路为整个DSP系统供电，DSP需要直流3.3V和1.8V电源，，其中3.3V供给IO等外设，1.8V供给DSP内核。TMS320F2812的上电次序是外设先上电，内核后上电。电源电路采用TPS767D318为核心芯片，其输入为+5V，输出电压为1.8V和3.3V，满足DSP上电要求，具体电路如图3所示。

3.2 信号处理电路设计

信号处理电路主要对直线位移和角位移传感器信号进行处理，包括基准电源电路、直线位移信号调理电路和角位移信号调理电路。由于传感器输出信号为线性电阻信号，实际处理信号为电压信号，系统电源受外部干扰影响，稳压精度稍低。在此，本文采用稳压管TL431进行稳压，其精度较高，可用于作为基准电源，输出为电压+4V，其电路原理如图4所示。

高压断路器的位移信号是由电磁机构驱动传动机构传递的运动信号，参考相关标准可知，其运动信号为低频信号。由于工作现场环境复杂，易受外界电磁环境等干扰，在此，本文选用二阶有源巴特沃斯低通滤波器滤除干扰信号。由断路器的机械性能标准规定知，断路器机构行程为8±1mm，超程为3.0～4.5mm，动作速度

滤波器的设计应满足，在通带内信号有尽可能小的衰减，且滤波曲线平坦，在阻带内将信号尽可能衰减。断路器机械运动的最高频率为37.5Hz，将滤波器的转折频率设计在保证37.5Hz信号幅值衰减允许情况的最低频率。二阶巴特沃斯滤波器的标准传递函数为：

由式（2）巴特沃斯滤波器的传递函数特性知，当ξ=0.707时效果较为理想，此时频率响应的幅频特性不存在谐振峰，且具有最陡峭的衰减特性，查巴特沃斯滤波器的衰减特性曲线，得出此时转折频率取在60Hz附近可满足要求。对滤波参数进行归一化设计，取，二阶有源巴特沃斯滤波器设计公式为[8]：

式中，、为电阻和电容的计算参数，为截止频率，为品质因数。

DSP的AD采集端要求输入信号范围为0～3V，因此，需将滤波后的信号调整在0～3V范围，并对其限压保护。信号调理电路如图5所示。

3.3 开关量输入电路设计

开关量输入信号包括分合闸动作指令信号和断路器状态辅助触点信号，为保证装置的安全性和可靠性，本文采用光电耦合芯片TLP521对开关量信号进行电气隔离，然后送至DSP的中断端口，其电路原理图如图6所示。

4.装置软件设计

高压断路器机械特性在线监测的软件设计包括系统初始化、AD采集、数据处理、显示和通信等程序。系统上电后首先进行初始化，根据辅助触点状态来判断当前分合闸状态。当有分合闸动作中断信号产生时，启动AD采集程序，并对数据进行FIR滤波后，计算速度信号、平滑滤波、计算特征参数，并将特征参数上传至上位机，同时进行就地显示。系统程序流程如图7所示。

5.装置测试结果分析

系统装置的测试以BPC-12/1250-31.5型配永磁操动机构的高压真空断路器为实验平台。在实验室将信号处理电路部分连调测试，对分合闸动作分别进行多次实验。用示波器抓取分合闸动作信号的波形如图8所示。

其中，CH1为直线位移信号，CH2为角位移输出信号。直线位置传感器位于操控结构的悬臂上，运动过程中信号变化明显，由波形图看出，在分合闸动作时，有明显的弹跳波动。角位移传感器在动作过程中转动的角度较小，传感器阻值变化范围较小，弹跳波动不明显，该传感器输出的信号需进行进一步校正后使用。

将机械特性在线监测装置整体联调，选用直线位移信号进行机械特性在线监测输入信号，经过多次实验，取其中一组典型监测参数如表1所示。

通过分析多次实验数据分析，误差不超过2%，可满足机械特性在线监测的精度要求。

6.结语

高压断路器机械特性在线监测装置可有效的监测断路器分合闸动作时的特征参数，并且可以将监测参数通过RS485进行数据上传。装置有测量精度高、实时在线和数据通信等优点，而且有着良好的抗干扰特性，可用于智能开关柜等配有高压断路器的电气设备中进行机械特性在线监测。

参考文献

[1]范兴明，邹积岩，陈昌龙，丛吉远.基于DSP的真空断路器状态参数在线监测装置[J].电力系统自动化.2005，29（8）：99-103.

[2]Satish Natti."Risk Based Maintenance Optimization Using Probabilistic Maintenance Quantification Models of Circuit Breaker".D.Ph.Thesis.Texas A&M University.2008.

[3]钱家骊，袁大陆，杨丽华，张节容，关永刚.高压开关柜——结构计算运行发展[M].北京：中国电力出版社， 2007.

[4]吕锋，曹国臣.基于DSP的断路器在线监测与诊断系统[J].仪表技术与传感器，2008，6：52-54.

[5]郭媛媛，荣命哲，徐铁军，王小华.基于双CPU的断路器在线监测装置主控单元的研制[J].电气技术，2005，12：20-23.

[6]Maricel ADAM，Adrian BARABOI，Catalin PANCU.” Monitoring and Diagnostic System for High Voltage Circuit Breakers”.International Conference on Electromechanical and Power Systems，2007.

篇10

引言：

在电力系统中，电能为发电与用电的计量标准，电能的测量记录不但核定出电能所用数量，而且也将电力系统的运行状况检查出来。目前，随着各行各业的飞速发展，人们对电能的需求以及电力系统运作的要求也越来越高。然而，电力计量中存在的查表操作错误、检测不及时等问题，直接导致了各种事故的发生。在此种形式下，为保证电网运行的可靠性与安全性，电力工作人员应当加大电能计量操作的优化力度，通过应用先进的计量装置在线监测技术及电能计量遥测系统，促进电网系统朝着智能化方向改变。

1.电网计量装置在线监测技术相关要求

1.1在线监测技术的终端计量设备

在电网计量装置中，作为核心设备的终端计量设备不但需要及时收集电网接入的所有计量点的校正信号，而且还需主动、精确处理分析这些数据信号，并将整合的数据信息进行储存。此外，终端计量设备还应对本地与远程系统之间的通讯功能进行支持，使得两地可以通过网络进行数据的传输与参数的修改，确保远程控制系统的顺利进行。因此，对终端计量设备提出了设计模块化、功能多样化的要求，且保证计量装置的所有系统均被远程测量覆盖，从而对终端设备功能进行个性化的配置[1]。

1.2通信网络

通信网络包括PSTN、光纤、无线等几种主要网格，为主站管理中心与现场终端计量设备交流数据的桥梁。应用的通讯网络不但需要满足主站与现场设备之间的工作需求，而且还应当在不断增加电力协议与子站点的环境中，使计量装置在线监测系统完全兼容Modbus协议、TCP/IP协议等多种通信协议，在促进工作灵动展开的基础上，确保在通信条件不同的情况下，各种通信方式的顺利开展[2]。此外，随着当前电力事业的发展，以及对通信完整程度、精确度的要求不断升高，通信网络在满足上述要求的同时，还应确保电力系统的应用端口能够进行灵活拓展，从而实现新兴用户需求的充分满足。

1.3主站的系统

计量装置在线系统的监测管理中心即为主站系统，其担负着下载汇总、统计分析、储存各个站点数据的任务，因而必须具备非常强大的数据管理功能，能够及时分析并反馈电网异常运行的状况及报警提示信息。此外，主站系统还需在分析各个子站点需求的基础上，向其提供精确的数据及报表，并为其监测工作开展历史数据查询与现场跟踪等操作，从而保证远程控制终端设备能够进行正常运作。与此同时，主站还必须满足能够与营销系统进行对接的要求，在满足远程浏览需求的基础上，为远程计量设备的工作需求提供必要的支撑。

2.电能计量遥测系统应当具备的功能及其建设

电能计量遥测系统的框架具体如图1所示，该系统的技术载体为计算机及通信技术，运作核心为数据库，通过对远程各用户的电能信息进行自动采集，从而实时监测电力系统的运行及电能的用电情况，最终实现电网计量工作的远程化与智能化。本文以下对电能计量遥测系统应当具备的功能及其建设展开研究。

2.1遥测系统应当具备的功能

其一，遥测系统应当对电力应用的个性化需求进行充分满足，并根据相关规章制度对重点用户提供差异化服务，对普通用户提供标准化服务，确保用户及时获得供电动态信息、用电政策等相关详细资料。

其二，遥测系统应对用户的电能信息进行全面收集，清楚并掌握动态用电情况，避免漏电、偷电等问题的发生。通过分析电力系统的实际电能状况，实时监控电力负荷，并对电力系统负荷进行自主调整，将用电峰谷时期错开，从而促进电网安全性及稳定性的提高。

其三，遥测系统应根据用电需求，开展有针对性的抄表取数工作，确保电力系统缺损曲线的平缓、有序。同时，为避免拖欠电费的发生，还应对欠费用户进行技术的停电处理。

其四，计量遥测系统能够根据电源点的不同开展分时电能计量工作，通过及时反馈最大电压、电流、功率等数据，以及最大用电需求量，促进电能计量工作朝着集约化的方向发展。

2.2遥测系统的建设策略

（1）系统建设前，根据用户的实际要求将传统电能表装置更换为多功能电子式电能表，在保证此种电能表与遥测中心的数据达到一致的同时，严格执行系统的监控指令。

（2）完成系统安装后，严格调试所有模块，将电能计量时间过长、数据补抄能力偏低、报警程序出现失误等已存在的，或可能发生的问题进行挖掘与优化，从而促进电能计量工作的有效改进。

（3）认真统计所有电能计量点，对遥控系统覆盖范围中的素有发电厂、变电站的资料建立档案，实行统一管理，并将其与SCADA EMS系统的记录档案进行核对，比较TV/TA变化、通讯方案等信息，将差异数据详细记录下来，及时与现场进行核实，从而确保各站端与主站档案信息的一致，为计量遥测系统提供可靠的数据信息。同时，将系统的报表功能进行拓展，允许系统修改生成的表报[3]。

（4）建立系统后，专门的负责人员跟踪分析遥测系统，并逐月核对自身记录的资料与系统获取的电能计量资料，确保收集的信息与现场设备信息的一致。

3.结束语

目前，为适应时代的需求，电网应朝着数字化、智能化的方向发展。作为电网重要组成部分的计量装置，通过应用在线监测技术对电力进行计量，应用遥测系统实现站点电能计量的控制，有效促进了电网的改进与发展。因此，电力工作人员应对在线检测技术的各项要求进行充分掌握，并通过选择合理的技术设备，实现先进电能遥控系统的建设。

参考文献：