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中图分类号TM62 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）81-0099-02
0 引言
发电厂、变电站的控制及信号系统、继电保护及自动装置、电气测量仪表、操作电源等统称为二次设备。它负责厂站全部供电设备的控制、保护、测量、事故判断、发出相应信号。直流电源作为二次设备的供电电源，是一个十分庞大的多分支供电网络，其常见的故障是一点接地故障。在一般情况下，一点接地并不影响直流系统的运行，但如果不能迅速找到接地故障点并予以修复，又发生另一点接地故障，就可能引起信号回路、控制回路、继电保护装置等的误动作[1-4]。
1 系统整体设计
绝缘检测装置采用高性能8位C8051F040单片机作为CPU，用来在线检测直流系统的接地故障。通过测量三种状态下的采样电阻的电压，计算直流母线对地电阻阻值，检测母线是否存在接地故障；通过漏电流传感器测量各支路漏电流的值，计算出各支路接地电阻，检测各支路是否存在接地故障。本设计采用模块化设计思想，主要有母线绝缘检测部分和支路绝缘检测部分组成。母线绝缘检测部分称为绝缘主机，支路绝缘检测部分称为绝缘从机[5-8]。系统结构如图1所示。
2 系统硬件设计
2.1 CAN总线通信模块
电厂和变电站的直流系统为所有的二次设备供电，所以它是一个庞大的多分支供电网。为了能准确检测出接地故障所在的支路，必须给每个支路都安装电流传感器，且各支路都带有CPU（形成智能节点），用来检测母线各支路的绝缘电阻。本文采用纠错能力强、造价低、实用性强、通信距离超过10km 的CAN 总线实现数据通讯。
图1系统的总体结构框图
绝缘从机模块的设计中采用了C8051F040单片机，C8051F040内带CAN总线控制器，节省了独立元件的数量和其它电路的开销，只需外加CAN收发器即可实现CAN通信。通讯接口电路原理图如图2所示。
图2 CAN通讯接口原理图
2.2 传感器模块
传感器电路主要用来检测支路的漏电流[9]。主要有线圈、振荡电路、整形电路组成。传感器电路原理图如图3所示。其工作原理：电线从线圈的中心通过，当有电流流过电线时，振荡电路输出的矩形波的占空比就会发生变化，通过整形电路将波形整定到0V～3V的矩形波，单片机通过捕捉单元来捕捉高、低电平时间，就可以计算出漏电流值[10]。
3 系统软件设计
传感器模块的软件主要包括：支路实时检测和与绝缘主机进行通信。
图3传感器原理图
支路实时检测：检测各直流支路漏电流传感器的输出信号，判定各支路是否出现接地故障或传感器是否自身故障[11]。
与绝缘主机进行通信：采用CAN总线通信，通过中断接收绝缘主机的命令，根据动作命令进行相应检测步骤，并将检测的结果通过CAN总线发送给绝缘主机。传感器模块的主程序流程图如图4所示。初始化包括开全局中断、标志赋初值、端口初始化、看门狗初始化等。
图4 传感器模块的主程序流程图
传感器模块负责测量各支路的漏电流传感器的输出信号，检测传感器是否有故障，同时计算出各支路回路中的电流值，以此来判断支路是否出现接地故障。
4 装置测试结果
漏电流传感器是本方案的重要组成部分，由于本设计是工程项目，要对老电厂、变电站的直流系统绝缘装置进行改造[12-13]，所以不能采用闭环式的漏电流传感器。考虑到以上因素，本设计研制出了一种开环式、可拆装、漏电流传感器，并对其进行了详细的研究和测试。测试原理图如图5所示。
图5 传感器测试原理图
测试结果如表1所示：规定K1闭合、K2打开时，流过传感器的电流值为正。
表1 传感器测试结果
根据测试结果，本设计研制的传感器可以准确的测出0.1mA的小电流，即能检测出直流系统支路绝缘电阻200千欧以上。且检测误差小于10%，完全满足设计要求[14]。
5 结论
本课题主要针对发电厂直流系统进行在线绝缘监测。在进行现场调研和消化吸收国内外相关技术的基础上，在认真论证设计方案的前提下，研制了一种自动化监测装置：它集检测、显示、记录于一体，无需在直流系统中注入任何信号，因此对直流系统无任何影响。
参考文献
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1.前言
大型电力变压器的安全稳定运行日益受到各界的关注，尤其越来越多的大容量变压器进网运行，一旦造成变压器故障，将影响正常生产和人民的正常生活，而且大型变压器的停运和修复将带来很大的经济损失，在这种情况下实时监测变压器的绝缘数据，使变压器长期在受控状态下运行，避免造成变压器损坏，对变压器安全可靠运行具有一定现实意义。
主变压器在线监测主要包括：油色谱、温度（光纤测温）、铁芯接地、局部放电、套管介损监测。
2.变压器油色谱在线监测
变压器油中溶解气体分析是诊断充油电气设备最有效的方法之一，能够及早发现潜在性故障。由于试验室分析的取样周期较长，且脱气误差较大及耗时较多等问题，因此不能做到实时监测、及时发现潜伏性故障，很难满足安全生产和状态检修的要求。油色谱在线监测采用与实验室相同的气相色谱法。能够对变压器油中溶解故障气体进行实时持续色谱分析，可以监测预报变压器油中七种故障气体，包括氢气（H2），二氧化碳（CO2），一氧化碳（CO），甲烷（CH4），乙烯（C2H4），乙烷（C2H6）和乙炔（C2H2）。
该系统目前已广泛应用于变压器的在线故障诊断中，并且建立起模式识别系统可实现故障的自动识别，是当前在变压器局部放电检测领域非常有效的方法。
3.变压器光纤测温在线监测
变压器寿命的终结能力最主要因素是变压器运行时的绕组温度。传统的绕组温度指示仪（WTI）是利用"热像"原理间接测量绕组温度的仪表，安装在变压器油箱顶部感测顶层油温，WTI指示的温度是基于整个变压器的油箱内平均油温的变化，很难反映出绕组温度的快速变化。
光纤测温系统能实时直接地测量绕组热点温度，分布型光纤传感系统测温精度可达1度，非常适合于大型变压器绕组在线测量。其基本原理是将具有一定能量和宽度的激光脉冲耦合到光纤，它在光纤中传输，同时不断产生背向信号。因背向散射光状态受到各点物理、化学效应调制，将散射回来的光波经检测器解调后，送入信号处理系统，便可获得各点温度信息，并且由光纤中光波的传输速度和背向光回波的时间对这些信息定位。这根光纤可数公里长，光纤可进入变压器绕组内。
4.变压器铁芯接地在线监测
变压器铁芯是电—磁—电转换的重要环节，是变压器最重要的部件之一。变压器在运行中，因铁芯叠装工艺欠佳、振动摩擦、导电杂质等原因，造成铁芯片间短路，而导致放电过热和多点接地故障。如果铁芯或夹件有两点以上接地时，则接地点间会形成闭合回路，链接部分磁通，形成环流，产生局部过热，甚至烧坏铁芯。在极端的情况下，会破坏绕组绝缘，造成变压器损坏。
由于变压器铁芯接地电流的大小随铁芯接地点多少和故障严重的程度而变化，因此，预防性维修中，国内外都把铁芯接地电流作为诊断大型变压器铁芯短路故障的特征量。对于铁芯和上夹件分别引出油箱外接地的变压器，可分别用测出铁芯和夹件对地的电流，如果二者相等，且数值在数安以上时，铁芯与夹件有连接点；如果前者远大于后者，且数值在数安以上时，铁芯有多点接地；如果后者远大于前者，且数值在数安以上时，夹件有多点接地。
铁芯或夹件接地电流数量级在几十毫安到几安培甚至更大，检测量程比较宽，主要是电阻性电流，因此测量技术的实现相对比较容易，一般都作为变压器状态监测的常选项。对铁芯接地电流的测量，被测的电流信号在变压器铁芯接地引线利用穿芯电流传感器取样测量。
5.变压器局部放电在线监测
局部放电既是设备绝缘老化的先兆，也是造成绝缘老化并最终发生绝缘击穿的一个重要原因。很多故障都可以从局部放电量和放电模式的变化中反映出来。变压器局部放电过程中伴随着电脉冲、电磁辐射、超声波等现象，可能引起变压器局部过热及产生特征油气。局部放电水平及其增长速率的明显增加，能够指示变压器内部正在发生的变化。由于局部放电能够导致绝缘恶化乃至击穿，故需要进行局部放电参数的在线监测。
目前对变压器局部放电进行检测的方法主要是超高频（UHF）检测法。超高频法是近10年才发展起来的一种新的局部放电检测技术。相对于以往的GIS局部放电检测技术，它具有抗干扰能力强，可以对局部放电源进行定位，可以识别不同的绝缘缺陷，灵敏度高，并能对变压器和GIS局部放电进行长期的在线监测，因此它的发展得到了各国电力部门的重视。变压器油及油/绝缘纸中发生的局部放电，其信号的频谱很宽，放电过程可以激发出数百甚至数千兆赫兹的超高频电磁波信号，此电磁波由安装在变压器箱体开窗处的传感器获取，用于实现局部放电检测。超高频法是目前相对比较成熟的测量局部放电的方法。
6.变压器套管介损在线监测
电力变压器的高压容性套管，按照其结构和使用寿命，是变压器所有部件中最危险的部件之一。
一般情况下，电压110kV以上的套管结构共同点是：它们运行过程中易受到非常高的机械、电气应力以及热应力的影响，随着水分的渗入和油的品质降低，绝缘纸的老化以及过热都会导致高压套管绝缘品质的下降。这些套管的绝缘品质的改变通常都会引起套管介质损耗的改变。这样会造成部分绝缘系统的损坏，影响运行安全，并且会无法保证进一步的运行安全。
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）05-0177-02
国家为了提升整个电网的技术水平，更好地服务社会大众，提出了建设中国特色统一坚强智能电网的发展战略，而坚强智能电网的关键和基础是变电环节，加上智能电网运行的首要技术组成单元是变电站，而变电站的自动化水平将直接影响电网的自动化水平，也关系到能否实现智能电网的目标。因此，提升变电站的自动化水平是十分重要的，变电站直流装置状态在线监测系统的建设运行，能够在一定程度上提高变电站的自动化水平。
1 变电站直流装置状态在线监测系统概述
变电站的发展经历了传统变电站、综合自动化变电站、数字化变电站和智能化变电站四个阶段。而无论技术发展如何，大部分的变电站还是使用阀控式铅酸蓄电池，这种电池作为电力系统的备用电池最少要使用八年以上，工作人员认为电池耐用又免维护，所以就会疏于对电池的管理维护，但是阀控式电池会出现电池壳变形、电解液渗漏、电压不均匀等问题，其端电压与放电能力无关，随着使用时间的增加，个别电池的内阻必然增大，而电池组的容量遵循木桶效应，以最差的电池容量值为准。如果电池的实际容量低于80%时，电池便急剧衰退，会造成极大的安全隐患。所以，对电池组进行在线监测和定期检修是必要的，但是这也是备用电源系统中最容易被人忽视的。
变电站中，直流系统是重要的组成部分，电力系统运行的稳定性和安全性有一部分是由变电站直流系统来保证的。直流系统的主要作用是保障自动装置和信号装置稳定运行、控制开关、事故发生时进行紧急照明、对系统实时监控等。变电站的直流系统独立操作电源，一次设备电力使用对其影响小，如果外部电源的交流电中断，蓄电池作为备用电源会继续供电，保证持续稳定供电。直流系统的主要构成部分有两部分，分别为电池屏和直流屏。直流屏主要由机柜、整流模块、绝缘监测单元、交流输入直流输出配电单元等组成。直流系统的安全可靠性将会直接影响变电站的安全可靠。直流系统是变电站二次设备的生命线，直流系统故障会影响电网的安全运行。变电站直流装置状态在线监测系统能够对直流系统的运行参数进行实时监控，能够及时发现事故隐患，实现对变电站的良好管理，能够保证后备电源系统的可靠性，也可以减少人工作业的作业量并减少由于人为原因导致的操作失误。变电站直流装置状态在线监测系统将会在未来得到广泛的应用，也将是未来直流设备的发展趋势，将大幅提高变电站管理维护和运行水平。
2 变电站直流装置状态在线监测系统分析
变电站直流装置状态在线监测系统是将微处理器、通信网络、数据采集和智能分析诊断技术结合起来的变电站直流状态进行在线监测管理的系统，直接对直流系统中电池、电压电流等各个单元的运行状态进行监测，对运行中的数据进行采集和管理，并且能够显示到设备和监控中心处，而且还能根据历史数据对数据进行分析，诊断和预计发展趋势，及时作出预警。
变电站直流装置状态在线监测系统的需求主要有两个层次，第一个层次是全局变电站系统，第二个层次是单独的变电站。结合目前的情况，可以在味赖谋涞缯旧辖行试点运行，经过试点运行后若系统稳定则可以推广到其他变电站，然后各个变电站的情况汇总到一个服务器上，能够实现实时查询各变电站的状态，并且对状态进行分析，然后采取合理的措施，也可以控制充电机等设备。运维人员能够通过服务器了解变电站的状态，也能够查询变电站历史运行情况，自动化程度大大提高。
变电站内部已经有部分监控模块，能够对充电机、控制母线等状态量和控制量进行监控，但是控制的范围比较有限，不能实现对变电站状态的在线实时监测。在系统设计时可以采用模块化设计，可以分为控制显示模块、采集模块、内阻模块以及控制模块等。控制显示模块能够通过总线结构控制采集模块和控制模块，并且收集、处理和分析这两个模块的数据信息，是一个集中监视器，对异常事件进行报警，并且将数据上传至服务器；采集模块完成在线采集单体电池的电压和内阻，通过一定的接口将数据传送给控制显示模块。高精度的实时数据采集中，每个采集模块能够采集多个单体电池的实施信息。采集模块能够独立使用也可以组合使用；内阻模块能够实现和采集模块、控制模块的配合使用。用控制显示模块调度进行内阻测量，激励信号通过电池组发出，但不会对设备的运行造成不利影响。
3 变电站直流装置状态在线监测系统具体设计
3.1 硬件部分设计
首先是处理器，要对处理器的性能参数都充分了解，要能够支持LCD显示器，控制器、接口要全面；第二是电源部分，对输入电源进行处理，能够保护电源带来的破坏新干扰，还要对电压输入做防护，能够防止后级电路因为电压过高而被击穿。在电源的输入输出部分预留大容量电容，以降低电源波纹，减少外界干扰，芯片间要有隔离，支路供电要使用磁珠隔离，方便调试。电源电路的输出端还要再进行保护，防止芯片被击穿，起到保护后端电路的作用；第三是时钟电路，要能够保证时分秒、年月日和星期信息，要能够自动调整日期和月份之间的关系，时钟格式可以是24小时或12小时；第四是复位电路，可以采用低电平复位，也可以手动复位；第五是储存模块，能够支持数据传输，能够存储系统中的数据信息，可以用SD卡作为备用的数据存储设备；第六是通用串行总线模块，可以采用适当的模式；第七是网络模块，中央处理器支持自适应网口，能够提供两到三层的交换功能；第八是调试部分，要预留串口进行驱动，串口要预留端口以驱动调试；第九是显示模块设计，使用LCD，选择匹配的LCD显示屏和控制器；第十是按键设计，要求能够适应系统的功能；第十一是中央处理器电源设计，进入到中央处理器的所有电源都要经过滤波，保证电源的干净。
3.2 软件部分设计
首先是嵌入式软件，也是变电站直流装置状态在线监测系统实现其功能的基础，每一类设备都有一个专门的线程维护管理，每隔一段时间就要读取设备的数据，并且形成一定的形式发送给数据管理线程，然后数据管理线程对这些数据进行管理维护，如果数据有异常就及时发出警报；第二是逻辑软件；第三是上位机软件，与下位机联合工作，实现远程实时监控和数据的获取，能够对数据进行分析，并且给出警报信息，也能对系统中的设备进行状态评估。
4 结语
本文对变电站直流装置状态在线监测系统进行了概述，并且对变电站直流装置状态在线监测系统进行了详细的分析，也说明了一些在具体设计中应该要注意的问题。我们应该对变电站直流系统的维护管理有着充分的认识，尽量避免电力设备出现故障，减小不必要的损失，而变电站直流装置状态在线监测系统能够对直流系统进行良好的检测和控制，所以大力推广和应用变电站直流装置状态在线监测系统是十分必要的。
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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.06.195
0 引言
随着城市配网快速发展和电力电缆大量应用，配电系统母线电容电流快速增长，出现了中性点接地补偿装置容量配置不足、运维管理不到位等较为突出的问题，导致了接地电弧引发火灾、变电站母线短路、开关柜烧损等故障发生。
截至目前国内还没有一套成熟的方案，有效的管理电网中性点接地补偿装置日常运行，当前，电力系统由传统的计划检修逐步向状态检修过度，这是国内外电力发展的大趋势，而要实现状态检修，首要问题就是要解决如何了解设备在运行中的状况。近年来，国内外电力科研部门、电力企业及电力相关的生产制造企业，为此做了大量的工作，研发了多种在线监测装置，已经使很多电力设备处于运行中的在线监测之下，为状态检修的实现打下了一定的基础。
1 技术原理
消弧线圈限压接地补偿装置在线监测系统运用单片机数据采集技术，采用ORACLE技术建立数据库，采用B/S（Browser/Server，浏览器/服务器）模式又称B/S结构设计系统服务器在线监测软件、智能手机终端应用软件采用3ANY管理技术，将消弧线圈限压接地补偿装置运行的数据通过GPRS无线模块传至联网的服务器，用户通过计算机终端应用软件和智能手机终端应用软件访问服务器，可实时监测消弧线圈限压接地补偿装置运行状况。
2 在线监测系统的结构组成
消弧线圈限压接地补偿装置在线监测系统由硬件部分和软件部分组成。硬件包括子站、服务器、运检负责人员办公计算机及智能手机，软件部分包括信息传输模块底层驱动程序、服务器监控系统、数据库、运检负责人员办公计算机端应用软件、智能手机客户端APP等。运维检修人员可以通过办公室计算机和智能手机实时查看变电站消弧线圈限压接地补偿装置运行情况，对于接地故障、消弧线圈限压接地补偿装置停运及由于配网扩展导致配置容量不足等问题，可以通过实时监控运行情况，第一时间发现和解决问题，从而提高电能质量和供电可靠性，进而提升国网开封供电公司的核心业务。
总体结构组成示意图如图1。
2.1 子站
子站由安装在消弧线圈限压接地补偿装置信息数据传输单元，数据接口扩展单元和供电单元组成。河南电网的变电站运行了多个消弧线圈限压接地补偿装置厂家，不同的厂家数据传输的接口也不尽相同，从现场运行设备统计结果来看，总的来说分两大类，一是RS232串行数据接口，二是485数据接口。
由于现场消弧线圈限压接地补偿装置接口都是与后台综合自动化系统或其他通信设备连接，消弧线圈限压接地补偿装置现场运行数据也是从此接口传出，经多次现场调研分析后，采用扩展此接口的方案，和对应后台综合自动化系统或其他通信设备接收到的设备运行数据一致，既能保证后台综合自动化系统或其他通信设备数据传输正常，也能接入信息通信模块。达到实时监测现场消弧线圈限压接地补偿装置运行的真实情况目的。
针对上述分析结果，国网开封供电公司和河南恩湃电力技术有限公司合作开发了RS232全双工数据通信接口扩展模块，现已安装在现场，达到了预期效果，数据通信正常。
2.2 服务器
2.2.1 数据库服务器
a高性能原则。保证所选购的服务器，不仅能够满足运营系统的运行和业务处理的需要，而且能够满足一定时期业务量的增长。服务器处理器性能很关键，CPU的主频要高，要有较大的缓存。
b可靠性原则。可靠性原则是所有选择设备和系统中首要考虑的，尤其是有大量数据处理要求的、需要长期运行的系统上。考虑服务器系统的可靠性，不仅要考虑服务器单个节点的可靠性或稳定性，服务器要具备冗余技术，同时像硬盘、网卡、内存、电源此类设备要以稳定耐用为主，性能其次。
c可扩展性原则。保证所选购的服务器具有优秀的可扩展性原则。因为服务器是所有系统处理的核心，要求具有大数据吞吐速率，包括：I/O速率和网络通讯速率，而且服务器需要能够处理一定时期的业务发展所带来的数据量，需要服务器能够在相应时间对其自身根据业务发展的需要进行相应的升级，如：CPU型号升级、内存扩大、硬盘扩大、更换网卡、增加终端数目、挂接磁盘阵列或与其他服务器组成对集中数据的并发访问的集群系统等。这都需要所选购的服务器在整体上具有一个良好的可扩充余地。
d安全性原则。服务器处理的大都是相关系统的核心数据，其上存放和运行着关键的交易和重要的数据。这些交易和数据对于拥有者来说是一笔重要的资产，他们的安全性就非常敏感。服务器的安全性与系统的整体安全性密不可分，如：网络系统的安全、数据加密、密码体制等。服务器需要在其自身，包括软硬件，都应该从安全的角度上设计考虑，在借助于外界的安全设施保障下，更要保证本身的高安全性。因此，首先从服务器的材料上来说要具备高硬度高防护性等条件，其次服务器的冷却系统和对环境的适应能力要强，这样才能够在硬件上满足服务器安全的要求。
e可管理性原则。服务器既是核心又是系统整体中的一个节点部分，就像网络系统需要进行管理维护一样，也需要对服务器进行有效的管理。这需要服务器的软硬件对标准的管理系统支持，尤其是其上的操作系统，也包括一些重要的系统部件。因此，尽量选择支持系统多的服务器，因为服务器兼容的系统越多，你就可以拥有更大选择空间。首先数据库服务器的性能要求很高，所以在CPU，内存，以及硬盘等方面都有很高的要求，其次是存储，存储要具备良好的稳定性，来满足长期运作的服务器随时读取写入等操作不会出现错误。
2.2.2 数据库
本系统数据库采用ORACLE数据库，ORACLE数据库为世界上百分之五十左右的数据库使用商提供优质的数据库系统，能在所有主流平台上运行（包括 Windows）。完全支持所有的工业标准。采用完全开放策略。可以使客户选择最适合的解决方案。对开发商全力支持。并获得最高认证级别的ISO标准认证。其性能最高，保持WindowsNT下的TPC-D和TPC-C的世界记录。
Oracle数据库有如下几个强大的特性：支持多用户、大事务量的事务处理，数据安全性和完整性的有效控制，支持分布式数据处理，可移植性很强。
2.2.3 服务器在线监测软件
系统服务器在线监测软件采用B/S（Browser/Server，浏览器/服务器）模式又称B/S结构。它是随着Internet技术的兴起.对C/S模式应用的扩展，是一种建立在WWW浏览器基础上的开发模式。在这种结构下，用艄ぷ鹘缑媸峭üIE浏览器来实现的，用户通过浏览器发送数据请求到服务器，而服务器把数据以HTML形式发回到客户端，优点是：运行、维护及升级方式简单.能适应在不同人员，不同地点，以不同的接入方式（比如LAN.WAN，Internet/Intranet等）下实现的共同数据访问和操作，软件升级只需要升级服务器端即可；通用性强，部署和运行成本低。
2.3 用户终端应用软件
2.3.1 计算机终端应用软件
终端软件用于实时查看接收到的设备运行数据，根据权限可以查看多个变电站的数据，实时掌控设备的设备状态、中性点电流、中性点电压、电容电流、档位、感性电流、残流、脱谐度等数据，并可以查看历史数据，分析设备运行情况，查看设备参数等。
2.3.2 智能手机终端应用软件
应用3ANY管理技术，使得管理人员可通过个人智能手机，实时查看消弧线圈接地补偿装置运行状况。为便于运维检修人员使用，智能手机终端软件界面同计算机终端软件界面设计保持一致，使用简单方便，和计算机终端配合使用，可达到随时能掌握现场消弧线圈限压接地补偿装置运行状况。
3 在线监测系统存在的问题及改进措施
3.1 存在的问题
在近一年的试运行期间，发现消弧线圈限压接地补偿装置在线监测系统在长期运行的过程中，由于数据的不间断通信出现消弧线圈限压接地补偿装置控制器死机现象的发生，影响了数据传输。
3.2 问题的改进措施
针对消弧线圈限压接地补偿装置在线监测系统在运行过程中出现控制器死机的现象，通过多次的试验，找到解决控制器死机问题的方法。
3.2.1 适当延长数据的采集时间
现场试验证明，在消弧线圈限压接地补偿装置在线监测系统数据采集时间设置在3秒以内，会出现控制器死机情况的发生，如果将数据采集时间设置为6秒以上，就可避免控制器死机情况的发生。
3.2.2 增加控制器看门狗模块
将消弧线圈限压接地补偿装置控制器增加看门狗模块后，如果出现控制器死机现象，控制器会自动重启，就可避免死机现象的发生。
通过上述两种解决办法，均能避免消弧线圈限压接地补偿装置控制器死机现象的发生，达到消弧线圈限压接地补偿装置在线监测系统正常运行的目的。
4 结束语
消弧线圈限压接地补偿装置在线监测系统的研究，有效的避免了
接地故障等突发事件，可及时报警，为电力运维检修人员消除故障赢得宝贵的抢修时间，确保电网安全、可靠的运行，提高电能质量等提供了一套十分有效的在线监测方案，对全面提升消弧线圈限压接地补偿装置运维管理能力有十分重要的意义。
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中图分类号：TM933.4 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）012-023-02
1 电网装置在线监测技术的重要性分析
电网装置在线监测技术是我国电网的重要构成组分，它不但可以有效解决当前我国电能计量装置的问题，而且可以有效的发现和排除可能出现的故障、计量纠纷等。其次，电网装置在线监测技术作为我国发展智能电网技术的重要基础，这对于推动我国智能电网数据管理、提升工作质量和效率，确保电能计量安全、可靠、准确、及时。不仅如此，电网计量装置在线监测技术还可以弥补传统人工抄表的不足与缺陷，并能够有效提高电网电能计量装置信息化、智能化水平，从而为我国的电力资源实现优化配置与可靠服务。除此之外，在电网商业化运营和电力营销系统方面，电能遥测系统也起到了巨大的技术支撑作用，为我国智能电网的建设提供了可靠的保障。
2 电网计量装置在线监测技术要求
2.1 终端计量设备
终端计量设备是电网计量装置、在线监测技术中的核心装备，它不仅能够完成电网中所接入的有效计量点校信号的采集、而且还可以准确、主动的对这些所采集的数据进行分析、处理加工，并在完成数据整合工作之后加以保存。其次，计量设备需要支持远程系统同本地电力系统间的通讯，从而使得远程和本地间的计算机设备可以利用网络传输数据的形式改变参数，并保证远程控制的有效落实。因此在这一情况下，我们就应该充分的要求终端计量设备拥有多元化、模块化的功能与设计，只有这样才能够确保所有计量装备都能够覆盖在远程测量之中，进而有利于形成在终端功能下的个性化设置。
2.2 通信网络
通信网络处于现场终端计量设备与主站管理中心之间，在二者间起到数据交流、传递的重要作用，通信网络包括PSTN网络、光纤网络、无线网络等。这些通信网络间的应用不仅要达到现场设备间与主站中心开张各项工作的基础要求，还能够要在电力协议与子站点不断增加的大环境下实现在线监测系统对多种通信协议的兼容。例如，Modbus协议、TCP/IP协议等，只有这样才能够确保工作具有机动性，并保障在不同通信环境、方式、条件下可以正常工作。另外，随着近年来科学技术的迅速发展，电力系统中对于通信网络的完整性、高速度、精准性有了更高的要求，同时还应该考虑的是通信网络还应该保证电力应用端口的灵活性、拓展性、从而使得新兴用户的需求得到满足。
2.3 主站系统
主站系统实际上是在线监测技术的管理中心，它可以实现对各个站点数据的上传下载、数据汇总、统计分析、存储等，因此其数据管理功能非常强大，在分析报警提示数据和反馈电网运行状况是能够起到良好的效果。不仅如此，主站系统通过结合子站点的要求还可以为工作人员提供一份精确、真实的数据报表，并进一步为各子站点检测工作开展历史数据查询与现场跟踪工作，从而保障远程控制终端设备能够正常、高效运行。另外，在在线检测装置中主站还可以实现与营销系统的对接，这对于确保Web浏览、电力计量设备各项工作的开展有了有效的辅助和支撑作用。
3 电能计量遥测体系的功能及建设策略
图2为遥测计量系统框架，它主要是一现代化的计算机通信技术作为载体、以数据库作为运作核心，自动的采集远程用电用户的电能信息情况，并能够远程、智能的实现监测用户实时用电状况的效果。对此，本文下面就遥测系统的建设功能及策略进行论述。
系统主站通过电能量采集终端设备定时采集发电厂、变电站及用户电能表的实时电能量信息，再进一步通过实时数据库监测电能量使用情况，结合历史数据分别应用在各个不同等级的客户中，调动起网络功能实施数据交换功能，从而实现电能量数据资源的充分利用。而且通信系统支持多种通信方式，如微博、光纤、音频、网络传输等，这些方式适用于不同条件。一般主站端与电量采集器主要利用光纤实现通信、电量采集器与电能表采用音频或低压载波通信方式。
3.1 系统功能
（1）遥测系统首先应该把电力应用个性化作为目标，然后在结合相关规范章程的基础上为用户提供标准化、安全化的服务，为重点用户提供差异化、有序化的服务，从而取得用户关注用电政策、了解供电信息的效果，并促使用户获取相关资料。
（2）全方面采集用户电能信息也是遥测系统需要实现的系统功能，只有这样才能够有效掌握用户的动态用电情况，这对于防止用户偷漏电问题的出现有着良好作用。其次，遥测系统还应该通过电力系统电能状况分析对电力负荷实施全时段的监控，在用电峰谷时期能够自主的调整符合，以提高电网运行的安全性与稳定性。
（3）遥测系统应该严格依照用电统计需求，有针对性的抄表取数，这样才能够确保电力系统线损曲线的有序性、稳定性。另外，对于某些地区的欠费用户还应该进行停电处理、从而防止用户出现拖欠电费的问题。
（4）除上述三点之外，遥测系统还应该对不同电源点，比如发电厂变电站等实施分时电能计量方式，从而保证最大电流、功率、电压数据集等最大用电需求量能够得到准确的计算与反馈，实现电能计量工作的集约化与智能化。
3.2 建设策略
（1）遥测系统建设之前，首先应该结合实际要求为用户更换电能表等装置，尤其是在某些电能装置较为落后的区域必须要将传统装置变更为电子式多功能电能表，从而保证其与遥测中心数据的一致，并能够严格执行遥测系统监控中心的指令。
（2）在系统安装完毕之后，调试人员应对各个模块进行严格、认真、仔细的调试工作，对于现存的问题或隐患要进行严格的排查，防止在以后的运行当中出现问题。例如电能计量时间长、缺失数据补抄能力、报警程序错误等问题，都应该进行优化处理，全面改进电能计量工作，提高系统运行效率。
（3）切实落实好各电能计量点数据统计工作，并为系统覆盖区域内所有变电站、发电厂等计量点的资料建档归类管理。其次再将它与SCADA EMS系统所记录的档案进行细致的对比，如通信方案的比较、TV/TA的变化情况，对其中的差异数据要加以详细的记录。再次要及时开展现场核实工作，从而确保主站、各站端档案信息一致，只有这样才能够保证遥测系统运行数据的可靠性与准确性。最后还应该重视的是系统报表功能的拓展，通过允许系统管理者及系统自身根据实际状况生成的数据报表进行修改，并主动的添加修改标识，从而保证电能计量责任制的有效推行与落实。
（4）在遥测系统建成之后，可以通过双管齐下的方式检验数据。具体来讲就是指派专人负责对遥测系统的分析，并将遥测系统所获取的电能计量资料同自身记录的资料定期内进行对比，保证各计量点所采回的信息与现场终端设备信息的一致、同步，进而确保系统各项计量数据的精确性。
4 结语
随着我国国家电网的不断发展与完善、电网覆盖面积逐年增加、设备数量也处于不断攀升，而且我国城市化进程的加快，用电客户逐年增多，用电量更是得到了迅猛的增长。因此为了进一步提高我国电力部门的经济效益、用户的用电质量，将电能将遥测系统仅仅应用在数据的采集、分析与统计上是远远不足的。而且传统的工作方式需要耗费大量的人力物力，更不利于我国电网的智能化推进，因此利用遥测系统将是我国未来电网发展的重要方向。
参考文献：
中图分类号： U464.138+.1 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2017）02-159-2
0 引言
煤矿排水泵是保障正常采煤和人身生命安全的重要设备，但它也是主要的耗能设备。由于种种原因，矿井排水泵效率不高，若水泵长期处于低效率状态运行，不仅浪费大量电能，给煤矿造成经济损失，还可能因为某些原因未能及时发现并解决而造成排水故障，引发灾难性事故。因此，我们就需要能实时监测设备状态和故障预警，这样可以避免突发性故障和控制渐发故障的发生，降低设备维修成本，增加设备可利用时间，从而提高设备的运行效率，并带来良好的经济效益。
本论文研究设计的“基于DSP的水泵能耗智能在线监测装置”，主要实现对水泵的流量、进出水口压力、电动机的电压、电流等物理量进行实时测量计算，就地显示及预警，并且将数据传送至后台监控系统，使得运行人员不到现场也能实时掌握水泵的运行状态。水泵能耗智能在线监测装置还将设置报警、实时曲线、历史曲线等功能并配有智能专家分析系统。当监测量异常时将报警，提醒检修人员进行检修。专家系统根据检测量的历史数据、历史故障和当前的实时检测数据综合对比分析，可以提前预知故障并预警。
1 系统工作原理和总体设计
本装置通过现场安装的流量传感器、压力传感器、电压传感器、电流传感器，采集出水口流量、进水口压力、出水口压力、三相电压、三相电流，通过水泵能耗监测计算原理，节能监测评价指标，信号监测算法及逻辑判据实时计算和分析出电机功率因数、水泵运行效率、电动机运行效率、吨・百米耗电量，对水泵能耗进行在线监测，实时监视，当不满足设定值时报警并提醒检修人员检修，以保证水泵高效率运行。
1.1 计算原理
①电机功率因数：ηd=
式中，β为电机运行负载系数；PN为电机额定功率，单位为千瓦（kW），从电机资料中查找；ΔPcN为电机额定综合功率损耗。
②水泵运行效率：ηb=
式中，ρ为液体的密度，单位为千克每立方米（kg/m3），水的密度由《GBT16666-2012泵类液体输送系统节能监测》标准中附录D表D.2中查取；g为重力加速度，单位为米每二次方秒（m/s2），取9.807；Q为泵的流量，单位为立方米每小时（m3/h），需要现场流量传感器采集；H为泵扬程，单位为米（m）；N2为泵轴功率，单位为千瓦（kW）。
③吨・百米耗电量计算e=
式中，e为液体吨・百米耗电量，单位为千瓦时每吨百米[kW・h/t・hm]；η为矿井主泵排水系统总效率。
矿井主泵排水系统总效率：η=ηb×ηd×ηg×ηc
式中，ηb为水泵运行效率；ηd为电动机运行效率；ηg为输送效率；ηc为传动效率。
1.2 信号的监测算法及逻辑判据
1.2.1 信号的监测算法
对这几个由传感器采集到的采集量的处理主要是滤波和消除系统误差。首先将压力、流量传感器的输出信号均转换成0～5V电压信号，然后进行RC低通滤波（消除现场高频干扰）之后进行AD采样，将模拟信号转换成DSP能处理的数字信号。其次，为了消除检测系统误差（如温度漂移等），在软件上对AD采样数据进行修正，保证采样数据的准确性，然后对数据进行20次平均值滤波。电流、电压信号为交流信号，对这两个信号的处理除了上述的过程，还需要消除直流分量，采取的算法是对采样电流电压进行20次周波采样，然后取平均值，得到的值就是直流分量，得到直流分量后每次采样数据都减去这个值就是实际的电流电压值。
1.2.2 逻辑判据
当泵运行效率ηb：
当电动机运行效率ηd：
当吨・百米耗电量/[kW・h/t・hm]e：>整定值报警。
矿井主排水泵能耗智能在线监测系统可整定各值上限和下限，当系统监测计算后各值超出正常值范围，系统进行报警提醒检修人员检修，保证水泵高效率运行。
1.3 系统总体设计
水泵能耗智能在线监测装置由压力传感器、流量传感器、电流传感器、电压传感器、DSP处理器、LCD显示、上位机等。系统总体设计框图如图1所示。
2 系统硬件设计
系统硬件部分的设计主要包括DSP系统的设计、通信模块的设计、人机接口模块的设计、采集处理电路和电源模块的设计。
DSP系统包括复位电路、时钟电路、SRAM接口、开关量输入和逻辑控制电路，这里的DSP控制器选用的是选用TI公司的TMS320F2812芯片，它是高性能的32位处理器，配以大容量RAM及Flash，具有极强的数据处理记忆能力。设置专门的E2PROM存储器保存装置运行参数，重要信息掉电不丢失。DSP控制器的相关内容可参考文献[1]。
本系统采用了双RS-485通信接口，一路用于第三方设备压力、流量、电流、电压等信息的通信，一路用于调度、集控等远动通信，采用屏蔽双绞线作为通信介质，提高通信的可靠性。参考文献[2]。通讯规约采用电力系统标准的103规约或设备厂家内部规约。通信接口采用了专业的通信防雷电路。
时钟电路，装置内置硬件时钟回路，采用的时钟芯片精度高，并配有电池以掉电保持，装置支持网络对时。
开关量输入由2组8路独立的外部开入量采集回路，220V、24V随意组合，开入量采集回路经过专门的滤波抗干扰电路处理，大大提高了可靠性和抗干扰性能。
电源模件采用交直流逆变电源，交直流220V或127V电压输入经抗干扰滤波回路后，利用逆变原理输出本装置需要直流电压。
控制模件主要由继电器构成，提供6路继电器空接点输出。继电器接点输出可以根据用户需要设置成是否经过启动继电器接点闭锁；每一组接点输出采用严格的多重化逻辑控制，保证接点输出信号的绝对可靠。
系统的其他部分的电路是一些常用的电路，这里不作介绍。其他电路参见文献[3]。
3 系统软件的设计
本系统的各种逻辑算法需多种采集数据关联，比较复杂，因此将算法写成DSP软件有着较高的要求。针对这些问题，对每一个算法查阅相关的C语言实现的资料，然后在这些资料的基础上将每个算法单独写成一个API函数。所以我们采用C和汇编混合编程，主程序框架采用C语言编制，关键算法用汇编语言实现。排水泵能耗在线监测装置的主要任务是：完成对各传感器的采集量进行滤波和消除系统误差的分析和处理等，将所采集的数据和分析结果上传给上位机，同时，简单显示排水泵的运行状态信息等。上位机根据处理结果选取特征参数，实现算法的处理，最后由专家系统进行状态判断和故障诊断。我们把系统设计成为超循环系统。应用程序是一个无限的循环，循环中调用相应的函数来完成相应的操作。程序的流程图如图2所示。
4 运行测试实验数据
以某煤矿的主排水泵房为例，该泵房担负着-330水平的矿井水排至地面的任务，泵房沿井筒至地面敷设三趟内径为300mm的管路。检修前，该泵房距地面垂高为366.24m，实际排水扬程为380m。水泵检修之后，对其运行参数测量得到：相电压为U=6060V，电流I=80A，功率因数cosφ=0.85，电机效率ηd=0.935，水泵系统传动效率ηd=0.98。流量Q=8.35m3/min，扬程H=387.99m。
经过公式计算可得检修前后水泵效率，总功率，吨・百米耗电量。
按照地质部门提供的当地正常涌水量，以-330水平的全年排量为2207500m3，按水密度为1000kg/m3计算，年节电量为：E=全年排量×降低的吨・百米耗电量×泵房距地面垂高/100=2207500×0.175×366.24/100=141.48万kW・h
按电价为0.7元/kW・h计算，年节电经济价值为99.036万元。可以看出，实时监测水泵效率，及时找出并排除其效率低的原因，经济效益非常可观。检修前后节能效果见表1。
5 结束语
本文介绍了基于DSP水泵能耗智能在线监测装置的设计，系统实现了实时在线监测排水泵的效率，节约能源消耗并且及时发现和排除水泵故障。使水泵经济可靠、高效低耗地运行，达到我们的设计效果。
参 考 文 献
某500kV变电站变压器油谱在线监测系统发1号变压器油色谱B相乙炔一级报警动作信号，进行现场检查后发现1号变压器三相具有正常的运行声音，瓦斯继电器具有正常外观，压力释放阀工作正常，绕组温度和油温在正常范围内，1号变压器B温度正常。通过监控系统发展1号变压器B相中低、中、高三侧电压和电流均为超过正常范围，功率较为稳定。对1号变压器油色谱数据采集箱内装置的运行状态进行检查。根据在线监测主机可知，1号变压器B相乙炔气体含量为2.13uL/L，其他气体变化不明显，如表1.
一、 油化实验结果
在1号变压器B相的绝缘油试验中未发现异常，如表2。为了保证油化实验结果准确无误，对1号变压器A、B、C三相的油分别进行绝缘油试验，证明满足要求，可见变压器一次设备运行不存在问题。油色谱在线监测装置通常每四周进行以此采样。检修人员再次对变压器B相油色谱在线监测装置进行采样，如表3为气体组分含量。油色谱在线监测装置表明乙炔气体是B相油中气体组分变化最大的。根据检查结果确定1号变压器B相油色谱在线监测装置为误报警[1]。
二、 特征气体的时间
在变压器在线监测装置的再次检查中，没有发现装置异常运行。之后在A、B、C三相故障特征气体谱图对比中显示，A、C相各特征气体被检测到的时间和系统设置的保留时间相同，但B相乙炔停留得见和系统设置的保留时间不一致：氢气为90.5s、系统设置保留91.875s；一氧化碳为115.375s、系统设置保留时间119.125s；甲烷为167.875s、系统设置保留173.375s。三种气体保留时间基本和停留时间一致，所以气体检测其识别的较为准确。但乙炔停留时间处于乙烷和乙炔系统保留时间（616.625～698.25）之间为655.25s，出现的气体种类在这个时间点很难被气体检测器识别出来。检修人员通过对油化实验结果和设备检查情况综合考虑，判断在这个边缘时间点气体检测器将乙烷错误识别为乙炔。
三、油色谱在线监测装置结构原理
（一） 取油样
油色谱在线监测系统，利用油泵抽取变压器邮箱中流动的油样，并将气体分离器注入。
（二） 气体分离
渗透膜是气体分离器的关键部件，不仅要保障各种气体要通过，还应当保证其机械强度和耐温能力符合一定要求，这样就能够具有更长的使用寿命。当油气分离器中进入采集油样后，其中的气体穿过渗透膜，并从色谱分析装置的注射接口进入，最后由变压器本体接收唾弃之后的油样。
（三） 色谱分析
在色谱分析装置的注射接口中，混合样品随着载气经过色谱柱，静相溶解和吸附动相中的部分物质。静相发挥到动相中的试样物质分子会随着其中物质分子的增加而增加，也就是在两相中分配各物质分子，进而达到最终平衡。而在两相中挥发和溶解该物质的过程就是分配过程，平衡时两相中物质达到的浓度为平衡系数，表示为K，等于固定相中物质浓度除以在流动相中物质的浓度。
温度不变时，常数为分配系数K。所以气象色谱分离采用的是"两相间存在不同物质具有不同分配系数，试样中的各组分会在两相作相对运动时进行分配会充分多次，各组分在具有很小差别分配系数情况下仍会产生很好的分离效果，进而分离不同组分[2]。
四、变压器油色谱在线监测装置误报警原因
载气推动分离出的气体进行色谱柱，载气压力很大程度上决定了色谱柱中各故障特征气体停留时间。而气体检测单元中稳压阀决定了载气压力，所以能够得到稳压阀引起气体检测其的错误识别。
（一） 误报警现象原因分析
不同组分气体具有不同的性质和对色谱柱的亲和力，进而使得色谱柱不同组分气体按照不同的先后顺序流出。在大量的试验中，气体检测器在稳压阀载气压力为0.1MPa和温度为60C条件下具有最高灵敏度。同时各组分气体在该条件下流出色谱柱的时间相对固定。而系统设置的各组分气体的保留时间就是这一时间点。气体检测器的运行就是利用这一原理，其测量和识别各种故障气体的时间依据系统设置的保留时间[3]。
载气流速在稳压阀气压不小于0.1MPa情况下就发生变化，同时变化的还有各组分气体流出色谱柱的时间。色谱柱中的乙烷在载气压力变化时会降低停留时间，这样其进入气体检测器的时间也会提前。检测器中进入乙烷的时间为655.25s，在乙烷和乙炔的系统保留时间（616.625～698，25）范围内，该气体是乙炔还是乙烷在这个时间点很难被气体检测器检测出来。在油化实验中发现，此时不含乙炔气体，此时乙炔气体无法被检测器检测出来，进而使得乙烷被检测器识别成乙炔。
（二） 温度对油色谱在线监测精度的影响
分配叙述K会随着色谱分析装置温度的改变而改变，相应的就具有不同色谱柱动相和静相浓度组分气体，进而改变各组分气体流出色谱柱的时间，进而引起色谱分析装置精度的降低，最终引发误报警[4]。
环境温度会对色谱分析装置温度造成较大环境。虽然有载气加热器、环境温度传感器、油温传感器设置于色谱在线监测装置中，进而将色谱分析装置控制在60度，但现有装置对于色谱分析箱内高于60度的情况无法有效解决，进而引发油色谱在线装置精度下降问题。
五、现场处理
对变压器B相色谱数据采集箱中的稳压阀进行现场检查，其载气压力超过了0.1MPa，应当用稳压阀调节器将稳压阀载气压力降低并控制在0.1MPa。重启1数据采集器，对故障特征气体进行充分采样分析。1号变压器B相各组分气体含量被传输至数据服务器主机，1号变压器B相不含乙炔气体，其他气体含量水平正常，采样结果符合要求。并且系统设置的时间等于各组分气体停留时间，进而确保气体检测器能够正确识别气体[5]。
六、改进和防范措施
首先，改进建议。可以用智能温度控制装置替代载气加热器，依据油温和环境温度降低或加热载气，将有色谱分析装置温度保持在60度，保证装置精度符合要求。其次，防范措施。应当定期检查变压器在线监测装置的稳压阀载气压力，并及时处理发现的异常情况。并将在线监测主机中各故障特征气体谱图的分析，作为日常巡检的重点，严格校验系统设备的保留时间，保证正确识别各故障气体[6]。
结语：
本文对变压器油色谱在线监控装置产生误报警的原因进行了分析，并在此基础上探索了相应的改进措施，以求提升在线监测装置的准确性。但本文还存在一定局限，希望行业人员能够加强重视，通过有效分析和解决实际当中变压器油色谱在线监测装置误报警问题，提升在线监测装置的准确性。
参考文献：
中图分类号：U674.38 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（b）-00-02
海上浮式生产储油装置（FPSO）（以下简称FPSO）是许多海洋油田的核心，随着中海油成功建设“海上大庆”以及开始“二次跨越”建设的宏伟目标，FPSO的数量在不断增加，现已遍布渤海及南海海域，FPSO的安全高效运营管理成为海洋油田管理的重要课题。现代FPSO多采用单点系泊方式（SPM， Single Point Mooring）固定，单点上连接着原油管线以及动力电缆等重要设施。一直以来，我们对FPSO的整体运动轨迹以及单点系统动态实时位置缺乏有效的数据资料以及监测手段，无法快速确认FPSO在安全的锚泊范围内，无法快速读取各种特变气候对FPSO的影响。特别是在FPSO遭遇台风袭击时，作业人员全部撤离守护船也驶离后，FPSO脱离了所有人的视线，处于完全失去监控的状态，无法得知FPSO是否在单点系泊安全区域内，无法获取台风吹袭FPSO时的最大风速以及FPSO在台风下的真实运动轨迹，上述问题给相关决策带来了很大的困难与挑战。
近年来GPS定位技术以及国际海事卫星宽带通信等高科技手段逐步在海上油田得到应用，对现场或远程实时掌握FPSO一年四季在海风、海浪、海流等各种天气海况作用下的水平位移、垂荡高度、横摇、纵摇轨迹参数，对FPSO的安全管理以及FPSO的工程建造，都起到了十分重要的作用。
该文从文昌13-1/2油田“南海奋进”FPSO入手，根据油田FPSO安全管理的实际需求，探讨FPSO运动姿态监测所需的GPS差分定位技术，以及台风等恶劣天气期间无人值守FPSO的海事卫星宽带通信技术，结合新建的FPSO单点GPS监测与预警系统以及海事卫星F站宽带通信系统，深入分析FPSO运动姿态全天候在线自动监测体系的优点与不足，为提高FPSO的安全运营管理提供有益的借鉴经验，同时也为今后FPSO的设计与建造提供宝贵的现场数据资料。
1 文昌油田FPSO运动姿态在线监测技术要求
根据FPSO安全管理要求，结合“南海奋进”FPSO实际情况，FPSO运动姿态在线监测技术要求包括：
（1）以FPSO单点系泊系统设计及建造的中心经纬度位置为基准，实时监测记录FPSO单点的水平位移、垂直起伏、横摇、纵摇等动态数值。
（2）FPSO运动姿态参数值与现场气象信息同步融合，天气海况的变化能够实时反映FPSO运动姿态的变化。
（3）FPSO运动姿态数值必须具有高精度等级，测量误差达到以下要求：水平位移小于60 cm，垂直位移小于90 cm，航向偏移小于0.1 °，倾斜角度小于0.1 °。
（4）FPSO运动姿态监测系统具备预警功能，当运动数据超出预警阀值后及时发出预警信息，提醒值班人员注意。
（5）FPSO运动姿态监测系统每天24 h连续不间断工作，即使在台风撤离无人值守期间也能够实时提取数据。
2 FPSO运动姿态监测关键技术
2.1 DGPS与RBN-DGPS定位技术
DGPS即差分全球定位系统（Differential Global Position System，简称DGPS），是在GPS的基础上利用差分技术使用户能够从GPS系统中获得更高的精度。
DGPS实际上是把一台GPS接收机放在位置已精确测定的点上，组成基准台。基准台接收机通过接收GPS卫星信号，测得并计算出到卫星的伪距，将伪距和已知的精确距离相比较，求得该点在GPS系统中的伪距测量误差，再将这些误差作为修正值以标准数据格式通过播发台向周围空间播发。附近的DGPS用户接收到来自基准台的误差修正信息，以此来修正自身的GPS测量值，从而大大提高其定位精度。
RBN-DGPS即无线电指向标/差分全球定位系统（Radio Beacon-Differential Global Position System），是一种利用航海无线电指向标播发台播发DGPS修正信息向用户提供高精度服务的助航系统，该系统在GPS系统基础上，利用差分技术，借助海上无线电指向标播发差分修正信息，给用户提供高精度定位服务的助航系统。可广泛应用于航道测量疏浚、船舶进出港及狭窄水道导航定位、交通安全管理、航标定位、海上石油勘探等。我国从1993年开始跟踪RBN－DGPS的动态，制定了相应的建设规划和技术标准，并从1995年―2000年分三期在我国沿海地区共建设了20座RBN－DGPS台，信号覆盖了整个沿海水域和部分陆地。用户距台站越近，定位精度越高。通常情况下，在距基准台300 km的范围内，米级导航型DGPS接收机的定位误差约为10 m，亚米级导航型接收机的定位误差约为5 m。
海南水监局辖区RBN/DGPS台站目前有抱虎角、三亚以及洋浦三个。
2.2 海事卫星宽带Fleet Broadband通信技术
海上宽带业务简称FB（Fleet Broadband），是海事卫星第四代卫星移动宽带业务应用于海上的专有名词，具有覆盖范围广、机动能力强、高可靠性的优势，可以保证用户在全球海上任何一个地点都得到高质量、高可靠的通信服务。该业务实现船舶通信IP化，满足船舶高速数据传输和视频通信的需求，上网最高速率可达432 Kbps。
由于海事卫星的高可靠度，即使在无人值守，或者在超强台风的恶劣环境下，海事卫星通信系统依然能够维持正常的工作状态，保持网络链路的畅通，为实时在线监测通信链路提供技术保障。
3 FPSO运动姿态监测系统
3.1 FPSO单点GPS监测与预警系统
该系统是利用FPSO以单点为中心的运动轨迹，通过RBN-DGPS差分定位技术，结合传感器、光纤串口、工控机以及不间断UPS电源等一系列应用而设计的综合性系统，实现在线监测记录FPSO实时运动姿态数据。
系统以FPSO单点实际安装位置为标准值，在FPSO单点系统的正上方安装DGPS系统天线以定位单点的实际坐标值，两值之差动态反映了FPSO实际位移，从而判断FPSO是否在正常的活动范围内，相关联的海底管线及动力传输电缆是否安全。
系统由GPS定位/导航仪、数字倾角监测仪、数据采集处理存储系统工控机、光纤转换器以及UPS电源系统等组成，GPS定位/导航仪放置在FPSO单点的上方，服务器安装在报房，客户端软件安装在FPSO、陆地PC机上，通过TCP/IP专网访问工控机，进行远程访问、监控、管理。系统整体安装如图1所示。
系统核心GPS定位/导航仪采用Crescent VS100 系列GPS罗经，该罗经遵循IEC61108-4信标标准，生成的2DGPS艏向精度优于0.1 °，差分定位精度小于60 cm（95 %置信度），集成的陀螺和倾斜传感器加快启动时间，并在暂时丢失GPS期间提供艏向更新，最大达20 Hz的快速艏向和定位输出率，差分选项包括SBAS （WAAS， EGNOS等）和可选的信标差分。
文昌13-1/2油田FPSO的GPS罗经选择信标差分，信标台站为海南岛抱虎角，距离油田约130 km，GPS罗经的2付天线安装在FPSO单点的正上方开阔位置，便于接收卫星信号差分准确定位。
FPSO单点GPS预警系统实现功能
包括：
（1）工控机提供RS232气象信息接口，接收处理风向、风速、气压、气温、湿度等实时气象信号。
（2）FPSO运行姿态实时数据、实时曲线、实时趋势、历史趋势、实时报表、历史报表以及报警信息提示等功能，采用IE浏览器方式访问。实时数据以日期命名自动储存在服务器内以供查询。
（3）UPS电源可供系统连续工作5 d左右。
3.2 海事卫星宽带Fleet Broadband系统
海事卫星宽带Fleet Broadband通信设备目的是在FPSO台风撤离无人值守的非正常期间，自动提供稳定的互联网通信链路，保证FPSO运动姿态数据能够实时传送至基地中心。
“南海奋进”FPSO海事卫星Fleet Broadband通信设备使用FURUNO FELCOM500设备，主要由室外天线单元（Antenna Unit）、室内通信单元（Communication Unit）、IP电话手柄（IP Handset）等组成。设备安装调试简便，室外天线直径0.6 m，整体功耗200 W左右，通电自动跟踪锁定卫星，不需要人工干预，系统能够提供432 K稳定的互联网通信带宽，可以在最恶劣的海况条件下表1维持通信。
3.3 气象系统
气象系统又称气象站，是FPSO标配的组成部分。主要由室外风速、风向、温湿度传感器、室内数据处理中心、室内显示终端组成，可提供风向、风速、艏向、气压、温度等实时动态天气信息。
“南海奋进号”FPSO气象站采用Observator公司生产的OMC系列气象设备，气象站OMC-183信号处理中心提供标准的RS422/RS485/RS232等数据接口，可与FPSO单点GPS监测与预警系统对接，同步提供所需的气象数据。
3.4 UPS电源系统
UPS电源系统是维持FPSO运动姿态监测系统24 h不间断工作的重要保障，尤其是在无人值守FPSO状态下，UPS电源系统的稳定性及续航性更为重要。
在部署UPS电源系统时，要考虑FPSO运动姿态监测系统的总负荷，尽量选用耗电低的设备，精确计算耗电总功率，构建快充慢放型供电系统，以便能够维持系统的长时间工作。
4 FPSO运动姿态监测系统应用效果
4.1 FPSO运动姿势监测系统架构
FPSO运动姿势监测系统总体由FPSO单点GPS监测与预警系统、海事卫星FB宽带系统、气象站以及UPS电源系统四部分组成。系统实现FPSO运动姿势全天候24 h现场或远程监控记录功能。
4.2 FPSO运动姿势监测系统实际应用
“南海奋进”FPSO运动姿态在线监测系统2011年初投入实际应用，现场使用系统实际监控后，针对系统存在的一些问题加以改进与完善，使该系统在日常生产管理以及台风期间都发挥了重要的作用，取得了良好的效果。
在“南海奋进”FPSO中控室，安装了单点GPS监测与预警系统的独立显示与报警装置，值班人员可以直观地看到FPSO的实时运动轨迹，当FPSO运动轨迹超过设定的参数时，报警装置马上报警，值班人员马上关注，收集数据，并安排人员到单点现场密切观察单点系统状态，随时报告，确保安全。
2011年7月底，强热带风暴“洛坦”吹袭文昌13-1/2油田，“南海奋进”FPSO人员全部撤离，守护船也到港湾避风，台风期间，基地值班人员通过在线监测系统，实时地看到了“南海奋进”FPSO的运动状态以及现场的风向风速等气象信息，系统第一次无人值守应用成功，效果反映良好。
通过这次台风期间的实际应用，我们也发现了一些不足之处，比如对UPS电源设计安装存在一些缺陷，对UPS设备的提前关断以及蓄电池的续航能力考虑不足，导致系统链路提前中断，系统的软件设置方面，客户端加载程序过多，导致连接速度有些延迟，这些都在后来进行了相应的改造，使系统发挥更大的作用。
5 结语
作为海洋油田重要的生产装置，FPSO的安全受到重点关注，通过现代GPS差分定位以及海事卫星FB宽带通信系统等高科技手段，结合FPSO现有的信息化网络设备，构建FPSO运动姿态全天候监测与预警系统，是提高FPSO管理能力的有力途径，同时，也为FPSO的设计建造提供第一手
资料。
文昌13-1/2油田“南海奋进”FPSO运动姿态全天候在线监测与预警系统目前已成功运行，效果良好，引起广泛的关注与重视。文昌油田群“海洋石油116”FPSO也即将构建同类型的全天候在线监测与预警系统。相信不久的将来，FPSO运动姿态全天候在线监测与预警技术将普及于越来越多的FPSO装置，为海洋油田开发保驾护航。
冀中能源峰峰集团薛村矿井下一水平（+30m）至三水平（-280m）采用钢丝绳芯输送带作为运煤主提升设备，其型号为DX—4,全长1243m，平均倾角15度40分，输送带的型号GX—3500*1000,总装机容量为4*220kw。于1996年7月安装钢丝绳芯输送带横向断裂监测装置，运行至今，多年来工作性能稳定，对该钢丝绳芯输送带监测维护起到非常重要的作用，避免了多起重大事故的发生，保证了薛村矿井下主运煤输送带的安全。
钢丝绳芯输送带监测装置组成及工作原理
1. 装置的组成:该装置由固定部分和可移动部分两大部分组成。固定部分为一套微机，安装在井下皮带机旁的硐室内，用于观察监测钢丝绳芯输送带。可移动部分安装在一矿车底盘上， 微机主机箱内安装有一块图象处理板(3)。移动部分机壳内装有：X射线源；X射线接收板(1)；图象象素控制板(2)及直流稳压电源等,随矿车一起在轨道上移动。在需要监测时，移到运行中的下皮带下方，不影响胶带输送机正常工作。监测完毕后推到专用硐室内。
2. 装置的工作原理：X光射线穿过运行着的钢丝绳芯胶带，照射在X光射线接受板（1）上，板（1）上有晶体覆盖着的光电二极管阵列，把X光信号转换为电流信号，经放大和采集，形成离散的模拟象素信号，再送到图象控制板上（2）。板（2）首先把图象象素模拟信号放大，再把每个模拟信号转换为8位数字信号，传达到微机内的图象处理板（3）中，在显示器上进行动态实时显示。此外，可通过操作键盘，实时随机地把一帧图象存入微机，必要时又可把储存的图象再复现在显示器屏幕上，进行放大.漫游.等处理，也可进行接头伸长和原带强度的计算，当接头伸长和原带强度超标时，给出报警信号。还可以将采集的图象打印出来或转送到软盘上，作为技术资料进行对比、研究和保存。
钢丝绳芯输送带监测装置的性能指标
1 .该装置可在胶带输送机正常运行和检测慢速下进行监测，可快速清晰观察胶带内钢丝绳芯的状况，而不影响胶带输送机的正常生产。
2. 该装置可以随机存储采集一帧图象，并可进行一倍放大、漫游和计算。可观察钢丝绳芯的断绳和接头伸长。可记录钢丝绳芯的断绳和接头伸长的全部或局部信息并复现上述状态。
3.该装置在进入计算组件时，可进行与原带强度的比较，当强度降低10%时，微机给出提示，并声响报警。还可以进行接头强度比较，当接头长度伸长超过10mm时，可有微机报警。因为胶带的强度和接头的强度国家和煤炭行业还没有标准可以。我们在这里取胶带强度的10%和接头伸长10mm作为标准。
4. X射线源泄漏剂量小，距离探测器5cm处，泄漏剂量小于0.2mr/n，而且操作人员离探测器10m左右，防辐射安全可靠。
5. 胶带监测装置系统无大修时间，该系统无大修时间主要依赖两点；（1）微机的服务年限；（2）射线管的寿命，按目前使用的射线管，额定工作寿命为800小时，以监测一次为1小时计，每周检测一次，每年检测54次，减去调试和随机增加的开机时间，10%计，无大修时间应为14年。
钢丝绳芯输送带监测装置的使用情况
该监测装置于1996年7月运行至今已经9年来，该监测装置工作性能稳定，图象清晰，操作简单，运行可靠。通过装置检测钢丝绳芯强力胶带输送带安全状况，能即时发现并消除事故隐患。
1. 1996年9月我矿更换DX-4皮带机全部2600m钢丝绳芯强力胶带,用该监测装置检测到,有部分胶带内部钢丝绳芯数量不足,规定53根钢丝绳芯,实际只有51或52根,在该监测装置的显示器上一目了然,胶带生产厂家认可产品有缺陷,并即时采取了补救措施.
2. 用该监测装置检测到,制作胶带接头,钢丝绳芯排列不均匀及接头制作不规范的缺陷,如图4为强力胶带第17号接头图象。
3.用该监测装置检测到21#胶带接头前7.5m处,由于胶带局部有横向裂缝，锈蚀断了4条钢丝绳芯,在次日的检修班中即时进行了局部修补,如图5所示。并且在运行中降低胶带输送机的输送量，严格控制胶带输送机的负荷不超标。等到过节矿井放假时，将此损坏部分胶带和21号接头一并去掉，加了16m胶带，做了两个接头，排除了这个安全隐患。
4. 用该监测装置定时检测胶带状况,发现问题及时采取措施进行处理。此现象较严重，需尽快采取措施处理。
5.接头处钢丝绳弯曲严重，通过此图形，分析出此接头在制作过程中，操作要领不规范，在剥离钢丝绳芯时，不是用刀去剥离钢丝绳芯，而是硬拽钢丝绳芯，致使所作接头呈这种形状。
钢丝绳芯输送带监测装置的效益
1. 在全国煤矿及其它行业，已有越来越多钢丝绳芯输送带投入运行，为了确保其安全运转，就需要对胶带内部钢丝绳芯损坏情况，接头变化情况进行实时监测。而该钢丝绳芯输送带监测装置可以非常直观的观察到钢丝绳芯内部损伤断裂的钢丝绳数量，经过与规程规定值比较，而决定采取是局部修补还是去掉损坏部分重新做接头或更换胶带等。该钢丝绳芯输送带监测装置在保证钢丝绳芯输送带安全运转方面起到了很大的作用。如果不用该钢丝绳芯输送带监测装置检测胶带，那么运行中的钢丝绳芯胶带强度测量问题，目前还没有其它更先进的方法。
2. 改善劳动条件，提高检测效率，提高检测精度。对钢丝绳芯输送带检测，过去采用接头处刻标记，用钢卷尺进行测量的方法。需要两人配合操作，并且还需一人专门观察胶带表面的损伤情况。全部监测工作量很大，而且需要皮带机频繁启动和停止，影响设备的使用寿命。检测时胶带不能运煤，影响生产。
3. 钢丝绳芯输送带监测装置经济效益。在没有使用为了解决胶带内钢丝绳芯状况的检测，采用X射线照相的方法。
1 容性设备在线监测装置现场全量程校验方法介绍
1.1 系统组成
为实现容性设备在线监测装置的全系统校验，开发了相应的校验系统，组成原理框图如图1所示，校验系统由控制单元、信号发生单元及在线测量单元三个部分组成。
1.2 容性设备在线监测装置的全系统校验方法
校验过程分为离线条件下的低信号全量程校验和在线条件下的实际运行点校验。
离线条件下的低信号全量程校验，信号发生单元由信号发生模块、计算机及D/A模块组成。控制单元由控制模块产生所需的数据表格，调节控制信号发生单元输出不同幅值和相位的电压和电流信号，送至容性在线监测装置进行测量。校验系统发出的模拟信号，可以覆盖被试在线监测装置电流、电压以及相位的整个测量范围，从而实现对容性在线监测装置现场离线条件下电流和介损值的全量程校验。
1.3 在线条件下的实际运行点校验
在容性设备带电运行条件下，利用相对法，实际测量该在线监测装置的测量对象――容性设备的介损和电流值，校验接线原理如图2所示。将校验系统在线测量单元的测试值与在线监测装置的测试值进行对比，实现容性在线监测装置实际运行点的准确性校验。
通过综合分析离线和在线条件下的校验数据，对被试在线监测装置的基本准确度和抗干扰能力的给出整体评价。
2 理论分析
根据电介质绝缘特性分析可知，绝缘良好的试品在常温及施加电压10kV至系统运行电压下的介损及电容量是线性的，而绝缘受损的试品，如受潮，缺油等情况下，绝缘参数介损及电容量将随电压及温度而改变，此种情况下如选取这类试品的测量值作为判断依据，将带来较大的误差，降低校验的准确性，对被试系统准确性评定是不准确的，应避免此类误判。
3 验证试验
3.1 现场验证试验
表一为在对云南电网某110kV变电站做校验时所测得的数据：
以155电流互感器作为参考项，其余为被测项，每次测量可得到两个电流互感器的介损差值。测量数据如表1所示，其中，CN为标准项，CX为被测项，（tanθ2-tanθ1）为实测介损差值，（tanθ20-tanθ10）为相应的设备预防性试验值。tanθ21-tanθ11为停电状态下，外加高压所得高压介损计算值。
比较带电测量值与停电测量值所测结果，可以得出以下结论：与传统的预防性试验数据相比较，绝缘良好的试品三种数据很接近，此种状态下校验系统的介损测量误差不大于0.05%。单试品绝缘不好时三者便出现了差异，介损相互相差0.24%，造成此误差的原因主要是绝缘变差的试品介损随所加电压改变而改变，随试品温度变化而变化。因此，用此种试品进行校验是不行的应该选用绝缘良好，介损稳定的试品作为校验被试品。
4 结束语
针对容性设备在线监测装置的容性设备在线监测装置的全系统、全量程校验方法：
（1）校验试品的选择：应选择绝缘状态良好的试品进行试验。
（2）通过正确选择校验试品，校验系统对容性设备在线监测装置的全范围、宽量程的校验，可以提高被校验系统的测量准确性。
（3）校验系统在对在线监测系统进行校验的同时可发现绝缘已有问题的试品。
参考文献
[1]王赋，李小建，赵现平.容性设备介损在线测试数据与预防性试验数据等效性，[J]云南电力技术，2003.（11）.
[2]陈化钢.电力设备预防性试验技术问答[M].中国水利电力出版社，1998.
[3]电力设备预防性试验规程[S].Q/CSG 114002-2011，2011.10.26.实施.
[4]杭洋.电容型高压电气设备在线监测技术及应用[D].华北电力大学电气工程学院，2010.
作者简介
王 赋（1964-），男，学士，高级工程师，主要从事高电压容性在线监测设备研制及现场测试，容性监测现场校验工作的研究工作。
1 引言
某站换流变压器均为西变公司生产的单相三绕组油浸变压器，型号为：ZZDFPSZ-299100/500，共有13台，单元Ⅰ、单元Ⅱ各6台，备用1台。某日09：30，发现010B换流变B相本体气体在线监测装置报气体含量超高告警，现场立即取油样进行色谱分析，经确认该台换流变乙炔含量在较短时间内迅速增长，现场立即将故障变压器退出运行，使用备用换流变代替故障变运行。通过对故障换流变进行高压试验，解体检查后发现网侧线圈外表面有大面积发黑现象，经专家分析认为故障变压器网侧套管端部密封不严，水分进入网侧线圈后，网侧线圈绝缘性能大幅度下降，造成线圈撑条及纸筒沿面放电。本文对某站换流变压器故障原因、现场试验及整改措施进行全面的分析，为此类变压器故障提供借鉴经验。
2 换流变压器故障简述及处理情况
2.1 故障简述及处理情况
某日09：30，010B换流变B相本体气体在线监测装置报气体含量（氢气H2的100%、一氧化碳CO的18%、乙烯C2H4的1.5%和乙炔C2H2的8%的组合含量）超高告警。管理处立即对010B换流变B相本体进行取油样分析及红外测温。红外测温未见异常，两次油色谱分析显示010B换流变本体乙炔含量在27-47ppm之间，超过《电力设备预防性试验规程》中规定500kV变压器类设备乙炔含量注意值为1ppm。利用三比值法对故障原因进行分析，可初步判断010B换流变B相乙炔含量超标为油中电弧低能放电。
2.2 现场检查及处理情况
（1）油色谱监视工作：某日10时，某站连续对010B换流变取油样进行色谱分析，由色谱结果得到该设备乙炔含量在较短时间内增长迅速。
（2）现场常规高压试验检测：次日对故障变压器进行了常规试验，常规试验包括：电压比、极性检查、测量绕组连同套管的直流电阻、绝缘电阻、介损、直流泄漏电流测量、有载分接开关过渡电阻及时间测试、套管电流互感器的直阻和绝缘电阻、套管的绝缘电阻及主绝缘介损和电容量，其中，AX对a1b1+a2b2及地绝缘电阻相对交接试验偏差较大，相差接近一个数量级。
（3）现场绕组变形、耐压、局放试验：通过本次绕组变形试验和交接试验图谱比较，网侧绕组图谱在低频段局部重合性稍有差异；阀侧Y绕组及Δ绕组图谱重合性较好，未见异常。（试验温度：28℃，湿度：55%）
耐压和局放试验均未见异常。由于该换流变紧靠运行着的500kV设备，所以背景干扰比较大，通过采取抗干扰技术排除部分干扰得到以上试验结果，均通过，但由于干扰不能完全排除，试验结果仅供参考。
（4）现场进箱检查及返厂检修：初步进行了铁心及接地系统、器身表面检查、引线表面及分接开关的检查，未发现异常。接着进行了网侧套管引线及屏蔽层的绝缘检查，未见异常；接着进行了阀侧套管引线及屏蔽层的绝缘检查，未见异常。经过现场以上检查工作，未发现引起油色谱异常的放电部位，为全面查找变压器故障点，决定将故障变进行返厂检修。
经过全面检查之后，发现1柱网侧线圈外表面有大面积发黑现象（位置在线圈中部偏上区域，高压引线正下方撑条左侧10档，右侧4档，共计15档，网侧绕组共计34根撑条）。放电沿围屏与撑条接触面、围屏接缝处较为严重，另外绕饼外表面约有5处放电点。
3 故障原因分析
对网侧线圈故障分析基于现场实际的检查和相应的理论分析和计算。在对网侧线圈放电位置检查时发现，放电位置并未在网侧线圈端部高场强区，而是在电场较均匀的部位。结合产品实际尺寸，应用电场分析软件对网侧线圈进行了电场分析计算如图1。
从网侧线圈在感应电压680kV下分析计算的结果看，放电部位的场强计算都比较低。在发现放电痕迹的部位，在680kV下，安全裕度系数1.7以上。因此，从理论分析和计算的结果推断，在工作电压525/√3kV正常情况下，该位置具有较大的安全裕度（约3.8倍），因此正常情况下不应发生放电。
换流变压器绝缘性能下降的另一原因很可能是绝缘表面局部受潮，导致绝缘纸板和油隙耐电场强降低，发生了沿面放电现象。换流变压器网侧外径表面绝缘性能大幅度下降，从换流变压器结构和放电部位分析，出现此状况很可能与网侧套管上端部密封不严有关。
因此得出引起该换流变压器网侧线圈外径侧撑条、绝缘纸筒沿面放电的主要原因是：网侧套管端部密封不严，水分进入网侧线圈后，网侧线圈绝缘性能大幅度下降，造成线圈撑条及纸筒沿面放电。
4 结语
某站换流变压器引故障的主要原因是：网侧套管端部密封不严，水分进入网侧线圈后，网侧线圈绝缘性能大幅度下降，造成线圈撑条及纸筒沿面放电。现场及时采取反措，将12台在运换流变压器网侧套管首端增加密封罩，有效的防止了网侧套管首端渗漏雨水的缺陷，有效的保障了换流站核心设备运行的稳定性。
