1、高压电机及线缆在线静态绝缘检测系统:


2、高压电机绝缘智能测试系统
2.1.使用范围:全厂不带中压变频、软启的10kV电机开关柜。
2.2.安全要求
(1)为确保人身和设备安全,高压电动机绝缘测试应在电动机处于热备用或冷备用的状态下才能进行,不允许带电在线绝缘测试。
(2)电动机柜出线高压一次带电部分与绝缘测试装置二次设备部分之间至少应有三级高压隔离措施,当绝缘测试装置接入电动机柜出线侧的最前一级高压元件被击穿时,不至于造成变电所一次系统单相接地故障,并保证变电所电气系统仍可正常运行。
(3)所供产品需取得电力工业电气设备质量检验测试中心(原简称武高所)、西安西高所电器有限公司(原简称西高所)或相关权威部门出具的检测报告,检测报告中高压元器件的工频耐压试验不低于42kV/60s。
(4)为确保绝缘测试系统测试数据的准确性,绝缘测试系统应具备绝缘测试精度检查校核功能,随时可以检查当前绝缘测试装置的测试精度是否满足规定要求。
2.3.系统组成
高压电机绝缘智能测试系统主要由高压隔离单元、高压监测单元、测试单元、控制单元、显示单元五大部分组成。
2.4.功能要求
(1)就地/远方测试功能:对处于热备用状态下的高压电动机,不需要进行任何电气操作,即可在触摸屏和远方监控系统电脑上完成电机的绝缘测试工作。
(2)闭锁功能:对运行中的高压电动机应自动闭锁,避免高压电机绝缘智能测试系统对正在运行中的电机进行绝缘测试;对正在进行测试中的高压电动机开关闭锁合闸操作。
(3)报警功能:当高压监测单元检测到有高电压时,系统应立即发出报警,并将绝缘测试系统与高压进行隔离。
(4)急停功能:在测试过程中如遇到紧急情况或需要中断测试时,只需按下紧急停止按钮,系统立即复位,并退出工作。
(5)自动显示功能:测试数据可以自动在LED触摸屏上进行显示。
(6)记忆功能:可以将测试数据存储在存储器中,可记录1000条历史信息。
(7)系统精度检查功能:系统内部有标准电阻,可检查测试系统绝缘精度,在本地触屏或远程对系统精度进行核查。
2.5.主要技术指标
(1)适用范围:6~10kV系统;
(2)检测回路数:20路,(可扩);
(3)测试电压:-2500V;
(4)测量范围:0M~1000G,同时可以进行吸收比。
2.6 主要设备
| 序号 | 设备名称 | 规格型号 | 数量 | 备注 |
| 1 | 远端高压模块 | |||
| 2 | 公共模块 | |||
| 3 | 绝缘测试控制机柜 | 800*600*2300 | 含测试单元、控制单元、检测单元、显示单元及软件 | |
| 4 | 高压监视闭锁装置 | DXN-10 | ||
| 5 | 高压保护器 | 10kV,05A | ||
| 6 | 远程测试系统 | 含服务器及软件 |
3、配电自动化智能监控系统
变压器·柱上开关·高低压配电·SF6气体五大子系统一体化建设方案
3.1 设备状态感知与局部放电检测方法选型
3.1.1 局部放电类型与信号特征
局部放电是指在电场作用下,导体间绝缘仅局部区域发生、未贯穿施加电压导体之间的放电,是变压器、开关柜等高压设备绝缘劣化的早期征兆与核心监测量。按放电发生位置与形态,可分为电晕放电、沿面放电、内部(气隙)放电与悬浮放电四类,其信号在电流脉冲、电磁波、声波、光谱等维度呈现不同特征:电晕放电多发生于带电导体尖端,在工频电压峰值附近重复出现,辐射明显的紫外光;沿面放电沿绝缘表面发展,对超声波敏感;内部气隙放电发生于绝缘内部气泡或层间,产生脉冲电流与暂态地电压;悬浮放电由未可靠接地的悬浮金属体引起,超声波与地电压信号均较显著。
3.1.2 氮化镓紫外检测原理与传感器特性
电晕局部放电在不同发展阶段会依次辐射紫外光、紫光、蓝光、可见光直至红外光,其中紫外光出现在放电最早期,是绝缘劣化最早、最灵敏的光学征兆。当设备绝缘缺陷处刚开始电晕或微弱放电、传统电气量与红外测温尚无可察觉变化时,紫外光子已先行释放,因此检测紫外光子可将故障预警窗口大幅前移,实现“早发现、早处置”。
本工程变压器局放检测采用以第三代半导体材料氮化镓(GaN)为核心探测器件的变压器专用氮化镓紫外传感器(FW-600-MKYT)。氮化镓宽禁带半导体源自军用有源相控阵雷达核心材料,具有禁带宽度大、响应波长覆盖紫外波段、探测灵敏度高、抗辐照与可靠性好等突出优点,其关键技术特性如下:
表3-1 变压器专用氮化镓紫外传感器(FW-600-MKYT)技术特性表
| 特性项 | 指标/说明 |
| 核心材料 | 第三代半导体氮化镓(GaN),源自军用有源相控阵雷达核心材料 |
| 感知频段 | 750THz~30PHz,信号类型为紫外光 |
| 探测灵敏度 | 1.6×10⁴ A/W(16000A/W)以上 |
| 监测距离/角度 | 监测距离2m,120°圆锥面视场 |
| 量程 | 0~10000pC,以紫外光子数量判断局放严重程度 |
| 可靠性指标 | 漏报率<0.1%、误报率<0.1%,综合判断准确率约99% |
| 验货要求 | 以1μW、365nm紫外灯在10m外照射传感器应有响应;提供相关发明专利及权威检验机构报告,报告可在检验机构官网查询 |
与传统局放检测手段相比,氮化镓紫外检测具有三方面优势:一是预警更早,捕捉放电最早期的紫外光信号,先于红外温升与电气量异常;二是抗扰更强,感知频段高达数百THz,工厂现场常见的高频电磁干扰信号频率远低于此,基本不会造成误报;三是直观可量化,以单位时间紫外光子计数表征放电强度,可绘制趋势曲线、设定分级报警。传感器与变压器智能运检单元配合,将局放数据纳入变压器全状态画像统一分析。需要说明的是,金属封闭开关柜内部缺乏光学视距,其局放检测不采用紫外法,而由FWRPD2010以超声波与暂态地电压融合方式实现,从而做到“变压器看紫外、开关柜听声测电”的差异化、精准化选型。
3.2 变压器综合智能监测子系统,变压器智能运检单元(FWR4500A/FWR2100)
FWR4500A/FWR2100变压器智能运检单元是子系统的就地核心,采用嵌入式箱体安装,集数据采集、异常预警、历史记录、统计分析与综合控制于一体,配10寸触控屏本地操作,集成荧光光纤温控、电气量测量、箱内可视化、局放、弧光、绝缘劣化察觉、振动与环境感知、视频、智能控制,并建立温升寿命预估模型评估绝缘寿命,是配电设备数智化改造、安全保障与能效提升的核心装备。装置具备RS485、以太网、Wi-Fi、4G等通信接口、支持多协议,可无缝接入业主现有配电监控体系与厂级微运维平台,并自动控制风机散热、输出高温报警。各功能模块及业主价值见表3-2。
FWR4500A/FWR2100将传统上由多台分立仪表分别完成的温控、电参测量、局放监测、视频、弧光保护、环境控制等功能集成于单一装置,数据清洗与部分算法在本层就地完成,减少后台数据吞吐与处理量。
表3-2 变压器智能运检单元(FWR4500A/FWR2100)功能与价值表
| 功能模块 | 主要功能 | 为业主带来的价值 |
| 综合监测主机 | 全状态量采集、异常预警、历史记录、统计分析与综合控制,10寸触控,温升寿命预估模型,风机自动控制与高温报警 | 一站式集中监测管控,无需多套分立设备,降低采购与运维成本;科学评估变压器隐患及生命周期,提升安全性与能效管理水平 |
| 桩头测温(6点) | 实时监测电缆桩头6个接触点温度,察觉接触故障隐患 | 提前发现桩头松动、接触不良导致的发热,避免电弧、短路、设备烧损,减少故障停机损失 |
| 可视化摄像头 | 变压器柜内/内部运行状态远程可视化查看 | 无需人工到场即可发现外观异常、异物、渗漏等直观故障,降低巡检成本、提升响应速度 |
| 铁芯接地电流 | 开启式泄漏电流传感器在线监测铁芯接地回路电流 | 早期发现铁芯多点接地、发热、绝缘异常,避免铁芯这一核心部件损坏,减少重大维修更换成本 |
| 局部放电 | 融合氮化镓紫外局放 | 多维度捕捉绝缘与机械隐患,实现由定期检修向状态检修转变 |
3.3 桩头六点自聚能无线测温
变压器高低压侧电缆桩头是接触性发热的高发部位。桩头松动、接触面氧化、螺栓力矩不足等会使接触电阻增大,在负荷电流作用下持续发热,形成恶性循环,最终可能烧熔桩头、引发相间短路甚至火灾。子系统为每台变压器配置1套FWR-CT-SJH03C桩头六点自聚能无线测温传感器,单点覆盖一个关键连接点、每套共6点,实时监测电缆桩头接触点温度。传感器采用自聚能(无源取电/低功耗无线)方式,无需在高压区布置供电与通信线缆,从根本上规避高压绝缘与施工风险;温度数据经无线上送至运检单元,设置温升速率与环境温度双重判据,提前发现桩头松动、接触不良导致的发热隐患,保障电缆连接部位运行安全。
3.4 铁芯接地电流在线监测
变压器铁芯在正常运行时必须一点可靠接地。若因硅钢片绝缘破损、金属异物搭接等原因形成多点接地,相当于在铁芯接地回路中形成闭合环流,会引起局部过热、绝缘油(油浸变)分解、绝缘纸老化加速,严重时烧毁铁芯。运行规程要求运行中铁芯接地电流一般不应大于100mA,超过该值即应注意并排查多点接地缺陷。子系统为每台干式变压器配置1套FWR-ICEC-O开启式铁芯接地电流传感器,在线监测铁芯接地回路电流,无需断开接地引下线即可卡装,实时捕捉电流异常抬升趋势,早期发现铁芯多点接地、发热与绝缘异常,避免铁芯这一变压器核心部件损坏,减少重大设备维修与更换成本。
3.5 变压器专用氮化镓紫外局部放电监测
变压器绕组、引线、套管及分接部位在绝缘缺陷处会产生电晕与局部放电,并在最早期辐射紫外光。子系统为每台干式变压器配置1套FW-600-MKYT变压器专用氮化镓紫外传感器,以单位时间紫外光子数量判断局放严重程度,灵敏度达到16000A/W以上、监测距离2m、120°圆锥面视场,量程0~10000pC,漏报率与误报率均低于0.1%。传感器按变压器内部放电易发部位与光学视距合理布置,使紫外视锥覆盖高压引线、套管根部与绕组端部等重点区域;局放光子计数、放电强度与趋势送入FWR4500A/FWR2100统一分析,并与温度、铁芯电流、电参量、弧光等监测量交叉印证,形成多维度绝缘状态评估。
为保证传感器真实有效,验货时须用1μW、365nm紫外灯在10m外照射传感器,传感器应有响应;供方须提供氮化镓紫外检测相关国家发明专利,以及权威检验机构出具的检验报告,且报告可在检验机构官方网站查询验证。氮化镓紫外检测的材料原理与完整技术特性已在4.1.3节给出,此处不再重复。
3.6 绕组/油温监测、温控与风机联动
温度是决定变压器绝缘寿命的要素。按GB/T 1094系列,油浸式变压器顶层油温、绕组平均温升以及干式变压器绕组温升均有明确限值,常用F级绝缘干式变压器绕组平均温升限值为100K、允许温度约155℃;绝缘老化遵循“八到十度法则”,即运行温度每升高8~10℃,绝缘寿命约减半。因此对绕组/油温进行连续监测、超限报警并联动散热风机,是延缓绝缘老化、延长变压器寿命最直接有效的手段。
子系统为每台干式变压器配置1台FWR260B测温仪表,支持3/4路PT100温度采集显示与控制,具备排风、报警、故障输入、门状态监测与RS485通信(工作电源C/DC220V、PT100线长标配6m),按设定阈值自动控制冷却风机启停、输出超温报警与跳闸信号,实现散热闭环。每台配置1套FWR203-00-R测温采集箱及传感器,监测绕组温度、无线汇聚桩头温度并带4G外传。FWR4500A/FWR2100在此基础上建立温升寿命预估模型,依据累积运行温度评估绝缘老化程度与剩余寿命,为状态检修与更换决策提供量化依据。
3.7 可视化监测
为每台变压器配置1套视频摄像,用于运行中变压器内部观察,远程发现外观异常、异物、渗漏等直观故障并留存影像。
3.8 干式与油浸变压器差异化配置
干式变压器与油浸式变压器在散热介质、测温方式与隐患类型上存在差异,子系统据此实施差异化配置,见表4-4。干式变压器侧重绕组PT100温控、桩头六点测温、铁芯接地电流、氮化镓紫外局放与箱内环境控制;油浸变压器侧重绕组温度采集、桩头温度无线汇聚与4G外传。两类变压器数据最终均汇入FWR4500A/FWR2100/采集箱并经EL2016网关上传,保证平台侧数据模型统一。
表3-3 变压器综合智能监测子系统配置清单表
| 材料/装置名称 | 型号 | 单位 | 数量 | 配置说明 |
| 变压器测温仪表 | FWR260B | 套 | 24 | 每台干变1台,3/4路PT100,排风/报警/故障/门状态,RS485 |
| 桩头6点自聚能无线测温 | FWR-CT-SJH03C | 套 | 24 | 每台干变1套共6点,监测桩头接触点温度 |
| 视频摄像 | 海康/大华 | 套 | 24 | 运行中变压器内部观察 |
| 铁芯接地电流传感器 | FWR-ICEC-O | 套 | 24 | 在线监测铁芯接地回路电流,早期发现多点接地 |
| 变压器专用氮化镓紫外传感器 | FW-600-MKYT | 套 | 24 | 紫外光子计数判局放,灵敏度≥16000A/W,2m/120° |
| 变压器智能运检单元 | FWR4500A/FWR2100 | 套 | 24 | 每台干变1套,全状态集中监测、温升寿命模型、风机控制 |
| 油浸变压器桩头温度传感器 | FWR-CT-SJH03C | 套 | 4 | 每台油浸变1套共6点 |
| 油浸变压器测温采集箱+传感器 | FWR203-00-R | 套 | 4 | 每台油浸变1套,绕组测温、无线汇聚桩头温度、4G外传 |
| 4G网关(28台变压器就地数采外传) | EL2016 | 台 | 28 | 工业ARM、多协议、边缘计算、断点续传、数据加密 |
3.3 柱上开关综合智能监测子系统
3.3.1 与馈线自动化的衔接
柱上开关状态监测是实现馈线自动化(FA)的基础。配网发生相间短路或单相接地故障时,各柱上终端采集故障电流、电压与故障方向,结合网络拓扑即可锁定故障区段,自动(或经主站集中决策)跳开故障区段两侧分段开关隔离,并闭合联络开关由相邻电源为非故障区段恢复供电,即“故障定位—隔离—恢复供电(FDIR)”。按实现方式可分为主站集中型、就地电压—时间型与智能分布式三类,其中智能分布式由相邻终端交换故障信息就地完成定位隔离、动作最快,就地型则通过“无压分闸、来电延时合闸”配合出线开关重合闸实现自适应隔离。
本工程柱上开关状态检测箱按“先监测、后自愈”的思路分步实施:本期完成全部29台柱上开关状态与4G上传,实现故障区段的快速研判与远程辅助定位,显著缩短人工巡线时间;终端在数据点表、通信协议与远方/就地控制接口上预留升级馈线自动化与远程遥控的能力,后续可在更换或加装电动操作机构后平滑升级为三遥/四遥与智能分布式FA,避免重复投资。
3.4 高压配电智能化子系统(实现四遥)
3.4.1 高压柜智能运检单元(FZK3500)
FZK3500高压柜智能运检单元(一键顺控装置)是高压柜的就地智能中枢,具备实时数据采集、异常预警、历史记录、统计分析与综合控制能力,配7寸触摸显示单元,涵盖一次动态模拟图、运行参数、统计数据、视频图像显示与参数操作;带远方/就地、分闸/合闸转换开关及自检、防误语音、带电显示闭锁、温湿度控制,具备RS485、以太网、Wi-Fi、4G通信接口并支持多协议,方便后续升级一键顺控。数据清洗与部分算法在本层就地完成,减少后台吞吐与处理量。本次项目选择各功能模块及业主价值见表4-5。
表3-4 高压柜智能运检单元(FZK3500)功能与价值表
| 功能模块 | 主要功能 | 为业主带来的价值 |
| 基础操显与测控 | 一次动态模拟图、运行参数/统计/视频显示、远方就地与分合闸转换、自检、防误语音、带电显示闭锁、温湿度控制、多协议通信 | 开关柜状态一站式可视化监控,替代分散仪表与人工巡检;防误闭锁与带电提示降低误操作风险;多协议无缝接入站级系统 |
| 可视化摄像头 | 断路器合闸位置、接地开关开合位置视觉验证 | 远程核对手车、接地刀、断路器分合位置,适配一键顺控双确认,减少进入高压室频次与人身风险 |
| 局放检测 | FWRPD2010融合超声波、地电压多波段多通道检测,生成特征图谱 | 在线识别绝缘劣化隐患,避免绝缘击穿短路停电,支撑绝缘状态量化评估与状态检修 |
| 一键顺控(未来只需硬件改造) | 配合电动底盘车/接地刀控制器,按运行/热备/冷备/检修状态转换,逐步逻辑闭锁校验 | 程序化一键倒闸,缩短操作时长,从技术上杜绝误操作,降低劳动强度与安全风险 |
3.4.2 开关柜多波段局部放电在线监测
金属封闭开关柜内部局放同时产生暂态地电压与超声波信号。FWRPD2010局放传感器融合超声波、地电压等多波段多通道检测,覆盖宽频段局放信号:以电容耦合方式采集沿柜体表面传播的TEV信号(3~100MHz)进行普筛与相对比较,以声电转换采集放电产生的超声波信号(高于20kHz、对悬浮与沿面放电敏感)进行空间定位与相位确认,两路信号互相印证、生成PRPD/PRPS特征图谱,有效区分真实放电与外部电磁干扰,支持多模式供电与Modbus通信,实现开关柜局部放电在线监测。相较单一手段,融合检测显著降低误报、漏报,可在绝缘击穿前识别电缆接头、绝缘子、触头处的早期缺陷。
需要特别说明的是,本工程开关柜局放统一采用FWRPD2010超声波+地电压融合方案;紫外氮化镓局放传感器用于变压器(见4.2节),不在开关柜内配置。柜内FWR-SC335视频摄像接入FZK3500,用于断路器、手车、接地刀位置的可视化双确认与柜内环境远程查看。6套智能测控终端用于直流屏综合检测,实现直流母线电压、蓄电池状态、绝缘监察等信号的采集上传,补齐站用直流电源这一供电保障环节的监测空白。
3.5 低压配电智能化子系统(实现四遥)
低压配电智能化子系统面向各站低压开关柜与高、低压配电室,目标是实现低压配电系统的四遥接入与环境遥视。子系统为每条低压回路配置1套FWR350A低压回路智能测控与保护一体化终端,共29套,做到低压开关柜“每柜一表”。终端在柜内取电,对低压柜实施遥信、遥测、遥控、遥调,采集低压回路三相电流、电压、功率、电能、开关位置与故障信号,具备过流、剩余电流等保护与远程分合闸能力;各柜数据集中到每站后通过EL2016边缘网关集中上传,与高压、变压器数据在同一平台融合。
在环境与安全遥视方面,子系统配置52套视觉感知系统(海康/大华),用于高压柜、配电室、低压配电室内,实现设备状态、室内环境、人员进出与操作过程的视频监视,与高压柜FWR-SC335、变压器视频共同构成全站视频感知网络。低压四遥与遥视建成后,运行人员可在平台远程掌握低压侧负荷与开关状态、远程投切回路,减少进入配电室频次,并为能耗分项计量、负荷优化与故障追溯提供数据支撑。
3.6 SF6气体泄漏检测子系统
3.6.1 装置配置与联动逻辑
子系统配置2套FWR-SF6C泄漏传感器、5套FWR-SF6P压力传感器,并在4个高压仓、2个净化厂高/低压区域配置23套FWRC+EL现场管控终端。泄漏传感器布置于室内低位(贴近地面、电缆沟及开关柜下方等SF6易积聚处),浓度达到1000μL/L时发出声光与平台告警;含氧量同步监测,低于18%时缺氧报警并禁止人员进入。压力传感器接入设备气室监测气体密度(压力),低于额定闭锁/报警值时提示补气检漏,防止绝缘能力下降。
现场管控终端FWRC+EL作为高压仓、净化厂高/低压区域的就地管控节点,汇聚SF6浓度、压力、含氧量、通风机状态与门禁信号,实现“检测—判断—报警—通风联动—上传”闭环:SF6超限或缺氧时自动启动事故排风、向外发出声光警示、向微运维平台推送报警信息,运行人员确认安全后方可进入。所有监测数据与报警记录长期保存,形成SF6设备气体监督台账,满足DL/T 595等气体监督导则对运行气体监督管理的要求。
表3-5 SF6气体监测判据与联动表
| 监测量 | 标准/阈值 | 报警与联动 |
| 环境SF6浓度 | 允许浓度≤1000μL/L(GB/T 8905) | 达到阈值声光+平台报警,联动事故排风 |
| 环境含氧量 | 不低于18%(体积分数) | 低于18%缺氧报警、禁入提示并强制通风 |
| 设备气室压力/密度 | 按设备额定压力与闭锁值设定 | 低于报警值提示补气检漏,低于闭锁值告警 |
| 通风与门禁 | 风机运行/门禁状态采集 | 超限自动启风机,通风合格后方可准入 |
4、10kv高压柜智能化监测系统建设
4.1 本项目系统整体采用成熟稳定的三层物联网架构,分别为设备监测层、物联通讯层、平台管理层,架构扩展性强、稳定性高、适配性好,完全匹配气田现场复杂工况,同时预留后续系统升级、设备扩容、平台对接接口。系统垂直部署两大核心业务子系统,分别为高压柜智能运维子系统、高压电机在线动态检测子系统,全方位覆盖高压柜、高压电机全维度运行监测需求。
设备监测层:为系统核心感知终端,主要包含高压柜智能运检单元、氮化镓紫外局放传感器、自聚能无线测温传感器、网络夜视摄像头、烟感传感器、断路器机械特性监测模块、电机内部绝缘在线检测装置、高频带通传感器等各类感知及终端设备,负责现场设备全维度数据采集、本地边缘计算、初步数据研判,实现底层数据精准采集与预处理。
物联通讯层:主要配置4G全网通智能网关、导轨电源、屏蔽通讯线缆、电源线缆、桥架、防护管材及各类辅材,搭建稳定加密的无线通讯网络,负责底层感知数据的汇总、传输、加密、断点续传,保障数据实时、稳定、无丢失上传至平台,适配厂区分散式场站组网需求。
平台管理层:本地化部署工业服务器、UPS不间断电源,搭建工业微运维平台,配套服务器远程后台、手机APP、微信公众号运维终端,实现数据存储、智能分析、趋势展示、分级预警、远程管控、报表导出、工单管理等全功能一体化应用。
4.2 高压柜智能运维系统
本系统针对10kV配电室高压开关柜进行全方位智能化升级,集成数据采集、边缘计算、状态监测、智能控制、远程运维、视频巡视等功能,解决高压柜运维粗放、监测缺失、操作风险高的问题,核心建设内容如下:
一是配置高压柜智能运检单元。充分利用柜面原有开孔安装,替换掉原有开关柜操控装置,无需改造柜体结构,高压柜智能运检单元具备7寸工业触控显示屏,一次模拟状态、设备闭锁状态、柜内温湿度、人声报警、就地数据显示、事件记录存储等全套功能,不仅覆盖原有操控设备功能还增加了触头测温、视频、烟感、机械特性的功能。设备搭载高性能工业处理器,具备强大的边缘计算能力,可完成底层数据清洗、异常判断、本地预警,大幅降低服务器运算压力,支持多级休眠、触摸唤醒、红外感应唤醒、防误语音提示,适配现场无人值守工况。
二是加装高精度自聚能无线测温传感器。安装在断路器莲花触头上并检测该点温度,解决了传统测温传感器安装位置偏差、测温不准的行业痛点。传感器采用坡膜合金金属扎带固定、橡胶垫弹性防护,可适配断路器分合闸机械运动,具备自聚能供电、无需外接电源的优势,测温范围-25℃~150℃,分辨率0.1℃,测温精度±1℃,可20秒自适应采集数据;断路器合闸后,传感器实时上传触头温度,通过融合负荷分析可以判断触头的弹簧形变、触面受损、接触位置不对端等隐患;同时实时上传传感器本身工作电压,据此判断传感器本身的工作状态;在高压柜智能运检单元内设置超温越限报警、可查看历史曲线、可导出数据报表并存于U盘。考虑到现场化工环境安全要求和被测点的重要位置,尽可能降低传感器本身带来的风险,要求其具备优良的阻燃特性,防止在触头发生故障后引发传感器的起火。要求自聚能无线测温传感器阻燃耐高温短时800℃及以上,供货单位必须提供第三方试验机构(经CNAS和CMA认可)出具的有关本传感器可燃性试验报告,报告官网可查;传感器要具备优良的密封性,防止极端情况下外部可燃或腐蚀性气体进入引发传感器故障,要求传感器密封等级IP68及以上,供货单位必须提供第三方试验机构(经CNAS和CMA认可)出具的有关本传感器密封特性试验报告,报告官网可查。
三是配置柜内网络夜视摄像头与烟雾传感器。摄像头采用300万像素CMOS传感器,支持H.265/H.264高清编码、红外夜视、宽动态调节,可实时联动设备运行状态自动抓拍、视频巡视,远程可视化查看断路器行程及设备运行状态,替代人工现场视频巡检。烟雾传感器测量范围5~10000ppm,响应时间<2秒,可实时监测柜内烟雾浓度,及时预警短路、过热引发的起火隐患。
四是搭载断路器机械特性在线监测模块。可实时采集断路器储能、合闸、分闸全过程运行参数,包含线圈电流、储能电机电流等核心数据,同步生成电流曲线、动作曲线,精准判断断路器机械老化、机构故障、回路异常等隐患,全面保障开关设备机械运行可靠性。
五是加装氮化镓紫外局放融合监测设备。采用三代半半导体氮化镓材料,以紫外光子数量来判断电晕的严重程度,感知T波段~P波段太赫兹信号,不受厂区内复杂工业环境干扰,主要用于察觉开关柜电缆接头松动、电缆三指套部位的微弱电晕放电,察觉电机进线盒内电缆接头松动、电缆三指套部位的微弱电晕放电,提前识别接头松动、受潮凝露、绝缘加速老化等早期隐患,弥补传统三合一局放检测技术预警准确率低的短板。氮化镓紫外传感器是集成了氮化镓紫外检测+红外温度+环境温度+环境湿度+环境压力等参数的高性能综合传感器,预警准确率高至99%。由于灵敏度是预警准确率的核心指标,所以要求本次工程使用的氮化镓紫外传感器灵敏度达到16000A/W以上,验货时要求用1㎼365nm紫外灯10米外照射传感器有响应;供货单位必须提供第三方权威试验机构出具的有关本监测设备的试验报告,报告官网可查。本项目作为气田公司智能化标杆,四新技术应用和落地将作为考核项目的指标之一,如果供货单位能够提供“发明专利”有利加分。
4.3 高压电机绝缘在线动态检测子系统
本系统对厂区15台10kV高压生产电机,搭建全工况在线动态绝缘检测体系,重点解决电机运行过程中内部绝缘劣化、匝间放电、槽内放电、端部放电、进线接头放电等监测盲区问题,弥补传统停机下的手工检测的不足,全面保障高压电机长期稳定运行,核心建设内容如下:
一是配置运行电机内部绝缘在线检测装置。适配0.4KV~10KV高压电机,搭载双检测通道,检测范围1~5000pC,灵敏度高达1pC,采集频带1MHz~150MHz,可全天候实时监测电机运行中的定子匝间、相间、槽内、端部的放电状态,精准识别电机运行过程中的定子绝缘劣化隐患,严格依据IEEE1434、GB/T20833行业标准判定电机健康状态。
二是配套部署高频带通传感器。采用穿心闭合式(不要开口)安装方式,防护等级IP68,监测频段0.1MHz~300MHz,无二次开路风险,可精准采集电机运行过程中绕组内部的高频放电信号,配合主机完成电机内部绝缘劣化趋势分析,提前半年甚至一年发现电机内部的绝缘隐患,适配厂区户外、潮湿、风沙等恶劣工况。本项目作为气田公司智能化标杆,四新技术应用和落地将作为考核项目的指标之一,如果供货单位能够提供“发明专利”有利加分。
三是加装笔式氮化镓紫外传感器专门用于监测高压电机进线电缆接头松动、电缆三指套绝缘老化等动隐患;传感器频率范围覆盖750 THz–30 PHz,漏报率、误报率均低于0.1%,可捕捉设备早期微弱紫外放电信号,实现隐患超前预警。其中传感器的灵敏度须达到16000A/W以上,产品质量可靠,验货要求用1㎼365nm紫外灯10米外照射传感器有响应。本项目作为气田公司智能化标杆,四新技术应用和落地将作为考核项目的指标之一,如果供货单位能够提供“发明专利”有利加分。
四是标准化阈值分级预警管控。严格按照10kV高压电机行业标准设定局放关注阈值、危险阈值,系统可自动识别绝缘劣化趋势,触发黄色关注预警、红色危险预警,通过后台、APP、微信实时推送预警信息,运维人员可根据预警等级及时开展针对性检修,杜绝电机绝缘击穿、绕组烧毁、停机事故。
4.4 通信管理层配置
通信管理层遵循区域就近原则配置,结合网络载荷平均分布及通信线缆、施工维护等情况,实现各配电室区域智能感知终端设备就近接入通信网络。本次项目为每座配电室配置工业4G全网通智能网关,支持边缘计算、数据加密、断点续传、96种主流工业通讯协议,适配现场各类终端设备数据传输需求。现场所有传感器、监测终端采集的运行数据,通过屏蔽双绞线、电源线缆汇总至站内监测主机,经由4G网关无线传输至厂区核心服务器,构建稳定、安全、高效的无线通讯传输网络。网关 ARM-A7 双核处理器和 4G 通信模块,2 个 RS485,2个网口,支持对历史数据本地存储,实现断网续传,支持内部变量和脚本,支持接入数字量输入输出。
4.5 智能监测平台
主服务器部署工业微运维平台,配套双核工业服务器、UPS不间断电源、电脑终端、移动端运维系统,实现三端联动管控,核心功能包含:
一是实时数据监测与趋势分析。全方位展示高压柜、高压电机各项运行参数,自动生成24小时、月度、年度运行趋势曲线,直观呈现设备绝缘劣化月趋势、负荷-断路器触头温度变化,为设备状态评估提供数据支撑。
二是分级智能预警与推送。根据行业标准设定预警阈值,设备参数越限、出现异常隐患时,系统自动分级预警,同步将故障点位、故障类型、风险等级、处置建议推送至电脑后台、手机APP、微信公众号,实现隐患快速响应、精准处置。
三是数据统计与报表导出。系统自动汇总设备运行、故障、预警数据,生成标准化日、月、年度运维报表,支持一键导出,满足日常运维台账、检修分析、合规上报、工作总结需求。
四是记录和显示空压机设备的月停机次数(察觉故障性停机)和年停机次数;统计故障性停机和计划性停机;生成空压机月使用率和年使用率报表;
五是完善设备全生命周期管理,构建空压机比功率计算模型和比功率变化趋势,对空压机的能效给出客观、准确、实时评价。
六是构建电机定子绝缘老化寿命预测模型,对电机的剩余寿命做到量化评估。
七远程可视化运维。支持远程实时视频巡视、开关设备位置状态远程查看,实现场站高压设备无人值守远程运维,大幅减少现场作业频次。
八是数字化运维工单管理。内置巡检、报修、派单、记录、归档全流程功能,实现运维工作标准化、流程化、可追溯管理,提升运维管控规范性。
九是开放式数据对接。预留OpenAPI接口,可无缝对接或者嵌入厂区现有生产调度平台、智慧气田管控平台,实现全厂数据互通共享,支撑整体数字化管控体系建设。