“雙視”技術在海上某平臺電力設備監測的首次應用

劉軍

摘 要：在海上石油平臺的供電系統中，關鍵供電設備如開關柜、變壓器、變頻器柜、UPS柜等的安全運行始終是平臺設備管理者緊繃的一根弦，這些關鍵供電設備絕大部分電力故障的征兆表現為異常高溫，因此，對關鍵供電設備進行精準溫度監測至關重要。海上石油平臺對關鍵供電設備溫度的監測手段通常為電氣師、電氣主操或電工采用手持式紅外測溫槍對關鍵供電設備進行針對性的巡檢和記錄。對于400V及220V開關柜，尚可采取有監護人的情況下進行帶電檢測的方式，對于中、高壓設備如變壓器、中高壓開關柜和低壓設備如變頻器、UPS等，其功率發熱元器件在帶電的情況下均無法打開其柜門或者箱體，手執式紅外測溫儀無法檢測到其內部發熱情況。因此這種依靠現場電氣師、電氣主操或電工攜帶手執測溫槍進行巡檢的方式存在如下主要問題：占用大量的人力資源、測量準確度受人為因素影響較大;設備測溫點位置、數量因人而異，覆蓋范圍不全面;人工巡查，安全漏洞大，及時性差，故障可能因為發現不及時導致嚴重后果;數據先存儲在紅外測溫槍的存儲卡中，還需要倒入到辦公電腦里面，費時費力，不能自動生成曲線和報表。尤其對那些中高壓設備如變頻器、變壓器、中高壓開關柜、UPS等，其帶電情況下設備處于完全封閉狀態，無法對其內部的發熱功率元器件進行溫度監測，導致設備有時只能“帶病工作”，存在較大的安全運行隱患。“雙視”技術集雙光同步、精準測溫及超溫AI診斷預警三大優勢功能于一體，對關鍵供電設備進行區域實時在線單點測溫、區域多點測溫、相間溫差分析、溫度趨勢分析等，適用于海上石油平臺尤其是無人化、少人化、智能化平臺的關鍵電力運行設備的在線溫度監測和告警。

關鍵詞：雙視;雙光同步;精準測溫;超溫AI診斷預警

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）02-0155-02

0引言

根據國家的行業標準《帶電設備紅外診斷應用規范》DL/T664-2016，帶電設備缺陷分為一般缺陷、嚴重缺陷及緊急缺陷。“雙視”技術采用可見光與紅外圖像同步顯示，可及時發現發熱點并依據規范判定缺陷等級和預警，為海上平臺電氣專業人員快速做出判斷和處置提供重要的數據依據。

“雙視”技術對監測現場及目標同時進行可見光視頻和紅外熱成像溫度監測，通過有線以太網或無線網絡將采集到的溫度數據實時傳輸至紅外在線服務器和客戶端進行存儲、顯示、生成曲線和報表，超過設定溫度高報警、高高報警等，同時支持通過第三方通訊協議將主要溫度數據傳輸給第三方系統。系統同時可以提供SDK（Software Development Kit）軟件包，支持TCP、ONVIF、GB/T28181等主流網絡協議，便于客戶在自身的監控系統基礎上進行二次開發及與第三方監測系統進行對接，從而不需要再單獨設立“雙視”客戶端，可廣泛應用于近距離實時運行溫度狀態監測如開關柜、變壓器、變頻器柜、UPS等關鍵設備的溫度。防護等級達到IP66，防雷、防浪涌、防突波等多重防護[1]，適應各種海洋的嚴酷環境，有超過設定溫度時觸發自動告警，通知中控系統人員或電氣專業人員及時處理，尤其是無人平臺或少人化、智能化平臺，這種“雙視”技術是一種有效的監測方法。

1系統介紹

海上石油平臺的關鍵供電設備如開關柜、變壓器、變頻器柜、UPS柜等的安全運行關乎海上石油平臺供電電網的整體可靠性。以開關柜為例，隔離開關接頭及刀閘發熱現象比較常見，甚至有的設備在60%額定負荷時溫升就會超過規定溫度值，對其進行持續的實時溫度監測具有重要意義[2];電流互感器用于測量各回路的運行電流，為判定各回路的運行狀態、綜保動作、計量等提供關鍵的電流信息，電流互感器本體和兩側接頭是重點監測對象，如發現過熱現象應盡快轉移負荷，對供電設備進行倒停檢修;斷路器是供電系統中重要的開關設備，擔負著控制和保護電路的雙重任務，其運行狀態需進行重點監測其溫度信息。

通過“雙視”技術，對海上石油平臺的開關柜、變壓器、變頻器柜、UPS等重要供、配電設備進行365*24小時實時在線的溫度監測，其測溫范圍為所照射覆蓋的整個錐形立體區域的最高溫、最低溫及平均溫度，每個監視的設備的報警溫度值可根據其額定有功功率及運行電流進行實時設定及調整，一旦超過其設定溫度且給予1-2秒鐘的展寬，隨即進行報警，提示電氣師、電氣主操或電工對相應的設備的工作狀態進行遠程監控和診斷，進行停電檢修，及時消除運行隱患。“雙視”技術具備如下優點：

（1）“雙視”關鍵設備的探測器芯片采用美國菲力爾FLIR品牌，160×120像素、熱靈敏度達到0.1℃@30℃。

（2）“雙視”關鍵設備的視場角57°×42°，測溫范圍-20℃- +150℃。

（3）“雙視”關鍵設備防護等級為IP66防水防塵標準。“雙視”關鍵設備采用全金屬外殼，以適應海上嚴酷環境，并防止現場的強電磁干擾。

（4）“雙視”關鍵設備監測系統軟件采用DDE圖像增強技術，使熱成像畫質更清晰。

（5）“雙視”關鍵設備在線監測系統軟件可設置9個測溫區域，并顯示各區域最高溫、最低溫和平均溫，具備超溫報警功能、溫度變化曲線、歷史數據查詢、報警信息查詢等功能。

（6）“雙視”對監測目標同時進行可見光視頻+紅外熱成像溫度的雙視監測。

（7）“雙視”在線監測系統軟件提供免費SDK，用戶可進行二次開發。

（8）“雙視”視場內全屏測溫，支持點，線，區域測溫，最高溫和最低溫自動跟蹤，支持溫度報警、 火點火勢報警。

（9）“雙視”支持絆線、 越界、入侵等智能分析和報警。

（10）“雙視”配置RJ45標準100M網口，通過有線或無線網絡進行數據傳輸。

（11）“雙視”支持不同碼流切換，可以適應不同條件的網絡環境。

（12）“雙視”支持TCP、ONVIF、GB/T28181等網絡協議，快速接入第三方平臺。

（13）“雙視”支持Web、 PC和手機等多種平臺客戶端進行實時視頻的監控。

2系統架構

“雙視”技術是確保海上石油平臺的開關柜、變壓器、變頻器柜、UPS等重要供、配電設備正常運行的監測手段，“雙視”技術一般包括三層：物理層、傳輸層、應用層。

物理層：由“雙視”關鍵設備構成，每個高、中、低壓盤安裝2套、每臺主變壓器安裝8套、每臺變頻器柜安裝2套、UPS每個柜體安裝2套，“雙視”關鍵設備是組成整個監測網絡底層的基本單位，保證其長期、穩定的工作是“雙視”系統穩定運行的基本保障。

傳輸層：由網線和交換機等組成，將“雙視”關鍵設備和“雙視”在線監測系統軟件客戶端組成局域網。

應用層：由“雙視”在線監測系統軟件及客戶端組成，用于可見光視頻及紅外熱成像溫度的雙視監測的實時監視，包括紅外實時圖像、實時曲線、報警信息、歷史數據、報警管理、用戶管理、日志管理等。

圖1為系統架構圖，能清晰的區分出物理層、傳輸層、應用層這三層。

3系統安裝

3.1 中、高壓盤“雙視”模塊安裝方式及DC12V供電電源

針對中、高壓盤，如6.3kV、10.5kV、35kV等電壓等級，在中、高壓柜盤后上面的母線室和下面的電纜室分別安裝一臺“雙視”模塊，“雙視”模塊配置安裝支架，通過支架安裝在母線室和電纜室。其錐形區域為“雙視”模塊的測溫范圍，母線室的“雙視”模塊主要監測母排及母排連接點的溫度，同時監測母排附近的溫度;電纜室的“雙視”模塊主要監測三相電纜接頭的溫度，同時監測電纜接頭周邊的溫度[3]。

由海上石油平臺提供一路AC220V電源，在中、高壓盤電纜室柜后，找地方安裝導軌，導軌上安裝DC12V電源。

3.2 低壓盤及應急盤“雙視”模塊安裝方式及DC12V供電電源

低壓盤，400V或220V電壓等級，在低壓柜盤后上面和下面分別安裝一臺“雙視”模塊，“雙視”模塊有安裝支架，通過支架安裝在低壓盤柜后。打開低壓盤柜后后門后，找地方安裝導軌，導軌上安裝DC12V電源和交換機。

由高壓盤的DC24V電源串接到低壓盤及應急盤，打開低壓盤及應急盤柜后后門后，找地方安裝導軌，導軌上安裝DC12V電源和交換機。

3.3 變壓器“雙視”模塊安裝方式及DC12V供電電源

針對變壓器，每臺變壓器安裝8套“雙視”模塊，“雙視”模塊分別安裝箱體的8個角，監測繞組、鐵芯、分接開關、套管等部件的溫度，實現立體交叉實時測溫。打開變壓器前、后后門后，找地方安裝導軌，導軌上安裝DC12V電源和交換機。

由就近的高壓盤或低壓盤或應急盤的DC24V電源串接到變壓器，打開變壓器前、后后門后，找地方安裝導軌，導軌上安裝DC12V電源。

3.4 UPS“雙視”模塊安裝方式及DC12V供電電源

針對UPS，兩套主機柜、一套旁路柜、一套負載柜各安裝2套“雙視”模塊，柜內的柜頂和柜底或后柜門2/6和4/6處或側面安裝，具體根據現場的每個柜體情況再確定安裝位置。

由應急盤的DC24V電源串接到UPS柜，打開主機柜、旁路柜、負載柜的后門后，找地方安裝導軌，導軌上安裝DC12V電源。

3.5 “雙視”模塊網絡

中、高壓盤至低壓盤與應急盤、低壓盤與應急盤至變壓器、變壓器至UPS主機柜、旁路柜、負載柜之間鋪設鎧裝屏蔽網線，連接各自的100M交換機，將各分布點的各個“雙視”模塊通過交換機和鎧裝屏蔽網線組成單以太網，也可組成單以太環網或雙以太環網，再鋪設一根鎧裝屏蔽網線將所有“雙視”模塊的溫度數據傳輸給“雙視”系統上位機。

4結語

“雙視”技術檢測的范圍是以重點檢測區域為中心，覆蓋到整個探頭視場范圍，檢測的點更多面更廣;同時，設備安裝在配電設備支架、柜門等位置，在做好防護措施后，可以在線對設備進行更換維護，特別適合供電系統要求穩定供電的屬性，帶來很大的維護便捷性。

該平臺通過“雙視”技術對海上平臺關鍵供電設備開關柜、變壓器、變頻器柜、UPS等進行可見光視頻+紅外熱成像溫度的雙視監測，能夠在不停電的情況下實時在線檢測關鍵供電設備的運行溫度并實現高報警或高高報警，極大的減輕了海上平臺電氣專業人員的人工巡檢的工作量，給油田的生產帶了顯著的綜合效益，為其它無人平臺或少人化平臺的關鍵供電設備的溫度自動監測方案提供了一種參考思路。

參考文獻

[1] 丁志林，彭東，蒲守文，等.換流站閥廳紅外在線測溫系統設計[J].計算機測量與控制，2017（09）：47-50.

[2] 姜榮霞.10kV封閉式開關柜在線紅外測溫方法的應用[J].電工技術，2011（06）：1.

[3] 劉柳，陳建政.高壓開關柜溫度在線監測系統設計[J].無線互聯科技，2015（04）：38-40.