海洋石油161平臺配電設備紅外溫度監控系統設計

曲雙杰，李丙焱，孟慶鵬，吳 斌

(中海油能源發展采油服務公司天津作業公司 天津 300452)

0 引 言

海洋石油161平臺具有電氣設備多、系統復雜、安裝緊湊、工作環境惡劣等特點。目前，現場主要是通過人工巡檢模式對平臺電氣設備與系統進行安全檢測，存在工作強度及隨意性大、規范性和衡量尺度不統一、數據原始積累與管理較混亂、對巡檢人員經驗及知識積累要求高、檢測不具備連續性和實時性等方面的問題。因此，開發平臺電氣設備溫度監控系統是解決平臺電氣管理問題的有效措施。

實踐表明，電氣設備故障是設備局部溫度不斷升高、絕緣逐步老化、漏電逐漸增加，進而發生擊穿的一個量變到質變的過程[1]。基于紅外監測的電氣設備故障診斷具有非接觸、實時、在線、檢測可靠、數據易于計算分析及管理等方面的優勢[2-3]。本文以海洋石油161平臺配電設備關鍵點的溫度監控為切入點，系統地開發了平臺配電設備紅外溫度監控系統。

1 硬件系統設計

海洋石油161平臺配電設備紅外溫度監控系統硬件主要實現配電設備關鍵部位溫度信號的采集與傳輸功能。基于平臺配電設備特點，構建如圖1所示的硬件監控系統。

圖1中，采用無線紅外溫度傳感器采集配電柜內關鍵點的溫度數值，通過數據接收終端依次巡回采集各傳感器溫度信息，并將所采集的數據通過有線和無線兩種方式傳輸到本地服務器。本地服務器實現信息監控、數據存儲與分析等功能。

2 軟件開發

系統軟件主要負責參數設置、信息采集、信息實時顯示、信號分析與管理、故障分析與預/報警、報表及數據打印等功能。基于平臺應用需求，開發如圖2所示的系統軟件。

如圖2所示，系統界面可實時顯示當前測點的溫度變化曲線。圖中除實時溫度曲線外，還包含當前溫度最大值曲線、預警線和報警線，便于直觀地查看實時狀態。

界面中運行參數欄可以實時顯示當前監控設備、檢測點的名稱、狀態、溫度參數、電量參數，監控時段內溫度的最大、最小、平均值，當前時段內報警、預警次數等信息。

界面左側艙室下拉菜單有“循環顯示、設備1、設備2……查看設備與測點”等查看模式；設備的下拉菜單包含“循環顯示、測點1、測點2……查看設備與測點”等查看模式。系統默認為“循環顯示”模式，此時界面中依次循環顯示各設備及其測點的溫度曲線及參數。循環過程中，若有預警或報警信息，則系統中斷循環并定位到該測點，顯示實時曲線及參數信息；若同時有多個測點報警，則僅在報警點之間循環顯示對應的實時曲線及參數信息。

系統中可以單獨查看設備或測點監控信息，例如，設備菜單中選取“設備1”，測點菜單默認“循環顯示”，則系統界面僅依次顯示設備1中各測點的曲線及參數信息，亦可固定顯示某設備某測點的監控信息。

當所有測點的溫度均正常時，圖2界面中狀態欄指示燈為“綠色”常亮狀態。若有測點溫度達到預警值時，則指示燈為“黃色”慢閃狀態，復位后指示燈為“黃色”常亮狀態，直至參數恢復正常。若有測點溫度達到報警值時，則指示燈為“紅色”快閃狀態，復位后指示燈為“紅色”常亮狀態，直至參數恢復正常。

左側設備下拉菜單及測點下拉菜單均包含“查看設備與測點”選項。若選取該選項，則彈出如圖3所示的界面，以直觀地顯示所監控的設備及測點分布情況(紅色圓點)。

3 數據分析

該系統已在海洋石油161平臺上應用，為便于應用，同時開發了多項數據分析功能。

3.1 數據分析方法

①絕對溫度判斷法：根據紅外測溫度傳感器測得的電氣裝置發熱部位的溫度，參考國家標準、行業標準、產品說明書等設定各部分的最大發熱允許溫度以進行設備狀態判斷[4-5]。

②相對溫度判斷法：相對溫差是指設備狀況相同或基本相同的兩個不同設備相同測點之間的溫差與其中較熱測點溫度的比值。

③同設備比較法：將同一設備所有測點溫度的最大值放到一起比較，以判斷出設備整體狀態。

④熱譜圖分析法：根據同類設備在正常狀態和異常狀態下的熱譜圖的差異去判斷設備是否正常的方法。

⑤檔案分析法：是將測量結果與設備的歷史檔案信息相比較而進行分析的方法。

⑥溫度負荷換算法：基于電氣設備溫升隨負荷變化的規律，以基準溫度及其電流為基礎，以推算出其他電流時的理論溫度，進而對測點不同負載下的溫度是否正常進行判斷。

3.2 典型應用實例

圖4為絕對溫度法實時監測及分析數據，通過曲線的形式顯示數據分析時段的溫度曲線。通過參數列表的形式顯示數據分析時段內的預/報警發生時刻及參數。

圖5所示為同設備比較法。當選取某設備、某時段內數據進行分析時，系統以直方圖的形式顯示該設備所有測點在該時段內溫度的最大值。

以上僅采用兩種分析方法對現場應用數據進行分析，其他分析方法不再贅述。現場應用表明：所開發的配電柜紅外溫度監控系統實現了配電柜關鍵部分溫度的連續實時監控，系統整體具有監測精度高、運行穩定、操控簡單等優勢。

4 結 論

從硬件、軟件兩方面設計了海洋石油161平臺配電柜紅外無線溫度監控系統，結合實際應用情況，得出以下結論。

所開發的配電柜紅外溫度監控系統實現了配電柜關鍵部位溫度的監控，與傳統的人工巡檢模式相比較，系統具有連續性和實時性的特點，減輕了電氣管理人員的工作量，提高了配電系統的安全性。

所開發的系統具備數據自動分析及信息化管理功能，操作人員通過簡單的界面操作即可掌握各監控設備的溫度狀態。同時，通過數據信息化管理，大大簡化了數據索源、報表指定等方面的工作。

系統整體采用無線傳輸，減少布線，應用靈活。從現場應用看，系統整體運行穩定、界面操作簡單。■