“双视”技术在海上某平台电力设备监测的首次应用

刘军

摘 要：在海上石油平台的供电系统中，关键供电设备如开关柜、变压器、变频器柜、UPS柜等的安全运行始终是平台设备管理者紧绷的一根弦，这些关键供电设备绝大部分电力故障的征兆表现为异常高温，因此，对关键供电设备进行精准温度监测至关重要。海上石油平台对关键供电设备温度的监测手段通常为电气师、电气主操或电工采用手持式红外测温枪对关键供电设备进行针对性的巡检和记录。对于400V及220V开关柜，尚可采取有监护人的情况下进行带电检测的方式，对于中、高压设备如变压器、中高压开关柜和低压设备如变频器、UPS等，其功率发热元器件在带电的情况下均无法打开其柜门或者箱体，手执式红外测温仪无法检测到其内部发热情况。因此这种依靠现场电气师、电气主操或电工携带手执测温枪进行巡检的方式存在如下主要问题：占用大量的人力资源、测量准确度受人为因素影响较大;设备测温点位置、数量因人而异，覆盖范围不全面;人工巡查，安全漏洞大，及时性差，故障可能因为发现不及时导致严重后果;数据先存储在红外测温枪的存储卡中，还需要倒入到办公电脑里面，费时费力，不能自动生成曲线和报表。尤其对那些中高压设备如变频器、变压器、中高压开关柜、UPS等，其带电情况下设备处于完全封闭状态，无法对其内部的发热功率元器件进行温度监测，导致设备有时只能“带病工作”，存在较大的安全运行隐患。“双视”技术集双光同步、精准测温及超温AI诊断预警三大优势功能于一体，对关键供电设备进行区域实时在线单点测温、区域多点测温、相间温差分析、温度趋势分析等，适用于海上石油平台尤其是无人化、少人化、智能化平台的关键电力运行设备的在线温度监测和告警。

关键词：双视;双光同步;精准测温;超温AI诊断预警

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）02-0155-02

0引言

根据国家的行业标准《带电设备红外诊断应用规范》DL/T664-2016，带电设备缺陷分为一般缺陷、严重缺陷及紧急缺陷。“双视”技术采用可见光与红外图像同步显示，可及时发现发热点并依据规范判定缺陷等级和预警，为海上平台电气专业人员快速做出判断和处置提供重要的数据依据。

“双视”技术对监测现场及目标同时进行可见光视频和红外热成像温度监测，通过有线以太网或无线网络将采集到的温度数据实时传输至红外在线服务器和客户端进行存储、显示、生成曲线和报表，超过设定温度高报警、高高报警等，同时支持通过第三方通讯协议将主要温度数据传输给第三方系统。系统同时可以提供SDK（Software Development Kit）软件包，支持TCP、ONVIF、GB/T28181等主流网络协议，便于客户在自身的监控系统基础上进行二次开发及与第三方监测系统进行对接，从而不需要再单独设立“双视”客户端，可广泛应用于近距离实时运行温度状态监测如开关柜、变压器、变频器柜、UPS等关键设备的温度。防护等级达到IP66，防雷、防浪涌、防突波等多重防护[1]，适应各种海洋的严酷环境，有超过设定温度时触发自动告警，通知中控系统人员或电气专业人员及时处理，尤其是无人平台或少人化、智能化平台，这种“双视”技术是一种有效的监测方法。

1系统介绍

海上石油平台的关键供电设备如开关柜、变压器、变频器柜、UPS柜等的安全运行关乎海上石油平台供电电网的整体可靠性。以开关柜为例，隔离开关接头及刀闸发热现象比较常见，甚至有的设备在60%额定负荷时温升就会超过规定温度值，对其进行持续的实时温度监测具有重要意义[2];电流互感器用于测量各回路的运行电流，为判定各回路的运行状态、综保动作、计量等提供关键的电流信息，电流互感器本体和两侧接头是重点监测对象，如发现过热现象应尽快转移负荷，对供电设备进行倒停检修;断路器是供电系统中重要的开关设备，担负着控制和保护电路的双重任务，其运行状态需进行重点监测其温度信息。

通过“双视”技术，对海上石油平台的开关柜、变压器、变频器柜、UPS等重要供、配电设备进行365*24小时实时在线的温度监测，其测温范围为所照射覆盖的整个锥形立体区域的最高温、最低温及平均温度，每个监视的设备的报警温度值可根据其额定有功功率及运行电流进行实时设定及调整，一旦超过其设定温度且给予1-2秒钟的展宽，随即进行报警，提示电气师、电气主操或电工对相应的设备的工作状态进行远程监控和诊断，进行停电检修，及时消除运行隐患。“双视”技术具备如下优点：

（1）“双视”关键设备的探测器芯片采用美国菲力尔FLIR品牌，160×120像素、热灵敏度达到0.1℃@30℃。

（2）“双视”关键设备的视场角57°×42°，测温范围-20℃- +150℃。

（3）“双视”关键设备防护等级为IP66防水防尘标准。“双视”关键设备采用全金属外壳，以适应海上严酷环境，并防止现场的强电磁干擾。

（4）“双视”关键设备监测系统软件采用DDE图像增强技术，使热成像画质更清晰。

（5）“双视”关键设备在线监测系统软件可设置9个测温区域，并显示各区域最高温、最低温和平均温，具备超温报警功能、温度变化曲线、历史数据查询、报警信息查询等功能。

（6）“双视”对监测目标同时进行可见光视频+红外热成像温度的双视监测。

（7）“双视”在线监测系统软件提供免费SDK，用户可进行二次开发。

（8）“双视”视场内全屏测温，支持点，线，区域测温，最高温和最低温自动跟踪，支持温度报警、 火点火势报警。

（9）“双视”支持绊线、 越界、入侵等智能分析和报警。

（10）“双视”配置RJ45标准100M网口，通过有线或无线网络进行数据传输。

（11）“双视”支持不同码流切换，可以适应不同条件的网络环境。

（12）“双视”支持TCP、ONVIF、GB/T28181等网络协议，快速接入第三方平台。

（13）“双视”支持Web、 PC和手机等多种平台客户端进行实时视频的监控。

2系统架构

“双视”技术是确保海上石油平台的开关柜、变压器、变频器柜、UPS等重要供、配电设备正常运行的监测手段，“双视”技术一般包括三层：物理层、传输层、应用层。

物理层：由“双视”关键设备构成，每个高、中、低压盘安装2套、每台主变压器安装8套、每台变频器柜安装2套、UPS每个柜体安装2套，“双视”关键设备是组成整个监测网络底层的基本单位，保证其长期、稳定的工作是“双视”系统稳定运行的基本保障。

传输层：由网线和交换机等组成，将“双视”关键设备和“双视”在线监测系统软件客户端组成局域网。

应用层：由“双视”在线监测系统软件及客户端组成，用于可见光视频及红外热成像温度的双视监测的实时监视，包括红外实时图像、实时曲线、报警信息、历史数据、报警管理、用户管理、日志管理等。

图1为系统架构图，能清晰的区分出物理层、传输层、应用层这三层。

3系统安装

3.1 中、高压盘“双视”模块安装方式及DC12V供电电源

针对中、高压盘，如6.3kV、10.5kV、35kV等电压等级，在中、高压柜盘后上面的母线室和下面的电缆室分别安装一台“双视”模块，“双视”模块配置安装支架，通过支架安装在母线室和电缆室。其锥形区域为“双视”模块的测温范围，母线室的“双视”模块主要监测母排及母排连接点的温度，同时监测母排附近的温度;电缆室的“双视”模块主要监测三相电缆接头的温度，同时监测电缆接头周边的温度[3]。

由海上石油平台提供一路AC220V电源，在中、高压盘电缆室柜后，找地方安装导轨，导轨上安装DC12V电源。

3.2 低压盘及应急盘“双视”模块安装方式及DC12V供电电源

低压盘，400V或220V电压等级，在低压柜盘后上面和下面分别安装一台“双视”模块，“双视”模块有安装支架，通过支架安装在低压盘柜后。打开低压盘柜后后门后，找地方安装导轨，导轨上安装DC12V电源和交换机。

由高压盘的DC24V电源串接到低压盘及应急盘，打开低压盘及应急盘柜后后门后，找地方安装导轨，导轨上安装DC12V电源和交换机。

3.3 变压器“双视”模块安装方式及DC12V供电电源

针对变压器，每台变压器安装8套“双视”模块，“双视”模块分别安装箱体的8个角，监测绕组、铁芯、分接开关、套管等部件的温度，实现立体交叉实时测温。打开变压器前、后后门后，找地方安装导轨，导轨上安装DC12V电源和交换机。

由就近的高压盘或低压盘或应急盘的DC24V电源串接到变压器，打开变压器前、后后门后，找地方安装导轨，导轨上安装DC12V电源。

3.4 UPS“双视”模块安装方式及DC12V供电电源

针对UPS，两套主机柜、一套旁路柜、一套负载柜各安装2套“双视”模块，柜内的柜顶和柜底或后柜门2/6和4/6处或侧面安装，具体根据现场的每个柜体情况再确定安装位置。

由应急盘的DC24V电源串接到UPS柜，打开主机柜、旁路柜、负载柜的后门后，找地方安装导轨，导軌上安装DC12V电源。

3.5 “双视”模块网络

中、高压盘至低压盘与应急盘、低压盘与应急盘至变压器、变压器至UPS主机柜、旁路柜、负载柜之间铺设铠装屏蔽网线，连接各自的100M交换机，将各分布点的各个“双视”模块通过交换机和铠装屏蔽网线组成单以太网，也可组成单以太环网或双以太环网，再铺设一根铠装屏蔽网线将所有“双视”模块的温度数据传输给“双视”系统上位机。

4结语

“双视”技术检测的范围是以重点检测区域为中心，覆盖到整个探头视场范围，检测的点更多面更广;同时，设备安装在配电设备支架、柜门等位置，在做好防护措施后，可以在线对设备进行更换维护，特别适合供电系统要求稳定供电的属性，带来很大的维护便捷性。

该平台通过“双视”技术对海上平台关键供电设备开关柜、变压器、变频器柜、UPS等进行可见光视频+红外热成像温度的双视监测，能够在不停电的情况下实时在线检测关键供电设备的运行温度并实现高报警或高高报警，极大的减轻了海上平台电气专业人员的人工巡检的工作量，给油田的生产带了显著的综合效益，为其它无人平台或少人化平台的关键供电设备的温度自动监测方案提供了一种参考思路。

参考文献

[1] 丁志林，彭东，蒲守文，等.换流站阀厅红外在线测温系统设计[J].计算机测量与控制，2017（09）：47-50.

[2] 姜荣霞.10kV封闭式开关柜在线红外测温方法的应用[J].电工技术，2011（06）：1.

[3] 刘柳，陈建政.高压开关柜温度在线监测系统设计[J].无线互联科技，2015（04）：38-40.