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在煉油廠高能耗、高風(fēng)險(xiǎn)的工業(yè)場景中，電力設(shè)備絕緣劣化引發(fā)的局部放電（簡稱“局放”）已成為威脅生產(chǎn)安全的重大隱患。據(jù)行業(yè)統(tǒng)計(jì)，石化行業(yè)35%的電氣事故由局放引發(fā)，其中開閉所、配電室等核心區(qū)域的局放故障占比高達(dá)68%。面對油氣混合物易燃易爆、電磁干擾復(fù)雜、設(shè)備密集布局的特殊環(huán)境，傳統(tǒng)人工巡檢模式已難以滿足安全需求，智能化的局放監(jiān)測系統(tǒng)正成為煉油廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵支撐。

一、煉油廠局放監(jiān)測的技術(shù)挑戰(zhàn)

煉油廠環(huán)境對局放監(jiān)測提出三大技術(shù)挑戰(zhàn)：

防爆安全需求：油氣濃度高、粉塵顆粒多的環(huán)境要求傳感器必須符合ATEX防爆認(rèn)證，避免監(jiān)測設(shè)備成為新的風(fēng)險(xiǎn)源。

復(fù)雜電磁干擾：變頻器、電弧爐等設(shè)備產(chǎn)生的諧波與脈沖信號，可能淹沒局放特征信號，需采用抗干擾能力強(qiáng)的特高頻（UHF）與超聲波（AE）融合監(jiān)測技術(shù)。

設(shè)備密集布局：煉油廠配電室內(nèi)設(shè)備間距不足1米，需開發(fā)微型化、非侵入式傳感器，減少對現(xiàn)有電氣系統(tǒng)的改造需求。

二、多模態(tài)融合監(jiān)測技術(shù)架構(gòu)

煉油廠局放監(jiān)測系統(tǒng)通過“感知-分析-預(yù)警”三層架構(gòu)實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)可控：

高精度感知層：

特高頻（UHF）傳感器：部署于變壓器、開關(guān)柜等封閉設(shè)備，捕捉300MHz-3GHz頻段電磁脈沖信號，可穿透金屬屏蔽層，靈敏度達(dá)0.1pC。

超聲波（AE）傳感器：監(jiān)測放電產(chǎn)生的機(jī)械振動波（20-200kHz），通過時(shí)差定位算法實(shí)現(xiàn)放電點(diǎn)三維定位，定位精度優(yōu)于0.5米。

暫態(tài)地電壓（TEV）傳感器：檢測開關(guān)柜金屬外殼上的脈沖電壓信號，適配IEC 60270國際標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)放電幅值與頻次量化分析。

智能分析層：

邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)：在監(jiān)測終端集成頻譜分析、小波降噪算法，實(shí)時(shí)提取放電信號的相位分布模式（PRPD）、三維放電圖譜等特征參數(shù)。

云端協(xié)同平臺：基于機(jī)器學(xué)習(xí)模型構(gòu)建放電指紋庫，可識別電暈放電、沿面放電等8類典型缺陷模式，誤報(bào)率低于5%。

分級預(yù)警層：

根據(jù)放電強(qiáng)度與增長速率劃分預(yù)警等級，當(dāng)檢測到特高頻信號幅值超過500mV或超聲波能量密度超過10dB時(shí)，系統(tǒng)自動觸發(fā)黃色預(yù)警。

支持與DCS系統(tǒng)聯(lián)動，當(dāng)監(jiān)測到嚴(yán)重放電缺陷時(shí)，可遠(yuǎn)程切斷對應(yīng)回路電源，響應(yīng)時(shí)間小于1秒。

三、系統(tǒng)實(shí)施與運(yùn)維優(yōu)化

標(biāo)準(zhǔn)化部署流程：

傳感器安裝需避開強(qiáng)電磁干擾源，如高壓母排、電容器組，建議采用磁吸式或環(huán)氧樹脂灌封工藝確保防爆性能。

數(shù)據(jù)傳輸采用光纖環(huán)網(wǎng)+5G雙冗余架構(gòu)，滿足防爆區(qū)無線傳輸需求，同時(shí)支持IEC 61850協(xié)議與Modbus RTU協(xié)議轉(zhuǎn)換。

全生命周期管理：

生成包含放電趨勢圖、設(shè)備健康指數(shù)（EHI）的監(jiān)測報(bào)告，輔助運(yùn)維人員制定差異化檢修策略。

通過數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建虛擬配電室模型，模擬不同工況下的放電發(fā)展路徑，優(yōu)化檢修窗口期。

運(yùn)維效率提升：

運(yùn)維人員可通過AR眼鏡遠(yuǎn)程查看設(shè)備內(nèi)部放電熱點(diǎn)，結(jié)合專家知識庫獲取處置建議，現(xiàn)場作業(yè)時(shí)間縮短40%。

系統(tǒng)自動生成備件更換清單，降低庫存成本20%以上。

四、未來展望：智能運(yùn)維生態(tài)構(gòu)建

隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)演進(jìn)，煉油廠局放監(jiān)測系統(tǒng)將向三大方向升級：

預(yù)測性維護(hù)：基于LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測絕緣材料剩余壽命，實(shí)現(xiàn)從“故障后搶修”到“壽命前更換”的轉(zhuǎn)變。

群體智能監(jiān)測：開發(fā)自供電、自組網(wǎng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，單個(gè)傳感器可覆蓋3-5臺設(shè)備，降低部署成本30%。

安全-能效協(xié)同：結(jié)合負(fù)荷預(yù)測算法優(yōu)化無功補(bǔ)償策略，在保障安全的同時(shí)降低線損率1.5%-2.0%。

在煉油行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型進(jìn)程中，局放監(jiān)測系統(tǒng)不僅是技術(shù)工具，更是安全理念的革新。通過多模態(tài)感知、邊緣智能與云端協(xié)同的深度融合，該系統(tǒng)正為煉油廠打造“看得見、算得準(zhǔn)、控得住”的電力安全新范式，推動高危行業(yè)向本質(zhì)安全目標(biāo)持續(xù)邁進(jìn)。