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煙氣在線監測系統范文第1篇

【關鍵詞】CEMS；火電廠；重要性

1 CEMS系統的發展

國外從上個世紀五六十年代開始，就在化工廠、水泥廠和燃煤電站等裝置煙氣在線監測系統以監控排放的污染物的濃度。能夠生產CEMS系統設備的廠家基本集中在英國、德國、美國和日本等發達國家，其生產標準也都以美國的EPA為基準。直到六十年代末，美國發現了熒光檢測技術，德國設計了不透明度光學系統，以及環境分析儀和現場分析儀的發明都為CEMS技術的成熟奠定了基礎。于是，第一臺CEMS設備誕生于1971年的美國。1975年，美國制定了嚴格的系統性能技術指標，對于某些工廠的排放源頭予以強制性安裝CEMS的規范，就此該系統才逐漸的普及開來。隨后1990年的清潔空氣的法案的修整、1995年的酸雨計劃、2003年的氮氧化物排污交易計劃、2009年的清潔空氣州際法等一系列的法案的出臺或者修整都在逐步的完善了美國乃至世界的CEMS的應用。

2 CEMS系統工作原理

CEMS（煙氣連續監測系統）用于連續自動監測固定污染源的污染物排放濃度。將儀器安裝在污染源上，實時測量監測污染物的排放濃度和排放量，同時，將監測的數據傳送到環保監控中心。該系統主要包括了4個子系統，分別是氣態污染物監測系統、顆粒污染物監測系統、煙氣排放參數測量系統、系統控制及數據采集系統。每一個子系統都有多種監測測量技術，技術不同，工作原理和過程不同。下面將以氣態污染物和顆粒污染物的監測為例，選擇一種方法作為代表進行分析。

氣態污染物的監測采樣方式有，抽取采樣法和直接測量法，國內電廠主要使用直接測量法。直接測量法又分為點測量和線測量兩種。點測量是將傳感器安裝在探頭端部，探頭直接插入煙道，使用電化學或光電傳感器聿飭拷閑》段內的污染物濃度。線測量是將傳感器和探頭直接安裝在煙道或者煙囪上，再利用光譜分析技術或者是激光技術來對被測物進行長距離直線型的在線測量。該項技術主要基于光譜學和光學，在CEMS系統中的使用占率約為10%。

顆粒污染物的監測中的方法有濁度法和光散射法，光散射法是國內主要使用的方法，光學部分包括激光光源、功率控制、光電傳感、散射光接收部分。原理是激光器發出的650nm束以一個微小的角度射入排放源，激光束與煙塵粒子作用產生散射光，背向散射光通過接受系統進入傳感器轉變成電信號進行處理。

3 CEMS系統在各個工廠中的應用

CEMS系統的運用十分廣泛，主要集中在城市的工廠。包括化工廠、水泥廠、發電廠等會產生空氣污染物的單位。在石油化工廠中，CEMS系統主要安裝在硫磺回收生產裝置煙氣排放口、動力站鍋爐煙氣匯總排放口、催化裂化生產裝置煙氣排放口和常減壓生產裝置煙氣排放口。在這四個出口處對于污染氣體進行實時的監控。在水泥廠中，CEMS系統主要安裝在窯尾回轉窯引風機后煙道，對于在水泥生產過程中產生的煙塵，以及會污染環境的氣體進行在線監測。

CEMS（煙氣在線監測系統）在火力發電廠中重要用于發電機組污染物排放的濃度的實時監控。主要是測量火電廠污染物中煙塵的濃度、二氧化硫的濃度、二氧化氮的濃度、氧的濃度等，以及煙氣的溫度、濕度、流量等。在火電廠中，CEMS系統主要運用在脫硫工程的監控和污染物排放過程的監控。國內的脫硫主要是濕法脫硫，是將石灰石粉加水制成漿液作為吸收劑泵入吸收塔與煙氣充分接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及從塔下部鼓入的空氣進行氧化反應生成硫酸鈣，硫酸鈣達到一定飽和度后，結晶形成二水石膏。經吸收塔排出的石膏漿液經濃縮、脫水，使其含水量小于10%，然后用輸送機送至石膏貯倉堆放，脫硫后的煙氣經過除霧器除去霧滴，再經過換熱器加熱升溫后，由煙囪排入大氣。由于吸收塔內吸收劑漿液通過循環泵反復循環與煙氣接觸，吸收劑利用率很高，鈣硫比較低，脫硫效率可大于95%。當二氧化硫的排放濃度較低時，則減少石灰石補給量。除了鍋爐內，還可以用于鍋爐尾部煙氣的脫硫。通常安裝2套CEMS系統對原煙氣和凈煙氣分別進行監測。

4 CEMS系統在合肥第二發電廠的投運

以合肥第二發電廠為例闡述CEMS系統在火電廠的投運中的具體效果。合肥第二發電廠建于1997年，是一所中外合資投建的以燃煤為原料的火力發電廠。脫硫CEMS系統改造工程，采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，于2008年底開工建設，2009年09月先后通過168試運，30日通過環保驗收。 該發電廠除了給安徽合肥乃至周邊地區提供穩定的供電之外，還屢次獲得國內的重要獎項，是該行業的典范。在污染物排放的處理上依靠CEMS系統技術一直符合國家標準，對于合肥城市空氣質量和環境保護起到了重要作用。合肥第二發廠一期二期工程從開始運營至今，沒有在污染物的排放上遭到國家的處罰，一直都嚴格遵照并且符合國家火電廠廢氣排放標準，這其中，CEMS系統的運用具有十分重要的作用。并且運行多年一直很穩定，沒有出現問題，對于污染物濃度的監控極其穩定，不會造成嚴重的誤差。合肥多年來的空氣質量一直在改善當中，這和CEMS系統在相關工廠的裝配和運用有必然關系。

5 CEMS系統在火電廠中的重要性

隨著我國經濟的快速發展，城市化進程的不斷加快，工業用電和生活用電的總需求越來越多，也就是需要更多的發電廠來發電。但是我國目前礙于能源結構的關系，傳統的火力發電廠仍然占據主要地位。火力發電廠帶來的最大的問題就是污染嚴重。我國的空氣質量每況愈下，尤其是北方，以煤炭燃料為主的城市，全年空氣質量不達標的天數占了絕大多數。所以這一問題已經到了必須解決的地步。CEMS（煙氣在線監測系統）的運用在一定程度有助于改善這一現狀。

城市CEMS系統的使用的普及和常態化，可以正確的監測火電廠在發電過程中排放的污染源中污染物的濃度和總量，從而通過煙氣凈化裝置進行脫氮、脫硫、除塵等措施來降低乃至去除污染物濃度，達到排放標準，保護城市環境和空氣狀況。CEMS系統的重要作用就是監測控制，保證城市內所有的火電廠生產狀況都能夠在穩定的監控下進行，讓管理層全面的、正確的掌握污染源的排放狀況。有助于為環保單位的決策提供技術幫助和參考，為國家對排污企業的控制和收費提供依據，完全有利于生態城市的建設。

CEMS系統按照測量方式劃分可以分為三類，分別是現場監測系統、抽取式監測系統和遙測系統。它打破了傳統的人力監測方式帶來的弊端，遠程監測節省了人力物力，同時也能保證監測質量。以計算機信息技術為基礎的監測系統在火電廠污染物排放濃度的監測中也規避了人力監測容易產生失誤的弊端，提高了監測結果的準確性。

參考文獻

[1]楊威.煙氣在線監測系統（CEMS）在環境管理中的應用研究[D].大連理工大學，2013.

煙氣在線監測系統范文第2篇

【關鍵詞】變壓器；局部放電；除噪技術

1.引言

大型電力變壓器是電力系統的核心設備，其運行狀態的好壞直接影響著電網的安全可靠運行，在電網設備整個壽命周期的管理中，及時了解設備的運行情況是至關重要的。電力變壓器絕緣狀態的逐漸惡化是由電氣，化學和機械應力所引起的局部放電（PD）導致的。目前，人們正加強對變壓器在線監測技術的研究，而變壓器局部放電監測就是在線監測的方法之一。局部放電在線監測系統主要包括傳感器以及實現控制和通信功能的軟件，可對變壓器內部的絕緣狀態和發展趨勢實時監控，具有靈敏度高并同時可對變壓器內部局部放電進行定位的特點，為變壓器實現定期檢修向狀態檢修的過渡提供了有利條件。

由于變壓器運行現場有大量的干擾信號，這將會影響監測系統的可信度，因此我們要對變壓器局部放電進行除噪。現今已出現不少的除噪技術，都有一定的可行性，但是也有局限性，我們還需要進一步探尋更有效的除噪方法來滿足要求。

2.局部放電機理

局部放電是在電場的作用下，變壓器中的局部區域發生放電，但沒有造成整個擊穿的現象。造成變壓器局部放電的根本原因是材料組成的不同，電介質分布的不均勻及電場分布的不均勻，這種情況下易導致變壓器部分區域超過其平均擊穿場強，發生擊穿放電現象，而此時其它區域仍然保持絕緣特性，于是就形成了局部放電的現象。

變壓器局部放電檢測有電監測法和非電監測法兩類，變壓器局部放電監測系統主要由：傳感器、高速數據采集器、信號濾波處理器、通信系統構成。在線監測系統圖見圖1。

3.局部放電在線監測方法和定位

變壓器局部放電在線監測方法主要有以下幾種。

（1）脈沖電流法。脈沖電流法是開始最早、應用最廣泛的局放檢測方法。當有局部放電時，產生的高頻脈沖電流可用羅可夫斯基線圈通過檢測變壓器中性點、外殼接地線或套管末屏接地線處的脈沖電流來測量，或用監測器捕獲變壓器高壓套管抽頭連接處的脈沖電流。

（2）超聲波檢測法。當變壓器內部發生局部放電時，不僅產生電脈沖信號，同時還產生超聲波信號，可通過同時產生的超聲波信號和電信號判斷變壓器內部的絕緣狀況。

（3）光測法。在變壓器油中，放電產生脈沖電流同時伴隨發光發熱現象。光測法是利用光電探測器捕獲局部放電產生的光輻射信號，將截取的光輻射信號轉化為電信號經放大處理送到監測系統。

（4）化學法。化學法通過分析變壓器油分解產生的各種氣體的組分和濃度來確定故障（電性故障、熱性故障）狀態，當變壓器內部局部放電時，變壓器油會分解出C2H6， C2H4，C2H2，CH4，CO，H2等特征氣體。不同的故障類型產生氣體的種類及各組分的濃度不同。

（5）超高頻檢測法。鑒于傳統的局部放電檢測方法還存在一些存在不足，現今又出現了一種新的檢測方法—超高頻檢測法。它通過檢測局部放電產生的超高頻電信號，實現局部放電的檢測和定位，并具有抗干擾的功能。

基于目前常用到的監測方法是脈沖電流法、超聲波檢測法和超高頻檢測法。本文研究了以局部放電測量技術為核心，利用電脈沖、超聲波、超高頻綜合檢測方法的局部放電在線監測系統，它可對變壓器局部放電進行在線監測并完成數據記錄，當變壓器內局部放電信號超過預定值時，自動發出報警信號。

局部放電在線監測除了要檢測局部放電量，還需判斷放電的位置，以方便做出決策。常用的局部放電定位方法有以下三種。

（1）超聲定位法。可通過測量超聲波的大小及超聲波傳播的時延來確定局放源的位置。

（2）電—聲聯合定位法。根據電信號和超聲波信號到達監測器的時差大小，推測變壓器內部局部放電的位置。

（3）電氣定位法。通過測量變壓器繞組首末端電壓，可判斷出放電位置。

4.局部放電除噪技術

在變壓器局部放電監測過程中，局部放電去噪是重要的環節之一。干擾按時域信號特征可分為窄帶周期性干擾、白噪聲干擾和脈沖型干擾三種。帶有混合干擾的局部放電信號就如圖2所示，難以給變壓器故障診斷提供數據支持。有人提出可用非線性的數學形態濾波器抑制窄帶周期性干擾；用小波分析來抑制白噪聲干擾；用時域開窗法、聚類分析法來識別和抑制周期型脈沖干擾。利用除噪技術將混合干擾移除后，局部放電信號便清晰可見，經過對此數據的處理，送入智能診斷系統，最后可得出故障診斷結果。理想的局部放電信號如圖3所示。

5.軟件設計

最后，本文通過C#編程設計了監測系統軟件，通過登陸軟件可以完成通信和數據的處理。系統可實時顯示數據、可實現報警設置、故障診斷以及歷史查詢等功能，下列舉采樣界面如圖4所示。

6.結語

脈沖電流法是目前唯一一個有國際標準的局放監測方法，而超聲波法和超高頻法在局部放電監測的定位中占有優勢，這三種方法是目前應用最多的方法。但是它們各自仍然存在一些問題，故利用超聲波、脈沖電流法、超高頻綜合檢測的方法可揚長避短。局部放電在線監測系統將朝著采用多通道數據采集，對放電電信號、超聲波信號、天線信號等多種類型的信號進行綜合處理的方向發展，并可通過電話網、手機網、Internet網實現異地數據傳輸、異地設備操控，進行遠程在線監測、運行狀態分析和診斷，實現隨時隨地了解設備的運行狀態。

近年來，國內在局部放電工程研究方面做了很多工作，但在基礎理論方面的研究還較少，與國外相比還存有很大差距，所以仍待于發展完善。

參考文獻

[1]張言蒼，張毅剛，徐大可.變壓器局部放電在線檢測的現狀及發展[J].繼電器，2004，32（22）：70-74.

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[4]鮑利軍.電力變壓器局部放電在線監測技術介紹[J].南方電網技術，2008，2（6）：81-83.

[5]劉炳輝.基于LabVIEW的變壓器局部放電在線監測系統的研究[D].長沙：中南大學，2008.

[6]王偉.變壓器在線監測中局部放電信號除噪技術的研究[D].天津：河北工業大學，2010.

煙氣在線監測系統范文第3篇

輸變電設備的外絕緣性能對電網運行安全具有重大影響。電力系統中大量使用的絕緣子，其表面污染并受潮將嚴重影響絕緣子的電氣特性以致絕緣子表面積累的污物受潮時引起絕緣擊穿閃絡，影響輸變電設備運行的可靠性，危及電網的運行安全。輸變電設備污閃事故在全國電網時有發生，特別是2001年初，東北、華北和河南電網大面積污閃事故給電力生產造成了巨大的經濟損失和社會影響。

預防污閃事故的發生對電網安全運行具有極其重要的意義。據有關專家研究，造成污閃事故的主要原因有三：其一我國的環境污穢水平發展快，這與各地工業結構有關：其二電氣設備的絕緣水平達不到當地污穢等級要求：其三電力部門缺乏對設備污穢檢測的有效技術手段。通常情況下，為了及時消除事故隱患，運行部門需要定期對絕緣子進行監測。國家有關標準中明確規定，輸、變電設備外絕緣污穢等級的劃分應綜合考慮污閃特征、運行經驗并結合其表面污穢物的鹽密來確定。因此，鹽密是其中唯一可以定量的參數。目前，輸、變電設備外絕緣配置的原則是按部頒GB／T16434為依據執行，并按經審定的污區分布圖及時調整，審定污區分布圖時，繪制和修訂的重要依據是整理、分析歷年的鹽密測量數據，同時，根據監測點中所見4量到的鹽密，指導輸電線路的清掃周期。由此可見，鹽密的測量對電力部門的生產及安全，具有極其重要的意義。

目前電力部門廣泛采用的等值鹽密法是基于每年清掃的基礎上標定污穢等級的方法。該方法雖然操作簡單，但仍要堅持人員的專業化、儀表的可靠性、測試工作的制度化，還需要停電或上桿(塔)工作，所需投人人力、物力巨大，具有很大的局限性；這種方法對于積污速度的影響考慮也不夠全面，不能準確地指導外絕緣爬距比的合理配置，且測量結果分散性較大，很難合理確定測量周期。此外，全國高電壓工作網防污閃工作組目前已明確提出以飽和鹽密為基礎修訂污區分布圖，而使用傳統方法無法獲得設備的飽和鹽密。

鑒于上述原因，武漢高壓研究所與武漢康普常青軟件技術有限公司開展了使用光傳感器測量鹽密的研究，以期獲得實時、準確的鹽密測量新方法。經過河南新鄉及廣州供電公司的實地監測效果表明，光傳感器輸變電設備鹽密在線監測系統適宜絕緣子污穢監測，實現了運行絕緣子等值鹽密的在線連續測取，是一種方法科學簡單、準確、實時監測的測量手段。所監測的飽和鹽密可以為電力系統運行設備污區分布圖的繪制及修訂提供可靠的依據：所監測的實時鹽密值，可以使電力部門隨時、方便地了解監測點運行設備的積污情況，從而指導電力部門對輸變電設備進行清掃，實現了對輸變電設備防污工作的狀態檢修，對防止污閃事故發生具有重大意義。

2　光傳感器輸變電設備鹽密在線監測系統

2.1 系統簡介

光傳感器輸變電設備鹽密在線監測系統主要由數據監測終端和數據監測中心兩部分組成，是一種智能化大范圍遠程分布式鹽密實時監測系統，系統組網十分方便，并可提供監測中心多級管理功能，實現在不同位置同時對監測點的監測。數據采集終端安裝在送電線路桿(塔)或變電站絕緣子附近，完成對現場污穢物(鹽密)、溫度、濕度的實時監測。監測數據通過短信方式，向監測中心發送。數據監測中心完成對監測數據的轉換和處理。

2.2監測原理

光傳感器測量鹽密是基于介質光波導中的光場分布理論和光能損耗機理。置于大氣中的低損耗石英棒是一個以棒為芯、大氣為包層的多模介質光波導。在石英棒上無污染時，由光波導中的基模和高次模共同傳輸光的能量，其中絕大部分光能在光波導的芯中傳輸，但有少部分光能將沿芯包界面的包層傳輸，光波傳輸過程中光的損耗很小。當石英玻璃棒上有污染時，由于污染物改變了高次模及基模的傳輸條件：同時，污染粒子對光能的吸收和散射等產生光能損耗：通過檢測光能參數可計算出傳感器表面鹽份多少。由于傳感器與絕緣子串處于相同環境，因此，通過計算可得出絕緣子表面的鹽密值。光傳感器測量鹽密的原理見圖1。

2.3系統功能

(1)功能一：實時鹽密電子地圖(參見圖2)。監測中心提供實時鹽密電子地圖。電子地圖的繪制遵循原國家電力公司國電安運f1998]223號文關于修訂《電力系統污區分布圖》的通知中《電力系統污區分布圖規定》，同時污區的分級參考了《高壓架空線路和發電廠、變電所環境污區分級及外絕緣選擇標準》標準號：GB／T16434-1996，在鹽密電子污區分布圖中不同電壓等級的高壓線和不同級別污區的劃分及著色均遵循該標準，實時鹽密電子地圖用來在監測中心工作站上實時反映監測終端采集到的鹽密和其它相關數據，信息可以實時動態刷新。運行部門可用來監測輸變電設備動態變化的實時鹽密情況，為輸變電設備的清掃、評價外絕緣耐污能力、適時調爬提供依據。

(2)功能二：最大(飽和)鹽密電子地圖(參見圖3)。監測中心提供最大(飽和)鹽密電子地圖，繪制原則同上。最大(飽和)鹽密電子地圖用來在監測中心工作站上反映在數據監測終端所安裝的區域內出現的最大鹽密值，為電力公司提供在污區分布圖繪制及絕緣配置方面的參考。

(3)功能三：繪制參考曲線(參見圖4)。在監控中心，數據分析軟件采用C語言編制，運行在Windows平臺，對光傳感器采集到的數據進行分析處理，換算出實時鹽密值，最終產生鹽密值、溫度、濕度的參考曲線圖。可以使電力部門隨時、方便、直觀地了解監測點輸變電設備的歷史鹽密變化情況，并可結合溫度、濕度與時間關系的信息分析監測點輸變電設備的積污規律及自清洗率，作出相應對策。

2.4監測方式(參見圖5)

光傳感器輸變電設備鹽密在線監測系統主要由數據監測終端和數據監測中心兩部分組成。數據監測終端安裝在送電線路桿(塔)或變電站絕緣子附近，完成對現場污穢物(鹽密)、溫度、濕度的實時監測。監測數據通過GSM無線網絡以短信方式，向監測中心發送。數據監測中心完成對監測數據的轉換和處理。

2.5特點

(1)操作使用簡便。監測中心軟件界面友好，操作簡單易學。

(2)系統維護容易。系統具有較強的容錯糾錯功能，并具有系統自動恢復機制，系統還提供了遠程維護功能。

(3)管理打印。系統提供了監測數據、曲線、電子地圖的打印功能防電磁干擾。數據監測終端采用多層金屬屏蔽方式，充分保證了控制電路和通訊電路的安全可靠工作。

(4)設備防護。數據監測終端機箱封閉良好，具有防雷，防雨，防塵的功能。外形的設計有效的避免了高電場環境下，尖端集電、放電的影響。

(5)現場安裝維護方便。數據監測終端采用模塊化設計。上部為傳感器，太陽能板：下部為主機控制箱，便于現場裝拆。

(6)充電電源。數據監測終端采用太陽能電源進行充電，可以確保設備的正常工作。

(7)數據監測中心。專門為鹽密監測而配置的計算機，具有長期穩定運行、大型數據運算等功能。

2.6應用范圍

(1)輸變電線路(參見圖6)。根據GB／T16434-1996《高壓架空線路和發電廠、變電所環境污區分級及外絕緣選擇標準》的規定原和國家電力公司國電安運[1998]223號文關于修訂《電力系統污區分布圖》的通知中《電力系統污區分布圖規定》，鹽密測量按預防性規程納入絕緣監督每年進行。選擇鹽密監測點，原則上輸電線路每5～10km選擇一個監測點，遠距城鎮的農田、山丘可酌情選點：污穢嚴重、污染成份復雜地段和分散性大的宜酌情增加監測點，監測點中所測量到的鹽密值用來科學地指導安排輸電線路的清掃周期。

(2)變電站(參見圖7)。在變電站四個方向布置數據采集終端，監測中心可置于變電站控制室或供電公司辦公樓內。監測中心工作站錄入了變電站中不同設備的外絕緣參數，根據監測的鹽密值進行實際設備外絕緣積污(鹽密)的計算，指導清掃、清污等工作。

3　實驗案例

光傳感器絕緣子鹽密測試儀已于2003年始經廣州供電公司羅郭線和瑞華線進行了兩年的現場試驗實驗，連續在線監測絕緣子污穢并積累了大量數據(如表1和表2)。

3.1 羅郭線鹽密測量

系統運行時間：2004年8月10日-2005年8月20日

數據對比所用絕緣子：LXHY4-100

羅郭線鹽密測量數據如表1所示。

3.2瓊華線鹽密測量

系統運行時間：2004年10月3 13-2005年8月2日數據對比所用絕緣子，FC-100P／146U瓊華線鹽密測量數據如表2所列。

結果表明，光傳感器絕緣子鹽密在線監測系統的測量數據與傳統人工方法的相對數據在4.7％～9.27％之間，滿足系統的測量誤差小于10％的要求。

煙氣在線監測系統范文第4篇

摘 要：在新形勢下，新疆電力建設步伐日漸加快，而變壓器是電力系統運行中必不可少的關鍵性設備，隨之，變壓器介質損耗在線監測系統的開發以及研制尤為重要。因此，該文客觀分析了變壓器介質損耗，探討了FPGA狀態下變壓器介質損耗在線監測系統。

關鍵詞：FPGA狀態 變壓器 介質損耗 在線監測 系統

中圖分類號：TM855 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（b）-0060-02

1 變壓器介質損耗

就變壓器介質損耗來說，是指在電壓、電場作用下，所產生的能量損耗，其體現在兩個方面。在電介質中，存在電導，在電壓的不斷作用下，電流不斷泄漏，出現電導損耗。同時，在電場的不斷作用下，電介質中的帶電質點會根據電場具體變化，反復位移，再次排列，隨著各分子不斷摩擦，出現“極化損耗”現象。在介質損耗作用下，線路中2/3電能已被轉化為熱能，絕緣熱量不斷聚集，導致變壓器溫度不斷升高，加快了其絕緣老化速度，進而被燒壞，影響電力系統的“安全、穩定”運行，造成嚴重的經濟損失。針對這種情況，在電力系統運行中，設計者必須根據FPGA狀態、變壓器介質損耗，設計合理化的在線監測系統，動態監督變壓器介質損耗情況，進行針對性的處理，避免變壓器發生故障問題，確保電力系統處于高效運行中。

2 FPGA狀態下變壓器介質損耗在線監測系統

2.1 分析誤差

在設計變壓器介質損耗在線監測系統中，設計者必須圍繞FPGA狀態，客觀分析一系列影響變壓器介質損耗精準度的因素，比如：干擾、電網諧波與頻率波動，對其進行合理化處理，動態控制變壓器介質損耗測量誤差，避免超出規定的范圍。在各種因素作用下，設計者無法直接拆除變壓器上的套管，以套管客觀要求為基點，展開測量工作，加上在線監測情況下，變壓器“繞組、接線”形式都無法改變。也就是說，監測變壓器套管絕緣性能中，相關人員只能掌握套管末端絕緣性能，并不清楚變壓器整體絕緣性能。在FPGA狀態下，設計者必須根據各方面情況，應用性能較高的電流電感器技術，客觀測量變壓器具體介質損耗，應用不會出現失真現象的采集套管末屏，確保獲取的“電流、電壓”信號更加準確，合理“運算、處理”數字信號，獲取變壓器各方面信息，比如：介質損耗、等效電容量，避免其存在誤差，優化利用專家系統，對變壓器進行一系列操作，準確把握其套管絕緣性能。同時，變壓器運行環境復雜化，會受到相間以及空間干擾，導致傳輸的信號不準確。在設計FPGA狀態下的在線監測系統中，設計者必須根據其干擾，采取可行的接地對策，借助屏蔽電纜，對變壓器電路板進行合理化的抗干擾設計，最大化降低電磁干擾對監測系統的影響程度。此外，電網諧波尤為豐富，變化速度又非常快，極易導致變壓器介質損耗測量存在誤差，設計者必須采取針對性措施有效抑制諧波，避免其超出規定范圍，尤其是高次諧波。為了最大化降低誤差，在設計在線監測系統過程中，設計者必須優化利用FFT計算方法，客觀分析電網諧波，如果電壓信號、電流信號處于穩定狀態，便可以準確計算出變壓器介質損耗，但電網頻率不斷變化，會減低變壓器介質損耗計算準確率，存在較大的誤差，計算過程中，要優化利用加窗FFT算法，比如：Nuttall窗、Blackman窗，確保變壓器介質損耗計算更加準確，確保設計的基于FPGA狀態的在線監測系統具有較好的穩定性，更好地監測變壓器介質損耗。

2.2 在線監測系統模塊設計

在FPGA狀態下，設計的變壓器介質損耗在線監測系統由多種模塊組成，比如：主CPU模塊、FPGA處理模塊。其中的低通濾波電路可以剔除“電壓、電流”信號中出現的高次諧波，FPGA模塊可以動態控制A/D轉換，科學處理A/D轉換結果，在加窗FFT算法作用下，及時輸送計算結果，發揮上位CPU多樣化作用，進一步處理對應的信息數據。就CPU模塊來說，全方位客觀分析接收的一系列信息數據，構建合理化的專家庫，隨時動態“評估、預測”變壓器套管運行情況，及時借助網絡，上傳評估以及預測結果，確保上位機及時獲取相關信息。以此，促使設計的各模塊處于統一化的網絡結構體系中，更好地監測變壓器介質損耗。

2.3 在線監測系統軟件算法

在設計基于FPGA在線監測系統中，設計者必須準確把握在線監測系統軟件算法，要充分發揮FPGA模塊多樣化作用，準確計算變壓器運行中的介質損耗，借助FFT算法，同步采集電流以及電壓信號基礎上，準確計算電流、電壓二者間的相位差，借助加窗FFT算法，獲取電壓峰值、次諧波具體含量數據等。在設計監測系統過程中，設計者可以借助FPGA軟件，設置加窗功能，FFT轉換之前，加窗處理系統模塊輸出的一系列信息數據。隨后，這些信息數據會根據一定的規則存儲到RAM中，進行相關運算基礎上，輸入一系列觸發信號，數據順序會及時讀入到對應的FPGA模塊中；在加窗運算地址單元作用下，窗函數與數據地址產生，進入到各類存儲器中，讀取這些信息數據中，存儲器會進行直流減法運算，在蝶形運算單元作用下，實現加窗處理，處理結果會在存儲器中展現出來。在1024點數據加窗完成后，數據地址單元會被觸發，讀取已被處理的信息數據，FFT運算地址產生單元被觸發，產生一系列地址單元，將信息數據及時傳輸到存儲器中；這些信息數據被處理之后，會進入到蝶形運算單元中，FFT運算順利進行，運算完成后，輸出地址單元得出FFT結果。設計的在線監測系統會及時將FFT結果輸入RAM以及蝶形運算單元中，蝶形單元會對傳入的數據進行模平運算，加窗運算地址單元會再次進行加窗運算，輸出的數據也更加準確。

3 結語

總而言之，在電網運行過程中，新疆供電企業必須根據電力系統中變壓器具體運行情況，根據其各階段介質損耗情況，采用先進的技術，借助信息化手段，優化設計FPGA狀態下的在線監測系統、硬軟件以及FPGA、CPU等模塊。以此，確保設計的在線監測系統具有較高的穩定性、安全性，全方位動態監測變壓器介質損耗，提高變壓器運行質量，促使電力系統處于高效運行中，促使新時期新疆電網具有較好的“經濟、社會、生態”效益。

參考文獻

[1] 林土方，洪凱星，郭才福，等.基于B/S架構的變壓器在線狀態監測系統實現[J].電子測量與儀器學報，2013（8）：766-772.

[2] 潘健，張鵬，楊智林.基于FPGA的電力變壓器在線監測系統[J].湖北工業大學學報，2011（2）：16-19.

煙氣在線監測系統范文第5篇

[關鍵詞]CEMS；煙氣連續監測系統；SO2/O2/NOX分析儀

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：B 文章編號：1009-914X（2014）34-0226-01

如東協鑫環保熱電有限公司2×15MW機組（3×75t/h循環流化床鍋爐）于2004年至2008年分別建成投產，沒有同步建設煙氣脫硫、脫硝裝置。隨著2014年7月1日火電廠開始執行新的《火電廠大氣污染物排放標準》排放限值。2014年如東協鑫環保熱電有限公司針對公司配套鍋爐煙氣進行脫硫脫硝改造工程。脫硫采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置（簡稱FGD），脫硝采用非選擇性催化還原法脫硝裝置（簡稱SNCR）。工程建設規模為2×15MW燃煤發電機組（3×75t/h循環流化床鍋爐），鍋爐排出的煙氣經脫硝后再經布袋除塵器高效除塵后進行脫硫。每臺鍋爐設置一套脫硝裝置、一套布袋除塵裝置和一套脫硫裝置。脫硫、脫硝系統不設旁路煙道，每臺機組進出口及總排放口建設規范的CEMS系統。

目前我公司1#、2#、3#鍋爐煙氣監測系統均已穩定運行。脫硫脫硝后總排放口CEMS采用江蘇方天電力技術有限公司的FT-91煙氣在線監測系統，與鍋爐一一對應的3個脫硫塔進出口脫硫脫硝CEMS采用青島嶗山青島嶗山電子儀器總廠有限公司CEMS-2001型煙氣排放連續監測系統。在監測因子選擇上，我司脫硫系統原煙氣CEMS系統設計有SO2、NOX、O2、煙氣流量、粉塵、溫度、壓力監測因子，凈煙氣CEMS系統設計有SO2、NOX、O2、煙氣流量、粉塵、溫度、壓力、濕度監測因子。脫硝系統設計有出口氨逃逸。

一、 脫硫CEMS系統介紹

（一） 總排放口CEMS

脫硫總排放口采用江蘇方天電力技術有限公司的FT-91煙氣在線監測系統。

該系統氣體分析儀采用進口的ABB-EL3020氣體分析儀，采用直接抽取樣氣的方式。分析儀采用紅外分光原理測量SO2和NOX，電化學氧濃度原理測量O2。該分析儀裝有充氣的光氣動檢測器，檢測器的充氣與所測量的氣體相對應，與樣品中其它氣體組分對比，檢測器可提供最佳靈敏度和高選擇性。樣品組分―最小測量范圍SO2 0--100ppm自動標定用空氣和充氣標定池準零點和終點，確保近乎真實的測量值測量原理在波長范圍λ=2，5….8μm 處的非色散性紅外吸收。該氣體分析儀提供多路4～20 mA 模擬輸出及繼電器接點輸出，信號通過信號隔離器分別送至PLC（通訊送至上位機至環保數據采集平臺）、DCS（運行人員監控）、FT8160（江蘇省環境保護廳電力企業鍋爐煙氣在線監控系統）及TINE（如東縣環境保護局）。

粉塵監測采用AMETEK公司的LAND 4200煙塵年度及不透明度監測儀，采用了一束光穿過介質，其與已知的介質所含污染物的量的數量關系的比爾（Beer-Lambert）原理進行測量，為防止發射和接受探頭鏡片積灰影響測量，分析儀采用壓縮空氣不停進行吹掃。粉塵儀輸出4～20mA信號通過信號隔離器送至PLC、DCS、FT8160、TINE。

流速測量采用了皮托管流量計測量，測量流速范圍為0～40m/s，采用羅斯蒙特微差壓變送器，并設計有壓縮空氣和反吹電磁閥，為防止皮托管堵塞，在PLC的控制下每2個小時進行一次反吹。變送器輸出4～20mA信號送至信號隔離器送至PLC、DCS、 FT8160以及TINE。

用型號FT-M-1在線阻容式高溫煙氣水分儀，濕度信號經信號隔離器送至PLC、DCS 、FT8160以及TINE。

（二） 脫硫塔進出口CEMS

每臺鍋爐對應一個脫硫塔，其原煙氣、凈煙氣各使用一套分析儀，共設有6套CEMS，均采用青島嶗山青島嶗山電子儀器總廠有限公司CEMS-2001型煙氣排放連續監測系統。該氣體分析儀采用進口島津URA-208，采用直接抽取樣氣的方式。分析儀采用紅外分光原理測量SO2和NOX，磁風氧監測濃度原理測量O2。提供多路4～20 mA 模擬輸出及繼電器接點輸出，信號通過信號隔離器送至PLC（送至上位機）、DCS（運行人員監控）以及FT8160（江蘇省環境保護廳監控平臺）。粉塵監測采用DUST-1顆粒物濃度監測儀，采用了激光后向散射測試原理進行測量，為防止探頭鏡片積灰影響測量，分析儀采用壓縮空氣不停進行吹掃。粉塵儀輸出4～20mA信號通過信號隔離器送至PLC、DCS以及FT8160。

流速測量采用了皮托管流量計測量，測量流速范圍為0～40m/s，采用羅斯蒙特微差壓變送器，并設計有壓縮空氣和反吹電磁閥，為防止皮托管堵塞，在PLC的控制下每2個小時進行一次反吹。變送器輸出4～20mA信號送至信號隔離器送至PLC、DCS以及FT8160。

粉塵監測采用DUST-1顆粒物濃度監測儀，采用了激光后向散射測試原理進行測量，為防止探頭鏡片積灰影響測量，分析儀采用壓縮空氣不停進行吹掃。粉塵儀輸出4～20mA信號通過信號隔離器送至PLC、DCS以及FT8160。

總排放口和每臺機組脫硫配備一臺上位機，采用臺式電腦，配置有加密狗及DAS監控軟件，實現CEMS系統數據監控和計算，并實現歷史數據存儲、報表生成等功能，同時實時向環保部門的數據采集平臺上傳數據。

樣氣預處理采用兩級制冷器進行煙氣冷卻，制冷器控制溫度在1.5～5℃，每一級制冷器設置一臺蠕動泵排放冷凝水，經過冷凝干燥處理的煙氣經過采樣泵送到分析儀進行分析。為防止冷凝系統排水不暢或故障導致煙氣含水，系統中還增加了一個過濾器，并在分析儀進口處增加了一個保護過濾器。過濾器有遇水變色的功能，一旦變色須及時更換。

二、 脫硝CEMS系統介紹

脫硝CEMS和脫硫CEMS公用，另增加氨逃逸的測量采用西門子LDS6 激光分析儀。需要在煙道空濾器。系統配置了吹掃風機，24小時不停進行吹掃，起到冷卻和防止積灰作用。測量信號通過信號隔離器送至DCS。

三、 系統應用和管理

總排放口系統單獨采用一臺上位機進行監控的方式，數據經FT8160采集直接上傳。脫硫系統采用了一拖二監控方式，即一套原煙氣、一套凈煙氣系統布置在一個分析小屋內，采用同一臺上位機進行監控的方式。在數據上傳上，也采用了同一套數據上傳裝置進行數據上傳。

在系統運行中，日常巡檢是較為必要的，巡檢項目一般包括現場設備巡檢和分析小屋內設備巡檢兩部份。現場設備巡檢周期沒有委托第三方維護，由我公司熱工人員檢查維護，主要檢查伴熱管加熱情況、蠕動泵運行情況、取樣泵運行情況、煙氣取樣流量值、主要參數值、數據上傳情況等。

在管理上，CEMS系統制定了專門的管理制度并上墻管理，同時上墻進行管理的還有巡檢記錄、標定記錄、故障處理記錄、操作維護記錄、易耗品消耗記錄、檢修規程等。這些記錄臺帳都要求按真實情況認真填寫，對于維護記錄、標定記錄等，同時制定了填寫規范。

四、 系統存在問題和改進建議

ABB-EL-3020和URA-208 CEMS系統是進口分析儀中較為成熟的煙氣在線分析系統，具有較高的可靠性、準確性，但依然有部分細節問題值得改進，主要如下：

（1）國產的過濾器芯耐腐蝕性差，需要經常檢查更換過濾器芯，電磁閥膜片。

（2）脫硝的氨逃逸可考慮取消風機，改用壓縮空氣。

（3）脫硫的皮托管吹掃電磁閥可考慮改成帶手動裝置的電磁閥，便于現場手動吹掃皮托管，減少維護工作量。

五、結束語

CEMS煙氣連續監測系統已在火力發電廠中得到廣泛應用，在線監測了電力生產過程中產生的污染氣體，有利于運行人員及時調整與監控脫硫、脫硝、除塵等環保設施的運行狀態，加強達標排放管理。對于排放點的有效監測與管理有著積極而重要的意義。

參考文獻