时间：2022-07-02 04:55:06
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇在线监测技术，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
1 在线监测技术的发展基础
由于大型电力变压器设计、制造、材料质量和运行等诸多方面的原因，设备的恶性事故和故障时有发生，严重影响了电网的安全稳定运行（全国每年大约发生几十起大型电力变压器事故）。另外由于电网扩大，设备增多而备用量不足，安排停电试验有时非常困难。随着无人值班变电站的增多，希望在对站内设备的各种运行参数的自动测量和控制的同时，增加对设备运行可靠性方面的监测手段。同时，不少运行部门已开始实施状态检修与周期性检修相结合的检修原则，而状态检修的一个重要方面是了解设备运行中存在的缺陷及其严重程度。在运行中实时检测，了解设备状态，做到心中有数。为确保变压器类充油电力设备的安全运行，实施在线监测随时监视设备运行情况，一旦问题发展可及时退出，最大限度地利用这些设备的剩余寿命，及时发现设备的故障隐患，防患于未然。
几十年来，随着电力系统的日益发展，对供电可靠性的高要求与不尽人意的设备故障之间的矛盾愈加突出，从最原始的带电试验开始到近十年来测试技术和测试装置的发展和逐步完善，为在线监测提供了必要的条件。反之又从实施监测过程中不仅体会到减少设备停电时间，节省停电试验在人力、物力上的费用，减少因试验操作不当的事故，还从中逐步积累了在线监测经验，进而促进在线监测技术提高的良性循环。
2 对在线监测实效的评估
（1）在线监测包含了运行中的被测对象、测试方法及装置、测试项目和特征量，以及故障类型与所测特征量相关规律的诊断技术等，涉及诸多方面的内容，对其效果的评价要按具体情况分析。特别是一些尚不过关的产品作为商品推广使用，将会逐渐暴露出问题。但有一点需要取得共识的是：使用在线监测，不论装置多么可靠，并不能杜绝设备事故的发生。这主要是由故障性质所决定的。
运行中电力变压器设备的故障有三种类型。第一种是缓慢发展的故障：通过定期的试验（例如对变压器定期取样作油中溶解气体分析）能发现故障的存在，有足够的时间进行观察、研究和处理。第二种是急剧发展的恶性事故：事先没有明显的征兆，在很短的时间内发展为严重事故，例如变压器匝间绝缘的某些缺陷，在潜伏阶段由于匝间电压不高，绝缘的劣化过程表现不明显或者根本没有外部表现，而一旦形成 短路，就会变成电弧通道，立即引起事故。第三种故障介于上述两种类型之间：事故的发展有一个过程，这个过程可能在两次定期试验之间，如采用在线监测技术就有可能及时发现，经一段时间的观察和研究，采取适当的措施可以避免事故的发生。
另外，对在线监测的技术要求与产品本身质量检验手段不同，对其试验要求及判据应区别对待。在线监测的目的是发现发展中的重大缺陷，由此确定的监测技术与判据更具实用性，如并不把提高测量精度放在首要位置。
（2）在线监测故障气体的同时，可接入其它外部传感器信号，如：负荷电流、电压、环境温度、油箱顶部油温，主油箱压力释放，瓦斯保护动作等，管理可能存在潜在故障的变压器，监测故障演变，在后端进行综合处理，采取及时有效的防护措施，以便对变压器实施全面的管理与看护。减少和避免非计划停运时间，延长设备的使用年限。
（3）以下是一个在线监测处理的实例：
SFZ-750000/110升压变、2002年3月出厂。2008年5月20日轻瓦斯保护动作，经取气鉴定为无色、无味、不可燃气体。故障开始几小时，每隔1小时左右轻瓦斯保护就动作一次，随后每10～30分钟轻瓦斯动作一次，每次产气500mL。故障前油中气体和水分分析结果见表1.从6月份开始含水量逐渐增大，氢气、甲烷、乙烷、乙烯也有增加。继电器动作后，对气体及本体油进行色谱、含水量、耐压等分析，结果认为不存在内部故障，主要是外部进气所致。为了消除外部进气，采取的堵漏和检漏措施如下：1）将所有法兰、阀门、蝶阀检查紧固一遍；2）用玻璃泥抹在法兰、阀门、蝶阀等处以堵漏；3）将冷却器分别一组一组地停用，停用时间1～2小时。对潜油泵入口等负压区重点检查。通过检查发现了第4组冷却器潜油泵入口处有渗漏，但停用第4组后较长时间，轻瓦斯保护仍频繁动作。
经过上述处理，并没有消除外部进气，为了防止重瓦斯保护误动，派人在现场监视，及时放气，并对气体进行鉴定和色谱分析。
一周后计划小修、主变消缺，具体做法如下：1）对变压器进行静压检漏，静压为0.04Mpa.检漏并没有找到明显的泄漏点，如果负压区进气，静压0.04 Mpa时可能查不出渗漏。2）更换主变所有出口阀门、法兰、蝶阀等密封垫，发现部分蝶阀密封垫有老化现象。3）对潜油泵进行全面检查。4）更换净油器所有硅胶。5）对绝缘油进行真空脱气、脱水滤油。最后测定含气量3%左右，含水量在25ppm以下。6）对冷却器解体大修后，进行泵压试验，试验压力为0.14～0.15Mpa。7）工作结束后，进行变压器的各项试验，均正常。
该变投运后一直正常。认为变压器因外部进气引起轻瓦斯频繁动作，进气部位不止一处。运行中停用冷却器检查，因为时间较短，油中已有不少气体而没有找出泄漏点。
分析：油中气体分析既是定期性试验项目，又是检查性（如瓦斯继电器动作后）试验项目，但一旦发现有异常时，很难作进一步确诊。为了查明是否存在故障、故障的部位及严重程度，确定处理方法（如是否需要立即停运），以便为检修提供更详细可靠的依据，为此就要进行相应的试验。利用油中气体分析，不仅是对一些突发性故障难以发现，也有一些缓慢发展的故障，如绝缘受潮未引起油纸绝缘在电、热作用下分解时，有些故障原因未与流动的油直接接触而得不到反映，因此还需要其他一些试验监测手段相配合。
3 结语
在线监测方法，在技术上非常成熟，已经成功地预防了很多变压器的严重事故。变压器在线检测与诊断系统可以克服传统气相色谱分析及其它气体检测技术在应用于在线检测上的不足，实现真正的在线检测、分析、诊断，为管理者提供及时、准确、连续的决策依据。变压器在线监测与诊断系统，以其先进的测量技术，稳定可靠的元件工艺水平，及时准确的数据反应，通过其后端强大的人工智能专家分析软件，提供了比传统气相色谱更及时、准确和丰富的数据，对于提高变压器的综合管理水平，降低事故风险率，提高变压器状态检修水平都有重要的意义。目前，利用这一关系监视充油电力设备的运行状况，判断充油电力设备内部故障，已成为电力系统对充油电力设备进行监督，保证电网安全运行不可缺少的手段。
参考文献：
[1]《电气工程》.强十渤，程协瑞.
【关键词】容性设备;绝缘在线监测
容性设备是电力系统的重要组成部分，主要包括电容器，电容式绝缘套管，电流互感器，电容式电压互感器，耦合电容器等。容性设备是由多个电容元件相串联而成的电气设备，其在长期的运行中会由于化学腐蚀、表面污秽、机械应力、系统过电压等因素而降低绝缘性能，会导致这些容性设备内部出现各种缺陷，内部缺陷的逐渐扩大，最终可能会造成绝缘击穿，进而影响电力系统的正常、稳定运行，甚至带来经济损失和安全事故，因此，必须通过绝缘在线监测技术及时掌握容性设备的绝缘状况，以便采取相应措施加以维护，这不仅对容性设备状态检修具有参考作用，对电力系统的安全运行也具有重要的意义。
1.容性设备绝缘在线监测技术研究现状
容性设备的绝缘由电介质构成，在电压作用下会产生介质损耗tanδ，当损耗达到一定程度后，就会出现电击穿。介损tanδ仅与绝缘材料的介电特性有关，与尺寸和形状无关，且实践经验表明，测量介损可以灵敏地发现容性设备的整体受潮、绝缘劣化和集中性的局部缺陷，因此准确地测量出设备的介损因数tanδ可有效的判断容性设备的绝缘状况。另外，容性设备泄漏电流I、介质电容量C两个参数也能如实的反映设备的绝缘状况，通过测量以上三个特征量基本可全面掌握容性设备的绝缘状况。
近年来，随着诸多新技术的不断应用，容性设备绝缘在线监测技术方面的研究正在走向深入。在信号采集方面，高精度传感器技术在绝缘在线监测系统的应用影响监测值的准确性，甚至决定了整个系统的有效性。在信号处理方面，由于介损tanδ是非常重要的介电特征参数，迅速、准确地进行数字化测量介损可为准确的故障诊断奠定基础。这两种技术是目前容性设备绝缘在线监测技术应用的关键，因此本文将总结这两种技术的研究现状，以便对其做出改进。
1.1 小电流信号采集技术
容性设备的末屏接地电流信号蕴含着绝缘状态的基本信息，而末屏接地电流通常只有毫安级，因此准确地提取微电流信号对实现绝缘在线监测至关重要。当前，国内主要采用穿心式结构的微电流传感器提取容性设备的末屏接地电流，此种电流传感器不必改变一次设备的接线方式，也能避免设备过电压带来的直接冲击，但易受电磁干扰，需要在实践过程中加以注意。
1.2 介损数字化测量技术
正常情况下容性设备的介损是一个微小值，对测量方法要求很高。目前提出的介损值测量方法主要有硬件和软件两种方式。硬件方式主要通过过零比较法，即根据电压、电流过零点的时间差或两个归一化后的信号在过零点附近的幅值差得到的相角差，进一步获得介损因数。过零比较法易受谐波、噪声、直流分量、零漂等因数的影响，因
此对过零点的准确测量提出了很高的要求。基于软件的算法调节和抗干扰的方式有着灵活以及准确度高的优点，是测量tanδ的主流方式。目前，在线测量介损的软件处理常用传统谐波分析法，但频谱泄漏和栅栏效应会大大影响介损tanδ计算时相位分析的准确性，在实际应用过程中有必要进行改进。
2.容性设备绝缘在线监测系统
容性设备绝缘在线监测技术在实际应用过程中必须通过绝缘在线监测系统才能实现，因此，线监测系统的构建是主要环节。首先必须解决传统介损数字测量方法存在不足，本文提出改进型谐波分析法，即采用加Hanning窗的全波傅立叶算法对tanδ进行在线监测，在解决了基于改进的谐波分析法介损值测量技术问题后，从以下几个技术方面构建合理、有效的容性设备绝缘在线监测系统。
2.1 绝缘在线监测系统结构
由于绝缘在线监测系统的工作环境比较恶劣，因此系统的硬件应看重器件的灵敏度、准确度和抗干扰能力。笔者提出一种基于DSP的容性设备绝缘在线监测系统。此系统的工作原理是：由三个微电流传感器和三个电压传感器测量容性设备的三相电流及三相电压值，对信号进行放大滤波处理后输出0～3V的电流电压信号，经16位A/D数模转换器采集，转换后的数字信号传输给DSP芯片，并利用基于加Hanning窗插值的全波傅里叶算法计算tanδ。测量结果通过CAN总线连接，传输至信息管理系统，构成分层分布式结构。
2.2 绝缘在线监测系统硬件技术
如上文所述，绝缘在线监测技术应用过程中信号采集技术是非常重要一个部分，这就要求硬件技术要以传感器的科学选择为重点。主要包括电流传感器的选择和电压互感器的选择两个方面。
（1）电流传感器的选择。微电流传感器的角差和比差将影响测量容性设备泄漏电流的幅值和相位，影响介损测量精度。而且，由于介损参数的幅值很小，因此对传感器的性能提出一些更高要求。在电力系统中，为保障系统的良好运行，一般不允许监测类设备改变原设备的接线方式，因此常选用穿心式传感器。穿心式传感器直接套装在被测设备的信号通道上（如接地线），不改变设备原有的接线方式，能起到良好的电气隔离的作用。但在实践过程中，穿心式传感器容易受到强电磁的干扰。因此，穿心式传感器测量时需要进行抗干扰处理。
（2）电压传感器的选择。电压传感器的要求为：良好的线性度和温度稳定性，同时实现电气隔离。应用过程中，电压传感器的原边连接到电压互感器（TV）二次侧，幅值一般为100V，而且电压传感器一般安装在被测设备的机箱内，因此对电压传感器的抗干扰能力及制作工艺要求比电流传感器有所降低。本文选用精密微型电压互感，该电压互感器适用于绝缘在线监测系统，可减小测量误差。另外，为了提高电压传感器对高电压的隔离能力，可以采取在在线监测系统前端装置与PT二次侧电缆线之间安装保险管，也可以在传感器输出电路上安装稳压装置，防止过电压的产生，有效的隔离被测系统与在线监测系统的互相影响。
2.3 绝缘在线监测系统软件技术
要想实现准确测量介损值，并通过绝缘诊断策略准确地评估设备的绝缘状态，除了精密的硬件外，还需要能有效协调并控制硬件装置工作的软件程序。在设计容性设备绝缘在线监测系统的软件程序时，尤其要重视程序本身的高效、简洁及可扩展性，才能使在线监测系统快速、准确地判断设备的绝缘状态。容性设备绝缘在线监测系统的软件设计主要采用模块化设计，模块化设计不但简化了代码量，而且提高了程序的高效及可扩展性。主要可分为系统控制主程序、中断服务子程序、CAN通讯程序、数据分析及诊断子程序以及图形界面等五大模块内容。通过软件的合理设计，使得绝缘在线监测系统的硬件部分能在软件的控制下进行有效的介损在线监测。
3.结语
实验证明，基于改进的谐波分析法介损值测量技术的容性设备绝缘在线监测方案具有较高的测量精确度，能够应用于实践。但在实践过程中，还要注意绝缘故障诊断方面的研究，唯此才能使容性设备绝缘在线监测技术走向成熟。
参考文献
关键词：上游式尾矿坝；在线安全监测技术；安全
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.05.177
0 前言
尾矿坝是矿物开采行业当中的重要工程类型之一，主要功能是能够拦截尾矿、废水和工业废渣，也能在一定程度防范泥石流、洪水等自然灾害。矿物企业必须重视尾矿坝的建造与维护，才能够有效确保矿物开采与选别的安全。我国各项金属资源、非金属资源储量丰富，一旦矿物开采与选别遇到泥石流、洪水等自然灾害，不仅会造成巨大的经济损失，也会对下游人民的生命和财产安全造成威胁。为了加强尾矿坝的安全性，利用在线安全监测技术是一项非常有效的手段。对此，国务院也颁布了相关的通知文件，力求加强我国矿山生产的安全性与规范性。
1 上游式尾矿坝的主要特点
尾矿坝是尾矿库的重要组成部分。尾矿库是在金属矿山或非金属矿用于存放尾矿和工业废水、废渣的主要场所，而尾矿坝，则是负责拦挡尾矿、废水、废渣、洪水的构筑物。尾矿坝的稳定性受到很多方面因素的影响，比如尾矿坝的构造特征、几何形状、服役方式、组成介质。另外，矿山地区如果发生地震、塌陷、洪水等现象，也会对尾矿坝的稳定性造成影响。
尾矿坝的构造方式分为上游式、中线式和下游式三种[1]。其中，上游式就是在从初期坝向上游填充尾矿的堆积方式，中线式就是在初期坝的轴线处，利用旋流分级粗砂对尾矿进行冲积的堆积方式，下游式就是从初期坝向下游填充尾矿的堆积方式。上游式尾矿坝在堆积的时候，要注意以下几个施工要点：颗粒粗大的尾矿要沉积在坝前，颗粒细小的尾矿要存放在尾矿库内，而且滩涂内不能出现大面积的矿泥沉积；沉积滩的坡度和长度都要符合设计要求，而且要保持顶部的均匀和平整；不能出现矿浆沿着子坝内坡址横向流动的情况；在放矿时，要有专门的人员进行管理，禁止利用矿浆冲刷坝坡。
2 主要的监测技术类型
上游式尾矿坝的在线安全监测，是一套功能完善、性能出色的集成系y来完成的。这套在线安全监测系统包含了通信、供电、防雷网络、系统平台、安装调试等模块，可以利用电能、太阳能、风能等能源来进行驱动，通信系统所用到的通信接口和协议主要有RS232、RS485/422A、TCP/IP等几种类型[2]，其中具体的监测技术有以下几种：
2.1 位移监测
尾矿坝由于长期受到尾矿、工业废水、工业废渣、洪水的冲击，库存水量增加，很容易发生位移。位移监测就是针对这种现象进行检测。按照观测点的位置不同，位移监测可以划分为表面位移监测和内部位移监测两种；按照测量功能不同，位移监测可以划分为水平位移监测、垂直位移监测和三维位移监测。位移监测技术的主要手段是利用GPS定位系统和高精度的智能全站仪来进行检测。其中GPS定位系统用途广泛，抗干扰程度高，而智能全站仪则具有检测精度高、管理维护方便的特点。
2.2 渗流监测
渗流监测是利用振弦式传感器和光纤渗压式传感器来监测尾矿坝被水流渗透的状况。利用这上述两种传感器，工作人员可以随时得知尾矿坝的浸润线、渗流压力和渗流量[3]。需要注意的是，在振弦式传感器进行渗流监测时，需要采取一定的防雷措施。而使用光纤渗压式传感器时，传输线缆容易因现场沉积量大而产生弯折，需要工作人员进行注意。
2.3 库水位监测
尾矿库内存有大量的尾矿浆积淀，如果库水位过高，就容易超出尾坝库的防洪能力，为矿山及周边区域带来危险。库水位监测的主要工具是超声波液位计和渗压计，主要工作原理是根据超声波的反射状况计算水面和液位间的距离，然后再根据超声波液位计安全位置的标高，计算得出水面的标高。准确地掌握库水位的标高，能够在汛期到来之前采取措施，防止洪水冲垮尾坝，为矿山及周边区域带来危险。
2.4 干滩监测
干滩监测监测通常采取人工监测和自动监测相结合的方式。自动监测，就是利用免棱镜激光测距仪、超声波测距仪等设备，拍摄干滩部位的图像，得到干滩部位面积、边际线长度、岩石类型、土壤性质等信息，还能够通过滩顶的高程与特征点的高程计算出安全超高。而人工监测通常作为自动监测的辅助手段进行，主要负责一些自动监测中的盲区进行信息补充。
2.5 降水量监测
矿山地区的降水量监测尤为重要，特别是在汛期，降水很容易导致尾矿库内的水位升高，超过尾矿坝防洪能力、尾矿坝被冲毁、洪水泛滥等后果产生。矿山地区在汛期内的降水量，是考验尾矿坝防洪能力的重要指标之一。如果在汛期之内降水明显增加，有超过尾矿坝防洪能力的趋势之时，工作人员就可以及时采取泄洪措施，降低尾矿坝承受的防洪压力。降水量监测所用到的主要工具有自记雨量计、自动测报雨量计、遥测雨量计等。
2.6 库区监控
库区监控主要是利用视频摄像头来代替人力，对库区进行日常巡视。库区监控安装视频摄像头的主要位置有坝体上、滩顶放矿处、坝体下游坡、库尾拦洪坝等重要部位。视频摄像头对现场状况进行拍摄，然后将图像信号发送回主控系统，既能够有效降低工作人员的巡查工作量，又能够提高工作人员对现场进行调度管理的工作效率。
3 结论
上游式尾矿坝是尾矿坝三种堆积方式中的一种，具有稳定性差、浸润线高、抗震性能弱等特点。为了确保矿山开采的安全性与规范性，矿山企业有必要利用各种在线安全监测技术对尾矿坝进行实时监控，掌握尾矿坝的运行状况，采取各种技术措施来降低尾矿坝所承受的防洪压力。
参考文献：
[1]刘优平，黎剑华.尾矿坝变形光纤光栅监测技术研究[J].黄金，2015（01）：60-63.
[2]林雪松，陈殿强，何峰.尾矿坝浸润线干滩监测预警值的计算[J].水资源与水工程学报，2014（04）：65-68.
[关键词]污染源在线监测系统 CEMS 比对监测
[中图分类号] X501 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-4-232-1
传统的热电、钢铁等行业的排污量较大，而企业经营者为了追求利润的最大化，经常擅自不遵守国家的环保法规，停用污染物监测设施，恶意隐瞒污染数据等现象屡见不鲜。随着社会经济的高速发展，人们对环境的要求也越来越高，同时就对环保部门的监测技术方法提出了更高的要求，传统的监测系统已经不能满足现代环境监测的要求，因此运用现代化的技术手段，在各企业的污染源安装在线监测系统（CEMS，Continuous Emission Monitoring System），实现监测数据的联网，可以有效提高污染物监测数据的准确性，有利于对污染物的防治。
污染源在线监测系统是实时、连续监测污染物参数的系统，主要监测烟气中的颗粒物浓度、气态污染物浓度（二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等）、辅助参数（烟气温度、流速、压力、湿度、氧量等）。
1污染源在线监测系统简介
污染源在线监测系统主要由气态污染物监测分系统、颗粒物监测分系统、烟气参数监测分系统、数据采集处理分系统以及通讯分系统组成。其中气态污染物监测分系统主要的功能是监测二氧化硫、氮氧化物等气体污染物的浓度和排放总量；颗粒物监测分系统主要监测烟尘的浓度和排放总量；烟气参数监测分系统用于监测烟气温度、流速等的浓度和排放总量；数据采集系统主要功能是实时采集数据，通讯分系统将采集到的数据实时传输到主管部门，为环保部门提供数据参考，并给出处理建议。
2污染源在线监测系统验收比对监测技术应用
2.1气态污染物比对监测
2.1.1二氧化硫（SO2）的比对监测
在进行二氧化硫比对监测时，由于污染物监测口的二氧化硫浓度在不断变化，而且经过湿法脱硫处理后的烟气的湿度较大，影响比对监测结果。因此要采取有效的措施，使含硫烟气的排放状况趋于稳定状态，比如可通过调节固定污染源烟气净化设备的方式来实现这一目的，最大限度的消除由于采样器取样管路过长带来的“延迟效应”。其次，要想使监测结果准确，还要在采样前对烟气进行加热和除湿，一来防止烟气在采样器内冷凝，二来防止烟气过湿导致采样数据不准确甚至损坏采样器的情况。
关于二氧化硫等气态污染物，比对监测时要至少获取6个测试断面的平均值，其中仪器法要选取不小于二倍的自动监测设备相应时间段的平均值为1个数据，化学法是以一个采样时间段获取的监测值为一个数据。对二氧化硫的监测分析方法主要有非分散红外吸收法、碘量法以及定电位电解法等，采样位置要按照GB/T16157和HJ/T397的要求来设置。气态污染物相对准确度的计算公式为：RA=（|d|+|cc|）/RM×100%
其中RA为相对准确度；RM为参比方法测定的平均值；d为数据对与参比数值之差的平均值；cc为置信系数。
2.1.2氮氧化物（NOX）的比对监测
随着监测仪器越来越先进，当前对氮氧化物的比对监测工作可以与二氧化硫同时进行，因此只要做好前述工作，就能同时确保二氧化硫与氮氧化物监测数据的准确性。但在实践中要注意监测氮氧化物的原理，其一是只测定NO浓度，然后根据一定的参数来换算成NOX的浓度，其二是分别测定NO和NO2的浓度，因此要根据实际情况设置监测仪器的参数。NOX的监测数据选取以及测试方法与二氧化硫的比对监测基本一致。
2.2颗粒物比对监测
脱硫后烟气的问题往往低于露点，容易凝结成水滴，导致采样器在捕集烟气的过程中一些水滴也被带到采样器里，容易浸湿采集器内部的滤筒，使滤筒在抽气的过程中损坏而无法工作。因此一定要采取切实有效的措施来防范此类现象的发生。在实践中，首先在烟气进入采样器前应当加装必要的除湿装备；其次，采样人员要合理掌握采样时间，根据仪器显示的滤筒压力来判断，若压力超过设计值要及时停止采样并更换滤筒，这样一方面可以保证颗粒物采样数据的准确性，另一方面也确保了比对监测任务的顺利进行。
2.3流速、烟温比对监测
首先，烟气流速和烟温的比对监测一般与颗粒物比对监测工作同步进行，因此要保证这三项参数监测时间的一致性。
其次，在当前污染源在线监测系统中，对烟气流速的监测一般常用的方法是皮托管法，此方法的缺点是管路容易堵塞，在采样过程中需要不断吹扫，因此与传统的监测手段相比并没有体现出优越性。在实践中，可采用加密监测点位的方法来降低数据的不确定度，或者开发出更加先进的监测方法。而烟温的比对监测原理较为简单，影响因素较少，一般来说测试过程较为稳定，数据比较精确。
2.4比对监测验收指标
在对各个监测项目的数据采集并归集后，要根据《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》和《固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法》规定的验收指标进行验收。污染源在线监测系统的比对监测验收标准如表1所示：
3结束语
CEMS是一种较为先进的大气污染源监测系统，可对SO2、NOX、固体颗粒物、烟气流速和温度等进行实时、连续的数据监测，并将数据传输给上级主管部门，使主管部门清楚了解污染源状况和污染物排放情况，以便及时采取切实可行的措施，控制企业的污染物排放，从而为我国节能减排事业服务。
参考文献
[1]李月娥，李昌平. 污染源在线监测系统（CEMS）的验收比对监测[J].环境科学与管理，2009，（5）.
美国是最早开展以在线监测为前期的状态检修工作，日本也是从八十年代开始对电力设备实施以状态分析和在线监测为基础的状态检修，而欧洲很多国家也采用状态检修来提高检修效率。国外统计资料表明，他们在实施状态检修后，一般可使设备大修周期从3～5年延长到6～8年，甚至10年，并且1.5～2年即可收回实施状态检修所增加的投资。应该说，国外在状态检修技术研究与实践应用方面都已取得了显著成绩。据美国电力研究院诊断检修中心的统计表明，实施状态检修提高设备利用率在5%以上，节约检修费用25%～30%。我国开展状态检修起步较晚，原水电部1987年颁布的《发电厂检修规程》（SD230-87）指出，应用诊断技术进行预知维修是设备检修的发展方向。应该说，状态检修在国内还是取得了一定的进展。随着国家智能电网的建设，作为状态检修重要的组成部分，输变电设备状态检修技术发展十分迅速。
1.输电线路在线监测技术
输电线路在线监测技术是指直接安装在线路设备上可实时记录表征设备运行状态特征量的测量系统及技术，是实现状态监测、状态检修的重要手段，状态检修的实现与否很大程度取决于在线监测技术的成功与否。国外较早开展了输电线路在线监测技术的研究，并将自己国家成熟或试运行的各类在线监测设备推向中国市场，而国内有能力从事这项技术研发的高等院校及科研院所由于缺乏市场能力和足够的资金，无法将研制的成果批量产业化，导致我国目前成为全球输电线路在线监测与诊断系统需求最大的市场。最近几年随着高新技术企业的发展，国内出现了西安金源电气有限公司等专业的在线监测技术生产厂家，他们在积极学习国外先进技术的同时，立足本国电力国情，开发了一系列输电线路在线监测技术，有效提高了现有输电线路的运行安全。
在线监测技术基本原理可简述如下：污秽积累、缺陷发展、自然灾害等对输电线路的破坏大多具有各种前期征兆和一定的发展过程，表现为设备的电气、物理、化学等特性有少量渐进的变化，及时采集相应信息进行处理和综合分析后，根据其数值的大小及变化趋势，可预测设备的可靠性和剩余寿命，从而能及早发现潜伏故障，必要时可提供预警或报警信息。由于输电设备种类较多，结构差异很大，因此要求采用各种不同形式的传感器，将被测信号（电量和非电量）抽取出来，转换成监测装置可以检测的信号，并通过电缆送入监测装置。
2.未来发展
输电线路在线监测技术的应用，一方面可逐步取代传统的人工巡检，通过对输电线路的实时监测，充分掌握线路运行状态和气象条件，将污闪、覆冰、微风振动以及设备自身故障等事故消除在萌芽状态；另一方面可全面收集和积累线路运行及气象资料，为输电线路设计、运行维护提供基础数据。输电线路在线监测技术已经成为智能输电线路的关键技术之一，其未来主要发展方向如下：
（1）提高实用性
目前逐步形成主流实用的在线监测技术，如覆冰、气象、图像/视频、微风振动等监测技术还需要进一步完善。随着科技进步和一些关键技术突破，一些高科技手段有可能应用到输电线路在线监测领域，如线路巡线机器人、无人巡线飞机等。
（2）CMD的智能化与集成化
目前CMD主要完成信息的采集与传输，数据分析与计算功能通过后台CAG来实现。未来数据采集、分析、计算、预警等模块将会逐步嵌入到CMD中；CMA经过几次功能缩减，现在仅完成数据协议转换和数据加密功能，这部分功能完全可嵌入到CMD。如果再出台CMD与传感器之间的通信规约，则可实现CMD功能的智能化与集成化。
（3）输电线路状态评价技术发展
在线监测技术要成为运行维护的有效手段，就必须大力发展基于在线监测技术的状态评价技术，国家电网公司以及省电力公司大多已成立了输变电设备状态评价中心，将重点进行这方面的研究工作。同时，有些骨干企业，例如西安金源电气股份有限公司，也逐步建立了数据分析与状态评价中心，开展了有关状态评价方面的研究与应用工作。
3.结语
输电线路在线监测技术在国家电网公司和南方电网公司中得到大量应用，部分监测系统在某些省电力公司的某些电压等级的设备已经普遍推广使用，如输电线路覆冰、导线测温、图像监测、杆塔倾斜等，并取得一定的效果。输电线路在线监测技术逐步成为电网抵御自然灾害、人为因素和本体故障的有效手段。（作者单位：金元证券）
参考文献：
[1]黄新波.输电线路在线监测与故障诊断（第二版）[M].北京：中国电力出版社，2014
【关键词】 GPRS 在线监测技术 变频器 发电
一、引言
电厂电机的变频改造是在保证系统安全可靠的前提下，以节能减耗、提高电厂自动化水平为目的的变频调速方案。针对节能减排方案的高、低压变频器正是在此基础上应运而生的产品。由于发电厂中实施变频改造的对象是对发电机组相对重要的高压电机和在辅机系统中的低压电机，所以，对变频设备可靠性的高标准要求是必然的，也是变频产品在行业内立足与壮大的决定性因素。基于变频器的远程终端在线监测技术更是在保证变频器安全可靠的前提下，提高电厂自动化水平的新技术。
远程在线监测系统是通过无线公共GPRS网络将变频器的参数以报文的形式传输到远程终端的通信方式，该系统可监测变频器的所有参数与状态，并将监测到的状态传输至远程终端监控中心，在监控中心，不仅可以直观的看到变频器的各个状态与参数，还可对各项参数所采集记录的数据分析，直观的反应出电厂设备采用变频改造后的节能情况与节电效果。
二、在线监测系统在电厂变频改造中的作用及功能
基于GPRS技术的远程在线监测系统在电力系统中的应用并不少见，在输电线路、变电站中都有较为广泛的应用，但是将在线监测技术应用在电力系统发电机组的直接负载――泵与风机的变频改造项目中，还实属先例，该系统经过研发，测试之后，已经成功投入现场运行，性能良好，运行稳定，是电厂能源节能减排项目中一个具有突破性的创新之举。
发电厂变频改造中，在线监测装置是以集成系统形式通过RS-485通讯线走电缆沟与变频器的RS-485通讯接口连接，在线监测装置通过RS-485通讯以半双工的形式接收变频器发出的数据包，并通过GPRS网络与internet网络连接，最终通过internet网络服务器发送至在线监测的远程数据终端――监控系统主机。操作人员通过监控主机可直观的监测变频器的工作状态，同时，通过发送报文的形式，可以控制变频器的状态，最终达到变频器的远程监控的目的。图1是变频器在线监测系统的工作示意图。
远程监控主机可实现对变频器控制面板上能显示的所有状态的监测，如：频率、电压、电流、功率、柜温、控制方式以及故障状态等等多种状态。
基于GPRS技术的远程在线监测系统具有几个显著的特点：
1.无线通讯设备可实现将多台变频器采用RS-485通讯组网的方式，理论上可以实现N台变频器组网，考虑到通信干扰和变频器自身的因素，实际应用一般不超过32台变频器向一台无线通讯设备发送/接收数据包。在现场条件允许的情况下，采用RS-485通讯组网的方式可节约远程在线监测系统的成本。
2.一个无线通讯设备可最多向4个公网IP地址的远程终端发送/接收数据包。可实现不同级别终端对变频设备状态、参数及性能等情况的查看。（注明：本系统采用的无线通讯设备为宏电H7710 DTU ，对其他品牌的无线通讯设备可发送的远程终端IP数量根据产品本身型号及特性决定。）
三、在线监测技术在电厂变频改造中的实际应用
基于GPRS技术的远程在线监测系统是一种基于通用无线分组业务的新型智能化、集成化的自动控制系统。该系统主要实现用户对负载变频器的状态监测以及对变频器的参数控制，以便保证电厂机组安全运行的条件下，保持较高的节电率，同时提高电厂发电效率。
基于GPRS技术无线通信的在线监测系统包括两个子系统：基于GPRS的就地监测系统和远程终端管理系统。就地监测系统实现变频器状态的数据采集，并将其以数据包的形式发送给远程终端管理系统。从而实现远程终端对变频器状态的监控。图2所示为电厂变频改造中在线监测系统的组成。
变频器远程监控的在线监测系统经过研制、测试以及在现场的试运行，经验证，可实现其在功能上的各项要求。正式投运加入在线监测系统的变频器有：华电宿州生物质能发电有限公司1#机组A、B给水泵高压变频器以及华电扬州发电有限公司2#除盐水泵低压变频器。通过这两个电厂变频改造加入在线监测系统的成功案例，可以充分证明在变频器的就地端加入基于无线通信的在线监测系统，能直观反映出被改造设备的各项状态与参数、工况的历史数据以及节电率情况分析。具体地，远程终端可监测并反映的信息包括：
1、远程终端可监测到变频器实时运行中的各状态与参数；2、通过回调历史曲线，可直观反映变频器连续运行的功率情况，通过系统内部数据库调用，可直接反映出负载采用变频改造之后的节电率情况；3、对就地变频器出现的任何报警或故障，远程客户端都有提示报警或故障，并根据出现的状况系统自动判断给出处理该故障的专家诊断方法；
在投运的后期，将实现在线监测系统拓展到一个电厂的所有采用变频改造的负载上，并通过对电厂机组中某个系统的负载整体评估，给出系统变频改造的方案，不仅在机组节能上有所提高，在机组自动化水平提升上更有显著效果，这对在线监测系统的要求又进一步提升，不仅要求能够监测出变频器的各状态与参数，还要能够在远程终端反映出负载的运行工况等更复杂的相关信息。通过对系统中各负载的变频改造评估，计算出各负载的节电情况，进而是整个系统的节电水平，更宽广的发展可达到计算出电厂采用变频改造方案之后，电厂整体的节电率情况。而且可在远程终端的人机界面上，设定或修改变频器的一些参数，如给定频率、控制方式等相关可上位给定的参数与状态。
四、结语
在信息化集成度较高的当代，将网络、信息和控制等相关资源与技术相结合而成的新一种在线监测技术是应时而生的新产品，在线监测系统的数据能准确、实时地监测变频器的状态，而且远程终端对变频器的控制也减少了电厂DCS系统的压力，对节能估算能力更有数字上的量化标准，更直观，更可靠。在线监测技术通过不断的改进，迅速发展，基于GPRS的变频器在线监测系统能更好的适应当代国家对节能减排的政策需求，更好的适应今后节能改造方案的发展，在当代社会的生产与发展中发挥更大的作用。
参 考 文 献
[1] 朱长荣.浅谈输电线路在线监测技术[J].北京： 中国高新技术企业， 2011（9）.
[2] 王立贤，杨威.水电站机组在线监测技术概述[J].北京：大电机技术，2011（3）.
关键词 变压器；在线监测技术；水电站
中图分类号 TM6 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）170-0176-02
在水电站的设备管理工作中，通常需要采取预防性管理手段进行设备故障的预防。而在变压器管理上，则可以利用在线监测技术实现设备故障的预防，从而为水电站的安全生产提供保障。因此，相关人员有必要对变压器在线监测技术展开分析，以便更好地利用该技术促进水力事业的发展。
1 变压器在线监测技术原理
在早期发生故障时，变电器将会出现特征气体，而这些气体原本是油中的氢气和一氧化碳。经过长时间运行后，变压器内的绝缘油和有机绝缘材料会在电和热的作用下出现分解和老化现象，从而导致油中有气体出现。而产生的气体中既有能够在变压器油中溶解的二氧化碳和烃类气体，也有不能溶解的一氧化碳和氢气。对变压器进行在线监测，就是对变压器油中的特征气体进行检测。通过设置与变压器本体相连接的传感器，就可以利用传感器内部渗透膜进行气体的有选择吸入。而通过使这些气体与传感器内部燃料电池和空气中氧气反应，则能够得到与反应速率成一定比例的输出电信号。经过整流放大输出，采集到的电信号将与温度补偿电信号一同在监测显示装置的屏幕上显示，从而帮助变压器管理人员做好变压器的监测与管理。
2 变压器在线监测技术在水电站的应用
2.1 变压器监测单元安装
在水电站的变压器管理上应用在线监测技术，需要在现场进行监测单元的安装。从监测系统组成上来看，系统将由现场监测单元、监测网络和上位机系统构成。在地下厂房变压器室内，需要在变压器旁边的金属架上进行现场监测单元的安装。在变压器左侧中部和底部，则设有备用阀门，利用变压器左侧中部备用阀门，可以进行变压器油的获取。在变压器底部备用阀门处，可以设置回油线路，从而形成一个在线监测单元的油路系统[1]。在连接变压器和现场检测单元油路时，则要使用不锈钢输油管，以免变压器油路受到污染。为确保能够获得新鲜油样，需要从变压器中部或运行中冷却后的油路位置取样。同时，还以使取样阀与回油阀保持30cm以上的距离，以免油样受到回油影响，继而使变压器的状态得到充分反映。
为减少外界因素对油样含气量影响，需要使用不锈钢材料进行阀门和接口安装。在实际安装的过程中，需要做好接口管件和阀门的检测，以确保用于连接在线监测系统的接口为不锈钢材料，并且已经清理干净。同时，还要为油路系统提供专用回油口连接组件，并且进行专用排气口的设置，以便将安装过程中进入的空气排出管路。此外，为给监测单元的安装和调试提供便利，还要在回油和取油的管道前端不锈钢管道上安装不锈钢球阀。在紧急状态下，则可以利用球阀将油路关闭，从而避免变压器的运行受到影响[2]。在回油阀的位置，可以利用三通管抽真空。直至达到一定抽真空程度，则可以开启取油阀门。在抽真空状态下，需要一直到变压器油从三通管出口溢出才能停止抽油，以免管道中存在气体。完成取油操作后，可以将三通管排油出口堵住，然后将回油阀门开启。经过试运行后，若油路系统无异常状况，则可以将监测单元投入运行。
2.2 变压器在线监测的集成优化
在水电站应用变压器在线监测技术时，由于水电站拥有的变压器设备较多，所以还要实现在线监测系统的集成优化，以便为水电站管理变压器提供便利。具体来讲，就是为每台变压器配备一套在线监测设备，然后利用一套综合在线监测系统进行这些在线监测单元的管理。从系统结构上来看，系统将采用分层分布式系统结构，可以将水电站内所有变压器设备的状态监测单元集成起来，然后利用实时多通道进行设备监测数据的采集[3]。根据各台变压器的状态，系统可以完成所有变压器的状态分析和诊断，然后将分析得到的数据与系统数据库数据对比，从而对变压器故障类型及状态进行判断。
2.3 变压器在线监测系统的运行分析
利用在线监测系统对水电站的变压器设备进行监测时，系统油色谱监测单元将利用气相色谱测定法对变压器绝缘油中的溶解气体组分含量进行测定。在此之前，系统主机将完成开机自检。在系统整机稳定后，监测设备采集的绝缘油将进入到脱气装置，而油中的各组分将得到多次反复萃取。完成油中气体的收集后，气体将被输送至捕集器中浓缩，然后被吹扫至色谱柱中。经过色谱柱分离，气体将一次进入固态微桥式检测器，从而将样品浓度信息转换成电信号。完成电信号采集后，在线监测单元会通过监测网络将信号发送至系统。系统完成所有监测数据收集后，则可以利用立体图示法、三比值法和产气速率计算等方法完成数据的分析，并且给出相应的诊断结果。因此，使用在线监测技术进行变压器监测，不仅能够完成对变压器状态的实时在线监测，还能够为变压器维护和管理提供指导和依据。此外，使用该技术也能使经过取样检测的变压器油经油路重新回到变压器内部，所以能够减少变压器的油耗，并且也能够使变压器油色谱分析的周期得到缩短，继而使变压器得到更好的管理[4]。
2.4 在线监测技术的应用效果
某水电厂拥有多台变压器，为加强变压器管理，该水电厂为所有变压器配备了在线监测装置，并且同时建立了相应的网络管理集成系统，从而对监测装置采集的数据进行处理和分析。利用该系统，可以利用软件对每台变压器油中的气体含量进行监测，并且完成24h、30d和15min变压器气体含量的增长曲线图的记录。利用本地连接、局域网和远程拨号，系统都可以实现与现场监测单元的通讯，并且完成现场监测单元报警设置。在实际进行系统管理时，技术人员将监测单元的采集周期设定为8h一次，可以完成一氧化碳、氢气、甲烷等气体浓度和水的含量的检测。经过一年的使用，监测系统的运行一直较为稳定，监测数据也未发生大的异常。为验证系统采集数据的准确性，技术人员使用手动实验的方法对一台变压器油中溶解气体进行了检测分析。而在线监测得到的氢气、一氧化碳和甲烷的浓度分别为8.2uL/L、515.3uL/L和56.2uL/L，手动检测得到的氢气、一氧化碳和甲烷的浓度分别为6.9uL/L、432.1uL/L和50.8uL/L。因此通过比较可以发现，在线监测的特征气体浓度与手动检测得到的结果差别不大，所以可以认为在线监测系统运行状态良好。
3 结论
总之，随着科学技术的发展，水电站的运营管理也将向着“无人值守”的方向发展，从而实现水电站的高效率运营。而利用在线监测技术进行水电站变压器的管理，则能够及时发现变压器故障，所以能够为变压器的检修和维护提供便利，从而为水电站的管理提供更多的支持。
参考文献
[1]赵国亚.变压器油色谱在线监测系统在亭子口水电站的应用[J].四川水利，2015（6）：45-47.
[2]吴荣基.浅谈变压器在线监测装置的技术原理和实际应用[J].机电信息，2011（18）：126-127.
关键词：高压开关柜；温度；在线监测技术
中图分类号：TM591 文献标识码： A
引言
电力系统是我国经济发展的动力，其不仅能为我国工业的发展提供照明和动力支持，更是我国人民日常生活必不可少的元素。高压开关柜是我国电力系统的重要组成部分，对其温度的在线监测与研究不仅可以保障设备本身的安全，更能在一定程度上维护电力系统的正常运行。
一、监测系统的构成和工作原理
高压开关柜接头温度在线监测系统由光纤光栅传感系统、光纤光栅调试系统和光信号传输三部分组成。该系统使用光纤进行信号的输送，使用光纤光栅作为温度传感探头，而系统的信息采集和处理主要由高速、多路的光电处理主机完成，而系统的控制中心主要使用工程控制机。而系统的温度传感器光纤光栅的作用，是利用了光纤的光敏属性，通过紫外光曝光的方式将入射光纤光栅的图样输入到纤芯，而在芯内发生了折射率变化，从而就形成了空间的相位光栅，它的作用相当于窄带的反射滤波器。而宽带光源发射的光通过光纤输送到光纤光栅，而光栅就反射成窄带光。该系统设计中光纤光栅的温度检测系统中，调试系统是本系统的核心，主要由F-P控制器组成的可调谐滤波器以及信号处理控制模块和电光探测器构成。然后利用耦合器的引导光纤光栅发射光将信号引导进入光纤F-P滤波器，这时，只有满足若干条件波长的光才能起到干涉的效果，并且产生的相干极大。而通过扫描电压的作用力使得电陶瓷PZT发生了物理伸缩运动，因此改变了滤波器的F-P腔长度，这样就能改变透过滤波器的波长。而在调谐控制电压的作用力下，导通频带可以扫描整个光栅反射光谱，当导通中心波长和光纤光栅的反射波长一致时，探测器就能以最大功率工作。而光进入电光探测器后就转成电信号，这时的电信号相当于光纤光栅发射光的中心波长，此时也正对应待测的温度。最后数据处理将温度传输到工程监控机的显示屏。
二、在线监测技术在高压开关柜温度监测中的重要性
高压开关柜是高压开关设备中最重要的组成部分，其不仅承担着线路的开断和关合，更在一定程度上能保障电路设备的正常运转和记录储存高压线路的运行数据。据有关资料显示，由于高压开关柜出现故障导致的电路设备的烧毁和电力系统的运行受阻造成了严重的经济损失。受技术条件的限制，虽然高压开关柜本身存在着一些质量问题，但由于温度监测技术不过关也是造成设备毁坏和供电中断的主要原因，采用在线监测技术检测高压开关柜的温度具有十分重要的作用。高压开关柜的外部由金属外壳封闭，散热性较差。设备在长期运行的过程中，受散热条件的限制，封闭于高压开关柜内部的接头、触点和母线等极容易发生老化或破损。当电流和电压处于较高的状态时，电阻温度上升的速率增大，这在一定程度上会造成热量的集中，高压开关柜内部的热量集中于某一个部件或区域，在短时间内就能造成部件或区域处于高温状态，如不及时处理，很容易引起设备的烧毁或者是更严重的火灾。设备烧毁只是经济损失，其造成的影响较小，当发生火灾时，其造成的不仅仅是设备损坏的经济损失，人员的伤亡也是时常发生的事情。因而，采取有效措施监测高压开关柜的温度有其必要性。
三、高压开关设备在线测温技术综述
1、红外线测温技术
红外线测温技术是一种典型的非接触式测温方法，一般使用红外探测仪进行测量，由于温度大于绝对零度（-237.15℃）的物体都会向外发射红外线，经过信号捕捉装置采光镜采样，再对信号进行放大分析显示，可以很方便的检测出被测物体的表面温度。但是红外线测温技术的准确度不高，测得温度容易受周边环境影响，同时由于高压开关设备内器件大多被绝缘部件包围，故被测元件的准确温度难以测量。
2、无线测温技术
无线测温技术彻底解决了高低压隔离与绝缘困难的问题，该技术通过被安放在高压开关柜内各位置的测温单元检测实时温度，然后采用无线波将温度信息传送给距离较远的接收装置，可以较准确的测量元件的温度。但由于柜内常通过大电流，电流的磁效应使得周边环境的电磁场十分复杂，影响数据的传输可靠性，一般要采用严格的校验措施。
3、光纤光栅测温技术
光纤材料的出现促使光纤传感技术迅速发展，采用光波作为信号载体，光纤作为传输介质，进行信号的传递，可靠性有了巨大提高。光栅作为一种反射式滤波器见，可以将照射进来的紫外线进行布拉格反射，布拉格波长对温度比较敏感，通过接收端分析布拉格波长可以得到柜内元件的温度。
4、在线测温技术对比
三种在线测温技术的对比如表1所示：
四、高压开关柜在线温度监测技术在应用的过程中存在的问题
上文中提到的温度在线技术虽然能弥补人工测温过程中存在的不足，但是受技术条件的限制，这三类温度在线技术在实际的测量过程中存在或多或少的问题，归纳起来，主要有以下几个方面：第一，红外图谱只是对高压开关柜温度状态的显示，其柜内的实际温度数值并无法有精确或直观的显示；第二，红外信号接触式测温技术借助的温度传感设备不仅在一定程度上造成柜内设备的拥挤，更可能影响设备的正常运转；第三，光纤测温技术在进行高压开关柜内的温度在线监测的过程中，由于设备较为复杂，其在具体的使用中应用范围较小。
五、高压开关柜在线监测技术的改进
目前的在线监测技术存在温度值无法直观和精确显示的缺陷，影响设备正常运转的不足和设备复杂、使用范围小的问题，为解决这三类问题，需要对在线监测技术的高精度、高可靠性和成本低廉三个方面做出研究。满足上述三个条件的高压开关柜在线温度监测技术的设计思路如下。
1、高压开关柜在线温度监测的状态监测
为满足高压开关柜成本低廉的特征，工作人员在设计在线温度监测技术的过程中，可以将多台高压开关柜进行串联，采用数字温度传感器检测各台高压开关柜的运行温度，并将监测到的各台开关柜的温度值进行比较，并对在不同时期内的同一台高压开关柜的温度进行比较，对其中存在温度异样的高压开关柜进行检测，查找故障发生的原因。数字温度传感器在进行柜体温度监测的过程中，能对柜体的温度进行直观且精确的反应。将串联的高压开关柜与集控中心的设备相连，通过集控中心对高压开关柜温度数字的统计，分析温度数值的变化，并采取相应的措施。数字传感器的使用，实现了温度在线监测的精确性；设备串联的使用和温度值的横向与纵向比较，运用高压开关柜监测高压开关柜的温度，能在一定程度上节约设备的成本；集控中心对在线监测技术的控制，改进在高压开关柜内安装设备的方法，避免了造成设备内部拥挤或碰撞的问题，对提高设备的运行效率和增强设备运行的可靠性具有十分重要的作用。
2、在线温度监测技术的完善
实现了高压开关柜监测温度的精确性、可靠性和廉价性的设计，实现监测的自动化便是脱离人工监测的主要手段。对在线温度监测的自动监测需要做好以下几个方面的工作：第一，对预警系统的设计。对预警系统的设计应采取信号灯和声音警报的同步预警。第二，对设备状态的维护。工作人员应对高压开关柜进行定期或不定期的维修与保养，延长设备的使用寿命。
结束语
综上所述，高压开关柜在我国电力系统的运行中起着十分重要的作用，实现高压开关柜的在线温度监测不仅有利于提高设备的运行效率，保证设备运行的安全，更能在一定程度上实现电力系统的正常供电，对我国工业的生产和人民的生活均有着十分重要的作用。
参考文献
[1]孙正来，孙鸣.高压开关柜温度在线监测技术研究[J]. 《电力信息化》，2008，（6）.
【关键词】变电设备；在线监测；状态检修
从事故检修定期检修状态检修，是技术发展的必然。定期检修以预防性试验为基础，而状态检修则必须以在线监测为基础。在线监测、故障诊断、实施维修，构成了电气设备状态检修的内涵。必须加强常规测试工作，坚持长期积累设备状态参数，建立相应的台帐和设备状态评价记录。使用在线监测手段，提高在不停电的情况下掌握设备状态的方法和能力，更加有效的掌握设备的状态。同时，充分利用在线监测技术，积极应用新的故障诊断技术，不断积累经验，以指导状态检修工作，提高电力设备的健康水平和电网电能质量，保证电网的安全稳定运行。
1 变压器在线监测
1.1 变压器油色谱在线监测
变压器油是主变压器的主绝缘和散热的主要介质，必须定期对大型变压器油进行试验，通过对变压器油的试验，从而发现变压器内部是否存在缺陷或异常状况。然而定期检验的周期一般都比较长，出现还未到试验周期电力设备就出现事故了，所以提出对变电站的对变压器没油进行实时在线监测足非常有必要的。油征气体含量的变化是变压器发生故障的前兆。通过监测确定特征气体，油中溶解气体分析已被证明对于发现油浸变压器内部潜伏性故障相当有效和可靠。安装油征气体传感器连续监测，可检测到早期的潜伏性故障征兆，从而有助于用户尽可能采取正确的检修措施。
1.2 局部放电监测与定位
由于变压器油、纸绝缘中含有气隙或内部场强不均匀及导体中含有尖角、毛刺等，使局部电场过于集中，造成介质击穿，出现局部放电。局部放电水平及其增长速率的明显增加，能够指示变压器内部正在发生的变化。由于局部放电能够导致绝缘恶化乃至击穿，故值得进行局部放电参数的在线监测。最常遇到的局部放电源反映了绝缘中由于某些缺陷状态而产生的固体绝缘的空洞、金属粒子和气泡。设法将很弱的局放信号从强烈的外界电磁干扰中检测出来，关键在于有效地抑制干扰。目前的趋势是采用数字信号处理技术，用软件的方法消除干扰。在变压器局部放电监测中将电气法与超声法结合起来进行局部放电量的监测和局部放电部位的定位，称为电声联合测量法。
由于超声波在油及箱壁中传播的速度分别为140m/s及5500m/s，远低于电信号的传播速度，因此利用变压器套管末屏和铁心接地端的传感器TA采集信号，经滤波、放大、处理和A/D模数转换送至计算机，同时触发示波器或记录仪，记录超声传感器CS所接收的超声波信号，然后根据记录经超声传感器所接收的超卢信号与电信号的时差大小，推算变压器局部放电的位置。
1.3 铁芯多点接地在线监测
变压器技术标准要求变电站的主变压器铁芯只允许一点接地，如果铁芯出现多点接地，会使主变过热引起主变事故。监测铁芯多点接地故障足利用铁芯引出线的接地电流，经取样后进行测量的。大型变压器铁芯通过外壳小套管引出变压器箱体接地。对于变压器铁芯，为消除铁芯产生悬浮电位造成对地放电，变压器铁芯要保持一点接地。为防止铁芯硅钢片间的短路形成环流造成故障，不允许多点接地。正常情况下铁芯接地电流只有毫安级，但当铁芯发生两点以上接地故障时，该接地点的电流可增大为数安到数十安以上，严重时总烃成分明显增大，油中产生气体量的增加甚至造成气体继电器的动作。为了能及时发现铁芯多点接地故障，以便采取相应的措施，应对变压器铁芯接地电流进行监测，一旦发现铁芯接地电流出现突变或较大时，应对变压铁芯进行检查，如果发生铁芯多点接地必须及时进行处理，如果一时未能处理时，可以采取串入电阻等临时措施以减小铁芯接地电流。
2 高压断路器在线监测
2.1 操作运行特性的监测
随着计算机及电力技术的发展，现在可以记录开关的每一次合、分操作时的运行速度和时间，根据断路器的行程一时间特性可以提取各种机械动作参数，并分析其变化，可发现较多机械故障的隐患，并预测可能出现的故障断路器机械部分由于疲劳老化、磨损、变形、生锈、装配不当等，影响正常机械性能的原因都可以从监测中反映出来。
2.2 操作线圈电流的监测
分、合闸操作线圈是控制断路器动作的关键元件，应用霍尔元件电流传感器可方便地监测多种信息的分、合闸电流波形分析每次操作监测到的波形变化，可以诊断出断路器机械故障的趋势。
2.3 断路器触头磨损的监测
通过测量12t的累积量来实现。电流取自电流互感器的二次侧，时间则由开关的辅助接点的动作时间决定。
2.4 主操作杆上机械负载特性的监测
监测主操作杆上机械负载特性，可以提供开关刚分、刚合的时刻、触头接触压力，还可以反映连杆松动、断裂、卡死以及机械负载特性与机构输出特性之间的配合情况。
3 高压设备温度在线监测
3.1 导电连接固定接触和可动接触
常有多种原因造成接触不良，例如机械振动、触动烧蚀而造成接触处温度升高，引起接触处氧化，使接触电阻进一步增加，温度进一步上升，出现局部熔焊或产生火花甚至电弧放电，殃及周围绝缘材料，最终造成电气设备的损坏。目前常用的是采用电工功能材料是高分子PTC（正的电阻温度系数）热敏材料，其电阻率随温度成非线性变化，能准确的反应设备的实际温度，同时可以设定报警温度，及时通知运行人员。
3.2 红外热像仪
在高压电气设备的温度监测中，红外热像仪已被广泛的应用，对高压电气设备异常发热的诊断是十分有效的。对高压断路器而言，亦可通过检测导电回路电阻是否正常，从而来判断开关触头是否良好。
4 电能质量在线监测
在变电站实现对电网电能质量的在线监测有着非常重大的意义，近年来电力企业已投入大量的资金对该领域进行了深入的研究，目前已开发了很多关于电能质量在线监测系统，主要实现以下3个方面的目的：
4.1 对各种电能质量指标进行实时更新测量与数据采集，保证对电力系统基本运行工况的观察、记录及动态分析
4.2 针对各质量指标的具体特征对电能质量问题进行分层检测，完成对多种扰动信息的识别、提取和分析，并具有事故诊断能力，为制定改善电能质量和治理电网污染的具体措施提供可信的依据
4.3 完整了解电网安全、稳定、优质运行的技术经济条件，对电能质量各项指标进行综合评价，优化整个系统的监测体系，实现数据共享与交流
5 主设备绝缘在线监测与诊断
在电力设备事故中，绝缘事故的发生率仅次于机械原因造成的事故，大都是因设备进水受潮、绝缘下降，内部带电体对外壳放电所致。随着设备运行时间的增加和操作次数的增多，电力设备出现绝缘事故的几率就更高，运行中除加强巡视外，应尽可能安装绝缘在线监测装置，以便及早发现绝缘老化、绝缘降低等放电隐患，及时采取措施，遏制故障的发生。在不改变变电站高压设备原有接地方式的情况下，连续监测、记录高压设备绝缘参数及其它数据：对于电容绝缘型设备（变压器套管、电流互感器、电容式电压互感器和耦合电容器）准确地测量介损、电容量以及泄漏电流；对于避雷器测量全电流和阻性电流，实时给出明确的状态信息。
【关键词】高压电气设备；绝缘；电力系统；在线监测
中图分类号：F407.6文献标识码：A 文章编号：
0前言
随着国民经济的发展，社会对电力供应的可靠性要求越来越高，电力系统也逐渐发展壮大，传统的定期停电进行预防性试验的做法已不能满足电网高可靠性的要求。电力设备在线监测应运而生。实现高压电气设备绝缘在线、动态、实时的监测，达到由现象判断本质、由局部推测整体以及由当前预测未来的目的，从本质上弥补仅靠定期停电预防性试验的不足，将成为现代电力系统设备绝缘监测的重要手段。
1传统预测方法缺点
长期的运行经验表明，定期停电进行预防性试验具有一定的局限性，且这种局限性随着电力系统安全运行水平的提高越发显现，主要表现在以下几方面：
1）未能完全模拟实际运行条件。实际运行中，电网存在高次谐波，同时环境温度、湿度以及设备在运行状态下的电场、磁场，都对试验有一定影响，故而停电后进行的预防性试验所诊断的结果未必符合实际运行状态，且设备试验期间需要从电力系统中退出，影响了供电的连续性。
2）只能反映设备某时期的绝缘水平，未能准确预测设备绝缘性能的劣化速度和失效时间，难以全面、真实地反映设备存在的潜伏性故障。绝缘的劣化、缺陷发展速度各异，且其潜伏和发展时间不定，而传统的预防性试验是定期进行的，不能及时准确地发现故障，从而会导致发生漏报、误报或者早报的情况。
3）造成没必要的浪费甚至造成新的设备缺陷。规程规定，即使状况良好的电气设备仍需进行周期性的停电试验和检修，这就必然会造成不必要的电量损失，降低了供电可靠性，而且还需要配备大量的专业技术人员以及高性能的试验设备。有些实验项目（如绝缘耐压试验）试验后甚至会对绝缘造成一定的损伤，导致新的缺陷产生。
2在线监测技术及其应用
所谓电力设备在线监测就是利用传感器技术、计算机技术、电子技术、信号处理以及网络技术等，对正在运行的电气设备绝缘状况进行信号采集，并对其传输数据进行逻辑判断分析，实时地对电力设备运行状态进行监测和诊断。与传统的定期停电预防性试验相比，在线监测可大大提高电气设备测试的真实性和可操作性，在设备的运行状态下进行直接测试，不必安排停电预试，可提高设备运行效率，及时发现设备的绝缘缺陷，掌握设备绝缘变化趋势。同时，在线监测还可以根据设备绝缘在线监测结果选择不同的试验周期，提高试验的有效性。因此，开展在线监测技术应用，对提高设备绝缘参数采集的真实性与可靠性具有重要的现实意义。
例如：在2012年7月6日23时许， 我公司110kV变电所一台110kV/6.3kV，5000kVA主变压器，在遭受雷电波侵袭时，由于内部绕组存在绝缘隐患，造成一相高压绕组绝缘击穿，引起该变压器重瓦斯、差动保护动作，该变压器被迫退出运行。并且使变电所运行方式发生了变化：由原来两台主变并列运行变为单台台主变供电，供电能力降低了50%，给生产带来了极大影响。虽然两台主变都按照《江苏省电力设备交接和预防性试验规程》要求定期做了预防性试验，却未能及时暴露出其绕组绝缘上存在的缺陷。如果采用在线监测，能对运行中电力设备的绝缘进行跟踪监测，就能及时发现这一台主变的安全隐患，从而可以避免这次故障停电。
2.1发电机的绝缘在线监测
绝缘是发电机发生事故概率最高的部分。其中电气方面占主要因素，国内外均把绝缘作为发电机在线监测的主要项目。现在广泛采用局部放电来监测发电机绝缘状况。
2.2变压器的绝缘在线监测
变压器的绝缘在线监测主要以绝缘油中分解气体含量和以及局部放电量来评估其绝缘状态。需要检测的气体包括H2、C2H2、CO、CH4、C2H6等，通过这些气体的含量能够判断变压器的内部故障。变压器有机绝缘逐渐老化并最终击穿的主要原因是局部放电，所以局部放电量的监测也是变压器绝缘监测的重点，目前，可以通过脉冲电流法和超声波探测法来监测局部放电情况。
2.3电容型高压电气设备的绝缘在线监测
研究和大量试验证明，监测交流泄漏电流对容性设备的整体受潮程度反映灵敏，而介质损耗角正切值（tgδ）值对检测局部劣化以及局部缺陷反映灵敏。所以电容型高压电气设备（电流互感器、电容式电压互感器、耦合电容器、变压器套管）主要监测其交流泄漏电流、等值电容、介质损耗角正切值等。
2.4氧化锌避雷器的绝缘在线监测
受潮和老化是氧化锌避雷器阀片劣化的主要起因，而避雷器运行期间通过阀片的泄露电流是加速阀片老化的主要因素，所以对避雷器泄露电流进行监测并与历史数据进行比照分析，即能发现其绝缘缺陷。
2.5 GIS的绝缘在线监测
GIS的绝缘在线监测包括化学、电和机械等方法。化学方法采用SF6分解产物的气体分析来检测局部放电和局部过热；电的方法采用外电极、内电极和磁耦合方法测量GIS护套电势来检测局部放电；机械方法采用一个高灵敏性的压电加速传感器和超声波传感器来检测在局部放电或绝缘故障时产生的机械振动和弹性波。
3在线监测功能要点分析
高压电气设备绝缘在线监测系统主要选择了铁芯、变压器、套管、电容式电压互感器、电流互感器、氧化锌避雷器、高压开关柜和GIS等主要被测设备。其既能对带电设备的绝缘特性参数实时测量，又能对获取数据进行分析处理，一般具有以下功能：
1）铁芯监测其泄漏电流，同时监测和记录现场温度、湿度及瓷裙表面污秽电流等环境参数，掌握影响其缺陷的内外部因素；
2）变压器类充油设备测量绝缘油的内部可燃性气体变化情况，掌握设备内部有无过热放电等缺陷情况；
3）电流互感器、变压器套管、电容式电压互感器等容性设备测量其泄漏电流和介质损耗角正切值，掌握其内部的受潮和绝缘老化及损坏缺陷；
4）避雷器主要测量在运行中的泄漏全电流、容性电流及阻性电流变化情况，掌握其内部的绝缘受潮以及阀片的老化情况；
5）高压开关柜监测泄漏电流、介质损耗角正切值等，从而获取有关绝缘信号的波形，掌握其内部绝缘部分的缺陷或劣化、导电连接部分的接触不良等相关绝缘状况。但由于绝缘在线监测系统工作的实时性，被监测电气设备通常均带有高压，或者被监测电气设备和取样装置、传输系统等都处于较强的电磁干扰中，而被测信号相对较弱，因此，测量容易受周围其他带电设备或接地体的影响。所以，对整套在线监测系统来说，要保证其测量准确、性能稳定，就必须达到以下性能：
1）监测不受变电站强电磁干扰的影响，在系统操作过电压、雷
电过电压作用下具有自保护性，不发生性能变化和软件损坏现象；
2）检测信号传输好，不发生失真且对其附近其他信号无影响，
同时也不受其他信号的干扰；
3）具有专家分析功能，能够智能化判断设备内部的绝缘状态；
4）系统分析数据能够远程传输，实现数据共享。
4结束语
综上所述，高压电气设备绝缘在线监测是一门综合性的科学技术，它集高电压技术、计算机技术、通讯技术、测试技术为一体。在电网中具有举足轻重的地位，其运行状况是否良好，直接关系到电力系统是否安全可靠，一旦其绝缘部分出现缺陷或劣化，就会导致影响设备和电网安全运行的绝缘故障或事故。因此，高压电气设备绝缘在线监测可以实时掌握变电站内高压电气设备的绝缘状况，对提高设备运行维护水平，及时发现事故隐患，合理分配人力物力资源，减少停电事故有着积极的意义。
本文作者刘海英，1994年毕业于东南大学电气工程系，同年进入南京汽轮电机（集团）有限责任公司，从事高压输变电技术与管理工作至今。2002年取得工程师资格。
［参考文献］
［1］董其国.电力变压器故障与诊断[M].中国电力出版社，2007.07.
关键词：输电线路；在线监测；覆冰；导线舞动；可靠性
【分类号】：TM73
一、输电线路在线监测的意义
输电线路在线监测对电网运行可靠性和建设维护具有重大意义：
（一）提高输电网安全稳定运行水平的切实需要
输电线路地处野外，途经农田、山地、高山峻岭，跨江河水库，穿山脉峡谷，饱受风、雨、雾、冰、雪、冰雹、雷电等大气环境的影响，要保证输电线路的安全稳定运行，需要掌握其运行状态。而面对超过7000 公里的输电线路，数万基杆塔，收集到信息的方式及收集到的信息量的处理至关重要，没有科学的监测手段和分析手段将无法提取其中的关键信息，无法利用现有的人力物力资源进行科学的生产调度。因此，通过安装在线监测装置、使用先进的离线检测设备、汇集状态信息进行输电网设备健康状况评估、运行状态评估，发现输电网运行隐患及时进行处理是提高输电网安全稳定运行水平的切实需要。
（二）转变生产管理模式的需要
随着电网的快速发展，以及用户对供电可靠性要求的逐步提高，传统的基于周期的设备检修模式已经不能适应电网发展的要求，迫切需要在充分考虑电网安全、环境、效益等多方面因素情况下，研究、探索提高设备运行可靠性和检修针对性的新的检修管理方式。状态检修是解决当前检修工作面临问题的重要手段。部分发达国家开展状态检修工作已有十多年的历史，并取得显著成效。据估算，实施输电线路状态检修能提高设备利用率 5%以上，节约检修费用25%～30%。
二、输电线路在线监测的相关技术
（一）输电线路覆冰在线监测
覆冰在线监测可以实现对线路上覆冰状况的有效监控，收集数据后对数据进行快速分析，提前预测冰害事故，并及时发送预警信息，降低冰闪、断线、倒塔等事故发生率。覆冰在线监测系统经过多年发展，技术上已较为成熟，按照探测原理不同可以分为两种类型：
1、对线路张力进行检测
这种方式是将张力传感器安装在绝缘子上，传感器不但可以采集导线覆冰后的受力参数，而且能够同时将环境温度、湿度、风度、风向等数据一同录入，再将数据用人工智能系统进行处理，综合分析出线路状态与覆冰程度，超出警戒值即发出预警。
2、对导线的几何参数进行检测
这种方式通过测量导线的弧垂、倾斜角等数据来估算导线状况。现在工程上通常使用状态方程这一数学工具对输电线路的受力状况进行描述，只需将倾斜角度、弧垂、气象环境参数等数据输入，就可以倒推演算出导线的覆冰重量、覆冰厚度等，能够帮助评定覆冰危险等级。
（二）输电线路气象和导线风偏在线监测
这套系统可实时监测环境风速、风向、温度、绝缘子串和导线对地夹角大小等数据。有关部门根据预警信息制定相应的风偏预防措施，也能够准确定位放电故障点的位置；通过传感器传回监测中心的气象数据资料，结合绝缘子串和导线对地实际夹角，进一步完善风偏算法；同时还可以将线路杆塔上的风压不均系数、导线摆幅、瞬时风速等数据汇总到数据库，通过对数据的分析，改进设计标准，使之符合当地实际情况。实际操作中，可以将角度传感器设置在架空线上，结合当时的风速、温度，计算出导线风偏。
（三）输电线路绝缘子污秽监测
1、污秽度监测
目前的污秽检测手段，在测量绝缘子表面的灰密、等值附盐密度时，需做出停电操作。为解决这一问题，国内外的研究者推导出了光纤传感器的光场分布与绝缘介质表面含盐量之间的换算公式，通过对光能参量的测定与处理，可间接计算出传感器表面盐分含量，从而准确评估出对绝缘子的表面盐密值。
2、漏电检测
泄漏电流能够表征电压、气候参数和污秽度三种参数，该参数是绝缘子污秽程度的重要参考值。泄漏电流一般会沿介质表面形成，将新型的泄漏电流传感器安置在绝缘子的高压端，就能够得到泄漏电流的实时数据，信号处理单元将电信号转变为数字信号，并通过相关运算模块对泄漏电流的均值、峰谷值、振幅、最大电流脉冲数进行计算，最后使用无限线信网络把数据输送到数据总站，专家系统对数据进行综合分析，判断绝缘子积污状况。绝缘子的结构参数，污秽物化学组分，气象条件也需要长时间的数据积累。
（四）输电线路杆塔倾斜监测
煤矿采空区上部的地质条件较为复杂，在重力、应力、自然力扰动下，易引发坍塌、滑坡、泥石流、地面龟裂等地质灾害，致使采空区杆塔倒塌，对于输电线路的安全运行造成极大隐患。全球移动通信系统（GSM） 结合相应的监测技术，可以监控杆塔状况，预防杆塔倒塌。该系统在220kv 以下的输电线路中得到了重要应用，对于杆塔变形、基础移位等缺陷能进行准确判断，保障输电系统
的安全。特高压线路多建设在偏远山区，通讯信号经常受到无线电严重干扰。为此，国家电网公司专门组织了杆塔倾斜度监测GSM 系统的研制工作，且已初步取得成效，为杆塔倾斜监控提供了良好的技术保障。
（五）输电线微风振动监测
微风振动使得导线产生交变应力，是产生疲劳断股的主要原因。微风振动对线路的影响循序渐进，具有很强隐蔽性，外观特征不明显，相关的测量工作能为仿真设计提供较好的现场数据。微风振动检测系统具有采集精度较高的振动监测仪，可以对导线相对线夹的弯矩值、频率、环境温度湿度、风向风速进行测量，结合导线力学性能资料，分析在微风振动下的导线寿命。
（六）导线舞动监测
导线舞动造成导线断裂、塔材变形，引发停电事故。导线舞动在线监测仪能绘制出易舞动线路分布图，为线路设计提供重要依据。实际中根据档距和其它参数，在某一档距内的导线上设置大量传感器，对X、Y、Z三个方向的加速度进行测量，结合线路本身参数，建立数学模型，分析舞动危害等级，在事故发生前预警，谨防倒塔、短路等灾害事故。
三、提高输电线路在线监测可靠性的对策
（一）提高在线监测系统运维质量
要提高在线监测系统可靠性，日常运维工作十分重要。首先要建立在线监测系统管理体系，在目前的管理构架下可以采用二级管理、三级监测的管理体系。二级管理由两级监测诊断中心构成：在省电力公司、电科院设备状态评价中心建立一级监测诊断中心，在地市公司和省检修公司建立二级监测诊断中心，同时在省公司和各个地区专门设立在线监测诊断室。三级监测体系中，第一级为省公司的输变电设备在线监测省级主站系统；第二级为各地区局的在线监测地区主站系统；第三级为建立在各个变电站内的变电站站端在线监测系统。
（二）在线监测设备使用条件可靠性评价
对于输电线路在线监测设备，不仅仅要在实验室离线考核其机械、电气、测量准确性等各项常规性能，还需要安装在实际线路上来考核其运行工况下的可靠性，通过实际工况和实验室测试相结合的手段，对比在线监测设备试运行前后各项性能指标是否合格，或达到什么等级的运行可靠性。对于实际运行环境下的可靠性监测，需要利用具有典型气象特点的真型试验线路，通过与可靠性和准确性更高设备进行一定时间的运行性能比较，获取运行可靠性评价。
参考文献
旋转轴监测主要分为静态和动态两种，静态测试是指在实验室环境中利用测功机或者其他的实验设备对被测试轴进行加载进行的扭矩测试。动态监测则是指将监测设备安装到实际运行的设备(比如车辆的传动轴、水轮机主轴等等)中去，对设备运行过程中的状态参数进行实时在线监测。对于静态测试，现在国内外的测试技术已经非常成熟。而对于动态监测，由于旋转轴特殊的运动状态和复杂的工作环境，传统的扭矩监测手段并不能满足要求，因此许多新型的监测手段应运而生。
1.1集流环法
集流环法是将导电滑环装配在轴上一起转动，在导电滑环上接上敏感元件(例如应变片)，并利用圆形电极和炭刷的接触将被测信号引出，从而完成旋转轴工作过程中扭矩和其他状态参数的测量和输出。集流环原理简单，可以完成多种状态参数的测量。但是由于滑环与电刷的互相摩擦，会带来很多缺点。主要表现为:
1)集流环的触头长时间与导电滑环摩擦非常容易产生磨损，并且会造成接触电阻阻值的变化，从而影响测试精度。
2)集流环体积较大，安装困难、负载效应较大。
3)运动过程中会产生较大噪声，在影响测试系统本身的同时会对被测轴和其他部件产生较大影响。
1.2基于光栅扭矩传感器的扭矩监测系统
旋转轴在转动过程中会在扭矩的作用下发生扭转变形，因此可以利用光敏传感器采集扭转变形信号，从而完成扭矩的测量。在旋转轴上固定两块开孔数完全相同的圆盘形光栅，并把光电元件和光源安置在两片光栅两侧，轴在不受力状态下两片光栅的明暗条纹是错开的［2］，光线不能穿过光栅，光电元件上没有输出信号;轴在受到扭矩作用时，两个圆盘形光栅所在轴截面会产生扭转变形，明暗条纹部分重合，光线穿过光栅照到光电元件上，使其输出信号［3－4］。输出信号大小随着扭转变形的增大而增大，配合测试电路便可以完成扭矩的测量。2005年重庆大学的喻洪麟教授带领团队开发了一种新型光栅扭矩传感器，并研制了一套水轮机主轴扭矩在线监测系统。光电式扭矩测量法的优点是响应速度快，测量精度高。但是其结构复杂、安装困难和抗干扰性差的缺点使其并不能满足复杂环境下车辆内部传动轴的监测要求。
1.3基于电磁法的扭矩监测系统
利用电磁原理完成扭矩的监测是现在工业上采用较多的一种方法。电磁法根据被测量的不同可分为基于扭矩和扭转角关系的扭矩监测方法和利用压磁效应原理的扭矩监测方法。前者通常利用磁鼓原理完成旋转轴扭转角的测量，跟光电法类似，通过测量角位移完成扭矩的测量。早在1990年，日本日立研究室的研究人员就研制了利用磁鼓原理制作的扭矩测试系统。测量精度可以达到±0．7%［5］。在传动轴上相距一定距离上安装两个码盘，在码盘周围覆盖着磁墨或者其他的磁性材料，并利用相同的磁头将这些磁性材料磁化，形成许多等间隔的磁极，共同组成磁鼓编码器。利用具有磁致伸缩效应的材料制成磁传感器采集两个码盘之间的相对扭转角，完成扭矩的测量。基于压磁原理的扭矩测试系统主要利用非晶态软磁的磁致伸缩效应完成应变信号到电信号的转换。磁致伸缩效应是指具有该效应的合金长度将随着外界磁场的改变而改变，反之，若存在外力使合金发生形变，则合金的磁导率会随之改变。将具有该效应的涂料均匀涂抹在轴上，在轴旋转时涂层会在扭矩的作用下发生形变，磁导率会随着应变的的变化而发生改变，对其进行采集便可完成扭矩的测量。日本福冈九州大学在1982年成功利用磁致伸缩效应，研制了具有新型磁头型扭矩传感器的扭矩监测系统。电磁法测量精度高，抗电磁干扰性强，信号稳定。但是其传感器成本高，而且传感器安装困难，使电磁法在旋转轴在线监测的应用中具有一定的局限性。
1.4存储式扭矩监测技术
存储式监测技术是随着计算机技术的发展而产生的一种较为新颖的监测手段。其基本流程是将嵌入存储器件的监测装置与被测部件有机的结合到一起，部件工作过程中，完成部件各状态参数的测试，并将数据存入存储器件。测试完成后，从存储器件中将数据导入计算机进行分析处理。华北工学院利用存储式扭矩测量方法完成了汽车发动机输出轴实车扭矩的测试工作，发动机输出轴附近电磁干扰强，说明存储法具有安装使用简便和抗干扰性强的优点［9］。但是存储法不能实时观察数据情况，且只能离线分析数据，并不能称之为真正意义上的在线监测，在使用中具有一定局限性。
1.5基于无线电遥测的扭矩监测系统
近年来，随着无线电技术的不断发展，无线电遥测开始出现在机械行业的各个领域。无线电数据传输的基本原理是通过调制后将被测信号附加在某种载波信号上形成调制波，并通过天线将调制波发送出去。接收端接收到调制波后经过解调后将被测信号还原。依据载波频率的不同，可以分为红外通信和射频通信。前者的载波频率位于红外IR波段，而后者则位于射频RF波段。1994年，来自苏州大学工学院的科研团队利用无线电遥测技术，研制了微型遥测扭矩监测系统。国外的BentlyNevad公司正在进行一种叫做Torximitor的非接触扭矩传感器，并利用其构建非接触式扭矩监测与采集系统，该传感器便是利用红外发光二极管与光电晶体管完成数据通信。红外传输和射频传输具有以下特点:
1)红外传输没有复杂的通信协议，传输速率快。且发射器一般采用发光二极管，接收器一般采用硅光二极管，成本低廉，器件尺寸小，方便安装［10］。
2)红外光与可见光波长相似，在传播过程中同样能够发生发射和漫反射，同时与可见光一样，红外光不可以穿透墙壁，在一定程度上增加了红外数据传输的保密性。
3)红外光谱的波长范围很宽，在世界范围都通用，使用不会受到带宽限制，具有相当大的传输速率。同时，红外数据传输也具有一些无法克服的缺点。首先，红外光(780～950)nm对人的眼睛有灼伤作用，具有一定的安全隐患;其次，红外光很容易受到环境光线(如太阳光)的影响，抗干扰性较差;同时，红外数据传输功耗较大，在一些要求低功耗场合(例如电池供电或采用非接触供电方式时)使用具有一定的局限。射频传输器件价格较为昂贵，使用过程比红外传输复杂。其具有复杂的通信协议，虽然使数据带宽受到一定限制，但复杂的校验算法可以保证数据的准确性。同时，射频传输不会受到距离和环境的限制，使用灵活方便。
1．6基于非接触供电和无线遥测技术扭矩在线监测系统
近年来，非接触供电技术不断应用到工程实践当中，装甲兵工程学院的丁闯等人将非接触供电技术引入到旋转轴在线监测系统中，该供电平台采用电磁感应原理研发而成，通过初级和次级线圈的相互耦合，实现了非接触的电能传输，为实现旋转轴扭矩长期实时在线监测提供了可能。监测系统利用在旋转轴上粘贴应变片的方法完成应变到电压信号的转变，后经信号调理电路以及A/D转换后被单片机获取，利用霍尔开关传感器完成旋转轴转速的测量，应变和转速数据通过射频传输到上位机的综合监测平台上。所有轴上的测试设备的供电均由基于电磁感应原理的非接触供电平台提供。
1.7基于微带天线的能量传输技术的扭矩监测系统
北京科技大学的张雪松等人对基于无线能量传输的扭矩监测系统进行了研究。该系统通过分散式的微带天线完成能量与信号的传输。该系统的基本原理是利用微波进行能量传输，功率源通过发射天线向外辐射微波，接收天线接收后经过整流滤波为系统供电。系统采用分散式天线进行能量传输，将装有多个接收天线的受电环安装在轴上随轴一起转动，将轴穿过由多个发射天线和功率源组成的供电环，并与轴上的受电环对齐，实现监测电路的电能供给。分散式传输可以避免功率分配器工作时产生的大量损耗，分散式的天线同时降低了制造和安装的难度，该方案为解决旋转轴长期在线监测所需电能的问题提供了新的思路和方法，但利用微波辐射完成非接触供电的传递功率和效率还较低。
2结论
