炼油厂局放监测系统：构筑电力安全智能防线

文章由山东华科信息技术有限公司提供

在炼油厂高能耗、高风险的工业场景中，电力设备绝缘劣化引发的局部放电（简称“局放”）已成为威胁生产安全的重大隐患。据行业统计，石化行业35%的电气事故由局放引发，其中开闭所、配电室等核心区域的局放故障占比高达68%。面对油气混合物易燃易爆、电磁干扰复杂、设备密集布局的特殊环境，传统人工巡检模式已难以满足安全需求，智能化的局放监测系统正成为炼油厂数字化转型的关键支撑。

一、炼油厂局放监测的技术挑战

炼油厂环境对局放监测提出三大技术挑战：

防爆安全需求：油气浓度高、粉尘颗粒多的环境要求传感器必须符合ATEX防爆认证，避免监测设备成为新的风险源。

复杂电磁干扰：变频器、电弧炉等设备产生的谐波与脉冲信号，可能淹没局放特征信号，需采用抗干扰能力强的特高频（UHF）与超声波（AE）融合监测技术。

设备密集布局：炼油厂配电室内设备间距不足1米，需开发微型化、非侵入式传感器，减少对现有电气系统的改造需求。

二、多模态融合监测技术架构

炼油厂局放监测系统通过“感知-分析-预警”三层架构实现风险可控：

高精度感知层：

特高频（UHF）传感器：部署于变压器、开关柜等封闭设备，捕捉300MHz-3GHz频段电磁脉冲信号，可穿透金属屏蔽层，灵敏度达0.1pC。

超声波（AE）传感器：监测放电产生的机械振动波（20-200kHz），通过时差定位算法实现放电点三维定位，定位精度优于0.5米。

暂态地电压（TEV）传感器：检测开关柜金属外壳上的脉冲电压信号，适配IEC 60270国际标准，实现放电幅值与频次量化分析。

智能分析层：

边缘计算网关：在监测终端集成频谱分析、小波降噪算法，实时提取放电信号的相位分布模式（PRPD）、三维放电图谱等特征参数。

云端协同平台：基于机器学习模型构建放电指纹库，可识别电晕放电、沿面放电等8类典型缺陷模式，误报率低于5%。

分级预警层：

根据放电强度与增长速率划分预警等级，当检测到特高频信号幅值超过500mV或超声波能量密度超过10dB时，系统自动触发黄色预警。

支持与DCS系统联动，当监测到严重放电缺陷时，可远程切断对应回路电源，响应时间小于1秒。

三、系统实施与运维优化

标准化部署流程：

传感器安装需避开强电磁干扰源，如高压母排、电容器组，建议采用磁吸式或环氧树脂灌封工艺确保防爆性能。

数据传输采用光纤环网+5G双冗余架构，满足防爆区无线传输需求，同时支持IEC 61850协议与Modbus RTU协议转换。

全生命周期管理：

生成包含放电趋势图、设备健康指数（EHI）的监测报告，辅助运维人员制定差异化检修策略。

通过数字孪生技术构建虚拟配电室模型，模拟不同工况下的放电发展路径，优化检修窗口期。

运维效率提升：

运维人员可通过AR眼镜远程查看设备内部放电热点，结合专家知识库获取处置建议，现场作业时间缩短40%。

系统自动生成备件更换清单，降低库存成本20%以上。

四、未来展望：智能运维生态构建

随着工业互联网技术演进，炼油厂局放监测系统将向三大方向升级：

预测性维护：基于LSTM神经网络预测绝缘材料剩余寿命，实现从“故障后抢修”到“寿命前更换”的转变。

群体智能监测：开发自供电、自组网的无线传感器网络，单个传感器可覆盖3-5台设备，降低部署成本30%。

安全-能效协同：结合负荷预测算法优化无功补偿策略，在保障安全的同时降低线损率1.5%-2.0%。

在炼油行业智能化转型进程中，局放监测系统不仅是技术工具，更是安全理念的革新。通过多模态感知、边缘智能与云端协同的深度融合，该系统正为炼油厂打造“看得见、算得准、控得住”的电力安全新范式，推动高危行业向本质安全目标持续迈进。