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在煉油廠高能耗、高風險的工業場景中，電力設備絕緣劣化引發的局部放電（簡稱“局放”）已成為威脅生產安全的重大隱患。據行業統計，石化行業35%的電氣事故由局放引發，其中開閉所、配電室等核心區域的局放故障占比高達68%。面對油氣混合物易燃易爆、電磁干擾復雜、設備密集布局的特殊環境，傳統人工巡檢模式已難以滿足安全需求，智能化的局放監測系統正成為煉油廠數字化轉型的關鍵支撐。

一、煉油廠局放監測的技術挑戰

煉油廠環境對局放監測提出三大技術挑戰：

防爆安全需求：油氣濃度高、粉塵顆粒多的環境要求傳感器必須符合ATEX防爆認證，避免監測設備成為新的風險源。

復雜電磁干擾：變頻器、電弧爐等設備產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的特高頻（UHF）與超聲波（AE）融合監測技術。

設備密集布局：煉油廠配電室內設備間距不足1米，需開發微型化、非侵入式傳感器，減少對現有電氣系統的改造需求。

二、多模態融合監測技術架構

煉油廠局放監測系統通過“感知-分析-預警”三層架構實現風險可控：

高精度感知層：

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

超聲波（AE）傳感器：監測放電產生的機械振動波（20-200kHz），通過時差定位算法實現放電點三維定位，定位精度優于0.5米。

暫態地電壓（TEV）傳感器：檢測開關柜金屬外殼上的脈沖電壓信號，適配IEC 60270國際標準，實現放電幅值與頻次量化分析。

智能分析層：

邊緣計算網關：在監測終端集成頻譜分析、小波降噪算法，實時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。

云端協同平臺：基于機器學習模型構建放電指紋庫，可識別電暈放電、沿面放電等8類典型缺陷模式，誤報率低于5%。

分級預警層：

根據放電強度與增長速率劃分預警等級，當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，系統自動觸發黃色預警。

支持與DCS系統聯動，當監測到嚴重放電缺陷時，可遠程切斷對應回路電源，響應時間小于1秒。

三、系統實施與運維優化

標準化部署流程：

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

數據傳輸采用光纖環網+5G雙冗余架構，滿足防爆區無線傳輸需求，同時支持IEC 61850協議與Modbus RTU協議轉換。

全生命周期管理：

生成包含放電趨勢圖、設備健康指數（EHI）的監測報告，輔助運維人員制定差異化檢修策略。

通過數字孿生技術構建虛擬配電室模型，模擬不同工況下的放電發展路徑，優化檢修窗口期。

運維效率提升：

運維人員可通過AR眼鏡遠程查看設備內部放電熱點，結合專家知識庫獲取處置建議，現場作業時間縮短40%。

系統自動生成備件更換清單，降低庫存成本20%以上。

四、未來展望：智能運維生態構建

隨著工業互聯網技術演進，煉油廠局放監測系統將向三大方向升級：

預測性維護：基于LSTM神經網絡預測絕緣材料剩余壽命，實現從“故障后搶修”到“壽命前更換”的轉變。

群體智能監測：開發自供電、自組網的無線傳感器網絡，單個傳感器可覆蓋3-5臺設備，降低部署成本30%。

安全-能效協同：結合負荷預測算法優化無功補償策略，在保障安全的同時降低線損率1.5%-2.0%。

在煉油行業智能化轉型進程中，局放監測系統不僅是技術工具，更是安全理念的革新。通過多模態感知、邊緣智能與云端協同的深度融合，該系統正為煉油廠打造“看得見、算得準、控得住”的電力安全新范式，推動高危行業向本質安全目標持續邁進。