摘? 要: 電力電纜中間接頭的溫度是反映其運(yùn)行狀態(tài)的重要參數(shù)。通過(guò)對(duì)接頭溫度進(jìn)行測(cè)量和監(jiān)視,可以全面了解其絕緣老化情況、準(zhǔn)確評(píng)估其工作狀態(tài),、及時(shí)發(fā)現(xiàn)其故障隱患,對(duì)提高電纜接頭運(yùn)行可靠性,、減少故障發(fā)生次數(shù)、降低故障損失具有重要意義,。應(yīng)用檢測(cè)技術(shù),、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)等手段,設(shè)計(jì)出了集測(cè)量、顯示、打印,、報(bào)警和遠(yuǎn)傳通信等多項(xiàng)功能于一體的集散式" title="集散式">集散式電力電纜接頭溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)" title="監(jiān)測(cè)系統(tǒng)">監(jiān)測(cè)系統(tǒng),。該系統(tǒng)投入實(shí)際運(yùn)行后,取得了很好的應(yīng)用效果。

　　關(guān)鍵詞: 電力電纜? 溫度測(cè)量? 溫度傳感器

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　　在城市和大中型企業(yè)的供電系統(tǒng)中,越來(lái)越多地使用電力電纜供電,。由于單根電纜的長(zhǎng)度有限,當(dāng)供電的距離較長(zhǎng)時(shí),不可避免地要出現(xiàn)中間接頭,。多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,由于接觸電阻的存在、絕緣材料的性能不佳和制作工藝不完善等原因,電纜接頭處極易出現(xiàn)單相接地,、相間短路等故障,嚴(yán)重地影響了整個(gè)供電系統(tǒng)的安全,造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失,成為供用電部門(mén)急待解決的重要技術(shù)難題,。

　　實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和理論分析均表明,電纜接頭處發(fā)生的各類(lèi)故障并不是一個(gè)突發(fā)的過(guò)程,通常是因?yàn)榻宇^處溫度不斷升高,使絕緣逐步老化、泄漏電流逐漸增加,到達(dá)一定程度后再發(fā)生擊穿,是一個(gè)由量變到質(zhì)變的過(guò)程,。因而,連續(xù)地監(jiān)視電纜頭溫度的變化,就可以全面準(zhǔn)確地了解其工作狀況,根據(jù)情況適時(shí)進(jìn)行停電檢修,。特別是當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個(gè)接頭處的溫度過(guò)高(超過(guò)一個(gè)預(yù)先設(shè)定的值)或變化過(guò)快時(shí),說(shuō)明此處的絕緣已比較薄弱,繼續(xù)運(yùn)行很可能會(huì)引發(fā)嚴(yán)重故障。此時(shí)及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào),使值班人員及時(shí)處理,可以有效地避免嚴(yán)重故障的發(fā)生,確保系統(tǒng)安全,、可靠地工作,。

　　本文根據(jù)電纜接頭的運(yùn)行特點(diǎn)和要求,設(shè)計(jì)出了集測(cè)量、顯示,、打印,、報(bào)警和遠(yuǎn)傳通信等多項(xiàng)功能于一體的集散式電力電纜接頭溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

1 檢測(cè)方案的確定

　　由于電纜接頭一般都具有點(diǎn)多量廣,、集中性差,、電磁干擾嚴(yán)重等特點(diǎn),且現(xiàn)場(chǎng)腐蝕性有害氣體多、一般均沒(méi)有低壓工作電源,因而目前各種類(lèi)型的測(cè)溫" title="測(cè)溫">測(cè)溫裝置雖有很多,但大都因不能適應(yīng)這樣苛刻的環(huán)境條件而無(wú)法使用,。目前尚沒(méi)有專(zhuān)用于電纜接頭溫度監(jiān)測(cè)的系統(tǒng),許多企業(yè)不得不采用人工定期測(cè)量的方法來(lái)監(jiān)視電力電纜接頭的溫度,。由于電纜都敷設(shè)在電纜溝內(nèi)或埋在地下,人工測(cè)量不僅十分不便,有時(shí)也十分危險(xiǎn)。由于不能連續(xù)監(jiān)視,有些故障隱患不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn),仍有出現(xiàn)故障的危險(xiǎn),。

為克服上述缺點(diǎn),本文研制了新的電纜頭溫度檢測(cè)系統(tǒng),它無(wú)需運(yùn)行人員參與,自動(dòng),、連續(xù)、精確地對(duì)電纜頭溫度,、溫差,、溫度變化率等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè),隨時(shí)顯示并能定時(shí)打印記錄各被測(cè)參數(shù),其中任意一個(gè)超過(guò)設(shè)定值時(shí),發(fā)出報(bào)警信號(hào),以引起值班人員的注意,使故障隱患得以及時(shí)消除。除上述當(dāng)?shù)毓δ芡?該系統(tǒng)還具有遠(yuǎn)傳通信功能,能把現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫裝置檢測(cè)的結(jié)果通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送到經(jīng)常有人值班的調(diào)度室,、變電站主控室或其它有關(guān)部門(mén),。檢測(cè)系統(tǒng)的總體原理框圖如圖1所示。

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　　該系統(tǒng)在每個(gè)電纜中間接頭處安裝一個(gè)溫度傳感器,傳感器輸出信號(hào)通過(guò)輔助電纜傳送至距電纜接頭較近的前置測(cè)溫單元,。根據(jù)電纜接頭地理分布情況的不同,每個(gè)前置單元可與8～48個(gè)傳感器連接,。前置單元的檢測(cè)處理結(jié)果可以就地顯示打印、越限報(bào)警,也可以通過(guò)RS-485 或其它類(lèi)型的通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至安裝在主控制室或調(diào)度中心的監(jiān)測(cè)主機(jī),。該主機(jī)還可以通過(guò)局域網(wǎng)或Internet網(wǎng)與其它計(jì)算機(jī)相連,使有關(guān)人員均能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)了解整個(gè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的電纜接頭的工作狀況,。

2 傳感器的選取

　　溫度傳感器的選取,是電纜頭溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要一環(huán)。傳感器類(lèi)型不同,檢測(cè)儀器的檢測(cè)方法和電路結(jié)構(gòu)也會(huì)有很大的不同;傳感器特性的優(yōu)劣,對(duì)整個(gè)裝置的性能有很大的影響。

　　目前常用的溫度傳感元件主要有紅外傳感器,、熱電偶,、熱敏電阻、半導(dǎo)體PN結(jié),、溫控晶閘管和集成電路型溫度傳感器等幾種,。紅外傳感器最大的優(yōu)點(diǎn)是非接觸測(cè)量,因而具有很好的安全性,其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、抗干擾能力差,對(duì)環(huán)境要求高,不宜選用;熱電偶傳輸信號(hào)需用專(zhuān)用補(bǔ)償線(xiàn),且傳輸距離不宜太長(zhǎng),不適應(yīng)電纜頭分布面很廣的實(shí)際情況;熱敏電阻通常為鉑電阻,一般需采用三線(xiàn)式傳輸或平衡電橋式輸出,傳輸距離也不宜太長(zhǎng),且抗干擾能力較差;半導(dǎo)體PN結(jié)型和溫控晶閘管型傳感器也存在這樣那樣的問(wèn)題,均不適用于電纜頭溫度的檢測(cè);集成電路型的測(cè)溫元件有多種類(lèi)型,其中電流輸出型的元件有很大的內(nèi)阻(10MΩ),適合于遠(yuǎn)距離傳輸,抗干擾能力較強(qiáng),通常體積較小,可用防腐防潮抗高溫的導(dǎo)熱硅膠密封在被測(cè)量點(diǎn)處,外接線(xiàn)由兩條線(xiàn)引出,被測(cè)點(diǎn)處不需要工作電源,比較適合電纜頭溫度測(cè)量的需要,。經(jīng)反復(fù)比較,本系統(tǒng)選擇電流輸出型集成電路測(cè)溫組件AD590為溫度傳感器,。

3 前置監(jiān)測(cè)單元的設(shè)計(jì)

　　前置監(jiān)測(cè)單元是整個(gè)系統(tǒng)最重要、最基本的組成部分,。根據(jù)需要,每個(gè)系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)前置監(jiān)測(cè)單元,。該單元主要功能是對(duì)溫度傳感器傳來(lái)的微弱電流信號(hào)進(jìn)行隔離、放大,、采集,、轉(zhuǎn)換和計(jì)算,并根據(jù)要求以適當(dāng)?shù)姆绞斤@示、打印,、報(bào)警和向監(jiān)測(cè)主機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),。

　　為適合不同檢測(cè)點(diǎn)數(shù)的需要,前置監(jiān)測(cè)單元采用模塊式結(jié)構(gòu),其原理框圖如圖2所示。它主要由1～6個(gè)采集處理板,、一個(gè)人機(jī)接口管理板和一個(gè)電源插件等組成,。各插件之間通過(guò)一個(gè)公用底版相互聯(lián)系。

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4 監(jiān)測(cè)主機(jī)通信界面的設(shè)計(jì)

??? 上位機(jī)通訊程序的主窗口如圖3所示,。界面可分為四大部分:菜單區(qū),、顯示區(qū)、控制區(qū)和狀態(tài)區(qū),。其中顯示區(qū)主要顯示各電纜接頭的溫度信息,、接頭號(hào)碼(線(xiàn)號(hào))、接頭名稱(chēng)(線(xiàn)名),、超溫值和時(shí)間信息。

??? 程序的菜單區(qū)提供九個(gè)主菜單, 依次是文件,、設(shè)置,、查詢(xún)、調(diào)整,、寫(xiě)入器,、打印、OLE,、附件和幫助,。下面對(duì)幾個(gè)重要的菜單做一些簡(jiǎn)要說(shuō)明:

　　文件菜單主要完成溫度數(shù)據(jù)(在本程序中形成特定的數(shù)據(jù)文件" title="數(shù)據(jù)文件">數(shù)據(jù)文件)的操作處理,如打開(kāi)數(shù)據(jù)文件、保存數(shù)據(jù)文件、刪除數(shù)據(jù)文件等,。

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　　設(shè)置菜單主要完成設(shè)置工作, 如設(shè)置接頭數(shù),、接頭名、報(bào)警溫度,、窗體顏色以及通訊參數(shù)的設(shè)置,。通訊參數(shù)包括串行口、波特率,、奇偶校驗(yàn),、停止位和通訊周期。

　　查詢(xún)菜單與設(shè)置菜單相對(duì)應(yīng),用來(lái)查詢(xún)?cè)O(shè)置菜單里完成的設(shè)置內(nèi)容,如路名,、路數(shù),、報(bào)警溫度、通訊周期等,。除此之外,通過(guò)該菜單還可以查詢(xún)溫度值,、故障報(bào)告以及磁盤(pán)的類(lèi)型和磁盤(pán)的空間。點(diǎn)擊溫值子菜單,出現(xiàn)溫值查詢(xún)窗體,通過(guò)溫值查詢(xún)窗體可以查詢(xún)各接頭的溫度;并且可以查詢(xún)溫度是否越限,溫度查詢(xún)窗口如圖4所示,。點(diǎn)擊故障報(bào)告子菜單,出現(xiàn)故障報(bào)告窗口,。該窗口類(lèi)似于主窗口,但它只顯示溫度越限的接頭的詳細(xì)資料。

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　　調(diào)整菜單用于某些設(shè)置信息的調(diào)整,。由于現(xiàn)實(shí)中時(shí)常加裝新電纜,、拆除舊電纜,所以可通過(guò)調(diào)整菜單增加電纜接頭、刪除電纜接頭,、更改名稱(chēng),。對(duì)應(yīng)的子菜單是增加節(jié)點(diǎn)、刪除節(jié)點(diǎn),、修改名稱(chēng),。

??? 對(duì)電纜接頭溫度進(jìn)行監(jiān)視和測(cè)量,可及時(shí)發(fā)現(xiàn)其故障隱患,有效減少故障次數(shù),是提高供電可靠性的重要技術(shù)措施。本文設(shè)計(jì)的集散式溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有測(cè)點(diǎn)多,、功能強(qiáng),、精度高和使用方便等特點(diǎn)。產(chǎn)品已在齊魯石化,、萊鋼等大中型企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行,并多次成功預(yù)報(bào),使用效果良好,。

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