電力電纜發熱的在線監測技術（推薦：電纜溫度在線監測系統）

工控摘要：隨著狀態檢修的深入開展，運行中電力設備數據監測和缺陷數據的采集顯得非常重要。因此，根據泉州電業局電網運行狀態結合溫度傳感器及單片機系統制作一種新型實用的電纜在線測溫儀；對電纜進行多方面多點的測溫，當電纜發熱溫度超過規定值時可自動報警，數據儲存和查詢，以及對測溫的數據進行分析以了解電纜運行狀況，達到減少和避免火災事故發生的目的。
　　
　　1電線發熱會引起火災
　　
　　電纜過負荷發熱會引起內部絕緣介質強度下降，比如油浸電纜是靠絕緣紙作為相間或對地絕緣.絕緣紙是用高氣密性紙和去離子水洗紙浸絕緣油，當運行中的電纜溫度超過規定值時，由于熱的作用，絕緣紙粘度會降低并引起紙變脆，造成絕緣強度降低，當絕緣紙失去絕緣強度時，金屬導線就會由于沒絕緣而短路產生電弧起火。而交聯聚乙烯電纜當溫度超過規定值時，輕者引起絕緣老化縮短壽命，嚴重時絕緣材料熔化，金屬短路引起火災。
　　
　　2傳統的測溫方法
　　
　　當前電網重要的電纜隧道、夾層有安裝煙火監視報警器，但是如果等到煙火監視發出報警，說明電纜已經著火冒煙，而且又不知道是那一條電纜著火。所以，為防范未然，必須及時準確掌握每一條電纜運行中的發熱情況，才能采取減少電流等措施，及時消除存在的隱患。傳統的測溫方法大致有下面兩種：
　　
　　（1）電纜接頭涂色漆。在電纜接頭處涂上色漆，然后通過觀察相色漆的顏色變化判斷發熱的情況，當相色漆的顏色變深，漆皮裂開說明接頭己發熱。但是相色漆的顏色有時變化不大，很容易造成誤判斷，所以涂色漆的方法比較少采用。
　　
　　（2）電纜連接頭貼試溫片。在電纜連接頭處貼上試溫片，通過觀察試溫片的熔化判斷電氣接頭是否發熱。試溫片溫度分別為紅色80℃、綠色為70℃、黃色為60℃，當試溫片熔化時說明接頭己發熱。由于試溫片比較直觀所以采用較多，但試溫片往往在分合閘開關時被震動掉。
　　
　　3電纜發熱的在線監測儀
　　
　　傳統的測溫方法既不又容易失效，而且很難掌握每一條電纜每一個時間的發熱情況，因此，我們決定采用智能溫度傳感器，并結合單片機系統制作一款適合于電網電纜狀態檢修的監測儀。隨著電子技術的發展，采用單片機對電纜發熱溫度進行連續監測，不僅具有組態簡單、監控準確可靠、自動報警等優點。而且由于使用先進的測溫度技術，從而能夠比傳統的測溫方法減少誤判斷，達到減少電纜火災事故發生幾率的目的。
　　
　　3.1監測儀的總體結構
　　
　　系統框如圖1所示。主控模塊用于控制其他模塊的運行和協作，其中我們利用測溫模塊得出的數據進行過濾存儲，并利用鍵盤接口查詢會顯出超出溫度范圍的數據和時間以備檢修人員查詢。
　　
　　3.2硬件的選擇
　　
　　主控模塊：主控單片機采用89C52。存儲電路采用Dallas公司生產的DS1225Y，具有64KB的存儲空間，可滿足我們的歷史報警數據保存要求。顯示電路采用1602液晶顯示器。鍵盤查詢采用4個按鍵，分別實現為時間調整、時間的加減、溫度查詢，用查詢法完成讀鍵功能。另外加裝蜂鳴器用于報警。
　　
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　　電力電纜發熱的在線監測技術（2）
　　
　　北極星電力信息化網2013-11-1211:53:15我要投稿
　　
　　關鍵詞:電線電纜在線監測在線測溫儀
　　
　　3.3溫度傳感器
　　
　　在實際電纜運行中，導體在20℃時的溫度系數，銅取0.00393，鋁取0.00403。每條電纜需要接一個溫度傳感器，我們采用Dallas公司開發的一線制數字溫度傳感器DS18B20，與傳統的熱敏電阻溫度傳感器相比，能夠直接讀出被測溫度，并且根據實際要求通過簡單的編程可設置9～12位的分辨率，可以在750ms內將溫度轉化為12位的數字量，其溫度響應速度是較重要的，經過試驗溫度產生突變應及時傳輸或記錄，如正常運行溫度為60℃，短路時為250℃，必須及時記錄，因為短路后電路會自動跳閘，如不及時記錄溫度會降下來。利用DS18B20可輕松地組建傳感器網絡，應用一線制總線對DS18B20進行多點溫度監控時，多采用在一DQ線上串接多個DS18B20器件，在本文的監測儀中并非用多點測溫而是利用傳感器的組網功能將每條電纜當成一個點來進行測溫。安裝前把溫度傳感器安裝在鋁盒子，實際安裝時把電纜外護層清理干凈，并涂上環氧樹脂，把鋁盒子粘在電纜外護層，然后將引出線和控制板連接。
　　
　　在DS18B20規格書中并未說明可串接的傳感器大數量，但實際當中不可能無限制的掛接，考慮到單片機處理能力以及總線驅動，并且通過試驗我們在保證效率和穩定性的情況下，實際制作一個單片機接8個傳感器也就是同時處理8條電纜的發熱狀態的監測儀。
　　
　　監測儀同時掛接8個DS18B20，采用單總線接入方式，可以利用DS18B20的自動搜索功能定位到每個芯片的注冊編號。如果采用分組方式將傳感器掛接在不同端口上可提高溫度采集效率，但是要以犧牲芯片的端口數和系統穩定性為前提，在測溫效率要求不是很高的情況下采用單總線是有利的。另外需注意的是，由于各DS18B20轉換方式是采用同時轉換，所以需要電流較大，不能利用信號線供電，否則系統無法正常工作。由于系統中使用了多片DSl8B20構成溫度傳感器網絡,結合DSl8B20的實際特點和系統的需求,提出如下解決方案。
　　
　　首先利用DSl8B20的內部報警上限寄存器存放溫度傳感器的編號,并將其編號貼在安裝完傳感器的電纜表面，這樣巡檢時候可根據編號查詢報警值得知哪條電纜異常。
　　
　　溫度報警框圖由CPU計算發出，發出的報警信號范圍如下：電纜運行規程規定：交聯聚乙烯絕緣電纜允許高連續工作溫度90℃，油浸紙絕緣電纜允許高連續工作溫度為60℃，這是指電纜線芯的溫度。但是測溫模塊是測電纜外表的溫度，根據測試交聯聚乙烯絕緣電纜線芯的溫度和外表的溫度差為15℃，油浸紙絕緣電纜線芯的溫度和外表的溫度差為10℃。這樣把“注意，電纜己發熱”的報警信號分別設定為75℃和50℃。電纜是允許短時過負荷運行，交聯聚乙烯絕緣電纜允許100℃，油浸紙絕緣電纜允許70℃，這樣必須把“注意，電纜己過負荷”的警告信號分別設定為90℃和60℃。電纜過負荷如果超過48h必須增大電纜導體的截面積，否則會損壞絕緣引起火災。以上的發熱和過負荷的信號必須和電纜通過的實際電流相對應，否則會產生誤差。如10KV三相120mm2交聯電纜在環境溫度25℃時允許的載流量是28，發出“注意，電纜己發熱”的報警信號應該是大于允許的載流量，當環境溫度大于25℃時，如果測出電纜的實際發熱溫度大于允許高連續工作溫度，應減少電流運行。
　　
　　當交聯聚乙烯絕緣電纜和油浸紙絕緣電纜短路時溫度可達到250℃，這時必須把“注意，電纜己短路”的嚴重警告信號設定為240℃，電纜短路是不能繼續運行的。
　　
　　3.4查詢電路
　　
　　查詢電路主要用于查詢電纜歷史報警溫度和時間，以便檢修人員隨時了解和掌握運行中電纜每一個時間的發熱情況（可查詢范圍根據存儲電路DS1225Y的64KB可存信息量，約700條以上記錄設定，超出記錄，自動剔除舊的數據，提供接口將數據導出到pc機硬盤上）。通過按鈕確定要顯示第幾天的溫度值，把溫度值讀到單片機內存，發命令給89C52的讀寫程序，查找對應的地址單元，把地址單元內容讀取出來。
　　
　　4結束語
　　
　　在狀態檢修中我們對運行中的電纜采用新的監測技術，把傳感器安裝在電纜頭，可準確監測電纜頭及整條電纜的發熱情況，及時準確掌握運行中的發熱情況，以便作出減少負荷或停止運行等相應措施。由于能及時提醒人們把電纜的發熱控制在正常范圍之內，所以能有效防止火災事故發生。
 

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