電力電纜發(fā)熱的在線監(jiān)測技術(shù)（推薦：電纜溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)）

工控摘要：隨著狀態(tài)檢修的深入開展，運(yùn)行中電力設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)測和缺陷數(shù)據(jù)的采集顯得非常重要。因此，根據(jù)泉州電業(yè)局電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)結(jié)合溫度傳感器及單片機(jī)系統(tǒng)制作一種新型實(shí)用的電纜在線測溫儀；對電纜進(jìn)行多方面多點(diǎn)的測溫，當(dāng)電纜發(fā)熱溫度超過規(guī)定值時(shí)可自動(dòng)報(bào)警，數(shù)據(jù)儲存和查詢，以及對測溫的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以了解電纜運(yùn)行狀況，達(dá)到減少和避免火災(zāi)事故發(fā)生的目的。
　　
　　1電線發(fā)熱會引起火災(zāi)
　　
　　電纜過負(fù)荷發(fā)熱會引起內(nèi)部絕緣介質(zhì)強(qiáng)度下降，比如油浸電纜是靠絕緣紙作為相間或?qū)Φ亟^緣.絕緣紙是用高氣密性紙和去離子水洗紙浸絕緣油，當(dāng)運(yùn)行中的電纜溫度超過規(guī)定值時(shí)，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(qiáng)度降低，當(dāng)絕緣紙失去絕緣強(qiáng)度時(shí)，金屬導(dǎo)線就會由于沒絕緣而短路產(chǎn)生電弧起火。而交聯(lián)聚乙烯電纜當(dāng)溫度超過規(guī)定值時(shí)，輕者引起絕緣老化縮短壽命，嚴(yán)重時(shí)絕緣材料熔化，金屬短路引起火災(zāi)。
　　
　　2傳統(tǒng)的測溫方法
　　
　　當(dāng)前電網(wǎng)重要的電纜隧道、夾層有安裝煙火監(jiān)視報(bào)警器，但是如果等到煙火監(jiān)視發(fā)出報(bào)警，說明電纜已經(jīng)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(shí)準(zhǔn)確掌握每一條電纜運(yùn)行中的發(fā)熱情況，才能采取減少電流等措施，及時(shí)消除存在的隱患。傳統(tǒng)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(fā)熱的情況，當(dāng)相色漆的顏色變深，漆皮裂開說明接頭己發(fā)熱。但是相色漆的顏色有時(shí)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(fā)熱。試溫片溫度分別為紅色80℃、綠色為70℃、黃色為60℃，當(dāng)試溫片熔化時(shí)說明接頭己發(fā)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(guān)時(shí)被震動(dòng)掉。
　　
　　3電纜發(fā)熱的在線監(jiān)測儀
　　
　　傳統(tǒng)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(gè)時(shí)間的發(fā)熱情況，因此，我們決定采用智能溫度傳感器，并結(jié)合單片機(jī)系統(tǒng)制作一款適合于電網(wǎng)電纜狀態(tài)檢修的監(jiān)測儀。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，采用單片機(jī)對電纜發(fā)熱溫度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，不僅具有組態(tài)簡單、監(jiān)控準(zhǔn)確可靠、自動(dòng)報(bào)警等優(yōu)點(diǎn)。而且由于使用*測溫度技術(shù)，從而能夠比傳統(tǒng)的測溫方法減少誤判斷，達(dá)到減少電纜火災(zāi)事故發(fā)生幾率的目的。
　　
　　3.1監(jiān)測儀的總體結(jié)構(gòu)
　　
　　系統(tǒng)框如圖1所示。主控模塊用于控制其他模塊的運(yùn)行和協(xié)作，其中我們利用測溫模塊得出的數(shù)據(jù)進(jìn)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(shù)據(jù)和時(shí)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(jī)采用89C52。存儲電路采用Dallas公司生產(chǎn)的DS1225Y，具有64KB的存儲空間，可滿足我們的歷史報(bào)警數(shù)據(jù)保存要求。顯示電路采用1602液晶顯示器。鍵盤查詢采用4個(gè)按鍵，分別實(shí)現(xiàn)為時(shí)間調(diào)整、時(shí)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(bào)警。
　　
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　　電力電纜發(fā)熱的在線監(jiān)測技術(shù)（2）
　　
　　北極星電力信息化網(wǎng)2013-11-1211:53:15我要投稿
　　
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　　3.3溫度傳感器
　　
　　在實(shí)際電纜運(yùn)行中，導(dǎo)體在20℃時(shí)的溫度系數(shù)，銅取0.00393，鋁取0.00403。每條電纜需要接一個(gè)溫度傳感器，我們采用Dallas公司開發(fā)的一線制數(shù)字溫度傳感器DS18B20，與傳統(tǒng)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(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程可設(shè)置9～12位的分辨率，可以在750ms內(nèi)將溫度轉(zhuǎn)化為12位的數(shù)字量，其溫度響應(yīng)速度是較重要的，經(jīng)過試驗(yàn)溫度產(chǎn)生突變應(yīng)及時(shí)傳輸或記錄，如正常運(yùn)行溫度為60℃，短路時(shí)為250℃，必須及時(shí)記錄，因?yàn)槎搪泛箅娐窌詣?dòng)跳閘，如不及時(shí)記錄溫度會降下來。利用DS18B20可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用一線制總線對DS18B20進(jìn)行多點(diǎn)溫度監(jiān)控時(shí)，多采用在一DQ線上串接多個(gè)DS18B20器件，在本文的監(jiān)測儀中并非用多點(diǎn)測溫而是利用傳感器的組網(wǎng)功能將每條電纜當(dāng)成一個(gè)點(diǎn)來進(jìn)行測溫。安裝前把溫度傳感器安裝在鋁盒子，實(shí)際安裝時(shí)把電纜外護(hù)層清理干凈，并涂上環(huán)氧樹脂，把鋁盒子粘在電纜外護(hù)層，然后將引出線和控制板連接。
　　
　　在DS18B20規(guī)格書中并未說明可串接的傳感器大數(shù)量，但實(shí)際當(dāng)中不可能無限制的掛接，考慮到單片機(jī)處理能力以及總線驅(qū)動(dòng)，并且通過試驗(yàn)我們在保證效率和穩(wěn)定性的情況下，實(shí)際制作一個(gè)單片機(jī)接8個(gè)傳感器也就是同時(shí)處理8條電纜的發(fā)熱狀態(tài)的監(jiān)測儀。
　　
　　監(jiān)測儀同時(shí)掛接8個(gè)DS18B20，采用單總線接入方式，可以利用DS18B20的自動(dòng)搜索功能定位到每個(gè)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(shù)和系統(tǒng)穩(wěn)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(zhuǎn)換方式是采用同時(shí)轉(zhuǎn)換，所以需要電流較大，不能利用信號線供電，否則系統(tǒng)無法正常工作。由于系統(tǒng)中使用了多片DSl8B20構(gòu)成溫度傳感器網(wǎng)絡(luò),結(jié)合DSl8B20的實(shí)際特點(diǎn)和系統(tǒng)的需求,提出如下解決方案。
　　
　　首先利用DSl8B20的內(nèi)部報(bào)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(shí)候可根據(jù)編號查詢報(bào)警值得知哪條電纜異常。
　　
　　溫度報(bào)警框圖由CPU計(jì)算發(fā)出，發(fā)出的報(bào)警信號范圍如下：電纜運(yùn)行規(guī)程規(guī)定：交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜允許高連續(xù)工作溫度90℃，油浸紙絕緣電纜允許高連續(xù)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(jù)測試交聯(lián)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(fā)熱”的報(bào)警信號分別設(shè)定為75℃和50℃。電纜是允許短時(shí)過負(fù)荷運(yùn)行，交聯(lián)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(fù)荷”的警告信號分別設(shè)定為90℃和60℃。電纜過負(fù)荷如果超過48h必須增大電纜導(dǎo)體的截面積，否則會損壞絕緣引起火災(zāi)。以上的發(fā)熱和過負(fù)荷的信號必須和電纜通過的實(shí)際電流相對應(yīng)，否則會產(chǎn)生誤差。如10KV三相120mm2交聯(lián)電纜在環(huán)境溫度25℃時(shí)允許的載流量是28，發(fā)出“注意，電纜己發(fā)熱”的報(bào)警信號應(yīng)該是大于允許的載流量，當(dāng)環(huán)境溫度大于25℃時(shí)，如果測出電纜的實(shí)際發(fā)熱溫度大于允許高連續(xù)工作溫度，應(yīng)減少電流運(yùn)行。
　　
　　當(dāng)交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜和油浸紙絕緣電纜短路時(shí)溫度可達(dá)到250℃，這時(shí)必須把“注意，電纜己短路”的嚴(yán)重警告信號設(shè)定為240℃，電纜短路是不能繼續(xù)運(yùn)行的。
　　
　　3.4查詢電路
　　
　　查詢電路主要用于查詢電纜歷史報(bào)警溫度和時(shí)間，以便檢修人員隨時(shí)了解和掌握運(yùn)行中電纜每一個(gè)時(shí)間的發(fā)熱情況（可查詢范圍根據(jù)存儲電路DS1225Y的64KB可存信息量，約700條以上記錄設(shè)定，超出記錄，自動(dòng)剔除舊的數(shù)據(jù)，提供接口將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到pc機(jī)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(jī)內(nèi)存，發(fā)命令給89C52的讀寫程序，查找對應(yīng)的地址單元，把地址單元內(nèi)容讀取出來。
　　
　　4結(jié)束語
　　
　　在狀態(tài)檢修中我們對運(yùn)行中的電纜采用新的監(jiān)測技術(shù)，把傳感器安裝在電纜頭，可準(zhǔn)確監(jiān)測電纜頭及整條電纜的發(fā)熱情況，及時(shí)準(zhǔn)確掌握運(yùn)行中的發(fā)熱情況，以便作出減少負(fù)荷或停止運(yùn)行等相應(yīng)措施。由于能及時(shí)提醒人們把電纜的發(fā)熱控制在正常范圍之內(nèi)，所以能有效防止火災(zāi)事故發(fā)生。
 

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