朱根良

中圖分類(lèi)號(hào):TM247文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1673-0992(2009)12-037-01

摘要:電力電纜在運(yùn)行過(guò)程中,必然要出現(xiàn)絕緣老化現(xiàn)象,甚至發(fā)生絕緣擊穿,引起供電線(xiàn)路的突發(fā)停電事故。本文主要介紹下基于C8051單片機(jī)電纜在線(xiàn)檢測(cè)裝備,檢測(cè)的項(xiàng)目主要包括電纜通,短,斷及電纜接頭溫度,環(huán)境溫度與濕度,電纜泄露電流等,最后,對(duì)論文進(jìn)行總結(jié),并對(duì)未來(lái)研究進(jìn)行展望。希望為電力系統(tǒng)安全、方便、迅捷的檢測(cè)電纜狀態(tài)及環(huán)境,溫度信息提供有利的理論與實(shí)踐依據(jù)。

關(guān)鍵詞:電力電纜;檢測(cè);故障;診斷

在實(shí)際的電力傳輸過(guò)程中,由于電纜接頭眾多,并且容易發(fā)生內(nèi)部故障和外部故障,引發(fā)的電纜火災(zāi)在整個(gè)電纜事故中約占一半以上。為了有效地避免隱患事故的發(fā)生, 采用對(duì)電纜接頭進(jìn)行實(shí)時(shí)的溫度監(jiān)測(cè), 全面準(zhǔn)確地了解各個(gè)接頭點(diǎn)的工作狀況,確定維修計(jì)劃,可確保送電安全。

一、電纜故障的現(xiàn)狀與特點(diǎn)

電力電纜的故障不是一下發(fā)展起來(lái)的,而是由于長(zhǎng)期運(yùn)行造成絕緣老化而最終導(dǎo)致?lián)舸?。有調(diào)查顯示,現(xiàn)在全國(guó)運(yùn)行的電力電纜故障80%以上是由于電力電纜附件故障引起的,其中電纜接頭引起的事故占一半以上。電纜接頭故障也可分為外部熱故障和內(nèi)部熱故障兩類(lèi):第一類(lèi)是外部熱故障。第二類(lèi)是內(nèi)部熱故障。電纜接頭處過(guò)熱造成的電纜短路放炮所引起的火災(zāi),將導(dǎo)致大面積電纜燒壞,設(shè)備停機(jī),短時(shí)間內(nèi)無(wú)法恢復(fù)生產(chǎn),造成重大經(jīng)濟(jì)損失。研究設(shè)計(jì)電力電纜火災(zāi)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就是為了能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電力電纜的溫度變化,在溫度越限或溫升速度越限時(shí)能及時(shí)報(bào)警,并指出發(fā)熱點(diǎn)位置,通知運(yùn)行人員及時(shí)處理,從而保證運(yùn)行安全,避免經(jīng)濟(jì)損失。

二、電纜故障在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方法及比較

在線(xiàn)檢測(cè)是一種對(duì)運(yùn)行中電纜絕緣狀況的有效檢測(cè)手段。了解電纜絕緣老化的機(jī)理,根據(jù)電纜運(yùn)行環(huán)境分析可能造成電纜絕緣老化的因素,并積極開(kāi)展電纜絕緣的在線(xiàn)監(jiān)測(cè),掌握運(yùn)行中的交聯(lián)電力電纜的絕緣狀況,及早發(fā)現(xiàn)電纜存在的缺陷,并采取相應(yīng)的對(duì)策,消除事故根源,對(duì)提高電網(wǎng)供電可靠性有著重要的作用。該方法的優(yōu)點(diǎn):①測(cè)試設(shè)備接入時(shí),不用斷開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)任何回路和接點(diǎn),也不影響電纜網(wǎng)絡(luò)輸電運(yùn)行;② 增加的測(cè)試接地點(diǎn)常常選擇電纜接頭處,而且只在監(jiān)測(cè)時(shí)接通,不測(cè)時(shí)仍斷開(kāi),不改變?cè)到y(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行性能;③對(duì)于長(zhǎng)電纜可沿電纜線(xiàn)路增加多個(gè)測(cè)點(diǎn),使故障點(diǎn)查找更為準(zhǔn)確;本系統(tǒng)無(wú)須另外布設(shè)測(cè)試電纜,全系統(tǒng)使用無(wú)線(xiàn)通信,被測(cè)電纜線(xiàn)路長(zhǎng)度不限。

三、基于單片機(jī)的電力電纜故障在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的原理

基于C8051單片機(jī)的電力電纜故障在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件主要有:計(jì)算機(jī)、單片機(jī)系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊以及各種適配器等組成。便攜式計(jì)算機(jī)作為主機(jī),控制和協(xié)調(diào)單片機(jī)系統(tǒng)的工作,單片機(jī)系統(tǒng)作為子機(jī),完成對(duì)電纜的檢測(cè)。在進(jìn)行電纜檢測(cè)時(shí),便攜式計(jì)算機(jī)首先向單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)送一串同步信號(hào).協(xié)調(diào)主機(jī)和子機(jī)之間的通信,緊接著主機(jī)向子機(jī)發(fā)送待檢測(cè)電纜的芯數(shù)和子機(jī)啟動(dòng)電纜檢查信號(hào);在子機(jī)檢查結(jié)束之后,主機(jī)主要用來(lái)接收子機(jī)傳送來(lái)的電纜檢查信息,經(jīng)過(guò)分析之后,給出電纜的通、短、斷、電纜接頭溫度,環(huán)境溫濕度、電纜泄露電流等信息以及排故方案。

四、基于單片機(jī)的電力電纜故障在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成

1.硬件系統(tǒng)

本電纜接頭的溫度監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)采用以C8051單片機(jī)為核心的監(jiān)測(cè)方案。整個(gè)系統(tǒng)由兩大部分組成:一是硬件系統(tǒng),二是軟件系統(tǒng)。本系統(tǒng)由上位PC機(jī)、主控制機(jī)和溫度采集器三部分組成。整個(gè)系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上可分為三層:由微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成的上位機(jī)用戶(hù)監(jiān)控層,單片機(jī)系統(tǒng)分別構(gòu)成的主控制機(jī)控制層和采集器測(cè)量層。

2.軟件系統(tǒng)

本系統(tǒng)采用組態(tài)軟件和VB語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了電纜溫度,環(huán)境溫濕度,泄露電流監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和人機(jī)界面。本系統(tǒng)包括電纜接頭溫度,環(huán)境溫濕度,電纜泄露電流監(jiān)測(cè)主畫(huà)面,報(bào)警窗口,歷史曲線(xiàn),實(shí)時(shí)曲線(xiàn)及幫助等畫(huà)面。系統(tǒng)工況界面可以顯示地理接線(xiàn)(電子地圖)和電氣接線(xiàn)。本系統(tǒng)以顯示某變電所的電氣接線(xiàn)圖為電纜溫度監(jiān)測(cè)主畫(huà)面。圖中對(duì)電纜進(jìn)行編號(hào),顯示出相應(yīng)電纜接頭的溫度。當(dāng)某電纜接頭溫度超過(guò)設(shè)定溫度值時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)相應(yīng)的溫度指示燈顏色變化,通知現(xiàn)場(chǎng)管理人員及時(shí)排除故障。

五、數(shù)據(jù)分析

1.電纜在線(xiàn)絕緣信息分析

電纜線(xiàn)路名稱(chēng)、編號(hào)、初始泄露電流、測(cè)試時(shí)間、運(yùn)行時(shí)電纜泄露電流隨電壓變化的情況,泄露電流隨溫度、濕度變化的情況。

2.電纜運(yùn)行絕緣故障信息分析

電纜線(xiàn)路名稱(chēng)、編號(hào)、故障時(shí)間、對(duì)應(yīng)泄露電流、電纜型號(hào)、電壓等級(jí)、輔助測(cè)量電流、計(jì)算故障點(diǎn)位置、電纜運(yùn)行絕緣變化情況分析、電纜故障原因分析、電纜運(yùn)行及故障情況統(tǒng)計(jì)。具體處理過(guò)程為:開(kāi)始時(shí),測(cè)試儀處于待機(jī)狀態(tài),等待主機(jī)發(fā)出工作命令,一旦接收到主機(jī)發(fā)送來(lái)的命令字后,就對(duì)命令字進(jìn)行分析,按照一定的工作方式和采樣頻率進(jìn)行脈沖的發(fā)送、接收、數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ),采集夠8 k數(shù)據(jù)則認(rèn)為此次數(shù)據(jù)采集任務(wù)完成,然后,把RAM中的數(shù)據(jù)通過(guò)串行口發(fā)送回主機(jī)處理,于是,本次工作過(guò)程完成,返回等待狀態(tài),等待下一次命令。同時(shí)系統(tǒng)還可將各個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的溫度值實(shí)時(shí)地以表格形式和曲線(xiàn)形式表示出來(lái)。由于上位管理計(jì)算機(jī)可對(duì)各個(gè)采集器的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ),所以,每次啟動(dòng)該在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),便會(huì)自動(dòng)地讀出歷史數(shù)據(jù),利用表格或曲線(xiàn)圖可以把具體到某個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)顯示出來(lái),并可將該表格或曲線(xiàn)圖打印出來(lái),以備管理者通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)分析進(jìn)而得到溫度趨勢(shì)的發(fā)展預(yù)測(cè),及時(shí)獲取報(bào)警信號(hào)。在監(jiān)測(cè)各個(gè)采集器和網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況時(shí),如發(fā)現(xiàn)異常,可及時(shí)采取措施進(jìn)行維護(hù)或修復(fù)。

六、結(jié)論

本文介紹的基于單片機(jī)C8051在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)電纜連接頭的溫度,環(huán)境溫濕度,電纜泄露電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),可以有效地防止由于動(dòng)力電纜連接頭絕緣降低導(dǎo)致過(guò)熱故障而引發(fā)的火災(zāi)。本系統(tǒng)可應(yīng)用于電力、冶金、煤礦和港口等企業(yè)、實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力電纜接頭溫度的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。另外, 該系統(tǒng)如稍加改造, 也可用于糧庫(kù)、檔案室、圖書(shū)館、蔬菜大棚等溫度監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)。

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