试析电力电缆线路运行温度在线检测技术应用

试析电力电缆线路运行温度在线检测技术应用

毛好

（国网太原供电公司山西太原030200）

摘要：提高电力电缆线路运行温度在线检测技术，为全面提升国家电网的供电质量提供了有效的保证。在这个全面发展的社会中，提高电网的供电质量，能更好的促使我国的经济发展，提高人们的生活水平，保障让人们的物质需求，从身体上和精神上的满足国民的需求。人的生活环境、条件都好了，那就能更进一步的使我们国家健康的、可持续的发展。

关键词：电力电缆；线路运行；在线检测

一、电力电缆温度在线监测系统现状

1.1电信号传感器

电信号传感器主要指的是常用的热电偶、热电阻传感器等类型。其工作原理是利用感温器件把温度数据转换成电信号，一般常常安装于故障易发处，对其实时监测。传统这种的电信号传感器，操作简单易于上手、测温精度高,反应速度快,但是也存在着许多局限性，比如电信号传感器布线复杂、热敏电阻比较容易损坏、监测范围有限等缺点。目前，由于设备的限制，我国大部分电厂和供电公司都仍在采用基于电信号传感器的测温系统,效果不尽人意，因此，我们急需更加先进的测温系统来代替电信号传感器。

1.2光信号传感器

光信号传感器主要是指分布式光纤测温系统和光纤光栅测温系统。光纤传感技术是一种新型的测温技术，今年来受到人们极大的关注。在光信号传感器中最具有代表性的便是分布式光纤温度检测技术．其基本原理是后向拉曼散射效应。具体来说就是根据入射光在光纤内通过时,不同位置温度的不同会引起该处的光线的散射率不同,故散射光的强度不同,因此体现出温度值的不同，在长距离电缆温度在线监测方面，具有较强的优势。光纤技术的飞速发展，也为电力电缆线路温度的在线监测带来了突破性的飞跃。当然，这种技术也有不足之处，造价高、维修困难等也是下一步只待解决的问题。目前我国江苏连云港田湾核电站电力电缆系统，采用的便是光纤测温系统，测温精度极高、效果不错，但相对造价昂贵。对于，光纤测温的普及还需要一段时间，需要进一步努力。

二、电力电缆线路运行温度在线检测技术应用

2.1电缆发热的在线监测仪

传统的测温方法既不精确又容易失效，而且很难掌握每一条电缆每一个时间的发热情况，因此，我们决定采用智能温度传感器，并结合单片机系统制作一款适合于电网电缆状态检修的监测仪。随着电子技术的发展，采用单片机对电缆发热温度进行连续监测，不仅具有组态简单、监控准确可靠、自动报警等优点。而且由于使用先进精确的测温度技术，从而能够比传统的测温方法减少误判断，达到减少电缆火灾事故发生几率的目的。

2.2硬件的选择

主控模块：主控单片机采用89C52。存储电路采用Dallas公司生产的DS1225Y，具有64KB的存储空间，可满足我们的历史报警数据保存要求。显示电路采用1602液晶显示器。键盘查询采用4个按键，分别实现为时间调整、时间的加减、温度查询，用查询法完成读键功能。另外加装蜂鸣器用于报警。

2.3温度传感器

在实际电缆运行中，导体在20℃时的温度系数，铜取0.00393，铝取0.00403。每条电缆需要接一个温度传感器，我们采用Dallas公司开发的一线制数字温度传感器DS18B20，与传统的热敏电阻温度传感器相比，能够直接读出被测温度，并且根据实际要求通过简单的编程可设置9～12位的分辨率，可以在750ms内将温度转化为12位的数字量，其温度响应速度是较重要的，经过试验温度产生突变应及时传输或记录，如正常运行温度为60℃，短路时为250℃，必须及时记录，因为短路后电路会自动跳闸，如不及时记录温度会降下来。利用DS18B20可轻松地组建传感器网络，应用一线制总线对DS18B20进行多点温度监控时，多采用在一DQ线上串接多个DS18B20器件，在本文的监测仪中并非用多点测温而是利用传感器的组网功能将每条电缆当成一个点来进行测温。安装前把温度传感器安装在铝盒子，实际安装时把电缆外护层清理干净，并涂上环氧树脂，把铝盒子粘在电缆外护层，然后将引出线和控制板连接。

在DS18B20规格书中并未说明可串接的传感器最大数量，但实际当中不可能无限制的挂接，考虑到单片机处理能力以及总线驱动，并且通过试验我们在保证效率和稳定性的情况下，实际制作一个单片机接8个传感器也就是同时处理8条电缆的发热状态的监测仪。

监测仪同时挂接8个DS18B20，采用单总线接入方式，可以利用DS18B20的自动搜索功能定位到每个芯片的注册编号。如果采用分组方式将传感器挂接在不同端口上可提高温度采集效率，但是要以牺牲芯片的端口数和系统稳定性为前提，在测温效率要求不是很高的情况下采用单总线是有利的。另外需注意的是，由于各DS18B20转换方式是采用同时转换，所以需要电流较大，不能利用信号线供电，否则系统无法正常工作。由于系统中使用了多片DSl8B20构成温度传感器网络，结合DSl8B20的实际特点和系统的需求，提出如下解决方案。

温度报警框图由CPU计算发出，发出的报警信号范围如下：电缆运行规程规定：交联聚乙烯绝缘电缆允许最高连续工作温度90℃，油浸纸绝缘电缆允许最高连续工作温度为60℃，这是指电缆线芯的温度。但是测温模块是测电缆外表的温度，根据测试交联聚乙烯绝缘电缆线芯的温度和外表的温度差为15℃，油浸纸绝缘电缆线芯的温度和外表的温度差为10℃。这样把“注意，电缆己发热”的报警信号分别设定为75℃和50℃。电缆是允许短时过负荷运行，交联聚乙烯绝缘电缆允许100℃，油浸纸绝缘电缆允许70℃，这样必须把“注意，电缆己过负荷”的警告信号分别设定为90℃和60℃。电缆过负荷如果超过48h必须增大电缆导体的截面积，否则会损坏绝缘引起火灾。以上的发热和过负荷的信号必须和电缆通过的实际电流相对应，否则会产生误差。如10KV三相联系120mm2交联电缆在环境温度25℃时允许的载流量是285A，发出“注意，电缆己发热”的报警信号应该是大于允许的载流量，当环境温度大于25℃时，如果测出电缆的实际发热温度大于允许最高连续工作温度，应减少电流运行。

2.4查询电路

查询电路主要用于查询电缆历史报警温度和时间，以便检修人员随时了解和掌握运行中电缆每一个时间的发热情况（可查询范围根据存储电路DS1225Y的64KB可存信息量，约700条以上记录设定，超出记录，自动剔除最旧的数据，提供接口将数据导出到pc机硬盘上）。通过按钮确定要显示第几天的温度值，把温度值读到单片机内存，发命令给89C52的读写程序，查找对应的地址单元，把地址单元内容读取出来。

结语

电力电缆线路运行温度在线检测技术对保证线路正常运行有着重要的意义。为了满足技术的需要，新型的分布式光纤连载在线检测的方法就得到了有效地应用，实现了电力电缆线路运行温度的在线检测。这种检测技术有效克服了传统检测技术的不足，很大程度的提高了检测电缆线路运行温度的速度。基于此，本文对电力电缆线路运行温度在线检测技术应用进行探讨分析。

参考文献

[1]熊齐林．电力电缆线路运行温度在线检测技术的应用[J]．自动化应用，2015．

[2]李胜国．电力电缆及其管沟在线综合监控系统的研究[D].山东大学，2014．