电力电缆头温度监测与报警系统的设计与研究

电力电缆头温度监测与报警系统的设计与研究

程斌,唐建立,李耸

华北石油管理局有限公司电力分公司 河北 任丘 062550

摘要：随着传感器产品技术、测量技术及计算机技术的不断发展,目前中国国内的电力电缆测试领域已涌现出了通过测试预判线缆过热隐患、利用直流堆叠方法根据获取的直流分量测算线缆绝缘阻力、利用交流叠加法监测线缆的绝缘老化程度,及根据直流分量法测试由水树枝整流产生的直流泄漏分量等手段。目前,电力电缆发热分析方法主要有二个特点,一是聚焦于利用研究电缆对自身本身的发热来判断电力电缆的有效载流,另一是通过考察应用环境中产生的外部或人工热量对电力电缆有效载流的影响。

关键词：电力电缆头；温度监测；报警系统；

引言

电力资源已经成为我国最主要的能源之一，大中小城市的电力资源消耗迅速增加，为了满足广大群众的用电需求，广泛地应用电力电缆作为传输工具和连接线路。当前我国电力行业工程项目的开发力度不断增加，为了不占用过多的土地资源，电缆通常一般都埋设在地下，这就在一定程度上增加了电力电缆故障的排查难度。若维修工作不及时，那么很容易增加停电问题的出现概率，给民众带来了生活困难，直接影响人们的生产生活。结合我国当前的社会发展趋势来看，电力系统故障中最关键的故障类型便是电缆故障，要想确保我国电力系统的稳定和安全运行，就应该第一时间进行电力电缆故障检验检测，精准提出电缆检查方法，并且有效地提出解决该故障的措施，修复电力电缆故障，从而推动电力工程的稳定和安全。

1电力电缆线路的特征

电缆、接头等零部件构成了电力电缆线路，主要是用来输送电力能源。电力电缆线路在运行过程中不受极端天气的影响。电力电缆线路运行过程中不会伤害绿化植物。能够为构建美丽城市做出贡献。处于地下的电缆在一个管道中可以容纳数量庞大的线路。发生安全意外的概率小。维修成本低。但是从实际情况来看，电力电缆线路也存在一定问题。只能够输送有限的截面积电流。需要消耗大量的建设成本，且运行质量与电压息息相关。一旦在运行过程中出现故障，需要花费较长的时间进行维修。

2电力电缆故障检测的重要性

当前我国电力电缆的数量以及规模不断扩大，人工检测的难度也比较大。在电力电缆故障检测的过程中，往往人工检测的精准性相对较低，所需的施工人本、人力成本也相对较大，所以实现电力电缆故障智能化检测已经成为未来发展的必然趋势。我国当前已经进入信息化与智能化时代，已经在社会各个行业普及，将智能化技术引入传统检测技术紧密融合，可以最大程度上查找到故障发生的位置，判断电力电缆所出现故障的原因，更好地检查出电力电缆故障，为电能的输送和支配奠定良好基础。

3温度监测与报警系统的硬件设计

电力电缆头温度监测装置的硬件设计结构主要由以下几个重要的部分组成：CPU核心板（STM32F103）、4G通信模块、温度采集模块、电源电路以及储能电池。在硬件设计当中，电源的设计是极其重要的一个部分，在系统硬件中所要应用到的电池，需要有着极大的储电量，在实际应用贯彻各种更不需要进行频繁的更换，这样在节省项目应用成本的同时，还能够很大程度上减少系统维护工作人员的工作压力，保障相关人员的工作安全。同时，电力电缆头部分工作过程中会产生局部的高温，用于电力电缆头部位的温度监测终端硬件要具备极强的耐高温能力，防止因高温造成系统硬件的使用故障。为此，本次设计中关于系统中硬件终端的电池，选择使用储能更多是，更能适应高温环境工作条件的高能电池，作为本次系统设计中温度监测终端硬件的基础电源。温度采集模块中的温感元件主要是采用PT100监测温度。PT100温度传感器是一种以白金做成的电阻式温度检测器。PT100的测温原理主要是基于电阻的热效应进行温度测量，根据电阻的阻值随温度的变化而改变的特点，因此通过感温电阻的阻值来确定温度。PT100测温元件，当温度为0摄氏度时，阻值为100欧，其电阻R和温度T变化的关系式如式2-1：R=100(1+0.00392T)PT100探头主要放置在电力电缆头相应的温度测量位置，温度变化会引起PT100阻值发生变化，对应单片机的ADC采集引脚的电压也会发生相应的变化，电压信号测量的准确度将直接影响温度测量的精确度。

4温度监测终端功能模块检验

为了验证整个温度监测装置，通过在实验室恒温加热箱内进行温度采样实验，得出本系统温度监测终端采集的温度误差不大于±1℃，平均误差为0.36℃。实验结果证明本系统温度监测终端温度采样数据准确度高。

5电力电缆运行维护工作

5.1不断强化施工人员专业水平

为了提升电力电缆运行质量，要在施工各环节就提升电力电缆施工质量。对施工管理制度进行完善，严格规范电力电缆铺设规范和施工标准，细化各项施工制度，定期对施工人员进行培训。在电缆施工的过程中，必须要求施工人员具有专业水平，在施工前尽心施工设计交底工作，对各项电力电缆铺设环节进行把控。不断提升施工人员的专业水平，定期开展专业施工技术培训，杜绝让施工人员按照自己的施工经验和习惯盲目地进行施工，杜绝电力电缆故障隐患问题出现。落实权责发生机制，对各个电力电缆施工项目的权责进行落实，若因为施工原因导致了电力电缆故障，应该第一时间进行权责追查，让每个施工人员都具备质量意识，从施工建设根源上减少电力电缆故障发生。

5.2做好电缆破坏处理工作

在电力电缆运行过程中经常容易发生设备破坏问题，比如说电缆芯断裂、变电站零部件缺少等。之所以会发生这种情况，除了受天气影响之外，更多的来自人为损坏，尤其在偏远山区这种事情屡见不鲜。尽管说监控技术的转型升级以及安全宣传教育工作的落实，当前已经很少有人破坏电线、盗取电缆零部件。如果裸露的电路没有绝缘体覆盖，将会威胁路过人的生命安全。因此，检修人员一定要落实检查工作，一旦发现被破坏的电缆，需要将其放置在固定位置，并设置警示牌。之后，立即指派专门的工作人员进行处理。另外，对于肆意破坏电力电缆的人应当加大惩处力度，以儆效尤。

5.3实时监测电缆的温度

为确保电缆可以处在稳定的运行状态，实现安全可靠的电力传输，必须要制定有针对性的故障防范措施。在实际工作中应当做好对电力电缆运行温度的密切监控，避免其过热。对配电网运行来说，其中必然会有很多大功率设备，所以很容易导致电力电缆温度的增加。相关作业人员要结合具体情况开展好温度监测工作，促进电缆整体运行效率的提升，为电力能源的安全稳定传输打下坚实的技术基础。与此同时，还要求作业人员能够对可能发生故障问题的区域实施定期巡检，有效减少电缆故障发生概率。

结束语

电力电缆头是电网系统中的最为薄弱的环节，电缆头过热会引发电缆故障，如果不及时进行温度监测，将会引发电网瘫痪，为能够有效提升电网运行的可靠性和安全性，本文设计了电力电缆头温度监测和报警系统，介绍了温度监测与报警系统的软硬件设计并验证了温度监测终端功能，为电力电缆存在的隐患进行了提前预判，及时处理电缆异常情况，提高供电可靠性。

参考文献

[1]王锟,谭王景,刘晓莎.电力电缆头温度监测与报警系统的设计与研究[J].时代汽车,2022(10):10-12.

[2]杜莉.电力电缆无线温度监测系统设计[J].北京工业职业技术学院学报,2020,19(01):23-27.

[3]黄岩.电力电缆接头的温度监测与预警研究[J].时代农机,2015,42(10):35-36.

[4]田成凤.电力电缆接头温度监测与预警技术的研究[J].光纤与电缆及其应用技术,2015(04):33-36.

[5]许晔.电力电缆接头运行温度监测系统设计[J].自动化应用,2015(07):124-125+127.