朱根良

中图分类号:TM247文献标识码:A文章编号:1673-0992(2009)12-037-01

摘要:电力电缆在运行过程中,必然要出现绝缘老化现象,甚至发生绝缘击穿,引起供电线路的突发停电事故。本文主要介绍下基于C8051单片机电缆在线检测装备,检测的项目主要包括电缆通,短,断及电缆接头温度,环境温度与湿度,电缆泄露电流等,最后,对论文进行总结,并对未来研究进行展望。希望为电力系统安全、方便、迅捷的检测电缆状态及环境,温度信息提供有利的理论与实践依据。

关键词:电力电缆;检测;故障;诊断

在实际的电力传输过程中,由于电缆接头众多,并且容易发生内部故障和外部故障,引发的电缆火灾在整个电缆事故中约占一半以上。为了有效地避免隐患事故的发生, 采用对电缆接头进行实时的温度监测, 全面准确地了解各个接头点的工作状况,确定维修计划,可确保送电安全。

一、电缆故障的现状与特点

电力电缆的故障不是一下发展起来的,而是由于长期运行造成绝缘老化而最终导致击穿。有调查显示,现在全国运行的电力电缆故障80%以上是由于电力电缆附件故障引起的,其中电缆接头引起的事故占一半以上。电缆接头故障也可分为外部热故障和内部热故障两类:第一类是外部热故障。第二类是内部热故障。电缆接头处过热造成的电缆短路放炮所引起的火灾,将导致大面积电缆烧坏,设备停机,短时间内无法恢复生产,造成重大经济损失。研究设计电力电缆火灾在线监测系统就是为了能够实时监测电力电缆的温度变化,在温度越限或温升速度越限时能及时报警,并指出发热点位置,通知运行人员及时处理,从而保证运行安全,避免经济损失。

二、电缆故障在线监测方法及比较

在线检测是一种对运行中电缆绝缘状况的有效检测手段。了解电缆绝缘老化的机理,根据电缆运行环境分析可能造成电缆绝缘老化的因素,并积极开展电缆绝缘的在线监测,掌握运行中的交联电力电缆的绝缘状况,及早发现电缆存在的缺陷,并采取相应的对策,消除事故根源,对提高电网供电可靠性有着重要的作用。该方法的优点:①测试设备接入时,不用断开现场任何回路和接点,也不影响电缆网络输电运行;② 增加的测试接地点常常选择电缆接头处,而且只在监测时接通,不测时仍断开,不改变原系统的运行环境和运行性能;③对于长电缆可沿电缆线路增加多个测点,使故障点查找更为准确;本系统无须另外布设测试电缆,全系统使用无线通信,被测电缆线路长度不限。

三、基于单片机的电力电缆故障在线监测的原理

基于C8051单片机的电力电缆故障在线监测系统的硬件主要有:计算机、单片机系统、无线收发模块以及各种适配器等组成。便携式计算机作为主机,控制和协调单片机系统的工作,单片机系统作为子机,完成对电缆的检测。在进行电缆检测时,便携式计算机首先向单片机系统发送一串同步信号.协调主机和子机之间的通信,紧接着主机向子机发送待检测电缆的芯数和子机启动电缆检查信号;在子机检查结束之后,主机主要用来接收子机传送来的电缆检查信息,经过分析之后,给出电缆的通、短、断、电缆接头温度,环境温湿度、电缆泄露电流等信息以及排故方案。

四、基于单片机的电力电缆故障在线监测系统的组成

1.硬件系统

本电缆接头的温度监测与预警系统采用以C8051单片机为核心的监测方案。整个系统由两大部分组成:一是硬件系统,二是软件系统。本系统由上位PC机、主控制机和温度采集器三部分组成。整个系统从结构上可分为三层:由微型计算机系统构成的上位机用户监控层,单片机系统分别构成的主控制机控制层和采集器测量层。

2.软件系统

本系统采用组态软件和VB语言实现了电缆温度,环境温湿度,泄露电流监控系统的数据采集和人机界面。本系统包括电缆接头温度,环境温湿度,电缆泄露电流监测主画面,报警窗口,历史曲线,实时曲线及帮助等画面。系统工况界面可以显示地理接线(电子地图)和电气接线。本系统以显示某变电所的电气接线图为电缆温度监测主画面。图中对电缆进行编号,显示出相应电缆接头的温度。当某电缆接头温度超过设定温度值时,系统自动产生报警信号相应的温度指示灯颜色变化,通知现场管理人员及时排除故障。

五、数据分析

1.电缆在线绝缘信息分析

电缆线路名称、编号、初始泄露电流、测试时间、运行时电缆泄露电流随电压变化的情况,泄露电流随温度、湿度变化的情况。

2.电缆运行绝缘故障信息分析

电缆线路名称、编号、故障时间、对应泄露电流、电缆型号、电压等级、辅助测量电流、计算故障点位置、电缆运行绝缘变化情况分析、电缆故障原因分析、电缆运行及故障情况统计。具体处理过程为:开始时,测试仪处于待机状态,等待主机发出工作命令,一旦接收到主机发送来的命令字后,就对命令字进行分析,按照一定的工作方式和采样频率进行脉冲的发送、接收、数据的采集和存储,采集够8 k数据则认为此次数据采集任务完成,然后,把RAM中的数据通过串行口发送回主机处理,于是,本次工作过程完成,返回等待状态,等待下一次命令。同时系统还可将各个测温点的温度值实时地以表格形式和曲线形式表示出来。由于上位管理计算机可对各个采集器的历史数据进行存储,所以,每次启动该在线监测系统,便会自动地读出历史数据,利用表格或曲线图可以把具体到某个监测点的历史数据显示出来,并可将该表格或曲线图打印出来,以备管理者通过对历史数据分析进而得到温度趋势的发展预测,及时获取报警信号。在监测各个采集器和网络的运行情况时,如发现异常,可及时采取措施进行维护或修复。

六、结论

本文介绍的基于单片机C8051在线监测系统通过对电缆连接头的温度,环境温湿度,电缆泄露电流进行实时监测,可以有效地防止由于动力电缆连接头绝缘降低导致过热故障而引发的火灾。本系统可应用于电力、冶金、煤矿和港口等企业、实现对动力电缆接头温度的在线监测。另外, 该系统如稍加改造, 也可用于粮库、档案室、图书馆、蔬菜大棚等温度监测与控制系统。

参考文献:

[1] 孙涵芳.单片机原理与应用[M].北京:北京航空航天大学出版社.1991.

[2] 成永红. 电力设备绝缘检测与诊断[M].北京:中国电力出版社出版.2001

[3] 陈天翔,段建东,陈天韬,等.电力电缆绝缘在线监测测量方法及判据设计[J].高压电器,2004.3

[4] 索南加乐,张超,王树刚.基于模型识别法的小电流接地故障选线研究[J]. 电力系统自动化,200.19