金海鵬

國網(wǎng)遼寧省電力有限公司阜新供電公司， 遼寧阜新 123000

1 電力電纜在線監(jiān)測技術(shù)

電力電纜檢測技術(shù)是電力電纜狀態(tài)評估的基礎(chǔ)，國外在此方面起步較早，始于上個(gè)世紀(jì)中期，開始主要是定期試驗(yàn)維修，即離線檢測。到七十年代，隨著電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息處理技術(shù)和的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展，才使得電力電纜的在線監(jiān)測技術(shù)取得較大的突破，并逐步進(jìn)入實(shí)用化階段，而隨后的數(shù)字技術(shù)的出現(xiàn)，使電力電纜的監(jiān)測上了一個(gè)新的臺階。我國的電力電纜檢測技術(shù)始于上世紀(jì)八十年代，雖然起步有點(diǎn)晚，但在不斷發(fā)展和進(jìn)步的同時(shí)也取得一些研究成果，如1989 年，我國自主研制出第一臺電力電纜故障檢測儀。

為了避免事故發(fā)生，使煤礦能夠安全生產(chǎn)，電力部門會對有關(guān)部門進(jìn)行電纜預(yù)防性試驗(yàn)。預(yù)防性試驗(yàn)分為非破壞性試驗(yàn)和破壞性試驗(yàn)兩種。非破壞性試驗(yàn)是在不會破壞電纜絕緣前提下或較低的電壓下進(jìn)行的相關(guān)試驗(yàn)，通過電纜表現(xiàn)出來的各種特性間接判斷電纜的絕緣狀況；破壞性試驗(yàn)也稱絕緣耐壓試驗(yàn)，絕緣耐壓試驗(yàn)通過現(xiàn)場模擬各種實(shí)際電壓以考驗(yàn)其絕緣水平，此試驗(yàn)對電纜本身具有不可逆轉(zhuǎn)的破壞性。

實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，預(yù)防性試驗(yàn)對電力設(shè)備的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。但傳統(tǒng)的預(yù)防性試驗(yàn)有著固有的缺陷，因?yàn)轭A(yù)防性試驗(yàn)需要停電檢測，而許多重要設(shè)備又不允許輕易停電，況且停電后的設(shè)備狀態(tài)與運(yùn)行中的狀態(tài)相比具有較大的差異，這也大大影響了判斷準(zhǔn)度。除此之外，周期性的停電檢查不僅需要耗費(fèi)大量的人力物力，而且由于不能實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，也不能保證電纜在檢修間隔期不出現(xiàn)故障。因此，十分有必要大力發(fā)展電纜在線監(jiān)測技術(shù)。目前，國內(nèi)外正在積極探索的幾種在線監(jiān)測方法主要有諧波分量法 、直流成分法、介質(zhì)損耗tgδ、交流疊加法、接地電流法、直流疊加法、局部放電法。

本論文以礦用高壓電纜為研究對象，根據(jù)一定的篩選原則對礦用高壓電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建，能有效提高系統(tǒng)預(yù)警的準(zhǔn)確性和可信性。

2 礦用高壓電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)總體框架

本設(shè)計(jì)將礦用高壓電纜的監(jiān)測系統(tǒng)分為監(jiān)測子站、傳輸網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控中心三大部分，單個(gè)監(jiān)測子站就可以獨(dú)立完成數(shù)據(jù)采集、處理、存儲、現(xiàn)場報(bào)警顯示等功能，是整個(gè)系統(tǒng)的核心。其中，數(shù)據(jù)采集量應(yīng)包括一系列參數(shù)（電壓、負(fù)荷電流、接地電流、局部放電溫濕度等），但由于條件限制，本系統(tǒng)僅選擇了溫度參量，若需采集其他數(shù)據(jù)，可直接在微處理器單元上開發(fā)接口，并增加相應(yīng)的硬件電路和控制程序即可。

2.1 監(jiān)測子站設(shè)計(jì)

我們采用如下方案來完成監(jiān)測子站系統(tǒng)設(shè)計(jì)，首先選用DS18B20 數(shù)字溫度傳感器采集溫度數(shù)據(jù)，MSP430F149 單片機(jī)作為微處理器；然后由處理器對采集的信號按特定的算法做深度挖掘和分析處理；最后，微處理器根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果一方面對現(xiàn)場情況進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲、顯示或現(xiàn)場報(bào)警顯示，另一方面將評估結(jié)論傳送給無線通信網(wǎng)絡(luò)，由監(jiān)控中心接收。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)將系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)分為監(jiān)控中心運(yùn)行管理程序和監(jiān)測子站控制程序兩大部分。監(jiān)控中心運(yùn)行管理程序負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的管理、運(yùn)行和維護(hù)，該程序運(yùn)行在監(jiān)控中心的上位機(jī)上。本設(shè)計(jì)將該程序分為主界面層和應(yīng)用層兩大部分：主界面層為一個(gè)操作面板，可控制一些操作命令的發(fā)送，也可用于數(shù)據(jù)顯示；應(yīng)用層主要包括系統(tǒng)設(shè)置和調(diào)試、數(shù)據(jù)查詢等。

監(jiān)控中心的作用是接收來自監(jiān)測子站的所有結(jié)論性數(shù)據(jù)，使工作人員可以實(shí)時(shí)了解整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。首先是由監(jiān)控中心的工作人員發(fā)出啟動命令，系統(tǒng)便開始完成初始化工作，主要包括無線通信網(wǎng)絡(luò)的初始化，數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)初始化，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)初始化等；初始化工作完成后，工作人員可發(fā)送操作指令，操作指令通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳送到各個(gè)監(jiān)測子站；監(jiān)測子站收到命令后，便開始運(yùn)行監(jiān)測子站控制程序，最后再由無線網(wǎng)絡(luò)將程序運(yùn)行結(jié)果返回至監(jiān)控中心。

監(jiān)測子站控制程序主要作用是完成一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)檢測，數(shù)據(jù)處理，現(xiàn)場報(bào)警顯示等工作。另外，監(jiān)測子站作為無線傳感網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)無線終端，還負(fù)責(zé)將程序運(yùn)行結(jié)果通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送至監(jiān)控中心。

監(jiān)測子站作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，需要完成數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)處理，算法實(shí)現(xiàn)等所有工作，所以監(jiān)測子站的控制程序在本系統(tǒng)中地位十分重要。按照模塊化的設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)將監(jiān)測子站的控制程序分為五大部分，主要由數(shù)據(jù)采集模塊（接收溫度數(shù)據(jù)采集命令，然后檢測電纜表皮的溫度數(shù)據(jù)）、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、結(jié)果顯示模塊、數(shù)據(jù)通信模塊等組成。

3 結(jié)論與展望

本文實(shí)現(xiàn)了礦用高壓電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括總體框架和監(jiān)測子站的軟硬件設(shè)計(jì)。但由于條件限制，本系統(tǒng)僅選擇了溫度參量，若需采集其他數(shù)據(jù)，可直接在微處理器單元上開發(fā)接口，并增加相應(yīng)的硬件電路和控制程序即可。由于篇幅限制，本文僅僅給出了礦用高壓電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并未給出對收集到的數(shù)據(jù)的處理方法，按照目前我們的研究結(jié)果，對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行灰關(guān)聯(lián)分析會比較有效果，在以后的研究中，我們會從這一方面著手。

[1]張海龍.110～220KV XLPE電纜絕緣在線監(jiān)測技術(shù)研究[D].武漢： 武漢大學(xué)，2009.

[2]李闖.損耗電流諧波分量測試系統(tǒng)的研制[D].黑龍江： 哈爾濱理工大學(xué)，2010.

[3]何俊佳.XLPE電纜主絕緣狀態(tài)檢測方法的研究[D].武漢： 華中科技大學(xué)，2005.

[4]張鍇.高壓交聯(lián)聚乙烯接地電流機(jī)理與故障分析[D].天津： 天津大學(xué)，2011.

[5]郭燦新，張麗，錢勇等.XLPE電力電纜中局部放電檢測及定位技術(shù)的研究現(xiàn)狀[J].高壓電器，2009，45(3)：56-60.