胡正勇，李 驥，徐湘憶，黃 華，曹志強(qiáng)，陸冰冰

(1.國(guó)網(wǎng)上海市電力公司電力科學(xué)研究院，上海 200437；2.上海電纜研究所，上海 200093)

基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的中壓電力電纜生產(chǎn)過(guò)程遠(yuǎn)程監(jiān)造系統(tǒng)

胡正勇1，李 驥2，徐湘憶1，黃 華2，曹志強(qiáng)1，陸冰冰1

(1.國(guó)網(wǎng)上海市電力公司電力科學(xué)研究院，上海 200437；2.上海電纜研究所，上海 200093)

為解決電力電纜生產(chǎn)過(guò)程中監(jiān)造人員長(zhǎng)期異地工作給電纜監(jiān)造工作帶來(lái)的諸多不便，在符合監(jiān)造工作自身管理流程的前提下，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將工廠的生產(chǎn)情況進(jìn)行信息化采集后存儲(chǔ)到工廠數(shù)據(jù)中心，進(jìn)而通過(guò)系統(tǒng)遠(yuǎn)程應(yīng)用終端進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)用、數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)分析等功能。遠(yuǎn)程監(jiān)造系統(tǒng)的應(yīng)用使電力電纜的生產(chǎn)監(jiān)造活動(dòng)更加規(guī)范及時(shí)，從而更加高效、經(jīng)濟(jì)的完成監(jiān)造工作。

電力電纜；遠(yuǎn)程監(jiān)造系統(tǒng)；生產(chǎn)數(shù)據(jù)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)電網(wǎng)的建設(shè)提出更高的要求，電力電纜作為電網(wǎng)建設(shè)中的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其產(chǎn)品質(zhì)量受到用戶越來(lái)越高的重視。隨著電力電纜電壓等級(jí)越來(lái)越高、截面越來(lái)越大，工藝控制越來(lái)越苛刻，對(duì)電纜的加工制造提出了更精的要求，也要求電纜的監(jiān)造人員不斷改進(jìn)和完善監(jiān)造工作。

1 電纜監(jiān)造工作現(xiàn)狀

電纜監(jiān)造工作通常包括生產(chǎn)工序的檢查和電纜的出廠試驗(yàn)。在電力電纜的生產(chǎn)工序監(jiān)造中，通常包括的重要工序有：導(dǎo)體絞合工序、絕緣線芯三層擠出工序、銅帶繞包工序、成纜絞合工序和護(hù)套擠出工序[1]。而電力電纜的出廠檢驗(yàn)主要包括的電氣性能試驗(yàn)項(xiàng)目有：導(dǎo)體直流電阻測(cè)試、局部放電測(cè)試和耐壓測(cè)試[2]。

電力電纜的生產(chǎn)制造過(guò)程往往需要24 h開(kāi)機(jī)，受限于監(jiān)造的人力物力投入，再加上每個(gè)監(jiān)造點(diǎn)散布于車間的各個(gè)工位，監(jiān)造人員往往無(wú)法全過(guò)程監(jiān)造電纜的所有制造流程，往往只能選擇固定的時(shí)間和工序進(jìn)行監(jiān)造，這就大大降低了監(jiān)造工作的效率。

電力電纜的出廠試驗(yàn)部分(如局部放電試驗(yàn)和耐壓試驗(yàn))只能派監(jiān)造工程師在電纜制造企業(yè)進(jìn)行目擊試驗(yàn)。電纜出廠后，受限于施工現(xiàn)場(chǎng)的干擾和測(cè)試設(shè)備的容量限制，很難在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行局部放電試驗(yàn)和耐壓試驗(yàn)，這樣無(wú)形增加了用戶的使用風(fēng)險(xiǎn)和驗(yàn)收成本。

而局部放電試驗(yàn)和耐壓試驗(yàn)是檢測(cè)電力電纜絕緣層潛在缺陷有效手段，是電力電纜出廠試驗(yàn)項(xiàng)目中極為重要的出廠試驗(yàn)項(xiàng)目，該試驗(yàn)項(xiàng)目要求試驗(yàn)人員不僅具有較高的專業(yè)知識(shí)背景，還要有較強(qiáng)的責(zé)任心，這也顯得出廠試驗(yàn)的監(jiān)造工作尤為必要。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

在大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等一系列新技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展背景下，將這些技術(shù)引入電力電纜的生產(chǎn)監(jiān)造過(guò)程成為可能，進(jìn)而使電纜的工藝控制水平得到提高，電纜生產(chǎn)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)得到記錄。

圖1 中壓電力電纜生產(chǎn)過(guò)程遠(yuǎn)程監(jiān)造系統(tǒng)架構(gòu)

基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電力電纜生產(chǎn)質(zhì)量監(jiān)造系統(tǒng)，包括以下幾個(gè)部分：①電力電纜絕緣線芯三層共擠工藝的監(jiān)造；②電力電纜成纜工藝中銅帶屏蔽層、成纜和護(hù)套擠出工藝的監(jiān)造；③電力電纜出廠試驗(yàn)中局部放電試驗(yàn)和耐壓試驗(yàn)的監(jiān)造；④以上三個(gè)部分?jǐn)?shù)據(jù)和視頻圖像的存儲(chǔ)及調(diào)用系統(tǒng)。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

對(duì)于絕緣線芯三層共擠工藝，數(shù)據(jù)采集程序內(nèi)置于絕緣線芯三層共擠裝置的控制主機(jī)中，從主機(jī)的內(nèi)存中讀取所需工藝數(shù)據(jù)，并向接頭單元發(fā)送，由接頭單元轉(zhuǎn)發(fā)至數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)裝置。數(shù)據(jù)采集流程如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)采集流程

對(duì)于局部放電試驗(yàn)和耐壓試驗(yàn)，則分成兩種情況：(1)對(duì)于有數(shù)據(jù)處理功能的局部放電檢測(cè)系統(tǒng)，編寫(xiě)能夠在Windows下(包括windows 95， windows XP， windows 7)運(yùn)行的軟件，從局部放電的軟件中，通過(guò)底層的內(nèi)存讀取技術(shù)，直接獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后通過(guò)工控機(jī)通信接口將獲得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)搅硪慌_(tái)計(jì)算機(jī)(如圖3所示)；(2)對(duì)于沒(méi)有數(shù)據(jù)處理功能的模擬局部放電檢測(cè)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)局部放電和耐壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集裝置，將信號(hào)通過(guò)信號(hào)處理單元輸入到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(如圖4所示)。

圖3 數(shù)字型局放數(shù)據(jù)采集流程

圖4 模型信號(hào)局放數(shù)據(jù)采集流程

系統(tǒng)將工廠的生產(chǎn)線生產(chǎn)數(shù)據(jù)和出廠試驗(yàn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，然后將數(shù)據(jù)通過(guò)企業(yè)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)上傳到企業(yè)數(shù)據(jù)中心，而遠(yuǎn)程控制中心利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與企業(yè)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行信息交互，實(shí)時(shí)調(diào)用工廠生產(chǎn)情況或查詢歷史生產(chǎn)信息。系統(tǒng)可以根據(jù)電纜制造時(shí)的工藝參數(shù)，在數(shù)據(jù)中心服務(wù)器中設(shè)置關(guān)鍵工位的參數(shù)要求，當(dāng)生產(chǎn)線的實(shí)際數(shù)據(jù)超出設(shè)定要求時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)發(fā)送警告信息給工廠質(zhì)量工程師或遠(yuǎn)端監(jiān)測(cè)人員。

3 系統(tǒng)各部分功能

在整個(gè)系統(tǒng)中，各個(gè)部分通過(guò)不同的數(shù)據(jù)傳感器和攝像頭分別采集各類數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)流傳送到數(shù)據(jù)中心，各部分的功能如下。

3.1 絕緣線芯三層共擠工藝監(jiān)造

本部分主要為機(jī)頭溫度傳感器采集擠出機(jī)機(jī)頭溫度，X光機(jī)厚度傳感器采集擠出線芯導(dǎo)體屏蔽層、絕緣層和絕緣屏蔽層厚度，走線傳感器采集走線信息，高清攝像頭采集擠出機(jī)控制室和擠出機(jī)的機(jī)頭畫(huà)面。

在電纜線芯的三層擠出工藝中，絕緣層的平均厚度、最薄處厚度和偏心度為關(guān)鍵工藝指標(biāo)，通過(guò)參數(shù)的預(yù)置，系統(tǒng)可以將測(cè)量值和預(yù)置參數(shù)值進(jìn)行比較，然后對(duì)超標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記和報(bào)警，人機(jī)界面如圖5所示。

圖5 三層共擠工藝監(jiān)造人機(jī)界面

3.2 成纜工藝中銅帶屏蔽層、成纜和護(hù)套擠出工藝監(jiān)造

本部分通過(guò)多個(gè)高清攝像頭分別拍攝銅帶屏蔽繞包工藝、纜芯成纜工藝和外護(hù)套擠出工藝的生產(chǎn)線畫(huà)面，之后將數(shù)據(jù)流傳送到數(shù)據(jù)中心，遠(yuǎn)程監(jiān)造中心可以通過(guò)高清攝像頭的旋轉(zhuǎn)、放大、縮小等功能進(jìn)行局部與整體監(jiān)造，如圖6所示。

圖6 生產(chǎn)過(guò)程高清視頻界面

3.3 出廠試驗(yàn)的局部放電試驗(yàn)和耐壓試驗(yàn)監(jiān)造

本部分通過(guò)局部放電傳感器和電壓傳感器采集試驗(yàn)時(shí)的局部放電量值和電壓值，并將試驗(yàn)數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)中心并進(jìn)行分析判斷；同時(shí)通過(guò)兩個(gè)攝像頭分別拍攝高壓試驗(yàn)廳控制室圖像和高壓屏蔽室圖像并傳送到數(shù)據(jù)中心，記錄升壓和降壓過(guò)程，規(guī)范實(shí)驗(yàn)員的操作程序。

系統(tǒng)依據(jù)電力電纜國(guó)標(biāo)、行標(biāo)等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，結(jié)合用戶需求，對(duì)出廠試驗(yàn)中的局部放電試驗(yàn)和耐壓試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)和報(bào)警，典型判斷標(biāo)準(zhǔn)包括局部放電的背景放電量需要小于5 pC，試驗(yàn)時(shí)樣品的放電量小于10 pC(例行試驗(yàn)要求)；或局部放電的背景放電量需要小于2.5 pC，試驗(yàn)時(shí)樣品的放電量小于5 pC(型式試驗(yàn)要求)，當(dāng)局部放電值和背景噪聲值大于標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警。對(duì)于耐壓試驗(yàn)，系統(tǒng)自動(dòng)記錄試驗(yàn)電壓和試驗(yàn)時(shí)間，當(dāng)試驗(yàn)電壓和試驗(yàn)時(shí)間不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警。局部放電試驗(yàn)和耐壓試驗(yàn)人機(jī)界面如圖7所示。

圖7 局部放電試驗(yàn)和耐壓試驗(yàn)人機(jī)界面

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電力電纜的制造設(shè)備種類繁多，數(shù)量龐大，同時(shí)設(shè)備分散，難以同時(shí)監(jiān)造，而監(jiān)造人員又不能長(zhǎng)期駐廠監(jiān)造，推進(jìn)電力電纜遠(yuǎn)程監(jiān)造系統(tǒng)是非常必要和重要的工作。(1)通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)造系統(tǒng)，可以使企業(yè)管理層和用戶及時(shí)、全面準(zhǔn)確的掌握電纜生產(chǎn)制造過(guò)程中的工藝質(zhì)量狀況和設(shè)備的使用情況，對(duì)質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的統(tǒng)計(jì)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，進(jìn)行質(zhì)量改進(jìn)，提高質(zhì)量水平。(2)通過(guò)監(jiān)造系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，進(jìn)而生成表單，形成質(zhì)量數(shù)據(jù)報(bào)表，節(jié)省了大量的人力物力，將信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與質(zhì)量監(jiān)督活動(dòng)進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合，優(yōu)化了工廠的人力資源配置，降低了制造商的管理成本，同時(shí)也節(jié)省了客戶的監(jiān)造成本。(3)通過(guò)構(gòu)建遠(yuǎn)程監(jiān)造系統(tǒng)，使監(jiān)造人員遠(yuǎn)程監(jiān)造成為可能，克服了監(jiān)造人員有限、分散和遠(yuǎn)程辦公的不便，能夠在第一時(shí)間獲得監(jiān)造信息，同時(shí)在發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題時(shí)能在第一時(shí)間反饋和進(jìn)行缺陷處理。(4)通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)造系統(tǒng)進(jìn)行缺陷的報(bào)警和預(yù)警，能有效避免人工監(jiān)造的疏漏，實(shí)現(xiàn)監(jiān)造的全天候無(wú)縫銜接。

[1]于景鳳,趙峰.電力電纜實(shí)用技術(shù)[M].北京：中國(guó)水里水電出版社，2003.

[2]王春紅.電線電纜手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2001.

(本文編輯：楊林青)

Remote Supervision System for MV Power Cable Manufacturing Process Based on Internet Technology

HU Zhengyong1，LI Ji2，XU Xiangyi1，HUANG hua2，CAO Zhiqiang1，LU bingbing1

(1.State Grid Electric Power Research Institute, SMEPC, Shanghai 200437, China; 2.Shanghai Electric Cable Research Institute, Shanghai 200093, China)

In view of the inconvenience of long-term off-site work of MV power cable manufacture supervision personnel, and in accordance with the supervision management procedures, the factory′s production information is stored in the factory data center through the Internet technology. Then the system application remote terminal is used for data call, data query and data analysis, etc. The application of remote supervision system makes the power cable manufacturing supervision more standardized and timely, so that it is more efficient and more economical to complete the supervision work.

power cable；remote supervision；manufacturing process

10.11973/dlyny201703007

胡正勇(1985—)，男，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)殡娏υO(shè)備高壓試驗(yàn)及狀態(tài)評(píng)價(jià)。

TM726.4

B

2095-1256(2017)03-0247-04

2017-03-15