單片機在電力電纜故障在線檢測中的應(yīng)用探討

朱根良

中圖分類號:TM247文獻標識碼:A文章編號:1673-0992(2009)12-037-01

摘要:電力電纜在運行過程中,必然要出現(xiàn)絕緣老化現(xiàn)象,甚至發(fā)生絕緣擊穿,引起供電線路的突發(fā)停電事故。本文主要介紹下基于C8051單片機電纜在線檢測裝備,檢測的項目主要包括電纜通,短,斷及電纜接頭溫度,環(huán)境溫度與濕度,電纜泄露電流等,最后,對論文進行總結(jié),并對未來研究進行展望。希望為電力系統(tǒng)安全、方便、迅捷的檢測電纜狀態(tài)及環(huán)境,溫度信息提供有利的理論與實踐依據(jù)。

關(guān)鍵詞:電力電纜;檢測;故障;診斷

在實際的電力傳輸過程中,由于電纜接頭眾多,并且容易發(fā)生內(nèi)部故障和外部故障,引發(fā)的電纜火災(zāi)在整個電纜事故中約占一半以上。為了有效地避免隱患事故的發(fā)生, 采用對電纜接頭進行實時的溫度監(jiān)測, 全面準確地了解各個接頭點的工作狀況,確定維修計劃,可確保送電安全。

一、電纜故障的現(xiàn)狀與特點

電力電纜的故障不是一下發(fā)展起來的,而是由于長期運行造成絕緣老化而最終導(dǎo)致?lián)舸?。有調(diào)查顯示,現(xiàn)在全國運行的電力電纜故障80%以上是由于電力電纜附件故障引起的,其中電纜接頭引起的事故占一半以上。電纜接頭故障也可分為外部熱故障和內(nèi)部熱故障兩類:第一類是外部熱故障。第二類是內(nèi)部熱故障。電纜接頭處過熱造成的電纜短路放炮所引起的火災(zāi),將導(dǎo)致大面積電纜燒壞,設(shè)備停機,短時間內(nèi)無法恢復(fù)生產(chǎn),造成重大經(jīng)濟損失。研究設(shè)計電力電纜火災(zāi)在線監(jiān)測系統(tǒng)就是為了能夠?qū)崟r監(jiān)測電力電纜的溫度變化,在溫度越限或溫升速度越限時能及時報警,并指出發(fā)熱點位置,通知運行人員及時處理,從而保證運行安全,避免經(jīng)濟損失。

二、電纜故障在線監(jiān)測方法及比較

在線檢測是一種對運行中電纜絕緣狀況的有效檢測手段。了解電纜絕緣老化的機理,根據(jù)電纜運行環(huán)境分析可能造成電纜絕緣老化的因素,并積極開展電纜絕緣的在線監(jiān)測,掌握運行中的交聯(lián)電力電纜的絕緣狀況,及早發(fā)現(xiàn)電纜存在的缺陷,并采取相應(yīng)的對策,消除事故根源,對提高電網(wǎng)供電可靠性有著重要的作用。該方法的優(yōu)點:①測試設(shè)備接入時,不用斷開現(xiàn)場任何回路和接點,也不影響電纜網(wǎng)絡(luò)輸電運行;② 增加的測試接地點常常選擇電纜接頭處,而且只在監(jiān)測時接通,不測時仍斷開,不改變原系統(tǒng)的運行環(huán)境和運行性能;③對于長電纜可沿電纜線路增加多個測點,使故障點查找更為準確;本系統(tǒng)無須另外布設(shè)測試電纜,全系統(tǒng)使用無線通信,被測電纜線路長度不限。

三、基于單片機的電力電纜故障在線監(jiān)測的原理

基于C8051單片機的電力電纜故障在線監(jiān)測系統(tǒng)的硬件主要有:計算機、單片機系統(tǒng)、無線收發(fā)模塊以及各種適配器等組成。便攜式計算機作為主機,控制和協(xié)調(diào)單片機系統(tǒng)的工作,單片機系統(tǒng)作為子機,完成對電纜的檢測。在進行電纜檢測時,便攜式計算機首先向單片機系統(tǒng)發(fā)送一串同步信號.協(xié)調(diào)主機和子機之間的通信,緊接著主機向子機發(fā)送待檢測電纜的芯數(shù)和子機啟動電纜檢查信號;在子機檢查結(jié)束之后,主機主要用來接收子機傳送來的電纜檢查信息,經(jīng)過分析之后,給出電纜的通、短、斷、電纜接頭溫度,環(huán)境溫濕度、電纜泄露電流等信息以及排故方案。

四、基于單片機的電力電纜故障在線監(jiān)測系統(tǒng)的組成

1.硬件系統(tǒng)

本電纜接頭的溫度監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)采用以C8051單片機為核心的監(jiān)測方案。整個系統(tǒng)由兩大部分組成:一是硬件系統(tǒng),二是軟件系統(tǒng)。本系統(tǒng)由上位PC機、主控制機和溫度采集器三部分組成。整個系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上可分為三層:由微型計算機系統(tǒng)構(gòu)成的上位機用戶監(jiān)控層,單片機系統(tǒng)分別構(gòu)成的主控制機控制層和采集器測量層。

2.軟件系統(tǒng)

本系統(tǒng)采用組態(tài)軟件和VB語言實現(xiàn)了電纜溫度,環(huán)境溫濕度,泄露電流監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和人機界面。本系統(tǒng)包括電纜接頭溫度,環(huán)境溫濕度,電纜泄露電流監(jiān)測主畫面,報警窗口,歷史曲線,實時曲線及幫助等畫面。系統(tǒng)工況界面可以顯示地理接線(電子地圖)和電氣接線。本系統(tǒng)以顯示某變電所的電氣接線圖為電纜溫度監(jiān)測主畫面。圖中對電纜進行編號,顯示出相應(yīng)電纜接頭的溫度。當某電纜接頭溫度超過設(shè)定溫度值時,系統(tǒng)自動產(chǎn)生報警信號相應(yīng)的溫度指示燈顏色變化,通知現(xiàn)場管理人員及時排除故障。

五、數(shù)據(jù)分析

1.電纜在線絕緣信息分析

電纜線路名稱、編號、初始泄露電流、測試時間、運行時電纜泄露電流隨電壓變化的情況,泄露電流隨溫度、濕度變化的情況。

2.電纜運行絕緣故障信息分析

電纜線路名稱、編號、故障時間、對應(yīng)泄露電流、電纜型號、電壓等級、輔助測量電流、計算故障點位置、電纜運行絕緣變化情況分析、電纜故障原因分析、電纜運行及故障情況統(tǒng)計。具體處理過程為:開始時,測試儀處于待機狀態(tài),等待主機發(fā)出工作命令,一旦接收到主機發(fā)送來的命令字后,就對命令字進行分析,按照一定的工作方式和采樣頻率進行脈沖的發(fā)送、接收、數(shù)據(jù)的采集和存儲,采集夠8 k數(shù)據(jù)則認為此次數(shù)據(jù)采集任務(wù)完成,然后,把RAM中的數(shù)據(jù)通過串行口發(fā)送回主機處理,于是,本次工作過程完成,返回等待狀態(tài),等待下一次命令。同時系統(tǒng)還可將各個測溫點的溫度值實時地以表格形式和曲線形式表示出來。由于上位管理計算機可對各個采集器的歷史數(shù)據(jù)進行存儲,所以,每次啟動該在線監(jiān)測系統(tǒng),便會自動地讀出歷史數(shù)據(jù),利用表格或曲線圖可以把具體到某個監(jiān)測點的歷史數(shù)據(jù)顯示出來,并可將該表格或曲線圖打印出來,以備管理者通過對歷史數(shù)據(jù)分析進而得到溫度趨勢的發(fā)展預(yù)測,及時獲取報警信號。在監(jiān)測各個采集器和網(wǎng)絡(luò)的運行情況時,如發(fā)現(xiàn)異常,可及時采取措施進行維護或修復(fù)。

六、結(jié)論

本文介紹的基于單片機C8051在線監(jiān)測系統(tǒng)通過對電纜連接頭的溫度,環(huán)境溫濕度,電纜泄露電流進行實時監(jiān)測,可以有效地防止由于動力電纜連接頭絕緣降低導(dǎo)致過熱故障而引發(fā)的火災(zāi)。本系統(tǒng)可應(yīng)用于電力、冶金、煤礦和港口等企業(yè)、實現(xiàn)對動力電纜接頭溫度的在線監(jiān)測。另外, 該系統(tǒng)如稍加改造, 也可用于糧庫、檔案室、圖書館、蔬菜大棚等溫度監(jiān)測與控制系統(tǒng)。

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