基于現(xiàn)代信息技術(shù)的電纜接頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)研究

劉莉

摘? 要：近年來在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中電纜接頭過熱故障問題的處理成為電力設(shè)備管理期間的重點(diǎn)和難點(diǎn)工作，主要因為電網(wǎng)內(nèi)的電纜接頭數(shù)量多、分布的范圍廣，加之運(yùn)行的環(huán)境較為惡劣，導(dǎo)致管理的難度增加，人工測溫方式已經(jīng)無法滿足電纜接頭的實時性監(jiān)控需求，合理采用現(xiàn)代信息技術(shù)設(shè)計電纜接頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)至關(guān)重要。基于此，本文提出現(xiàn)代信息技術(shù)為基礎(chǔ)的電纜接頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計建議，旨在為增強(qiáng)電纜接頭溫度監(jiān)控效果提供幫助。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代信息技術(shù);電纜接頭溫度;在線監(jiān)控系統(tǒng)

電纜接頭溫度的監(jiān)控管理過程中采用現(xiàn)代信息技術(shù)構(gòu)建在線監(jiān)控系統(tǒng)，能夠提升電纜接頭溫度監(jiān)控的實時性、動態(tài)性水平，確保溫度的有效監(jiān)督和控制，預(yù)防出現(xiàn)電纜接頭溫度過高的問題，促使電纜系統(tǒng)的良好運(yùn)行。

1 基于現(xiàn)代信息技術(shù)的電纜接頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

1.1系統(tǒng)的設(shè)計方案

整體測溫系統(tǒng)設(shè)計的過程中，結(jié)合電纜接頭的溫度在線監(jiān)控特點(diǎn)和需求，制定完善的設(shè)計方案：

1）配置無源、無線類型的溫度傳感器設(shè)備

將溫度傳感器設(shè)備設(shè)置在電纜附件內(nèi)部，同時為提升設(shè)備安裝和維護(hù)的便利性，將絕緣賽當(dāng)做是設(shè)備澆注母體設(shè)計模具。且溫度傳感器設(shè)備的應(yīng)用，使用無線信號發(fā)送的方式，考慮到信號發(fā)送的距離較短，難以將數(shù)據(jù)信息發(fā)送到變電站和調(diào)度中心等區(qū)域，因此需設(shè)置專門的通信接口，利用通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸，設(shè)置后臺用戶軟件，便于全面進(jìn)行電纜接頭溫度數(shù)據(jù)信息的收集和分析。

2）配置無線溫度采集器設(shè)備

無線溫度采集器設(shè)備在應(yīng)用過程中主要進(jìn)行溫度傳感器測量溫度信號數(shù)據(jù)的接收，還是先將測量溫度位置的溫度數(shù)據(jù)值顯示出來，通過帶背光的液晶屏設(shè)備全天候清晰顯示電纜接頭溫度數(shù)據(jù)值?？紤]到在停電之后溫度傳感器不能正常運(yùn)行，如若溫度傳感器依然發(fā)送溫度測量的信號，就代表這段電纜線路處于帶電的狀態(tài)，在此情況下可將LED指示燈設(shè)置在溫度采集器設(shè)備的面板上，用來進(jìn)行電纜帶電的指示。

3）溫度后臺專家系統(tǒng)的配置

此類系統(tǒng)在實際設(shè)計的過程中可采用VR軟件與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行整體系統(tǒng)軟件的開發(fā)，設(shè)計菜單選擇的模式，運(yùn)行界面設(shè)置線路圖、表格，實時性將電纜接頭溫度測量點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)值顯示出來，可進(jìn)行任意階段溫度歷史數(shù)據(jù)值的查詢，做出溫度超出限制指標(biāo)的報警，記錄時間信息、傳感器設(shè)備編號信息、線路信息和相序信息等，設(shè)置報警數(shù)據(jù)值，進(jìn)行數(shù)據(jù)報表的打印處理。

1.2整體系統(tǒng)的設(shè)計

1.2.1無線溫度傳感器設(shè)計

整體系統(tǒng)內(nèi)需要合理設(shè)置無線溫度傳感器的節(jié)點(diǎn)，如圖1所示，傳感器設(shè)備在應(yīng)用的過程中可以實時性采集電纜接頭位置的溫度數(shù)據(jù)值，對已經(jīng)采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行預(yù)處理，通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將溫度采集的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心系統(tǒng)。對于溫度采集與發(fā)射的系統(tǒng)，主要涉及固定螺釘部分、溫度傳感器部分和引線部分，其中固定螺絲主要用來進(jìn)行溫度傳感器的固定，使其能夠固定在溫度采集芯棒上面，而引線則進(jìn)行溫度采集芯棒部件和懸浮電極部件的連接。在溫度傳感器的內(nèi)部需要設(shè)置無源、無線發(fā)射器部件，一次性注塑成型絕緣塞，在絕緣塞的內(nèi)部區(qū)域設(shè)計直接接觸類型的溫度傳感器，用來進(jìn)行電纜接頭位置的導(dǎo)體溫度測量分析，同時還可利用無源、無線發(fā)射器設(shè)備將測量的溫度數(shù)據(jù)值傳送到周圍的溫度數(shù)據(jù)采集單元，確保實時性進(jìn)行電纜附件溫度的測量。另外，還需使用引線進(jìn)行溫度采集芯棒部件和懸浮電極的連接，在絕緣墊塊的內(nèi)部區(qū)域設(shè)計電勢差，為內(nèi)部的電子電路供應(yīng)充足的電源，無需在外部區(qū)域設(shè)置電源，可借助無線射頻信號的形式對溫度測量數(shù)據(jù)值進(jìn)行發(fā)送，并且進(jìn)行電纜附件安裝的過程中，也無需設(shè)置內(nèi)部接線或是外部的接線，優(yōu)勢在于能夠使得溫度傳感器和外部的位置良好接觸，使傳感器設(shè)備能夠和溫度采集系統(tǒng)、信號發(fā)射系統(tǒng)、絕緣電纜附件等一體化設(shè)置，不需要在外部設(shè)置電源，即可實時性使用無線射頻信號進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)值的發(fā)送，能夠簡化溫度監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)數(shù)據(jù)測量的精確度，減少工作成本，增強(qiáng)數(shù)據(jù)監(jiān)控的安全性和可靠性。

溫度傳感器節(jié)點(diǎn)實際運(yùn)行的過程中，可以利用傳感器進(jìn)行電纜接頭溫度數(shù)據(jù)值的測量分析，利用A/D變換器進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，傳輸?shù)街骺匦酒膮^(qū)域，之后發(fā)送到射頻芯片控制器設(shè)備、路由器設(shè)備，完成數(shù)據(jù)發(fā)送之后明確是否可以繼續(xù)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)溫度的監(jiān)控，有效完成各項溫度監(jiān)控的操作。

1.2.2協(xié)調(diào)器的設(shè)計

協(xié)調(diào)器的設(shè)計目的在于有效進(jìn)行溫度傳感器采集的電纜接頭溫度數(shù)據(jù)信息的收集，利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將所接收的數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控中心平臺，之后監(jiān)控中心利用協(xié)調(diào)器進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置、對傳感器進(jìn)行控制。如圖2所示，為協(xié)調(diào)器設(shè)計的框架。

且協(xié)調(diào)器在實際應(yīng)用的過程中，需要明確路由數(shù)據(jù)是否需要進(jìn)行排隊，之后進(jìn)行路由器數(shù)據(jù)信息的接收，完成接收操作后發(fā)送到上位機(jī)系統(tǒng)，發(fā)送完成之后繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳遞，確保按照要求將數(shù)據(jù)信息傳送到監(jiān)控中心的平臺系統(tǒng)[1]。

1.2.3后臺專家系統(tǒng)的設(shè)計

后臺專家系統(tǒng)設(shè)計的過程中，需要明確整體的軟件方案，在監(jiān)控中心方面設(shè)置數(shù)據(jù)丟失率計算模塊、溫度數(shù)據(jù)值分析模塊、用戶人機(jī)交互模塊、組建管理的模塊、GPRS通訊模塊。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)方面設(shè)置組件管理模塊、通訊模塊、地址分配模塊和數(shù)據(jù)信息接收、發(fā)送模塊。

子節(jié)點(diǎn)設(shè)置入網(wǎng)請求模塊、數(shù)據(jù)信息接收發(fā)送模塊、溫度測量模塊、組建管理模塊等。

為保證后臺專家系統(tǒng)的良好運(yùn)行，應(yīng)合理進(jìn)行ZigBee的開發(fā)，設(shè)置協(xié)議棧架構(gòu)，構(gòu)建ZigBee的應(yīng)用層次、網(wǎng)絡(luò)層次、MAC層次、PHY層次，提高ZigBee協(xié)議的豐富性和實用性，以O(shè)SAL系統(tǒng)為基礎(chǔ)，制定各類任務(wù)處理的支持機(jī)制、消息快速有效傳輸?shù)臋C(jī)制等，在主函數(shù)main內(nèi)合理設(shè)置C程序的入口點(diǎn)。

對于此次系統(tǒng)的設(shè)計主要使用星型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，整體架構(gòu)的組成部分為協(xié)調(diào)器、終端、路由器等，利用ZigBee技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的構(gòu)建和設(shè)計，合理進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的布設(shè)，下位機(jī)設(shè)備進(jìn)行電纜接頭溫度數(shù)據(jù)信息的采集分析，構(gòu)建相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸。

后臺專家系統(tǒng)設(shè)計的過程中還需合理配置微處理器，使得GPRS模塊之內(nèi)所采集的溫度數(shù)據(jù)信息全面提取，重新進(jìn)行封裝處理，完善GPRS的數(shù)據(jù)信息發(fā)送模式：最開始階段向服務(wù)器發(fā)起連接，GPRS設(shè)備喚醒以后進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)信息的封裝處理，將所封裝的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給指定系統(tǒng)，確保數(shù)據(jù)信息的良好處理和分析[2]。

2 基于現(xiàn)代信息技術(shù)的電纜接頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 完善系統(tǒng)的應(yīng)用流程

在整體系統(tǒng)中主要使用的是模塊化類型的程序結(jié)構(gòu)，具有移植處理便利性和維護(hù)操作的便利性，主要涉及主程序部分、時間處理和溫度數(shù)據(jù)信息采集的子程序部分、數(shù)據(jù)顯示和通信接收、通信發(fā)送的子程序部分。系統(tǒng)在線進(jìn)行電纜接頭位置溫度數(shù)據(jù)信息的采集，讀取時鐘之后明確是否存在溫度超出限制的現(xiàn)象，一旦溫度超出限制就要發(fā)送報警信息，提醒相關(guān)人員進(jìn)行電纜接頭的處理，以此有效預(yù)防因為電纜接頭的溫度過高對整體電纜系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成不利影響。同時在對電纜接頭溫度進(jìn)行在線實時性監(jiān)控的過程中，還需合理設(shè)定多個級別的電纜接頭溫度限制數(shù)據(jù)值，通過系統(tǒng)進(jìn)行電纜接頭和電纜附件溫度安裝狀況的評估分析，實時性將各個設(shè)備的溫度數(shù)據(jù)顯示出來，科學(xué)進(jìn)行歷史溫度數(shù)據(jù)信息的分析，采用差異分析的措施、縱橫對比分析的措施等，判斷溫度變化的趨勢，提出運(yùn)行維護(hù)的建議措施，一旦在溫度在線監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)值超出標(biāo)準(zhǔn)要求和限制要求，就要及時作出預(yù)警，使運(yùn)行維護(hù)人員可以按照具體的數(shù)據(jù)指標(biāo)針對性進(jìn)行電纜接頭的維護(hù)和維修，以免出現(xiàn)嚴(yán)重的故障問題。

2.2 完善系統(tǒng)的應(yīng)用模式

為在線實時性有效進(jìn)行電纜接頭溫度的監(jiān)控，應(yīng)完善在線監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用模式，采用遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警的措施，利用無線數(shù)據(jù)信息采集器設(shè)備、短路接地故障傳感器設(shè)備、溫度測量傳感器設(shè)備等進(jìn)行電纜接頭溫度的實時性監(jiān)控和管理。首先，做好配電終端服務(wù)器系統(tǒng)、短路接地故障傳感器設(shè)備和電纜接頭方面在線監(jiān)測的初始化設(shè)置工作，對傳感器設(shè)備和電纜接頭部件進(jìn)行在線監(jiān)測，明確是否處于正常的運(yùn)行狀態(tài)，如果運(yùn)行正常則進(jìn)入到下一步操作，如果運(yùn)行不正常則需要重新做好初始化的設(shè)定;其次，利用ZigBee系統(tǒng)將傳感器設(shè)備和電纜接頭部件的溫度數(shù)據(jù)值傳輸?shù)綗o線數(shù)據(jù)傳感器系統(tǒng)內(nèi)部，準(zhǔn)確進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)值的分析，明確是否超出預(yù)先設(shè)定的指標(biāo)，一旦發(fā)現(xiàn)有數(shù)據(jù)值的問題，就要分析傳感器設(shè)備和電纜接頭是否存在溫度過高的問題，及時做好處理工作和運(yùn)行維護(hù)工作。最后，利用無線數(shù)據(jù)采集器設(shè)備將發(fā)生故障問題的點(diǎn)位數(shù)據(jù)值、坐標(biāo)數(shù)據(jù)值等傳輸?shù)椒?wù)器系統(tǒng)，通過服務(wù)器進(jìn)行警告信息的發(fā)送，這樣不僅能夠快速有效解決電纜接頭的溫度異常問題、故障問題，還能有效完成各項運(yùn)行維護(hù)工作和維修工作，通過科學(xué)合理的措施快速解決傳感器故障和電纜接頭溫度異常的問題，延長電纜接頭的應(yīng)用壽命，增強(qiáng)整體系統(tǒng)運(yùn)行的可控性和穩(wěn)定性，達(dá)到預(yù)期的運(yùn)維目的[3]。

結(jié)語：

綜上所述，基于現(xiàn)代信息技術(shù)的電纜接頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，需要完善系統(tǒng)硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)，合理設(shè)置溫度傳感器硬件、協(xié)調(diào)器硬件、溫度采集器硬件等，確保各類硬件設(shè)備的良好連接和運(yùn)行。同時還需重點(diǎn)完善后臺專家系統(tǒng)的軟件部分，合理設(shè)置軟件部分的功能模塊，確保在對電纜接頭溫度進(jìn)行在線監(jiān)控的過程中，全面采集溫度數(shù)據(jù)值，合理進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸，做好預(yù)警和運(yùn)行維護(hù)工作。

參考文獻(xiàn)：

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