摘要：近年来我国经济腾飞，在深化供给侧改革和市场需求快速变化的环境下，电力消费市场对于电力资源的需求量便不断增加，对于供电质量的要求也不断提高，相关的电力基础设施的建设量也随之更新、换代、扩建、新建，并随着城网改造的进一步深入，高压电力电缆的新增量以在用量及便也日益庞大。随着电力网络纵深发展，运行负荷和稳定性要求进一步提高，作为城区电力系统运行骨干的电气电路——电力电缆故障频发就成为了必然。电力电缆接头作为电力电缆敷设在现阶段技术条件和成本以及安全运行三方妥协的结果之一，作为引起电力电缆运行故障的主要原因就必须要引起所有电力工作者的重视。在对其接头温度进行实时监测的基础上来保证电力电缆的安全运行，并且随着温度监控数学理论上的深入研究，联系电力系统潮流和谐波的内在逻辑，可以以管中窥豹的形式探知电气系统整体运行情况。文章主要是分别对电力电缆接头的温度监测和故障预警技术进行了详细的介绍。
关键词：电力电缆接头；温度监测；预警技术
引言
自1879年通用电气工程师爱迪生首次制成单芯电缆并投入使用后，电力电缆的发展史已有百余年的时间。现代电力电缆作为起着传输和分配电能作用的电力电缆，它是电力系统中的关键设备，分门别类的特化了各种使用环境的品种，根据情况针对性用于城市地下电网、发电站引出线路、过江海水下输电线等的建设施工中，其无论是在城市的供电系统还是农村的供电系统中都占据着重要的地位。根据大量的电缆故障实例可知，电力电缆运行故障主要可分为外力损坏故障、电力电缆本身质量故障、电力电缆中间接头故障这三大类。而在这其中，电力电缆中间接头故障的分布大约占据电力电缆故障总量的九成以上，这一情况是长期事实。而对于电力工作者而言，了解并分析电力电缆产生故障的原因，并在此基础上采取行之有效的监测手段与预警技术来配合状态检修机制是保证电力系统安全稳定运行的重要凭证。而电力电缆接头故障一定会有伴随着电气性能下降导致的抗性发热，以此可知，电力工作者为了提高电力系统的运行可靠性及安全性，就必须要着重研究电力电缆接头的温度监测和预警、评估技术。
1.电力电缆接头的温度监测
尽管电力电缆接头在整个电缆系统中发挥着巨大的作用，但是因环境、工艺和合同责任约束等原因导致其必然是电缆电路中最为薄弱的环节，也是系统中故障发生频率最大的地方。电力电缆接头因二次加工的原因低抗载流性能在电缆电路中形成隘口、因工艺和材料问题电力电缆接头处的接触电阻过大引起接头处温度过高，这两种情况长期存在便会使得电力电缆接头内芯载流部分在长期的尖刺电场环境下形成物理形变，以致其外层绝缘效果难以最大限度的发挥出来，最终出现老化、烧坏等现象。此时便会威胁到整个供电体系的安全和正常运行，为电力企业造成巨大的经济损失。
1.1电力电缆接头的温度微机监测系统
作为电缆电路中的经典薄弱点，电力电缆接头的温度是反映电力电缆运行状态的重要参数，其温度监测系统由上位PC机、主控制机和温度采集器三个部分组成。从结构上来说，上位PC机是由微型计算机系统构成，发挥用户交互层的效用，主要向主控制机发出读取温度数据的命令；主控制机大多由51单片机系统构成，它主要是将存储于SRAM中的采集数据传输给上位PC机；目前常用的温度采集器的温度传感元件主要有红外传感器、热电偶、半导体PN结、分布式光纤温度传感器、热敏电阻等，它主要是根据通信的时间间隔来不断地读取电缆接头的最新温度数据，用于主控制机的不定时提取。
在电力电缆接头的温度监测系统中，不同的感温技术方案有着不同的效能，其对所对应的技术条件也有不同的限制要求。比方说红外传感器的安全性能好，不需要直接接触测量，但其抗干扰能力较差，对环境的要求也高；热敏电阻的传输距离不宜过长，抗干扰能力差；集成电路型温度传感器可用于远距离传输和多点温度检测，但其却不能进行带定位功能的多点温度检测。为了保证温度监测系统能够适应电力电缆接头数量多、分布范围广的特点，并综合考虑了不同的温度传感元件的优劣势，电力企业大多选用了以光纤光栅传感器为温度采集器的电力电缆接头温度监测系统。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这类温度监测系统的测量精度高、测量温度较为宽泛，可传输的距离远，抗干扰能力强，可适用于大部分的恶劣环境。它的运行机理主要是充分利用了光敏特性，在充分了解光波与温度的关系的基础之上找出二者的变化规律，再基于此变化规律来进行电力电缆接头的温度监测。
受限于企业对成本和安全运行的考虑，目前并没有成熟的采集电力电缆接头线芯温度的在线监测系统，主流情况下采集电力电缆接头的外层绝缘温度只能反映出需要立即停止运行的严重故障，而不能作为电力电缆状态评估的重权技术数据。
1.2构建电力电缆接头温度监测系统的注意事项
构建完善而又有效的温度监测系统是保证电力电缆安全、有效运行的关键措施。然而构建温度监测系统并不是一件简单的工作，它必须要充分保证专业化电力电缆接头温度监测系统建设者的素质能够达到工作所需要求，保证建设团队所有成员之间能够团结协作。因此，组织上，需要电力企业在构建电力电缆接头温度监测系统时应当开展管理人员的教育培训工作；技术上，通过将电缆接头温度检测数据独立于电缆温度检测数据来进行分析。如此方可保证温度监测工作的精细化发展。
2.电力电缆接头的温度预警技术
温度预警的价值在于，当专业电力工作者获取到大量温度监测的状态对应数据时，可以将之作为依据来预测多种状态下电力电缆接头温度的变化趋势。再以此变化趋势作为基础来帮助专业工作人员及早发现故障隐患，继而进行状态预警。当维修人员在对警报信息进行分析后便可采取有针对性的措施来有效避免不安全因素继续扩大、发展，或是将故障控制在合理范围内，从而实现温度预警控制事故发生、阻止事故扩大的目的。
电力电缆接头芯线温度作为具有高价值的预警依据数据，目前有特征物理波形采集、外绝缘温度建模反演方法两种方法进行可靠的模拟采集，但这两种技术方法皆因各方面问题仍停留在理论研究阶段。
2.1电力电缆接头温度预警方法的简介
在电气工程中，电力电缆温度预测方式多种多样，因此，电力工作者便可依据实际的温度预测需求、温度预测环境来选择最合适的预测方法。下面便简要介绍几种实际电气工程中常用的温度预测方法：
一是回归模型预测方法。以随机变量和可控变量的个数为依据来建立一元线性回归直线，来建立多元线性回归模型的方法便是回归模型预测方法，它是一种基本的负荷预测方法。它在遇到较为复杂的多元线性回归时便可采用最小二乘法的方法来求得回归方程系数，并以此来实现对温度曲线的推测。二是灰色预测方法。通过归纳、整理原始数据来寻找数的规律的方式，再结合累加建模生成的数学应用来实现对目标所需温度的预测的一种方法便是灰色预测法。三是人工神经网络预测法。此种方法主要是通过收集整理各种历史温度数据，再对之加以全面分析来建立输入变量、输出变量之间函数关系的方式来预测电力电缆接头的温度变化趋势。这是近几年才开始投入电力企业中应用的一种新型预测方式。四是时间序列预测法。此方法指的是利用某一个可以体现出随机过程中的时间序列来建立一个符合要求的数学模型，再借此模型来描述这个随机过程。一般来说，时间序列预测法有数据间满足线性关系的经典建模预测方法和数据间成非线性关系的离散型骨架建模预测法两种。五是自适应系数预测法。它是以趋势外推理论为依据来进行温度预测的方法，此种方法的优势便是它的平滑系数可以根据电力电缆接头温度的实际变化情况来不断变化，同时还能依据实际情况来不断修正平滑系数，从而保证温度预测效果。
2.2电力电缆接头温度预测算法
根据专业电力工作者对电力电缆接头温度的长期、实际观察，我们可以发现，电力电缆接头的温度变化在正常运转情况下是不稳定的，电能供应质量、系统谐波量等因素都对电力电缆接头的温度状态有明显影响，研究认为其作为因为在均匀线路中特有的糅合结构，因其制作工艺和环境影响具有复杂的导体表面尖刺结构、随机性的容性、随机性的感性结构等复合特性，是具有响应多种电气分量可能性的结构。此种结构亦导致了温度检测作为单一的外部指标，因有内在的多种电气可能性导致温度变化，无法准确通过温度检测判断其处于何种电气事态。为了保证预警工作的准确性，缩短预警时间，电力工作者在分析电力电缆接头的特点和电力电缆接头的温度预测方法的优劣势的基础上提出了电力电缆接头的温度预测算法。它们分别是一阶自适应系数预测算法、二阶自适应系数预测算法和优选组合预测算法。而在这其中，一阶自适应系数预测算法对水平变化趋势的预测效果较好；二阶自适应系数预测算法是一种线性趋势的预测算法，在进行预测时，它可以随着温度变化情况来不断进行修正；优选组合预测算法是通过确定平滑值来进行的。
3.结语
本文主要是介绍了电力电缆接头的温度监测系统和温度预警技术。终上所述，构建电力电缆接头的温度监测系统和预警机制可以实现对电力电缆故障的预警功能，可以保证电力电缆电路的正常运行，继而保证电气系统安全稳定运行，从而保证人们在生活、工作中的正常用电。
参考文献
[1]田成凤.电力电缆接头温度监测与预警技术的研究[J].光纤与电缆及其应用技术.2015
[2]黄岩.电力电缆接头的温度监测与预警研究[J].时代农机.2015
[3]田成凤.电力电缆接头的温度监测与预警研究[J].电线电缆.2015
论文作者:王梓栋
论文发表刊物:《防护工程》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/16
标签：温度论文; 电力电缆论文; 故障论文; 方法论文; 监测系统论文; 电力论文; 电缆论文; 《防护工程》2018年第1期论文;