摘要：在配网运行过程中，电缆是重要载体，目前，配电线缆温度实时监测并通过温度异常点反演故障位置成为了现今的研究热点。在中国国内配电线缆温度监测和故障定位中，主要是通过分布式光纤传感器进行实时监测，并将测量结果进行数据上传后终端进行综合分析，最终形成了一个集温度监测、数据分析、故障定位等功能于一体的电缆网络监测系统。
关键词：配网运行设备；电缆温度传感器；研制
引言
配网运行设备的电缆或电缆与母排的连接处如果接触不好或设备老化，存在触点高温的安全隐患，严重情况下会造成运行设备不能正常在网运行，导致重大事故。传统测温技术，离线巡检用红外设备价格昂贵，需要用户定时巡检，人工成本高昂，且不能保障设备在线运行实时的安全性；有源在线温度监测设备，采样有源传感器存在电池供电的安全隐患，安装有源传感器，在为用户解决问题的同时，也带来了安全隐患。相比有源温度传感器，基于声表面波的温度传感器后续维护成本低廉，能够长期工作在高温环境，对测温场景要求低，能够适应各种测试场景。
1电力电缆监测
1.1电力电缆监测的指标
①电线电缆的常用标准，标准的化的电缆在使用中会发挥更加积极的意义，也能够保障安全，所以进行电线电缆的常规确定十分必要。②进行绝缘电缆性的监测。绝缘电缆性对于电缆的正常运行有着重要的影响，积极的进行检测保证其正常对于电缆的功能发挥十分的重要。③电缆的耐压实验。通过耐压试验检测出电缆的耐压性，这样可以为电缆的运用环境检测提供一定的数据参考。另外，通过耐压性实验，电缆的结构缺陷也可以得到检测。简言之，做好以上三方面的指标确定，电力电缆的质量得到保证，检测的统一性也可以实现。
1.2电力电缆监测的重要性
从目前的电力工作实践来看，电力电缆监测有着重要的应用。主要是因为监测的价值十分的显著：①在长期的实践中发现高压电缆会因为外部的热故障产生一些运行故障，进而造成线路运行的事故，进行监测的强化可以及时的发现并解决问题。②一些人为的原因会导致电缆故障的产生，强化监测能够有效的规范人为活动，实现故障的避免。
2电缆接口温度监控技术原理
电缆接口导电线芯可以分为铜芯电缆头和铝芯电缆头。根据结构不同可以分为T型电缆接头和肘型电缆接头。电缆头普遍存在密封性强特点，在实际工作中难以测控导线线芯的温度。所以，对于电缆头的温度控制，要通过测量电缆接头表面温度反映线芯温度，设计如何进行传热，从而建立起电缆接头表面温度和线芯温度的关系。电缆接口温度监控系统采用传热基本理论进行。传热学是物体和物体之间、物体内部之间进行传递热量的科学。温度只要有高低差异，必然会从温度高的地方向温度低的地方流转。热机理不同，分为导热、对流以及热辐射3种方式。导热是由微观粒子进行无序运动建立的物理过程，从温度高的地方流向温度低的地方，通过导热系数、物理参数实现温度调节，与材料种类和温度有关。对流是一种物体间宏观相对运动进行的热量传递，对流发生流体中进行导热，而对流换热系数作为重要的参数，可以反映对流强弱的物理量，它取决于流体的热物性、流体流速、流态以及几何大小和温差。辐射能是物体在运动发展变化中不同的电磁波释放以及物体间互相发射电磁波的情况。
3配网运行设备电缆温度传感器的研制方法
3.1软件设计
主控模块作为软件系统的关键所在，程序初始化后，中断各个串口的数据，执行子程序，实现和ZigBee协调器、GPRS模块之间的数据传输。GPRS模块要通过指令完成协议，格式为AT+指令文字方式，回车键操作，中间添加实际内容，主要包括操作设置、测试、状态查询以及命令执行等。当GPRS模块收到相应AT指令后，实现电缆接头实时温度控制，并且发送数据到终端电脑上分析。具体流程：建立一个TCP/IP功能初始化，建立一条TCP/IP链接打开现场数据和服务器传输入口，设置数据模式并进行发送，实现电缆接头温度数据监测发送工作，发送完成后关闭链接。
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3.2硬件设计
3.2.1终端节点的结构设计
终端节点由ZigBee节点和温度采集模块组成。ZigBee节点一般分为处理器、采集部分、电源部分以及调试和复位电路等，最重要的部分是处理部分和无线通信部分。外围电路有电源管理、编程调试复位电路等。
3.2.2系统硬件设计
该系统硬件采用温度传感器、GPRS定位模块、微处理电路设备、ZigBee通信模块和支撑电源模块组成，其中温度传感器采用数字温度传感器，利用单总线的传输原理，可以和微处理器进行一根线连接，并且能够支持多个网点布控，实现多点温度测温。使用时与外围电源以及器件达到配合效果，将测控温度参数通过通信节点及时传输到协调端。ZigBee模块采用独立芯片，实现微处理串口通信连接，发送AT指令实现与GPRS模块的传输，通过基于TCP/IP协议的GPRS网络实现监测数据之间的信号传输。
3.3ZigBee无线网络软件设计
该网络是建立在温度采集终端和协调端之间的程序。ZigBee无线网络编程在开发凭条及IAR进行，嵌入式系统开发程序通过ANSI标准编辑器、ISO/ANSIC和嵌入式C++库进行编程，大大提升了效率，提升了多种代码的优化方式。一般对系统格式化，执行操作系统，跳到用户时间，实现终端设备和协调设备的连接。
3.3.1读温度传感器数据
程序启动后初始化传感器，进行数据循环收集工作，使用温度传感器采集温度，数字信号无需转换。对多点测控温度，建立传感器64位序列号和测控为支点，通过芯片进行工序控制和读取数据，将数据存储在CC2530芯片内存，再通过ROM进行数据编号，匹配ROM给出一个地址编码，只有编码和温度传感器一致才能响应，从而为下一步传感器读写作准备。
3.3.2终端节点的程序设计
通过加入网络将数据传递到协调器，终端节点和ZigBee模块初始化操作，协调发送信号给网络。该设计要与接收的超帧结构实现设备同步，终端节点一一配对。匹配成功后，实现终端节点与协调端建立起无线网络传输温度数据。
4温度传感器的进步趋向
4.1面式温度传感器与点状温度传感器监测相辅相承，实现发电厂站对温度的监控，以达到对已经投入工作的发电设备进行实时的监控，提供整个厂站的温度数据，实时监测从而杜绝出现安全问题，保证电力的正常运输。
4.2温度传感器与电力电缆的问题监测手段进行结合，实现对电厂站电缆的内部结构温度进行检测，从而提出一种可以基于新技术对电厂电缆由于温度问题而出现的故障的新系统。
2.4.3光纤测温传感器。结合温度传感器的特点和发电站的特点，对在电力电缆工作中易发热的器械元件进行实时的状态监测和对其性能进行评价，以方便其技术对故障部位及时诊断，进行修理。
结语
电缆接口的稳定性对电力正常运转具有重要作用，可提升产品质量和现场工艺水平。温度是反映电缆运行的重要参数，因此对环网柜电缆接头进行监测，可有效防止电缆接头老化，消除安全隐患，增强电网的稳定性和可靠性，实现电力企业的健康发展。
参考文献：
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[3]朱五洲，廖雁群.电缆接头在线监测技术研究[J].自动化应用，2017，（5）：133-134.
论文作者:梁正龙,徐伟,居子建
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/14
标签：电缆论文; 温度论文; 温度传感器论文; 数据论文; 终端论文; 节点论文; 设备论文; 《基层建设》2019年第31期论文;