电缆头温度在线监测系统

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插拔式电缆头内置式光纤在线测温系统研究

工程科技与产业发展科技经济导刊 2016.30期插拔式电缆头内置式光纤在线测温系统研究侯文玉（中国铁路总公司运输局北京 100015）1 高压电缆头测温方式的选择电缆内部导体通过高电压，带有很厚的绝缘层。

虽然测温有多种方式，如：手持式远红外仪、红外成像仪式、无线测温式、测温片测温等，高压电缆头采用在电缆头下端安装测温片测温在通过光纤传输至终端，但这些测温方式效果并不理想，均无法真正对电缆内部的温度进行监测，一是像红外测温实现在线式比较困难，二是测温片距离电缆头带电部分较远，靠绝缘层材料传输温度误差大，经常电缆头已经着火但后台仍未报警。

如何才能安全精确的实时测量电缆头内部的运行温度呢？通过大量的试验证明，采用光纤直接测量电缆头温度是最理想的高压带电测温方式。

因为光纤具有电绝缘、本征安全、不受电磁干扰等特性，它非常适合用于电力设备的温度监测。

光纤测温技术是高压电力设备温度在线监测的最有效手段，在国外已经取代传统的线性感温材料，在技术上已非常成熟、完善。

2 光纤测温的原理光纤温度传感器是由多模光纤和在其顶部安装的荧光物体(膜)组成。

荧光物质在受到一定波长(受激谱)的光激励后，受激辐射出荧光能量。

激励撤消后，荧光余晖的持续性取决于荧光物质特性、环境温度等因素。

这种受激发荧光通常是按指数方式衰减的，我们称衰减的时间常数为荧光寿命或荧光余晖时间(ns)。

在不同的环境温度下，荧光余晖衰减也不同。

因此通过测量荧光余晖寿命的长短，就可以得知当时的环境温度。

光纤测温系统的工作机理建立在光致发光这一基本物理现象上。

当某些感光材料受到蓝紫光或紫外光激发时会发出荧光，其荧光寿命与荧光材料的温度有关。

对于某些荧光材料,在不同波长下的荧光发射具有不同的温度特性，且它们的荧光寿命与温度具有一定的函数关系。

在此条件下可以通过测量荧光寿命来标定材料的温度。

3 插拔式电缆头内置式光纤在线测温系统的研究用光纤温度传感器如何测试电缆头的内部温度呢？通常的方式只是将传感器紧紧贴在电缆头的外绝缘处，这时测量温度的只是电缆外绝缘层的温度，而不是电缆内绝缘层的温度，真正引发电缆头事故的是内绝缘层因高温而首先损坏后逐渐引起外绝缘层的损坏，因此测量电缆内绝缘的温度更有必要。

高压电缆温度及电缆沟环境在线监测系统

高压电缆温度及电缆沟环境在线监测系统摘要:电缆沟电缆温度监测，电缆沟微环境监测，包括环境感烟，明火，水浸，人员小动物入侵，井盖开盖等监测。

关键词:高压电缆，温度在线监测，电缆沟环境，电缆沟防火防盗；1、引言电力行业中高压电缆安全在线监测能够有效的避免电缆火灾等事故的发生，其中温度在线检测是防止电缆火灾保证电缆系统安全运行的重要手段，传统的测温法是将点式感温装置如热电偶装在电缆重点检测的部位，这种方法只能对局部位置进行监测，而无法对整条线路进行监控，采用一线式温度传感器接合数字通信技术可用一条电缆监测1.2公里内128个部位的温度，施工简单，可靠性高，布线方便等特点，并且可与人员和老鼠探测、感烟，明火，水位监测系统组成电缆沟环境监控综合在线检测．为电缆温度监测和安全运行提供科学依据，有效避免高压电缆安全事故地发生。

2、电缆温度和电缆沟微环境安全监测技术2.1概述电缆沟环境在线监测系统能有效地辨识电缆及其接头的老化所发生的过热和火灾事故隐患，同时该系统又是电缆设备故障的预知维修系统，它能在电缆及被检测设备发生故障之前发出报警及检修建议。

并且通过使用低成本测控设备实现电缆地沟温度的稳定测量，实现数据的长期记录和采集。

2.2系统结构2.3 现场探测器工作原理和技术指标2.3.1 电缆温度传感器电缆温度传感器是采用美国DALLAS公司生产的 DS18B20可组网数字温度传感器芯片和远距离通信芯片封装而成，独特的单线接口方式，在与温度监测器连接时仅需要一条双绞线即可实现供电与双向通讯。

采用不锈钢外壳，具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，防水封装等优点。

2.3.2 明火探测器明火探测器利用特定幅度、频率的高压信号激励紫外光敏管，使其发射特殊波长的感应信号的方式精确接受、分析火焰中的紫外线，及时发出声光报警。

2.3.3 红外微波探测器智能红外微波三鉴探测器采用了微波多普勒效应、光谱分析、光量子探测等尖端技术的智能红外微波三鉴探测器。

电缆头温度监测系统

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第３期ＣＲＯＰＲＯＣＳＥＳＯＲＳ
电缆头温度监测系统
佟为明，贺远毅，．李一辰
（．１哈尔滨工业大学，尔滨１００；．兵学院南京分院，哈５０１２炮南京２１３）１１２摘要：绍了通过监测电缆头温度来预警电缆故障的方法，出了电缆头温度监测系统的硬介给
ｌ引言
在电力企业中，电缆沟和桥架内常常密集的铺
设几十根电缆，随着经济的发展，机组数量增多，电缆的数量随之增大，其发生故障的机率也相应增加。旦由于电缆故障引起了火灾，将导致电缆大面积烧损，机组被迫停机，给企业造成重大经济损失ｌ。１】
ｆｌ，ａｅｔｅｈｒｗｒｓｕｔｒｆｅｃｌｊｉｔｍｎｔｉｇｓｓｍａｄｉｐｅｅｔｆｏｔａｅａｔｇｖａａｅｔｃｅｏａｅｏｓｏｉｒｙｔｎｌｍｎｆｒ．ｕｓｈｄｒｕｈｔｂｎｏｎｅｍｏｓｗＫｅｏｄ：ａｌｊｉｔＴｍｅａｒｏｉｒｙｗｒｓＣｂｅｏ；ｅｐｒｕｅｍｎｔｎｔｏ
２系统结构及模块功能
２１系统结构．
极电缆头温度监测系统为双层总线结构，如图１测温点通过较少的通信线路汇集起来，大地节省了通信电缆的数量，系统布线更加方便，使成本更所示。上层为Ｒ４５总线，Ｓ８将监控站的计算机与分Ｓ８总线是一种常见的工业现场总线形式，布于电缆沟内的各温度采集模块连接起来。下层为低。Ｒ４５传输速率较高，抗干扰能力强，在波 “ 线总线” 将采集模块与分布其周围的温度传感它的结构简单，ｌ，６０ｐ时，２０米。在器连接起来。这两层总线都采用主机和从机结构。特率为９０ｂｓ可靠通信距离可达１０Ｐｃ机与采集模块之间使用Ｒ４５Ｓ８总线进行通信，可在Ｒ４５总线中，Ｓ８计算机作为主机，各采集模块作允许把采集模块放置在测温现场中为从机；１在“ 线总线 ” 采集模块作为主机，中，各温提升通信距离，大大缩短采集模块度传感器作为从机。电缆头的温度由数字式温度传或者距离测温现场较近的位置，

电力电缆头温度监测与报警系统的设计与研究

电力电缆头温度监测与报警系统的设计与研究摘要：随着传感器产品技术、测量技术及计算机技术的不断发展,目前中国国内的电力电缆测试领域已涌现出了通过测试预判线缆过热隐患、利用直流堆叠方法根据获取的直流分量测算线缆绝缘阻力、利用交流叠加法监测线缆的绝缘老化程度,及根据直流分量法测试由水树枝整流产生的直流泄漏分量等手段。

目前,电力电缆发热分析方法主要有二个特点,一是聚焦于利用研究电缆对自身本身的发热来判断电力电缆的有效载流,另一是通过考察应用环境中产生的外部或人工热量对电力电缆有效载流的影响。

关键词：电力电缆头；温度监测；报警系统；引言电力资源已经成为我国最主要的能源之一，大中小城市的电力资源消耗迅速增加，为了满足广大群众的用电需求，广泛地应用电力电缆作为传输工具和连接线路。

当前我国电力行业工程项目的开发力度不断增加，为了不占用过多的土地资源，电缆通常一般都埋设在地下，这就在一定程度上增加了电力电缆故障的排查难度。

若维修工作不及时，那么很容易增加停电问题的出现概率，给民众带来了生活困难，直接影响人们的生产生活。

结合我国当前的社会发展趋势来看，电力系统故障中最关键的故障类型便是电缆故障，要想确保我国电力系统的稳定和安全运行，就应该第一时间进行电力电缆故障检验检测，精准提出电缆检查方法，并且有效地提出解决该故障的措施，修复电力电缆故障，从而推动电力工程的稳定和安全。

1电力电缆线路的特征电缆、接头等零部件构成了电力电缆线路，主要是用来输送电力能源。

电力电缆线路在运行过程中不受极端天气的影响。

电力电缆线路运行过程中不会伤害绿化植物。

能够为构建美丽城市做出贡献。

处于地下的电缆在一个管道中可以容纳数量庞大的线路。

发生安全意外的概率小。

维修成本低。

但是从实际情况来看，电力电缆线路也存在一定问题。

只能够输送有限的截面积电流。

需要消耗大量的建设成本，且运行质量与电压息息相关。

一旦在运行过程中出现故障，需要花费较长的时间进行维修。

动力电缆温度在线监测系统

项专利产品具有独特的温度探测功能，完全不同于目前现有的其它温度传感器，它利用热电偶效应，能够连续自动产生与其长度所及范围内与之最高温度点温度相对应的毫伏信号，经过温度控制器将测温电缆所采集到的温度信息进行放大、变送，并且将温度信息实时精确的显示出来，不仅能让用户测定温度异变的幅度和速率，而且能让他们确定温度异变的区域。工作原理：测温电缆与普通热电偶不同，是一种用于测量空间温度场的新科学新技术、其不同之处在于它的热接点不固定，始终与线缆上的最高温度点相对应，当ＦＬＴＤ和ＣＦＴＣ线缆上任何一点（１Ｔ）的温度高于其它部分的温度时，该处的热电偶导线之间的绝缘电阻（Ｒ）降低，导致出现 “ 临时 ”热电偶接头，其作用与常规单接点热电偶接头相同，当线缆上另外一点（２）的温度高于（）点ＴＴ１时，该处热电偶导线之间的绝缘电阻会变的低于Ｔ点的电阻，导１致出现新的 “ 临时 ” 热电偶接头。测温电缆工作原理如图１示。所（）ＡＤ转换模块２／ＡＤ变换采用ＩＭ一０７／Ｏ４１模块。ＩＭ４１是自主开发的ＡＤ转Ｏ一０７／换模块，具有抗干扰能力强，可靠性高，输距离远等特点。ＩＭ传Ｏ一４１０７内置微处理器可将８路模拟量转换为数字量，可应用于过程监控、工业过程控制、安全系统、实验室自动化、楼宇监控等方面，其内置看门狗功能可以自动复位。基于ＡＣｌ码的命令，ＳＩ底层协议，可以用任何支持ＡＳ Ⅱ字符的高级语言编写应用程序。Ｃ（）Ｓ８总线３Ｒ４５

电力电缆接头故障在线监测与预警系统整体解决方案

电力电缆接头故障在线监测与预警系统整体解决方案单位：中国航天科工集团六院六О一所编写：胡剑日期：二〇一一年三月目录第1章引言.............................. 错误!未指定书签。

第2章系统相关技术 ...................... 错误!未指定书签。

2.1电缆接头测温分析 ................. 错误!未指定书签。

2．2GPRS技术的应用及分析 ............ 错误!未指定书签。

第3章现场监测装置的介绍................. 错误!未指定书签。

3.1自供电无线测温传感器 ............. 错误!未指定书签。

3.1.1产品概述....................... 错误!未指定书签。

3.2DCU数据采集器GPRS可选 ........... 错误!未指定书签。

第4章上位机管理系统 .................... 错误!未指定书签。

4.1监控中心数据采集系统 ............. 错误!未指定书签。

4.2SCADA系统概述.................... 错误!未指定书签。

4.3控制系统功能..................... 错误!未指定书签。

电力电缆接头故障在线监测与预警系统第1章引言在城市的供电系统中;电力电缆越来越多..当供电距离较长时通常在线路上要出现电缆接头;多年的运行显示90%以上的电缆运行故障是接头故障引发的..通过进一步的分析表明;接触电阻、过负荷等因素是引起接头温度过高;造成电缆接头绝缘老化或崩烧故障的主要原因..本文以东北电网有限公司重点科技计划项目城区电力电缆安全防火远程在线监测系统为工程背景;针对城区电力电缆接头数量大、分布范围广等特点;研制了一套新型电力电缆接头故障在线监测与预警系统..监测系统由现场装置、无线通信网络和上位机管理系统组成..现场装置对电缆接头温度进行数据采集和监测;上位机系统完成对电缆接头运行温度的远程监测、预警、报警及电缆接头运行状态的评估;同时;基于SCADA组件实现了GIS方式下的电缆接头管理功能;利用GSM/GPRS网络实现了上位机与现场装置之间的数据传输..针对现场监测装置供电难的问题;以超级电容器为基础;专门设计并研制了一种新的现场装置有效解决了现场监测装置供电的难点..该系统适合城区大范围电力电缆接头故障在线监测;具有广阔的应用前景..第2章系统相关技术2.1电缆接头测温分析2.1.1电缆接头热源分析接头发热主要是流经线路的电流在接头电阻处的损耗所释放出来的热能;该热能与流经线路的电流平方及接头电阻成正比..2.1.2电缆接头传热分析热主要沿3个方向传递;即向导线两方传递和经过接头绝缘皮向外传递..由于热阻的存在;其温度沿导线按一定的梯度分析;接头处温度最高;逐步衰减至一定距离到环境温度；沿接头绝缘皮传递的热;经绝缘皮热阻及一定范围的空气热阻过渡到环境温度..通过上述的分析和忽略一些次要因素;可以总结出如图1所示的电力及热力混合网络图..图1电缆接头处电力及热力混合网络图中所标T i代表裸接头处温度;T为电缆环境温度;T x为测点温度;R x为接头处接触电阻;I x是由电流互感器测定的电缆电流;R H1为接头到温度检测单元的等效热阻;R H2为温度检测单元到环境温度处的等效热阻..由于电缆带有高电压;从安全、安装难易度和成本考虑;要直接取得T i代价比较高;因此在以后的分析中采用了间接温度T x..元件及材料的选择是;测温元件热容量要小;测点与接头间应注入高绝缘导热好的材料;测点与环境间则使用绝热材料..经上述处理后;用T x代替T i的计算结果实际证明完全可以满足工程计算的要求..2.1.4算法及公式根据图1的混合网络及相关定理;可以推导出电流、温度及电阻的关系如下：R x =K()()TTITIxxxxT22--R01式中I x0;T x0;T0;R0为安装初始测定值;K为比例修正系数..由上式可见;当用电设备正常运行时其负荷电流不会变化很大;接头电阻与温差T x-T成正比;也就是说可以将电缆头的温度作为电缆头故障的预警信号..除了极限预警情况下要及时对电缆头采取措施外;在设备大修停电期间对非预警的电缆头进行质量评估;找出隐患加以解决;则显得更有意义..因为这时候的维修丝毫不会影响生产..这类评估主要从接头电阻是否已有质的变化;接头绝缘老化程度等入手..由于接头绝缘老化会使绝缘强度和密封性下降;带来漏电和加速接头氧化过程导致接头寿命缩短等潜在隐患;对其正确评估是很有实用价值的..下面就针对这2个问题;探讨评估的依据和方法..在式1中;由于初始值参数不易取得绝大多数温度探头都是在线路运行以后加上去的;即现有设备的技术改进;直接使用不方便..但在工程实践中发现;只要监测最近一段时间内接头电阻是否有了明显的变化就可以找出隐患..假设t1时刻以前一般可以取温度探头接入时刻接头性能良好;并作为标准与现在某个t2时刻的接头性能进行比较;便可以取得接头变化的比率该比率可由式1推导出来;见式2..式2是t2时刻的接头电阻R x 2与t1时刻的接头电阻R x 1的比值;其中I x 2;T x 2;T 2；I x 1;T x 1;T 1分别为t 2与t 1时刻的对应参数;可以把它们作为接头电阻评估的依据.. P=))(12222222112(T T I T T I R R x x x x x x --≈ 2 由式2可以看出;t 1时刻的参数是常数项;接头电阻的变化只与t 2时刻的温度差及电流平方的比值有关;当负荷电流运行较平稳时;t 2时刻的温差可以反映出接头质量的大致变化实际情况是;正常的接头电阻值很小;即便是有一定电流的变化;产生的热量也不大;且会迅速地被周围的材料吸收掉;不可能产生较大的温差;见式3..P )(22T T x -∝ 3式3突出了故障的主要特征;简化了运算..通过式3;可以方便地设置一极限温差;当温差越限时发出报警信号;以便对故障作出应急处理..而式2则作为大修时;非预警的电缆头是否维修的评判依据..引起绝缘材料老化的因素很多;机理复杂..在一般使用情况下;当受到温度等外界环境影响时;绝缘材料极易与氧等发生反应;导致降解同时产生氢气、甲烷、二氧化碳等有害气体或水;因而在绝缘层中形成细小的空洞或裂缝;使材料变脆、龟裂;降低了材料的绝缘强度和密封性..然而要总结出一种较精确的评估方法不太容易;不过实践证明绝缘材料长时间地处于较高的温度状态下;其老化速度会加快..由此出发;可以提出温度与时间积累的相关性为基础的评估方案：L t )(=∑=N i x M 1 M T )(40-T x ∆t 4式中M x为材料修正系数;M T为温度修正系数;T x为测点温度..当T x小于40时不产生累积..在实际系统中;对这种积累分5级评判;当进入某一评判系统时;给出对应的更新提示..2.2GPRS技术的应用及分析应用GSM网络进行数据传输从理论分析和实际应用都是切实可行的..就目前移动通信部门提供的服务而言;可分为两种方式：①短消息SMS;通过拨打终端号码而获取数据资料短消息；②GPRS技术;核心是通过IP转换技术进行数据传输..相比较下;采用GPRS技术更具优点和前瞻性;符合未来的通信发展方向..下面就以GPRS技术为例作说明：2.2.1GPRS原理及技术特点GPRS是通用分组无线业务generalpacketradioservice的英文简称;是在现有GSM系统基础上发展出来的一种新的网络业务..GPRS采用分组交换技术;每个用户可同时占用多个无线信道;同一个无线信道又可以由多个用户共享;实现资源有效的利用;从而实现高速率数据传输..GPRS支持基于标准数据通信协议的应用;可以实现与IP网、X.25网互联互通..GPRS具有全双工运作;间隙收发;永远在线;只有在收发数据才占用系统资源;计费方式以数据传输量为准等特点;由于GPRS的核心层采用IP技术;底层可使用多种传输技术;这使得它较易实现端到端的、广域的无线IP连接;以实现某种特定功能..图1GPRS网络构成示意图具备GPRS功能的移动电话或终端通过无线方式与GSM基站进行通信;随即登陆上GSM网络;但与电路交换式数据呼叫不同;GPRS分组是从基站发送到GPRS 服务支持节点SGSN;而不是通过移动交换中心MSC连接到语音网络上..SGSN与GPRS网关支持节点GGSN进行通信；GGSN对分组数据进行相应的处理;再发送到目的网络;如因特网或X.25网络..来自因特网标识有移动电话或终端地址的IP包;由GGSN接收;再转发到SGSN;继而传送到指定的移动电话或终端上..2.2.2GPRS的技术特点1资源利用率高：GPRS引入了分组交换的传输模式;用户只有在发送或接收数据期间才占用资源;这意味着多个用户可高效率地共享同一无线信道;从而提高了资源的利用率..GPRS用户的计费以通信的数据量为主要依据;体现了得到多少、支付多少的原则..实际上;GPRS用户的连接时间可能长达数小时;却只需支付相对低廉的连接费用..2传输速率高：GPRS可提供高达115kbit/s的传输速率最高值为171.2kbit/s..这使得GPRS终端用户能和ISDN用户一样快速地上网浏览;同时也使一些对传输速率敏感的移动多媒体应用成为可能..3接入时间短：分组交换接入时间缩短为少于1秒;能提供快速即时的连接;可大幅度提高远程监控等工作的效率..4支持IP协议和X.25协议：GPRS支持因特网上应用最广泛的IP协议和X.25协议..而且由于GSM网络覆盖面广;使得GPRS能提供Internet和其它分组网络的全球性无线接入..2.2.3利用GPRS来实现数据传输基于GPRS技术的SCADA系统是以GSM为网络平台;充分利用了GPRS的技术特点和优势;实现高速、永远在线、透明数据传输的数据通信网络系统..图2系统构成示意图2.2.4基本工作原理：在GPRS模块上实现TCP/IP协议;在应用程序端安装数据中心软件;数据中心拥有固定的IP地址或域名;GPRS模块登陆上GSM网络后;自动连接到数据中心;向数据中心报告其IP地址;并保持和维护链路的连接;GPRS模块监测链路的连接情况;一旦发生异常;GPRS模块自动重新建立链路;数据中心和GPRS模块之间就可以通过IP地址用TCP/IP协议进行双向通信;实现透明的、可靠的数据传输..2.2.5数据通信过程如下：1现场监控点通过数据采集模块将数据存储到内存;当接收到命令数据时;通过接口电路;将带时间标签的数据发送到已登陆网络并具有IP地址的GPRS模块;后通过数据编码并有指向地发送到GSM网络..2数据经GSM网络空中接口功能模块同时对数据进行解码处理;转换成在公网数据传送的格式;最终传送到公网中用户服务器IP地址..3服务器接受到数据后;通过公司内部网将数据传送到SCADA系统;后通过系统软件对数据进行还原显示;同时将数据存储到数据库中..2.2.6系统应用GPRS技术的优势1永远在线：GPRS模块一开机就能自动附着到GPRS网络上;并与您的数据中心建立通信链路;随时收发用户数据设备的数据;具有很高的实时性..2按流量计费：GPRS模块一直在线;按照接收和发送数据包的数量来收取费用;没有数据流量的传递时不收费用..3高速传输、误码率低：GPRS网络的传输速度最快将达到160Kbps;速率的高低取决于移动运营商的网络设置;根据中国移动的网络情况;目前可提供20~40Kbps的稳定数据传输..4组网简单、迅速、灵活：系统可以通过Internet网络随时随地的构建覆盖全中国的虚拟移动数据通信专用网络;提供接入便利;节省接入投资..5通信链路由专业运营商维护：由于采用中国移动的GPRS数据业务;因此链路维护也由中国移动负责;免除通信链路维护的后顾之忧..2.2.7系统应用GPRS技术的不足1对移动通信部门有依赖性因为系统建设运行需借助GSM网络;这就造成我们SCADA系统的数据通信受到移动通信部门的制约;须说目前GSM网络发展的比较成熟;但有时亦存在网络繁忙堵塞或意想不到的事情发生;这会对系统数据造成中断;影响系统的数据分析处理..而采用超短波通讯组建自身网络系统;当系统发生故障时;可利用自身技术力量对网络进行修复而不需借助第三方;在工作中处于主动..2运行成本相对较高鉴于目前资费标准;该系统的运营成本在端站数量较少时略微偏高..2.2.8系统运营成本分析构成系统运行成本主要有两方面参考本地资费：①系统服务器端的静态IP 地址租用费..该项目目前资费较高;约占总运行成本的95%；②系统数据流量费用..收费标准目前有包月制和按数据量两种收费方式;按流量计算0.03元/kBytes;而包月制20元/月有1024kBytes流量;该费用取决于流量的多少..相信随着技术的升级;业务应用的普及;其资费标准会逐步降低..第3章现场监测装置的介绍3.1自供电无线测温传感器3.1.1产品概述无线测温指示器或者无线测温盒;下同基于数字化故障指示器和导线自取电技术;分别安装到高压输电线路或者开关柜母排上;在线测量该点温度、负荷电流可选、线路电压可选、短路故障检测可选、断线监测可选;并以无线方式将数据上传到温度显示终端或者主站;实现温度等测量值的显示和越限报警;及时消除事故隐患..由于解决了从导线10A起自取电问题;无线测温指示器或者测温盒可以实现高密次、长期的双向无线通讯;用户再也不用担心电池损耗殆尽还要再次停电更换锂电池了;完全实现免维护..3.1.2产品型号1、1型高压输电线路无线测温指示器自取电主要功能有：无线测温、监测负荷电流和线路电压、短路/断线故障检测与指示翻牌、闪灯;从输电线路自取电..2、2型高压开关柜母排无线测温盒外加取电盒才能实现自取电功能主要功能有：无线测温、温升报警、通过取电盒按照母排尺寸特殊订做卡线结构从母排自取电..3.1.3技术参数3.1.4功能特点1.ZD-1利用数字化故障指示器的卡线结构;可安装到高压输电线路上..运行时;指示器灌胶面上的导热板和温度探头紧贴在输电线路的下面;使得测温更准确、及时..利用绝缘操作杆和安装托杯;可带电装卸..2.ZD-2采用测温盒与取电盒分离设计思路;之间通过很短的高温线缆进行连接;用户根据需要选择是否需要取电盒来做自取电..由于测温盒和取电盒体积很小;无高压绝缘和尖端放电问题..由于没有设计自动卡线结构;需停电装卸..3.无线测温指示器或无线测温盒实时采集温度;越限时立即通过无线跳频方式主动上报..当温度变化不大时;测温指示器每隔一段时间主动上报一次当前温度值..4.测温指示器整机含RF无线模块功耗极低;设计寿命为15年无线通讯除外;内置锂亚电池寿命保证为10年..5.无线测温盒可在线设置测温指示器的温度和温升越限门槛值;温度越限时立即上报；无线测温指示器还可设置速断、过流等参数;电流越限时立即上报并翻牌、闪灯指示..6.无线测温指示器或无线测温盒采用特殊等电位电路设计;在强电磁环境下能可靠工作..7.从导线10A负荷电流起取电;负荷电流每增加5A;则减少电池功耗10uA..当负荷电流大于20A时;无线测温指示器即获取足够无线通讯电能;满足无线通讯需要;因此测温指示器已按免维护设计..8.RF模块采用无线调频通讯;开放频点;分频控制;多点通讯数据不冲突；采用全球唯一4字节地址编号;组网灵活、方便 ..9.由于能从导线取到电能;无线测温指示器或无线测温盒可通过调节发射功率;直接与ZD-DCU系列数据采集器或监控后台进行无线通讯;省略无线中继或温度显示终端等中间环节..温度等测量数据通过ZD-DCU系列数据采集器或监控后台转发给主站系统;主站命令、参数等也可以通过ZD-DCU系列数据采集器或监控后台转发给无线测温指示器或无线测温盒..3.2DCU数据采集器GPRS可选产品简介：ZD-DCU1、2型数据采集器主要用于输配电线路故障定位、负荷监测和智能电网在线监测、监控系统;也可用于变电站高压开关柜无线测温等应用场合;通过短距离无线调频、跳频通讯方式实时采集附近安装的1～32只数字化故障指示器的信息系统电压、负荷电流、接地暂态电流及其增量、温湿度、短路故障动作状态、接地故障动作状态;然后将打包数据通过GPRS通讯方式发送到配网主站SCADA或者GIS系统进行分析和处理..其中DCU2型带4路电动开关的遥控合分闸和6路遥信开关位置采集功能..工作原理：采用大功率太阳能电池板和低压取电技术;确保阴雨天气也可保证正常工作..采用大容量可充电锂电池做后备电源;可连续工作7天以上;并确保5年以上全户外使用寿命..实时监测太阳能电池板的充电电压和电池电压;当电池电压偏低时可及时报警;并将GPRS数据通讯从“一直在线”转入“定时上线”工作状态..当线路正常运行时;DCU向下采用POLLING规约轮询每只数字化故障指示器FCI;FCI 按预设的通讯策略进行应答;将实时采集到的数据发送到DCU..通讯策略的含义是：FCI采用低功耗电路和程序设计;设计寿命为10年以上;但无线通讯能量较大;不能完全依靠内部锂电池供电;大部分能量要从高压导线感应取电..当负荷电流大于20A时可以完全取到通讯能量;在通讯时可以做到“有问必答”或者定时主动发送；当负荷电流小于20A时;只能取到有限的电能;在通讯时会出现“两问一答”、“十问一答”或者不定时主动发送的情况;其它时间FCI内部无线通讯模块都在休眠以减少电池损耗..值得一提的是;由于无线通讯划分为64个独立信道;对于主动发送不存在互相干扰而导致通讯不上的情况..对于10kV中性点各种接地系统;当线路出现短路故障时;FCI可以检测到短路故障电流;如果符合特定的短路故障判据;则本地翻牌显示;并按照预设的时间参数自动复归;也可以通过主站遥控复归..同时;在DCU轮询到自己时将“及时应答”或者立即主动发送动作信息;将动作信号等数据发送到DCU1..对于10kV小电流接地系统;当线路出现接地故障时;FCI可以检测到接地故障暂态电流;如果符合特定的接地故障判据;则本地翻牌显示;并按照预设的时间参数自动复归;也可以通过主站遥控复归..同时;在DCU轮询到FCI时将“及时应答”或者立即主动发送动作信息;将动作信号等数据发送到DCU..DCU在收到FCI的动作信息以后;将动作分支的FCI地址信息通过GPRS通讯方式发给配网主站SCADA或GIS系统;并进行报警显示和自动短信通知..功能特点：体积小;重量轻带电装卸太阳能取电;后备大容量锂电池在线设置参数；遥控翻牌/复归、指示灯点亮/熄灭、两路开关合/分闸和开关位置信息采集防死机和少维护设计对主站采用GPRS通讯方式和标准101通讯协议对指示器采用短距离无线调频、调频通讯方式和101协议POLLING规约技术参数：1、电源：18V/20~100W太阳能电池板组件2、电池：10~50Ah/3.6V可充电锂电池3、整机平均功耗：＜50mA4、短距离调频发送功率：＜20mA持续向指示器发送巡检命令时5、GPRS发送功耗：＜150mA持续向主站发送实时数据时6、遥测：电流精度为±1.5%电流大于10A时或者±1A电流小于10A时；电压线性度优于±95%8、遥控：4路继电器空接点输出;AC2KV光电隔离;带DC24V可控遥控电源和开关操作电源9、遥信：6路开关位置辅助接点输入;AC2KV光电隔离;带DC24V可控遥信电源10、遥调：可在线设置1~30只数字化故障和数据采集器本身的参数11、通讯频率短距离无线：433MHz64个独立调频信道;自动跳频;20k双向;100~1000米可调12、建议带数字化故障指示器个数：30个13、重量：＜5kg14、尺寸：＜150mm×250mm×200mm高×宽×厚15、设计寿命：10年以上可充电锂电池为5年寿命16、环境温度：-35℃～85℃17、环境湿度：5～95%18、防护等级：IP6519、EMC等级：±8kV静电放电第4章上位机管理系统4.1监控中心数据采集系统SCADASupervisoryControlAndDataAcquisition系统;即数据采集与监视控制系统..SCADA系统是以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统；它应用领域很广;可以应用于电力、冶金、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域..在电力系统中;SCADA系统应用最为广泛;技术发展也最为成熟..它在远动系统中占重要地位;可以对现场的运行设备进行监视和控制;以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能;即我们所知的＂四遥＂功能.RTU远程终端单元;FTU 馈线终端单元是它的重要组成部分．在现今的电力综合自动化建设中起了相当重要的作用．4.2SCADA系统概述一、SCADA系统概述SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统..它可以对现场的运行设备进行监视和控制;以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能..由于各个应用领域对SCADA的要求不同;所以不同应用领域的SCADA系统发展也不完全相同..在电力系统中;SCADA系统应用最为广泛;技术发展也最为成熟..它作为能量管理系统EMS系统的一个最主要的子系统;有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势;现已经成为电力调度不可缺少的工具..它对提高电网运行的可靠性、安全性与经济效益;减轻调度员的负担;实现电力调度自动化与现代化;提高调度的效率和水平中方面有着不可替代的作用..二、SCADA系统发展瞻望SCADA系统在不断完善;不断发展;其技术进步一刻也没有停止过..当今;随着电力系统对SCADA系统需求的提高以及计算机技术的发展;为SCADA系统提出新的要求;概括地说;有以下几点：1、SCADA/EMS系统与其它系统的广泛集成SCADA系统是电力系统自动化的实时数据源;为系统提供大量的实时数据..同时在模拟培训系统;MIS系统等系统中都需要用到电网实时数据;而没有这个电网实时数据信息;所有其它系统都成为“无源之水”..所以在这今十年来;SCADA系统如何与其它非实时系统的连接成为SCADA研究的重要课题；现在在SCADA系统已经成功地实现与DTS调度员模拟培训系统、企业MIS系统的连接..SCADA系统与电能量计量系统;地理信息系统、水调度自动化系统、调度生产自动化系统以及办公自动化系统的集成成为SCADA系统的一个发展方向..2、综合自动化以RTU、微机保护装置为核心;将变电所的控制、信号、测量、计费等回路纳入计算机系统;取代传统的控制保护屏;能够降低设备投资;提高二次系统的可靠性..综合自动化已经成为有关方面的研究课题;我国东方电子等公司已经推出相应的产品..3、专家系统、模糊决策、神经网络等新技术研究与应用产品介绍：软件图1：主站SCADA/FA/WEB系统配网单线图图2：从主站监测到的某监测点的A相接地故障动作曲图图3：主站监测到的某监测点数据采集器的锂电池和太阳能电池板电压曲线图图4-1：从主站监测到的某监测点的三相负荷电流曲线图先是接地;后来演变为两相接地短路备注：C相首先检测到接地故障;三相负荷都出现了异常现象..图4-2：从主站监测到的某监测点的接地尖峰突变电流曲线图先是接地;后来演变为两相接地短路备注：C 相首先检测到接地故障;接地尖峰突变电流被捕捉到并被“锁住”60分钟；在C相报故障前40分钟左右;B 相已出现过一次接地尖峰电流突变;但电场没有持续下降..图4-3：从主站监测到的某监测点的线路对地电场曲线图先是接地;后来演变为两相接地短路三．重要功能。

电缆温度故障在线预警系统的分析与应用

电缆温度故障在线预警系统的分析与应用电缆由于外界或内在因素引发火灾的可能性是非常大的，而且电缆一旦发生火灾，带来的危害使非常严重的，会造成严重的经济损失，如果过于慌乱还会造成人员伤亡。

本文从引发电缆发生温度故障的因素出发，分析了电缆温度故障在线预警系统的特点，对电缆温度故障在线预警系统的应用进行了说明，供从事电缆监管和维修的人员进行参考。

标签：电缆温度故障；在线预警系统；分析与应用0 引言电缆温度故障在线预警系统是非常有效的针对电缆温度检测的手段，对发热故障进行实时的监测和预警，是基于现场的电缆总线设置的监控系统。

在线预警系统能够对电缆运行的温度进行监测，判断电缆的温度是否在合理范围，会不会发生火灾，并且有效的判断电缆的组成部分和电缆接头是否出现老化的现象，为电缆的运营提供了安全的保障。

1 引发电缆发生温度故障的因素电缆的温度故障主要发生在电缆的接头上，电缆接头的温度故障主要分为两种。

第一是内部热故障，在这一类的高压电设备中，内故障的主要特点是发生故障的部位一定是在绝缘体的内部，因此电缆的内部故障发生的时间都比较长，发热的程度也因为空间密封得不到扩散而扩大，相连接的绝缘体也会有温度上的升高，所以在检测电缆接口是否发生内在故障时，可以通对周围绝缘体的温度进行检测，这样的检测难度较小，准确度也很高。

第二是外部热故障，外部的温度偏高，主要是由于接头暴露在空气下，电缆中的电流经过时形成的压力过大，导致温度增加，在较大的电流的冲击下，形成大的电阻，造成电缆的安全隐患。

电缆的接头温度过高会引起电缆的短路，将电缆大面积的烧毁，影响整个设备的运行，且在短时间内不会被修复，一旦电缆出现烧毁的问题，带来的经济损失要比平常事故大很多。

电缆接头发生事故的发展过程比较缓慢且不易被检查出来，而电缆温度故障在线预警系统可以一直对电缆接头的温度进行监控，发现异常就会及时的报告，相关人员在现场查看的时候也可以直接找到有问题的电缆接头，节省了人力物力资源，还提高了安全性能。

环网柜电缆头荧光光纤温度在线监测系统

环网柜电缆头荧光光纤温度在线监测系统摘要：电力工业是国民经济发展的基础，环网柜作为电力工业中智能配电网的关键设备，其可靠运行的薄弱环节是电缆接头，它的安全运行是衡量电网供电质量的关键因素之一。

电缆接头质量不仅取决于材料，更取决于电缆接头的制作工艺，还与其承受实时负荷大小有关。

上述任意一个因素都可能导致环网柜内电缆头出现过热情况，如果没有及时发现，在负荷持续增长情况下，电缆头温度会持续上升，直至引发爆炸，导致柜内绝缘管炸裂。

所以开发一套环网柜电缆头温度在线检测系统实时监测电缆头温度很有必要。

（2）关键词：环网柜；电缆头；荧光光纤；温度；在线监测传统的环网柜电缆头温度测量采用手持红外测温仪的方式进行，因环网柜内部空间狭小，站点较为分散等因素，导致测量效率低下而且无法对温度进行实时在线监测，因漏测、测试不及时导致的事故仍有发生。

为了减少事故的发生，同时改变传统电力设备检修的思维，由传统的有故障时检修、周期性预防性检修向电力设备状态实时监测转换，因此需要开发一套环网柜电缆头在线监测系统，对其实时状态进行在线监测，从而可以有效的避免潜在的安全隐患和事故发生，对提高电网的安全运行具有非常重要的现实意义。

1.测温原理荧光测温基于某些稀土物质在受到外界光刺激后会发光，即使这种外界的刺激停止后，发光还会自主持续一段时间，并且这个持续时间是和温度相关的，由于稀土这个特性，所以可以通过测量荧光余晖的时间从而反求出此时对应的温度。

荧光测温原理如图1所示。

图1 荧光测温原理2.系统结构环网柜电缆头接点温度光纤在线监测系统主要由荧光光纤温度传感探针、转接光纤、荧光光纤测温仪、GSM/GPRS无线数据传输设备、荧光光纤测温应用软件、监控主机组成。

环网柜站点测温系统拓扑结构如图2所示，荧光光纤温度传感探针浇筑于电缆堵头内部，经转接光纤与荧光光纤测温仪连接，探针将光信号传给测温仪，测温仪将接收到的光信号解调为温度信号通过RS485串行接口与GSM/GPRS无线数据传输设备进行通信，GSM/GPRS无线数据传输设备将温度数据通过网络发送至监控主机端GSM/GPRS无线数据传输设备，监控主机端GSM/GPRS无线数据传输设备通过串口与监控主机连接并将数据上传至系统中，系统将接收到的温度数据定时发送至值班人员手机。

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演示结束
谢谢大家
二、产品特点

实时监测线路接头温度，超定值报警；在110KV-220KV高电压下利用线路电流给温度传感器充电；抗干扰能力强，能在强磁场.强电晕下正常工作；当线路发生短路时报警；能实时监测线路电流变化情况。免维护，使用寿命8年。
三、系统组成
2
1
无线测温传感器
太阳能接收采集器室内通信主机
（三）服务器（PC）机示意图
数据库
通信主机
拓扑软件
七、主要性能指标
无线温度传感器： 1、工作电源：锂电池3.6V；2节4000MAH； 2 工作电压3.6V 3、工作环境：-40℃~+80℃；相对湿度95%； 4、电缆温、湿度出厂定值：温度－20C°＋50C° 零序温差±10℃；湿度≥95%； 5、动作电流及时间：短路故障：电流突增△I ≥100A V=0 l=0 90ms≤△ t ＜3S ；
主要性能指标
6、无线测温传感器整机待机电流≤20ЦA； 7、无线测温传感器报警状态电流≤20mA； 8、无线测温传感器的防护等级：IP65； 9、无线传输.光纤传输。 10、寿命8年太阳能接收发射器： 1、工作电源：太阳能板1.5W.12V,内臵电源7.6V 2000MAH 2、待机电流：3MA 3、工作电流：200MA 4、工作环境：-40℃~ +80℃ 5、寿命8年
（二）示意图
太阳能板
省电稳压转换电路
锂电池组
无线接收器
数据存储器
采集分析器
发射模块
（三）服务器（PC）机
服务器（PC）机负责将采集的数据信息，通过串口连接至服务器主机将信息传送到（PC）机内的数据库。服务器（PC）机存储着整个输、配电网络的节点分布和拓扑关系，当服务器收到报警短信时，数据库会根据输、配电线路的网络拓扑关系，采用一定的算法，计算出发生报警的节点位臵，并且把此节点位臵以图形的方式提示给管理人员，完成远传报警任务。示意图如下：
五、系统工作示意图
110kV 断路器断路器断路器断路器 B 断路器断路器 C
无线测温传感器
A
太阳能接收采集器
A
B C
微处理器
采集分析器
通讯模块
室内通信主机
服务器（PC）机
六、系统功能
（一）无线测温传感器：无线测温传感器分别悬挂在A、B、C三相输电线路导线上，实时监测运行线路接头温度变化状态。并通过小无线，将线路导线接头温度的监测数据，传送至临近的太阳能接收采集器。太阳能接收采集器进行导线接头温度、电流、以及短路故障的分析、判断。示意图如下：
服务器（PC）机
数据库
四、工作原理
《110kV～220kV输电线路测温系统》是由无线测温传感器、太阳能接收采集器、室内通信主机和服务器（PC）机组成。安装在输电线路上的A、B、 C三个无线测温传感器，实时监测运行线路的温度状态，并通过小无线将监测数据传送至太阳能接收发射器。太阳能接收发射器内的微处理器对接收到的数据经过采集、分析、比对，判断出A、B、 C三相线超出标准参数（出厂额定参数）的相线并且报警。
工作原理
同时，报警信号启动通讯模块，以短信（GSM）的方式数据信息传输至异地的室内通信主机。连接在通信主机上的服务器（PC）机，存着整个安装有输电线路测温系统的节点分布和拓扑关系，当服务器PC机收到报警短信息的时候，根据输电线路的网络拓扑关系，采用一定的算法，计算出真正发生报警的节点位臵。并且，把此节点位臵以图形的方式提示给管理人员，提示、通知运行或管理人员酌情调整、处理线路运行态。
储能电容
锂电池
（二）太阳能接收采集器
太阳能接收采集器由无线接收器、数据存储器、采集分析器、通讯模块和太阳能电池组构成。无线接收采集器将无线测温传感器实时监测的数据信息，传输至数据存储器采集分析器负责收集、分析输电线路的接头温度电流、以及线路短路故障等的数据信息，并将判断结果（报警信息）通知通讯模块以短信（GSM）的方式发送到通信主机.通信主机再传给服务器（PC）机。太阳能电池组担负太阳能接收采集器的供电。
系统优势
4、硬件方面：集成性好、元件少体积小、微功耗、功能强大，数据采集点多，覆盖范围广泛。数据采集、传输及时准确。设备能够适应不同外部环境，具有抗干扰能力，能够长时间稳定工作。 5、适用范围广，除监测温度.短路、接地等故障还可以监测偷电、盗窃等情况，使用者足不出户就可了解整个网络运行情况。
（一）无线测温传感器示意图
无线温度传感器原理示意图
电容式电压感应器
采样控制开关
小无线发射器开关控制源自电流测量感应器电流AD转换
电压AD转换
低功耗微处理器
电流突增
温度监测感应器
接地故障充电及电流突增感应线圈电流突增检测和充电电路转盘及灯光指示
短路故障
线路
充电输出
（110kV~220kV)
110kV～220kV输电线路
接头温度监测系统
川铁电气（天津）集团有限公司天津川铁赛思科技有限公司
一新技术在铁路电力上的应用

110kV ～ 220kV 输电线路接头温度监测系统是天津川铁赛思科技有限公司针对铁路110kV～ 220kV输电线路接头温度发生过热，导致线路故障而专题研发的新产品。该系统利用现代无线通讯技术、计算机技术以及网络技术，通过应用具有智能化分析功能的系统软件，能够及时、准确地反映出110kV ～ 220kV输电线路的在线运行温度状态，提示运行及管理人员，酌情调整线路负荷、处理线路故障点，保证输电线路安全运行。
八、系统优势
1、外部设备采用太阳能供电，输电线路取电功能经济环保，更适合野外复杂环境使用。 2、数据传输采用短信方式，防止了其他因素的影响，保证了数据准确性，避免误报现象。 3、软件操作简单，信息显示详尽，故障点确定准确.缩短人为查找故障点的时间提高工作率。软件：数据分析快速准确，操作简单配有强大数据库以及详尽分布图.电子地图，查找方便，显示清晰。兼容性强.具有各种主流通讯规约协议适配模块和接口。