基于現代信息技術的電纜接頭溫度在線監控系統研究

劉莉

摘? 要：近年來在電力系統運行的過程中電纜接頭過熱故障問題的處理成為電力設備管理期間的重點和難點工作，主要因為電網內的電纜接頭數量多、分布的范圍廣，加之運行的環境較為惡劣，導致管理的難度增加，人工測溫方式已經無法滿足電纜接頭的實時性監控需求，合理采用現代信息技術設計電纜接頭溫度在線監控系統至關重要?；诖?，本文提出現代信息技術為基礎的電纜接頭溫度在線監控系統的設計建議，旨在為增強電纜接頭溫度監控效果提供幫助。

關鍵詞：現代信息技術;電纜接頭溫度;在線監控系統

電纜接頭溫度的監控管理過程中采用現代信息技術構建在線監控系統，能夠提升電纜接頭溫度監控的實時性、動態性水平，確保溫度的有效監督和控制，預防出現電纜接頭溫度過高的問題，促使電纜系統的良好運行。

1 基于現代信息技術的電纜接頭溫度在線監控系統的設計

1.1系統的設計方案

整體測溫系統設計的過程中，結合電纜接頭的溫度在線監控特點和需求，制定完善的設計方案：

1）配置無源、無線類型的溫度傳感器設備

將溫度傳感器設備設置在電纜附件內部，同時為提升設備安裝和維護的便利性，將絕緣賽當做是設備澆注母體設計模具。且溫度傳感器設備的應用，使用無線信號發送的方式，考慮到信號發送的距離較短，難以將數據信息發送到變電站和調度中心等區域，因此需設置專門的通信接口，利用通信網絡進行數據信息的傳輸，設置后臺用戶軟件，便于全面進行電纜接頭溫度數據信息的收集和分析。

2）配置無線溫度采集器設備

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

3）溫度后臺專家系統的配置

此類系統在實際設計的過程中可采用VR軟件與數據庫系統進行整體系統軟件的開發，設計菜單選擇的模式，運行界面設置線路圖、表格，實時性將電纜接頭溫度測量點的溫度數據值顯示出來，可進行任意階段溫度歷史數據值的查詢，做出溫度超出限制指標的報警，記錄時間信息、傳感器設備編號信息、線路信息和相序信息等，設置報警數據值，進行數據報表的打印處理。

1.2整體系統的設計

1.2.1無線溫度傳感器設計

整體系統內需要合理設置無線溫度傳感器的節點，如圖1所示，傳感器設備在應用的過程中可以實時性采集電纜接頭位置的溫度數據值，對已經采集的數據信息進行預處理，通過網絡系統將溫度采集的數據信息傳輸到監控中心系統。對于溫度采集與發射的系統，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。在溫度傳感器的內部需要設置無源、無線發射器部件，一次性注塑成型絕緣塞，在絕緣塞的內部區域設計直接接觸類型的溫度傳感器，用來進行電纜接頭位置的導體溫度測量分析，同時還可利用無源、無線發射器設備將測量的溫度數據值傳送到周圍的溫度數據采集單元，確保實時性進行電纜附件溫度的測量。另外，還需使用引線進行溫度采集芯棒部件和懸浮電極的連接，在絕緣墊塊的內部區域設計電勢差，為內部的電子電路供應充足的電源，無需在外部區域設置電源，可借助無線射頻信號的形式對溫度測量數據值進行發送，并且進行電纜附件安裝的過程中，也無需設置內部接線或是外部的接線，優勢在于能夠使得溫度傳感器和外部的位置良好接觸，使傳感器設備能夠和溫度采集系統、信號發射系統、絕緣電纜附件等一體化設置，不需要在外部設置電源，即可實時性使用無線射頻信號進行溫度數據值的發送，能夠簡化溫度監控系統的結構，增強數據測量的精確度，減少工作成本，增強數據監控的安全性和可靠性。

溫度傳感器節點實際運行的過程中，可以利用傳感器進行電纜接頭溫度數據值的測量分析，利用A/D變換器進行數據的轉換，傳輸到主控芯片的區域，之后發送到射頻芯片控制器設備、路由器設備，完成數據發送之后明確是否可以繼續進行節點溫度的監控，有效完成各項溫度監控的操作。

1.2.2協調器的設計

協調器的設計目的在于有效進行溫度傳感器采集的電纜接頭溫度數據信息的收集，利用網絡系統接收數據，通過GPRS網絡將所接收的數據傳輸到遠程監控中心平臺，之后監控中心利用協調器進行參數的設置、對傳感器進行控制。如圖2所示，為協調器設計的框架。

且協調器在實際應用的過程中，需要明確路由數據是否需要進行排隊，之后進行路由器數據信息的接收，完成接收操作后發送到上位機系統，發送完成之后繼續進行數據信息的傳遞，確保按照要求將數據信息傳送到監控中心的平臺系統[1]。

1.2.3后臺專家系統的設計

后臺專家系統設計的過程中，需要明確整體的軟件方案，在監控中心方面設置數據丟失率計算模塊、溫度數據值分析模塊、用戶人機交互模塊、組建管理的模塊、GPRS通訊模塊。協調器節點方面設置組件管理模塊、通訊模塊、地址分配模塊和數據信息接收、發送模塊。

子節點設置入網請求模塊、數據信息接收發送模塊、溫度測量模塊、組建管理模塊等。

為保證后臺專家系統的良好運行，應合理進行ZigBee的開發，設置協議棧架構，構建ZigBee的應用層次、網絡層次、MAC層次、PHY層次，提高ZigBee協議的豐富性和實用性，以OSAL系統為基礎，制定各類任務處理的支持機制、消息快速有效傳輸的機制等，在主函數main內合理設置C程序的入口點。

對于此次系統的設計主要使用星型的網絡架構，整體架構的組成部分為協調器、終端、路由器等，利用ZigBee技術進行監測網絡系統的構建和設計，合理進行網絡節點的布設，下位機設備進行電纜接頭溫度數據信息的采集分析，構建相應的網絡系統進行數據信息的傳輸。

后臺專家系統設計的過程中還需合理配置微處理器，使得GPRS模塊之內所采集的溫度數據信息全面提取，重新進行封裝處理，完善GPRS的數據信息發送模式：最開始階段向服務器發起連接，GPRS設備喚醒以后進行溫度數據信息的封裝處理，將所封裝的數據信息發送給指定系統，確保數據信息的良好處理和分析[2]。

2 基于現代信息技術的電纜接頭溫度在線監控系統的應用

2.1 完善系統的應用流程

在整體系統中主要使用的是模塊化類型的程序結構，具有移植處理便利性和維護操作的便利性，主要涉及主程序部分、時間處理和溫度數據信息采集的子程序部分、數據顯示和通信接收、通信發送的子程序部分。系統在線進行電纜接頭位置溫度數據信息的采集，讀取時鐘之后明確是否存在溫度超出限制的現象，一旦溫度超出限制就要發送報警信息，提醒相關人員進行電纜接頭的處理，以此有效預防因為電纜接頭的溫度過高對整體電纜系統的安全穩定運行造成不利影響。同時在對電纜接頭溫度進行在線實時性監控的過程中，還需合理設定多個級別的電纜接頭溫度限制數據值，通過系統進行電纜接頭和電纜附件溫度安裝狀況的評估分析，實時性將各個設備的溫度數據顯示出來，科學進行歷史溫度數據信息的分析，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，提出運行維護的建議措施，一旦在溫度在線監測過程中發現溫度數據值超出標準要求和限制要求，就要及時作出預警，使運行維護人員可以按照具體的數據指標針對性進行電纜接頭的維護和維修，以免出現嚴重的故障問題。

2.2 完善系統的應用模式

為在線實時性有效進行電纜接頭溫度的監控，應完善在線監控系統的應用模式，采用遠程監控預警的措施，利用無線數據信息采集器設備、短路接地故障傳感器設備、溫度測量傳感器設備等進行電纜接頭溫度的實時性監控和管理。首先，做好配電終端服務器系統、短路接地故障傳感器設備和電纜接頭方面在線監測的初始化設置工作，對傳感器設備和電纜接頭部件進行在線監測，明確是否處于正常的運行狀態，如果運行正常則進入到下一步操作，如果運行不正常則需要重新做好初始化的設定;其次，利用ZigBee系統將傳感器設備和電纜接頭部件的溫度數據值傳輸到無線數據傳感器系統內部，準確進行溫度數據值的分析，明確是否超出預先設定的指標，一旦發現有數據值的問題，就要分析傳感器設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行維護工作。最后，利用無線數據采集器設備將發生故障問題的點位數據值、坐標數據值等傳輸到服務器系統，通過服務器進行警告信息的發送，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行維護工作和維修工作，通過科學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，延長電纜接頭的應用壽命，增強整體系統運行的可控性和穩定性，達到預期的運維目的[3]。

結語：

綜上所述，基于現代信息技術的電纜接頭溫度在線監控系統的設計，需要完善系統硬件設備和軟件系統，合理設置溫度傳感器硬件、協調器硬件、溫度采集器硬件等，確保各類硬件設備的良好連接和運行。同時還需重點完善后臺專家系統的軟件部分，合理設置軟件部分的功能模塊，確保在對電纜接頭溫度進行在線監控的過程中，全面采集溫度數據值，合理進行數據信息的傳輸，做好預警和運行維護工作。

參考文獻：

[1]姚朋飛. 電纜接頭溫度監測系統設計[D]. 黑龍江：哈爾濱工業大學，2020.

[2]唐洪良，孫磊，吳孝兵，等. 基于無線技術的電纜測溫裝置研究[J]. 電力系統裝備，2019，23（1）：239-240.

[3]楊楊. 電力電纜故障監測及預警系統的設計[J]. 建筑工程技術與設計，2018，11（10）：199-211.