电力电缆故障监测及预警系统的设计

郭锐

摘 要：在电力电缆的使用过程中，由于材料的质量和施工方法等原因都会造成电力电缆故障，我们常接触的故障大部分是以接头问题引起的，电力电缆的接头非常容易出现短路等故障，造成整个电力电缆系统的安全问题，并且造成一定的损失。为了有效缓解这种现象，加强对于电力电缆的故障监测，避免故障的发生，我们可以对于电缆接头的表面温度来进行实时的监控，掌握温度的变化情况，并且在温度上涨达到一定的极限，可以进行及时的预警方案，通过加强检测手段和对于计算机信息技术的利用，实现了现代化的监测、报警和远程控制等多方面的电力电缆预警系统，文章主要针对电缆温度的监测，展开于诊断系统的讨论。

关键词：电力电缆；故障检测；预警系统；电缆故障

中图分类号：TM247 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）22-0094-02

引言

随着城市建设的不断加强，城市建设中很多的大企业都对电力方面有很高的要求，由于用电量比较高，电力电缆的输配电设备得到了广泛的应用，当供电距离相对较长的状态下，在线路上会出现电缆接头，通过对以往的数据进行分析，多数的电力电缆故障都是由于接头问题造成的。通过对于故障进行分析，接头温度过高是接头问题的主要原因，在电阻或者过负荷的状态下就会形成一定的强电流，时间久了就会形成电缆接头的老化和崩烧故障等原因。所以如果想解决电线电缆故障的问题，就必须要从电缆接头温度开始控制，设计一种可以同时监控几个接头温度变化的系统，通过科技化的手段以数字的形式，直观了解电缆接头的温度变化，并且设计预警系统的功能，在出现故障的时候可以及时了解故障原因，能够使工作人员做到及时进行修复，避免出现安全隐患，确定用电安全。

1 电力电缆温度预测原理

通过对以往的实际工作中可以发现，电力电缆故障的原因是一个长时间形成的问题，电缆接头的温度长时间的处于升高状态，并且接头处的电流在不断地增加，这就形成电力电缆绝缘功能的降低，由于在工作中，对于此现象的忽视，在经过长时间的使用以后就会造成电缆接头故障。实现对于温度的控制和检测，是对于电力电缆故障监测的有效手段和必要措施，电缆的长时间使用和超负荷的发生都会形成温度升高的现象。所以我们可以通过电缆接头的温度来对于电缆故障进行有效监测。电力电缆接头的温度变化对于故障的产生是有很高的可靠性，通过这种形式也很容易进行测量。接头温度的高低与电流的大小有直接的关系，通过以往的经验和实际情况分析，电流大则接头温度就会升高，电流小相应的就会降低。通过对电力电缆接头进行温度变化的监测，可以有效判断电缆是否有故障的出现。

2 电缆温度监测方法

2.1 感温电缆式测温系统。通过对于感温电缆的利用，可以对电缆进行实时的监控，在进行敷设时需要同电缆平行进行施工，感温电缆的应用原理是在电缆温度过高时发生短路，可以对电缆的温度达到一定的了解，但是此功能只可以用一次，并且不能测量电缆的实际温度。同时由于敷设的电缆一般都比较多，在进行安装和维护方面非常不方便，只能在温度上升的同时达到测温效果，不能做到提前的预测。

2.2 热敏电阻式测温系统。热敏电阻式测温，在使用时线路相对比较复杂，并且需要有独立的接线措施，在电缆发生温度过高时可以测量温度值，但是在遇热的同时电阻也容易发生损坏，返修率大，没有自检功能，必须要进行经常的检查和校正，在实际工作中不经常采用。

2.3 光纤分布式温度监测系统。光纤分布式温度监测，通过对光纤同电缆进行作业，利用光纤当做分布式温度的传感器，可以同时进行多个点的温度监测，由于分布式温度监测可以进行热点的定位，在安装的时候需要对与热点位置进行确定。同时，在电力传输的过程中往往包含着非常多的电缆线路，所以对于光纤的消耗量也是非常大的。

3 电力电缆故障监测与诊断系统

3.1 电力电缆运行状态监控。电力电缆在运行过程中发生故障的原因分为内部原因和外部原因两种，内部的原因主要是由于线路的老化和电流的不稳定造成的，最终导致电缆接头长期处于高温状态下产生故障的发生，所以必须要进行电缆接头温度的监测。我们在实际的运用电力电缆预测系统的过程中，软件设计方面根据实际的需求增加了电缆接头的温度预测内容，利用现代化的手段实现智能的电缆接头温度进行采集，通过计算机系统的传输，通过曲线的形式对电缆接头温度进行直观的预测，了解故障出现的临界值，在出现预警系统警报的时候，及时通知相关部门进行故障排除和现场的勘察，降低故障发生的可能性。

3.2 电力电缆辅助状态监控。电力电缆故障发生的外部原因，通常情况下是由于环境因素造成的，由于人为故意的损坏或者爆炸火灾等问题。这种情况下可以进行电缆辅助功能监控系统的设置，电流传感器可以有效对电流大小、可燃气体的浓度和远红外电开关等对于非法闯入者进行监测，通过现场的智能中断进行数据的传输转换为数字信息，利用计算机远程传输系统上传到上位机程序，通过精准的数据采集和分析，了解电缆的实时状况。

3.3 系统构成。监测系统的组成通常情况下采用分片型采集模式，系统的主要组成部分为前端的电纜接头温度探测与传输，电缆接头温度巡检仪，电缆接头数据分析软件，都是围绕电缆接头的温度监测为目标来建立的，通过互联网计算机的信息传输，可以收集更多的信息资料和整理。

3.4 监测单元。在电缆接头进行温度的预测工作，需要在接头处进行终端装置的安装，其功能是在于温度测量并进行有效的数据传输工作。运行的主要模式是终端装置收集温度测量的实时信号，通过无线数据进行传输到电缆接头附近的数据收集单元，终端装置的主要功能在于可以监测固定时间点内的电缆接头温度的采集和数据传输工作，并且通过无限的方式传输到巡检仪中，巡检仪结合数据分析形成曲线温度实况。终端装置系统响应节能降耗的要求，通过太阳能供电实现运行。通过多个单元的控制最终达到微处理器进行工作，在电力电缆正常运行的状态下系统处于休息的状态，系统按照提前设定好的时间进行温度传感器单元的信息采集，并且将信息存储，通过无线传输的方式进行工作，在和巡检仪对接成功后，将收集到的信息传输到巡检仪，可以有效做到信息的准确和安全状态，终端装置的软件在同一时间可以进行多项任务工作，大大提升了对于电缆接头温度监测和信息收集的效率，可以缩短工作人员对于电缆接头的进行实时了解的时间。

3.5 巡检分析仪。巡检仪是电缆接头温度监测的一项重要设备，终端装置将详细的信息传输到巡检仪中，巡检人员可以有效的对电缆接头的温度数据进行现场的收集。巡检仪在工作的状态下可以分为自动和手动。自动模式，只要对系统提前进行设定，在进入终端装置的信号范围内，便可以实现自动的连接，降低工作人员的压力。同时也可以进行手动工作模式，手动模式可以有针对性的进行某一特定终端装置的数据信息收集工作。与此同时，巡检分析仪对于收集来的数据可以进行有效合理的分析，及时的掌握电缆接头的实际情况，对于有可能发生故障的部位进行与预警处理。

3.6 后台分析系统。后台分析系统主要是对于电缆接头出现的故障进行分析和诊断。各点巡检仪将从终端装置收集来的信息进行PC传输并且建立数据库，对于以往的信息进行收集和记录，通过对于数据的整理分析，可以对电缆接头的温度数据进行管理并且进行故障分析，对各个电缆接头的温度变化以曲线图的形式表现，可以直观了解电缆接头的工作现状。分析的主要内容在与温度上涨趋势，目前温度状态和一段时间内的温度状态等，根据分析结果对于可能出现故障的部位做出报警工作，确保电力电缆的正常运行，在故障发生前做出预警措施。

3.7 传感器的选择。传感器是电缆接头温度检测的重要部位，根据传感器类型的不同，其电路结构和检测办法也有很多差异，合理的对传感器进行选择，可以有效提高终端装置的使用性能。目前我国常用的传感器主要包括红外线传感器、热敏电阻、半导体PN结等等的形式，但是根据传感器自身的特性，需要结合现场的实际情况进行选择符合要求的传感器，对于电缆接头温测最常用的为半导体PN结型。

4 结束语

综上所述，电力电缆故障的产生形式主要在于内部原因和外部原因，内部原因的形成在于电缆接头的温度过高引发故障，外部原因多是由于环境因素影响造成的，结合现场的实际情况，通过对于数据的分析对比，有效进行电缆接头温度的监测工作，通过对于故障监测及预警系统的设计，实现了对于电力电缆运行状态的控制，在出现故障或者不合理的温度产生时及时的报警，有利于工作人员能够及早发现运行状态中的异常情况，进行有效解决，确保系统的稳定运行。

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