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“电缆安全防火远程在线监测系统”研发成功

  
        
        工作人员利用监测管理软件系统实现电缆接头温度的远程实时监控。徐搏摄

  
  
        电缆接头温度现场监测。计光摄
  
  “足不出户”可“明察秋毫”
  
  “66千伏长家甲、乙线1号杆电缆接头的温度在1小时内上升了4摄氏度,升温较快。你们过去看看。”
  
  长春供电公司电缆工区远程监控室里,工区副主任庞丹在监控屏幕上发现了“异动”,马上电话通知了在外巡视人员去现场查看核对。
  
  十分钟后,现场消息传回:经现场红外测温核对,长家甲、乙线1号杆的电缆接头温度的确上升偏高,现场测温数值与监控中心获得的数据一致。判断线路负荷增大引起电缆接头正常升温。
  
  在通知调度中心及时调整电网运行方式减轻长家甲、乙线负荷之后,庞丹看着显示屏上的数值曲线,露出了满意的笑容。
  
  能够让他足不出户就知晓十几千米之外的一个电缆接头4摄氏度的温度变化,及时发现过热现象,全靠这套去年刚刚通过验收并投入使用的“电缆安全防火远程在线监测系统”。而这套系统的研发和应用,也让长春供电公司电缆工区在电缆接头温度监测手段上,进入了“第三次变革”。
  
  “亡羊补牢”到“防患未然”
  
  广泛应用于电网的电缆,无论电缆绝缘层、外护套给予电缆芯线多少保护,暴露在外、与其他设备相连的电缆接头,始终都是电缆最为敏感和脆弱的部位。线路负荷过高,或者电缆接头的工艺质量差异,甚至极端气象条件,都可能导致电缆接头处绝缘受损,出现高温、过热现象,严重时可能引发火灾,导致电网事故。掌握电缆接头温度变化,是从事电缆专业工作的电网员工长期的重要工作内容。
  
  历史最为悠久,也是使用时间最长的接头测温监控手段,是被老一代电力工人称为“蜡触”的方法——在绝缘杆头放置工业蜡片触碰运行中的电缆接头,通过观察蜡片是否融化,判断电缆接头是否“过热”。显然,即便在早期电力工业不甚发达、电缆接点相对不多的时候,用这种“蜡触”方法也无法及时、有效地检查每一个电缆接头的温度。
  
  进入21世纪,红外测温技术在我国电网大范围应用,电缆接头温度监测进入了“红外”时代。较之“蜡触”,红外测温效率已大幅提升,但红外测温依然需要人工巡视,并且大气环境、背景辐射、设备自身灵敏度以及操作方法,都可能对技术人员的判断产生干扰。
  
  而随着城市化进程加快,输电线路“电缆化”趋势也在同步加快。仅长春市区,2011年年底220千伏电缆亘长已经达16.08千米,66千伏电缆亘长132.04千米,10千伏电缆回长更是超过1000千米。遍及全市的电缆接点已有数千个之多。
  
  “人工巡视红外测温周期长,根本无法实时掌握电缆运行状态及其变化趋势。”长春供电公司电缆工区员工计光对此深有感触,“往往是直到过热导致故障发生,才能发现故障点在哪里”。
  
  “亡羊补牢”总不如“防患未然”。建设坚强智能电网,迫切需要将电缆置于有效的“实时监控”之下。在这种背景下,“电缆安全防火远程在线监测系统”应运而生。
  
  科技攻关结累累硕果
  
  2009年,长春供电公司和东北电力大学开始了“电缆安全防火远程在线监测系统”的攻关之路。经过广泛调研和历时近两年的研发与实验,形成“现场采集实时数据与监测负荷电流理论计算相结合,通过无线通信(GPRS)上传监测数据,并通过中心计算机汇总分析,实现电缆运行状况的预警和越限报警”的设计方案,逐渐变成了可实际应用的监测系统。期间一个个技术难点被攻克。
  
  运行中的电缆接头都是裸露的高电位导体,普通测温传感器无法解决安全问题。对此,项目组选择了无线通信的方式,用一个只有打火机大小的无线测温传感器,解决了传感器高压绝缘问题。
  
  高压电缆分接箱分布在城市各个角落,分布半径动辄数十千米,而数千个监测点使有线传输成本变得高不可攀。课题组采取了GSM短消息和GPRS相结合的数据通信方式,利用现成的无线移动通信网络,将电力通信业务的投资转向了公共移动通信网,大大节约了成本,实现了最佳费效比。
  
  不同于其他监测系统,电缆接头温度监测,需要传感器紧贴在高压电缆接头上,一经安装就很难维护。如何保证传感器、信号中继、传输装置的稳定的电源,也成了一个需要解决的棘手难题。综合比较了常见的太阳能、电容蓄电和母线感应取能等供电方式后,课题组创造性地将几种供电方式“糅合”起来——利用取能线圈为探测器供电,而在电源线路中加入超级电容,从而满足数据收发时的瞬间大功率供电需求。如果在户外安装,则可利用一块类似平板电脑大小的太阳能电池板,为数据采集中继器提供可靠而稳定的电能。
  
  一套带有辅助分析的“上位机监测管理分析软件系统”,更成为整套系统的“神经中枢”,通过软件设计,“神经中枢”具备对电缆接头温度的远程监测、报警与电缆接头运行状态的评估。昔日风里来、雨里去的电缆专业工人,坐镇监控中心就对城区的各个电缆接头状态了然于胸。
  
  “有了这套监测系统,减轻了我们员工的工作强度。”吉林省电力有限公司科技信息部专责王建龙说,更重要的是,让我们的电缆温度检测实现“第三次变革”。以后,电网运行,会更让用户放心
  
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