电力电缆接头故障在线监测与预警系统整体解决方案设计201103 - 图文

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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

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目 录

第1章 引言 ............................................. 3 第2章系统相关技术 ...................................... 3 2.1 电缆接头测温分析 .................................. 3 2．2 GPRS技术的应用及分析 ............................. 6 第3章 现场监测装置的介绍 ............................... 10 3.1自供电无线测温传感器 .............................. 10 3.1.1【产品概述】 .................................... 10 3.2DCU数据采集器（GPRS可选） ........................ 14 第4章 上位机管理系统 .................................. 17 4.1监控中心数据采集系统 .............................. 17 4.2 SCADA系统概述 .................................... 17 4.3控制系统功能...................................... 23

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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

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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。

2.1.3电力及热力混合网络

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Ti代表裸接头处温度，T为电缆环境温度，Tx为测点温度，Rx为接头处接触电阻，Ix是由电流互感器测定的电缆电流，RH1为接头到温度检测单元的等效热阻，RH2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Ti代价比较高，因此在以后的分析中采用了间接温度Tx。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Tx代替Ti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：

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