基于现代信息技术的电缆接头温度在线监控系统研究

刘莉

摘  要：近年来在电力系统运行的过程中电缆接头过热故障问题的处理成为电力设备管理期间的重点和难点工作，主要因为电网内的电缆接头数量多、分布的范围广，加之运行的环境较为恶劣，导致管理的难度增加，人工测温方式已经无法满足电缆接头的实时性监控需求，合理采用现代信息技术设计电缆接头温度在线监控系统至关重要。基于此，本文提出现代信息技术为基础的电缆接头温度在线监控系统的设计建议，旨在为增强电缆接头温度监控效果提供帮助。

关键词：现代信息技术;电缆接头温度;在线监控系统

电缆接头温度的监控管理过程中采用现代信息技术构建在线监控系统，能够提升电缆接头温度监控的实时性、动态性水平，确保温度的有效监督和控制，预防出现电缆接头温度过高的问题，促使电缆系统的良好运行。

1 基于现代信息技术的电缆接头温度在线监控系统的设计

1.1系统的设计方案

整体测温系统设计的过程中，结合电缆接头的温度在线监控特点和需求，制定完善的设计方案：

1）配置无源、无线类型的温度传感器设备

将温度传感器设备设置在电缆附件内部，同时为提升设备安装和维护的便利性，将绝缘赛当做是设备浇注母体设计模具。且温度传感器设备的应用，使用无线信号发送的方式，考虑到信号发送的距离较短，难以将数据信息发送到变電站和调度中心等区域，因此需设置专门的通信接口，利用通信网络进行数据信息的传输，设置后台用户软件，便于全面进行电缆接头温度数据信息的收集和分析。

2）配置无线温度采集器设备

无线温度采集器设备在应用过程中主要进行温度传感器测量温度信号数据的接收，还是先将测量温度位置的温度数据值显示出来，通过带背光的液晶屏设备全天候清晰显示电缆接头温度数据值。考虑到在停电之后温度传感器不能正常运行，如若温度传感器依然发送温度测量的信号，就代表这段电缆线路处于带电的状态，在此情况下可将LED指示灯设置在温度采集器设备的面板上，用来进行电缆带电的指示。

3）温度后台专家系统的配置

此类系统在实际设计的过程中可采用VR软件与数据库系统进行整体系统软件的开发，设计菜单选择的模式，运行界面设置线路图、表格，实时性将电缆接头温度测量点的温度数据值显示出来，可进行任意阶段温度历史数据值的查询，做出温度超出限制指标的报警，记录时间信息、传感器设备编号信息、线路信息和相序信息等，设置报警数据值，进行数据报表的打印处理。

1.2整体系统的设计

1.2.1无线温度传感器设计

整体系统内需要合理设置无线温度传感器的节点，如图1所示，传感器设备在应用的过程中可以实时性采集电缆接头位置的温度数据值，对已经采集的数据信息进行预处理，通过网络系统将温度采集的数据信息传输到监控中心系统。对于温度采集与发射的系统，主要涉及固定螺钉部分、温度传感器部分和引线部分，其中固定螺丝主要用来进行温度传感器的固定，使其能够固定在温度采集芯棒上面，而引线则进行温度采集芯棒部件和悬浮电极部件的连接。在温度传感器的内部需要设置无源、无线发射器部件，一次性注塑成型绝缘塞，在绝缘塞的内部区域设计直接接触类型的温度传感器，用来进行电缆接头位置的导体温度测量分析，同时还可利用无源、无线发射器设备将测量的温度数据值传送到周围的温度数据采集单元，确保实时性进行电缆附件温度的测量。另外，还需使用引线进行温度采集芯棒部件和悬浮电极的连接，在绝缘垫块的内部区域设计电势差，为内部的电子电路供应充足的电源，无需在外部区域设置电源，可借助无线射频信号的形式对温度测量数据值进行发送，并且进行电缆附件安装的过程中，也无需设置内部接线或是外部的接线，优势在于能够使得温度传感器和外部的位置良好接触，使传感器设备能够和温度采集系统、信号发射系统、绝缘电缆附件等一体化设置，不需要在外部设置电源，即可实时性使用无线射频信号进行温度数据值的发送，能够简化温度监控系统的结构，增强数据测量的精确度，减少工作成本，增强数据监控的安全性和可靠性。

温度传感器节点实际运行的过程中，可以利用传感器进行电缆接头温度数据值的测量分析，利用A/D变换器进行数据的转换，传输到主控芯片的区域，之后发送到射频芯片控制器设备、路由器设备，完成数据发送之后明确是否可以继续进行节点温度的监控，有效完成各项温度监控的操作。

1.2.2协调器的设计

协调器的设计目的在于有效进行温度传感器采集的电缆接头温度数据信息的收集，利用网络系统接收数据，通过GPRS网络将所接收的数据传输到远程监控中心平台，之后监控中心利用协调器进行参数的设置、对传感器进行控制。如图2所示，为协调器设计的框架。

且协调器在实际应用的过程中，需要明确路由数据是否需要进行排队，之后进行路由器数据信息的接收，完成接收操作后发送到上位机系统，发送完成之后继续进行数据信息的传递，确保按照要求将数据信息传送到监控中心的平台系统[1]。

1.2.3后台专家系统的设计

后台专家系统设计的过程中，需要明确整体的软件方案，在监控中心方面设置数据丢失率计算模块、温度数据值分析模块、用户人机交互模块、组建管理的模块、GPRS通讯模块。协调器节点方面设置组件管理模块、通讯模块、地址分配模块和数据信息接收、发送模块。

子节点设置入网请求模块、数据信息接收发送模块、温度测量模块、组建管理模块等。

为保证后台专家系统的良好运行，应合理进行ZigBee的开发，设置协议栈架构，构建ZigBee的应用层次、网络层次、MAC层次、PHY层次，提高ZigBee协议的丰富性和实用性，以OSAL系统为基础，制定各类任务处理的支持机制、消息快速有效传输的机制等，在主函数main内合理设置C程序的入口点。

对于此次系统的设计主要使用星型的网络架构，整体架构的组成部分为协调器、终端、路由器等，利用ZigBee技术进行监测网络系统的构建和设计，合理进行网络节点的布设，下位机设备进行电缆接头温度数据信息的采集分析，构建相应的网络系统进行数据信息的传输。

后台专家系统设计的过程中还需合理配置微处理器，使得GPRS模块之内所采集的温度数据信息全面提取，重新进行封装处理，完善GPRS的数据信息发送模式：最开始阶段向服务器发起连接，GPRS设备唤醒以后进行温度数据信息的封装处理，将所封装的数据信息发送给指定系统，确保数据信息的良好处理和分析[2]。

2 基于现代信息技术的电缆接头温度在线监控系统的应用

2.1 完善系统的应用流程

在整体系统中主要使用的是模块化类型的程序结构，具有移植处理便利性和维护操作的便利性，主要涉及主程序部分、时间处理和温度数据信息采集的子程序部分、数据显示和通信接收、通信发送的子程序部分。系统在线进行电缆接头位置温度数据信息的采集，读取时钟之后明确是否存在温度超出限制的现象，一旦温度超出限制就要发送报警信息，提醒相关人员进行电缆接头的处理，以此有效预防因为电缆接头的温度过高对整体电缆系统的安全稳定运行造成不利影响。同时在对电缆接头温度进行在线实时性监控的过程中，还需合理设定多个级别的电缆接头温度限制数据值，通过系统进行电缆接头和电缆附件温度安装状况的评估分析，实时性将各个设备的温度数据显示出来，科学进行历史温度数据信息的分析，采用差异分析的措施、纵横对比分析的措施等，判断温度变化的趋势，提出运行维护的建议措施，一旦在温度在线监测过程中发现温度数据值超出标准要求和限制要求，就要及时作出预警，使运行维护人员可以按照具体的数据指标针对性进行电缆接头的维护和维修，以免出现严重的故障问题。

2.2 完善系统的应用模式

为在线实时性有效进行电缆接头温度的监控，应完善在线监控系统的应用模式，采用远程监控预警的措施，利用无线数据信息采集器设备、短路接地故障传感器设备、温度测量传感器设备等进行电缆接头温度的实时性监控和管理。首先，做好配电终端服务器系统、短路接地故障传感器设备和电缆接头方面在线监测的初始化设置工作，对传感器设备和电缆接头部件进行在线监测，明确是否处于正常的运行状态，如果运行正常则进入到下一步操作，如果运行不正常则需要重新做好初始化的设定;其次，利用ZigBee系统将传感器设备和电缆接头部件的温度数据值传输到无线数据传感器系统内部，准确进行温度数据值的分析，明确是否超出预先设定的指标，一旦发现有数据值的问题，就要分析传感器设备和电缆接头是否存在温度过高的问题，及时做好处理工作和运行维护工作。最后，利用无线数据采集器设备将发生故障问题的点位数据值、坐标数据值等传输到服务器系统，通过服务器进行警告信息的发送，这样不仅能够快速有效解决电缆接头的温度异常问题、故障问题，还能有效完成各项运行维护工作和维修工作，通过科学合理的措施快速解决传感器故障和电缆接头温度异常的问题，延长电缆接头的应用寿命，增强整体系统运行的可控性和稳定性，达到预期的运维目的[3]。

结语：

综上所述，基于现代信息技术的电缆接头温度在线监控系统的设计，需要完善系统硬件设备和软件系统，合理设置温度传感器硬件、协调器硬件、温度采集器硬件等，确保各类硬件设备的良好连接和运行。同时还需重点完善后台专家系统的软件部分，合理设置软件部分的功能模块，确保在对电缆接头温度进行在线监控的过程中，全面采集温度数据值，合理进行数据信息的传输，做好预警和运行維护工作。

参考文献：

[1]姚朋飞. 电缆接头温度监测系统设计[D]. 黑龙江：哈尔滨工业大学，2020.

[2]唐洪良，孙磊，吴孝兵，等. 基于无线技术的电缆测温装置研究[J]. 电力系统装备，2019，23（1）：239-240.

[3]杨杨. 电力电缆故障监测及预警系统的设计[J]. 建筑工程技术与设计，2018，11（10）：199-211.