“電纜安全防火遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)”研發(fā)成功
“電纜安全防火遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)”研發(fā)成功
“足不出戶”可“明察秋毫”
“66千伏長家甲、乙線1號桿電纜接頭的溫度在1小時內(nèi)上升了4攝氏度，升溫較快。你們過去看看。”
長春供電公司電纜工區(qū)遠程監(jiān)控室里，工區(qū)副主任龐丹在監(jiān)控屏幕上發(fā)現(xiàn)了“異動”，馬上電話通知了在外巡視人員去現(xiàn)場查看核對。
十分鐘后，現(xiàn)場消息傳回：經(jīng)現(xiàn)場紅外測溫核對，長家甲、乙線1號桿的電纜接頭溫度的確上升偏高，現(xiàn)場測溫數(shù)值與監(jiān)控中心獲得的數(shù)據(jù)一致。判斷線路負荷增大引起電纜接頭正常升溫。
在通知調(diào)度中心及時調(diào)整電網(wǎng)運行方式減輕長家甲、乙線負荷之后，龐丹看著顯示屏上的數(shù)值曲線，露出了滿意的笑容。
能夠讓他足不出戶就知曉十幾千米之外的一個電纜接頭4攝氏度的溫度變化，及時發(fā)現(xiàn)過熱現(xiàn)象，全靠這套去年剛剛通過驗收并投入使用的“電纜安全防火遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)”。而這套系統(tǒng)的研發(fā)和應用，也讓長春供電公司電纜工區(qū)在電纜接頭溫度監(jiān)測手段上，進入了“第三次變革”。
“亡羊補牢”到“防患未然”
廣泛應用于電網(wǎng)的電纜，無論電纜絕緣層、外護套給予電纜芯線多少保護，暴露在外、與其他設備相連的電纜接頭，始終都是電纜最為敏感和脆弱的部位。線路負荷過高，或者電纜接頭的工藝質(zhì)量差異，甚至極端氣象條件，都可能導致電纜接頭處絕緣受損，出現(xiàn)高溫、過熱現(xiàn)象，嚴重時可能引發(fā)火災，導致電網(wǎng)事故。掌握電纜接頭溫度變化，是從事電纜專業(yè)工作的電網(wǎng)員工長期的重要工作內(nèi)容。
歷史最為悠久，也是使用時間最長的接頭測溫監(jiān)控手段，是被老一代電力工人稱為“蠟觸”的方法——在絕緣桿頭放置工業(yè)蠟片觸碰運行中的電纜接頭，通過觀察蠟片是否融化，判斷電纜接頭是否“過熱”。顯然，即便在早期電力工業(yè)不甚發(fā)達、電纜接點相對不多的時候，用這種“蠟觸”方法也無法及時、有效地檢查每一個電纜接頭的溫度。
進入21世紀，紅外測溫技術(shù)在我國電網(wǎng)大范圍應用，電纜接頭溫度監(jiān)測進入了“紅外”時代。較之“蠟觸”，紅外測溫效率已大幅提升，但紅外測溫依然需要人工巡視，并且大氣環(huán)境、背景輻射、設備自身靈敏度以及操作方法，都可能對技術(shù)人員的判斷產(chǎn)生干擾。
而隨著城市化進程加快，輸電線路“電纜化”趨勢也在同步加快。僅長春市區(qū)，2011年年底220千伏電纜亙長已經(jīng)達16.08千米，66千伏電纜亙長132.04千米，10千伏電纜回長更是超過1000千米。遍及全市的電纜接點已有數(shù)千個之多。
“人工巡視紅外測溫周期長，根本無法實時掌握電纜運行狀態(tài)及其變化趨勢。”長春供電公司電纜工區(qū)員工計光對此深有感觸，“往往是直到過熱導致故障發(fā)生，才能發(fā)現(xiàn)故障點在哪里”。
“亡羊補牢”總不如“防患未然”。建設堅強智能電網(wǎng)，迫切需要將電纜置于有效的“實時監(jiān)控”之下。在這種背景下，“電纜安全防火遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)”應運而生。
科技攻關(guān)結(jié)累累碩果
2009年，長春供電公司和東北電力大學開始了“電纜安全防火遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)”的攻關(guān)之路。經(jīng)過廣泛調(diào)研和歷時近兩年的研發(fā)與實驗，形成“現(xiàn)場采集實時數(shù)據(jù)與監(jiān)測負荷電流理論計算相結(jié)合，通過無線通信（GPRS）上傳監(jiān)測數(shù)據(jù)，并通過中心計算機匯總分析，實現(xiàn)電纜運行狀況的預警和越限報警”的設計方案，逐漸變成了可實際應用的監(jiān)測系統(tǒng)。期間一個個技術(shù)難點被攻克。
運行中的電纜接頭都是裸露的高電位導體，普通測溫傳感器無法解決安全問題。對此，項目組選擇了無線通信的方式，用一個只有打火機大小的無線測溫傳感器，解決了傳感器高壓絕緣問題。
高壓電纜分接箱分布在城市各個角落，分布半徑動輒數(shù)十千米，而數(shù)千個監(jiān)測點使有線傳輸成本變得高不可攀。課題組采取了GSM短消息和GPRS相結(jié)合的數(shù)據(jù)通信方式，利用現(xiàn)成的無線移動通信網(wǎng)絡，將電力通信業(yè)務的投資轉(zhuǎn)向了公共移動通信網(wǎng)，大大節(jié)約了成本，實現(xiàn)了最佳費效比。
不同于其他監(jiān)測系統(tǒng)，電纜接頭溫度監(jiān)測，需要傳感器緊貼在高壓電纜接頭上，一經(jīng)安裝就很難維護。如何保證傳感器、信號中繼、傳輸裝置的穩(wěn)定的電源，也成了一個需要解決的棘手難題。綜合比較了常見的太陽能、電容蓄電和母線感應取能等供電方式后，課題組創(chuàng)造性地將幾種供電方式“糅合”起來——利用取能線圈為探測器供電，而在電源線路中加入超級電容，從而滿足數(shù)據(jù)收發(fā)時的瞬間大功率供電需求。如果在戶外安裝，則可利用一塊類似平板電腦大小的太陽能電池板，為數(shù)據(jù)采集中繼器提供可靠而穩(wěn)定的電能。
一套帶有輔助分析的“上位機監(jiān)測管理分析軟件系統(tǒng)”，更成為整套系統(tǒng)的“神經(jīng)中樞”，通過軟件設計，“神經(jīng)中樞”具備對電纜接頭溫度的遠程監(jiān)測、報警與電纜接頭運行狀態(tài)的評估。昔日風里來、雨里去的電纜專業(yè)工人，坐鎮(zhèn)監(jiān)控中心就對城區(qū)的各個電纜接頭狀態(tài)了然于胸。
“有了這套監(jiān)測系統(tǒng)，減輕了我們員工的工作強度。”吉林省電力有限公司科技信息部專責王建龍說，更重要的是，讓我們的電纜溫度檢測實現(xiàn)“第三次變革”。以后，電網(wǎng)運行，會更讓用戶放心。