國家電力公司發(fā)輸電運營(yíng)部在《防止電力出產(chǎn)重大事端的二十五項要點(diǎn)要求》第1.1.10條規則: “應盡量削減電纜中心頭的數量。如需要,應按工藝要求制造裝置電纜頭,經(jīng)質(zhì)量驗收合格后,再用耐火防爆槽盒將其關(guān)閉”。如何很好地執行該要求?盡管一些電 廠(chǎng)對電纜接頭施行防爆處理,然而這種辦法僅僅一種事后處理的辦法。筆者認為對電力電纜進(jìn)行在線(xiàn)監測是對電纜接頭采取的較有用的事前防備防爆措施,因而,研究和開(kāi)發(fā)電力電纜火災在線(xiàn)監測體系勢在必行。
1 開(kāi)發(fā)電力電纜火災在線(xiàn)監測體系的必要性
各發(fā)電廠(chǎng)和變電站都敷設有間隔較長(cháng)、走向雜亂的電力電纜,這些電纜長(cháng)期運轉在高電壓、大電流環(huán)境下,容易引起溫度上升、溫度異常,引起電纜接頭爆炸,形成 火災[1]?,F在全國運轉的電力電纜毛病80%以上是由于電力電纜附件毛病引起的,其間電纜接頭引起的事端占一半以上。電纜接頭在溝道或地道中敷設時(shí)相距 其他運轉電纜較近,因而要防止毛病電纜點(diǎn)燃其他運轉電纜。電力電纜敷設間隔長(cháng)、走向雜亂,而運轉人員定期巡視的辦法、巡視間隔、巡視的精確性等方面都存在 許多問(wèn)題,因而,研究規劃電力電纜火災在線(xiàn)監測體系就是為了能夠實(shí)時(shí)監測電力電纜的溫度變化,在溫度越限或溫升速度越限時(shí)能及時(shí)報警,并指出發(fā)熱門(mén)方位 (溫度探頭方位),通知運轉人員及時(shí)處理,然后保證運轉安全,防止經(jīng)濟損失。
2 電力電纜火災在線(xiàn)監測體系的總體規劃
根據出產(chǎn)現場(chǎng)實(shí)際,珠江電纜火災在線(xiàn)監測體系規劃成分散丈量、會(huì )集監督的體系結構,它主要由4部分組成:溫度傳感器、現場(chǎng)作業(yè)子站、總線(xiàn)接口以及主機。結構組成見(jiàn)圖1。
體系所用溫度傳感器是美國DALLAS公司最新產(chǎn)品———DS1820數字式溫度傳感器,丈量規模為-55~125℃,丈量精度為±0.5℃,能夠精確測 量電纜接頭處溫度或其他裝置地址的溫度。該數字式溫度傳感器選用半雙工數據通訊接口,子站向它輸入識別代碼和命令字,它向子站輸出數字溫度值(均經(jīng)過(guò)單總 線(xiàn)進(jìn)行)。
子站的使命是實(shí)時(shí)收集溫度傳感器的一系列數據,簡(jiǎn)略處理后,經(jīng)過(guò)接口電路把傳感器編號以及相應的數據傳送給主機。主機負責管理悉數子站,接納各個(gè)子站傳來(lái)的數據,并在Windows環(huán)境下以杰出的用戶(hù)界面管理和顯現現場(chǎng)數據。
3 子站的硬件規劃
考慮到現場(chǎng)電纜走向雜亂、散布規模大,如果一切溫度傳感器均直接經(jīng)過(guò)接口電路與主機相連,必然形成體系銜接與管理雜亂化,同時(shí)也加大了保護方面的難度。該 體系規劃為分層散布式結構,由子站實(shí)時(shí)收集與其相連的一系列溫度傳感器的數據,經(jīng)過(guò)各個(gè)子站的處理后,經(jīng)過(guò)長(cháng)途通訊接口電路,把代表電纜方位信息的傳感器 編號以及相應的溫度數據傳送給主機。該規劃簡(jiǎn)化了體系結構,便于管理和保護。
子站的結構如圖2所示,其核心是Intel公司的8位單片機89C51。Intel 89C51具有4列化KBEEPROM作為程序存儲器,128 BRAM作為數據存儲器[2]。復位電路選用上電自動(dòng)復位、按鈕手動(dòng)復位和守時(shí)器(看門(mén)狗)自動(dòng)復位多重復位規劃,以保證子站作業(yè)的可靠性。時(shí)鐘電路由外 接石英晶體振蕩器和電容構成的三點(diǎn)式振蕩電路及內部反向放大器構成,時(shí)鐘頻率為12 MHz.
Intel 89C51的16位內部守時(shí)/計數器以中止方法作業(yè),操控子站守時(shí)掃描與之相連的傳感器,內部并行口線(xiàn)則用于子站與溫度傳感器之間的單總線(xiàn)數據傳輸??紤] 到一臺子站要銜接多個(gè)溫度傳感器,且間隔較遠,因而增加了驅動(dòng)接口電路,由光電耦合銜接傳感器,然后進(jìn)步子站的抗攪擾才能和可靠性。
4 接口規劃
子站負責收集溫度數據并對數據進(jìn)行簡(jiǎn)略的處理,經(jīng)過(guò)接口電路把傳感器編號以及相應的溫度數據傳送給主機。Intel 89C51具有片內串行接口,在串行口操控寄存器SCON的操控下,能夠方便地作業(yè)在移位寄存器方法、波特率可變的8位異步通訊方法、波特率固定的9位異 步通訊方法和波特率可變的9位異步通訊方法中。由于Intel 89C51的串行口為T(mén)TL電平,而上位機(主機)的串行口為RS-232電平,因而通常的規劃是選用MC1488/MC1489電平轉化接口電路。
RS-232串行通訊規范規則,驅動(dòng)器允許有2 500 pF的電容負載,因而通訊間隔受到很大約束,一般通訊間隔不超過(guò)15 m。此外,RS-232串行接口選用單端信號傳輸方法,其抗攪擾才能 較差??紤]到RS-232串行接口的固有缺點(diǎn)以及子站數量多、散布規模大、間隔主機較遠等實(shí)際情況,本規劃選用RS-485串行總線(xiàn)構成子站與主機的接 口。
RS-485串行數據發(fā)送接納器選用平衡發(fā)送和差分接納,具有很強的抑制共模攪擾才能,并且接受器具有較高的靈敏度,因而通訊間隔可到達1 000 m以上。在通訊線(xiàn)路裝置方面,RS-485總線(xiàn)比RS-232總線(xiàn)具有許多優(yōu)勢:RS-232總線(xiàn)選用三線(xiàn)共地傳輸,而RS-485總線(xiàn)選用兩線(xiàn)差分傳 輸,也就是說(shuō),選用RS-485總線(xiàn)能夠使用一對雙絞線(xiàn)方便地構成主機與多個(gè)子站的散布式體系。
RS-485接口芯片能夠選用MAXIM公司的MAX485系列單5 V供電低功耗RS-485及RS-422通訊接口芯片(MAX481,MAX483,MAX485,MAX487~MAX491,MAX1487),其間 MAX483,MAX487,MAX488和MAX489的傳輸速率為250 Kbit/s,能夠削減由于線(xiàn)路終端阻抗不匹配而引起的反射。MAX481,MAX485,MAX490,MAX491和MAX1487的傳輸速率可高達 2.5 Mbit/s。MAX488~MAX491為全雙工數據接口,而MAX481,MAX483,MAX485,
MAX487和MAX1487為半雙工數據接口,這些芯片均具有-7~+12 V的共模輸入電壓。
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