引言隨著電網(wǎng)改造的實(shí)施，尤其是城網(wǎng)改造和建設(shè)的不斷深入．電力電纜的使用量大幅度增加．城市中心地區(qū)的地下電纜化率不斷提高，這導(dǎo)致電力電纜的運(yùn)行管理、監(jiān)測(cè)維護(hù)工作變得越來(lái)越重要。而T作量也顯著增加。運(yùn)行溫度是電纜的一個(gè)重要參數(shù)。當(dāng)電纜在額定負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，線芯溫度達(dá)到允許值。電纜一旦過(guò)負(fù)荷，線芯溫度將急劇上升，加速絕緣老化，甚至發(fā)生熱擊穿。例如，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜的工作溫度超過(guò)允許值的8％時(shí)，其壽命將減半；如果超過(guò)15％，電纜壽命將只剩下1／4t”。所以，必須對(duì)電纜的運(yùn)行溫度進(jìn)行控制，這就要求電力運(yùn)行部門對(duì)電纜的實(shí)際負(fù)荷進(jìn)行合理調(diào)度。在電力電纜的選型和敷設(shè)階段，由于不可能對(duì)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行全面的考慮，通常都是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度進(jìn)行的，這樣將導(dǎo)致電纜在環(huán)境溫度高時(shí)運(yùn)行于過(guò)熱狀態(tài)，減少運(yùn)行壽命。實(shí)際工作時(shí)為了避免出現(xiàn)這種情況．通過(guò)適當(dāng)保留負(fù)載能力的方法來(lái)解決，但這卻使得電纜的使用不經(jīng)濟(jì)。因此，如果能夠根據(jù)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行環(huán)境，實(shí)時(shí)地對(duì)電纜的負(fù)荷進(jìn)行調(diào)度和調(diào)整，不僅能夠保證電纜的運(yùn)行安全．使其帶負(fù)荷能力得到充分發(fā)揮，而且在有些情況下還可以解決電力調(diào)度中緊急狀況下的電力供應(yīng)問(wèn)題。
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http://www.ex-cimer.com/article/201701/337100.htm因此．無(wú)論從電力電纜自身安全運(yùn)行角度，還是從電力系統(tǒng)調(diào)度需要的角度出發(fā)，都要求對(duì)電力電纜的負(fù)荷能力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。這通過(guò)對(duì)電纜溫度的在線監(jiān)測(cè)來(lái)完成。
1相關(guān)硬件配置
1．1溫度傳感器或熱電偶
傳統(tǒng)的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是將溫度傳感器(如光纖布拉格光柵)或熱電偶置于線路中易發(fā)生故障的地方．如電纜終端和中間接頭，或電纜的局部熱區(qū)，來(lái)監(jiān)測(cè)這些部位的溫度。這種方法投資小，操作簡(jiǎn)單，但精度較差。并且只能獲得線路的局部溫度舊】。
1．2紅外熱緣儀
近年來(lái)，有學(xué)者提I葉J了利用紅外熱像儀拍攝電纜表面的熱圖像．從而對(duì)電纜表面溫度進(jìn)行測(cè)量的方法，對(duì)線芯溫度進(jìn)行反演計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜線j漆溫度非接觸式、實(shí)時(shí)可見(jiàn)的在線診斷。這種方法雖然突破了傳統(tǒng)的接觸式檢測(cè)技術(shù)的局限性，但對(duì)于很長(zhǎng)的電纜線路，尤其是復(fù)雜的地下敷設(shè)情況，并不適用。
1．3感溫光纖
如果將感溫光纖沿電纜線路敷設(shè)(如圖1所示)，或?qū)⑵浣壴陔娎|外護(hù)套上，則可以監(jiān)測(cè)整個(gè)線路的溫度情況．從而獲得整條電纜線路的溫度信息。這種方法容易實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離大范同多點(diǎn)的溫度測(cè)量，且測(cè)溫精度高，安裝使用也較為方便。但由于光纖測(cè)量的是電纜表面溫度．需要在建立電纜表面溫度與線芯溫度對(duì)應(yīng)關(guān)系的基礎(chǔ)上，才能獲得線芯溫度。受環(huán)境因素影響，實(shí)時(shí)性較差，推算出來(lái)的線芯溫度存在一定誤差M。
1．4光纖傳感器
目前，廠家在生產(chǎn)高壓／超高壓電纜產(chǎn)品時(shí)，已將感溫光纖直接安放在電纜內(nèi)部，對(duì)電纜各層溫度進(jìn)行全線監(jiān)測(cè)(見(jiàn)圖2)。一方面，這比傳統(tǒng)方式，即在敷設(shè)電纜的同時(shí)敷設(shè)一根感溫光纖要經(jīng)濟(jì)得多；另一方面。由于光纖放置在電纜絕緣表面，能直接測(cè)量電纜絕緣溫度，不受環(huán)境影響，實(shí)時(shí)性好，且測(cè)量精度也大大提高。
2軟件配置
在測(cè)得電纜的外護(hù)套表面溫度或絕緣表面溫度后．一項(xiàng)重要的工作就是要建立護(hù)套表面溫度或絕緣表面溫度與電纜線芯溫度或載流量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而可以根據(jù)測(cè)得的溫度值推算電纜線芯溫度，評(píng)估實(shí)際負(fù)荷情況，了解負(fù)載裕度。并進(jìn)一步對(duì)負(fù)荷進(jìn)行合理調(diào)度。這涉及到電力電纜的熱路和熱場(chǎng)問(wèn)題。這方面的研究已經(jīng)開(kāi)展了相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間．較為簡(jiǎn)單的是利用集中參數(shù)熱路模型，將電纜線路簡(jiǎn)化為對(duì)應(yīng)的集中參數(shù)熱路后，進(jìn)行計(jì)算。這種方法相對(duì)簡(jiǎn)單，計(jì)算量小，應(yīng)用較為廣泛，但計(jì)算誤差可能稍大。通常認(rèn)為，利用熱場(chǎng)進(jìn)行的數(shù)值計(jì)算能獲得較為精確的結(jié)果，即利用有限元或有限差分方法，對(duì)電纜本體及周圍敷設(shè)空間進(jìn)行劃分．并根據(jù)不同部位具有的熱特性、所滿足的熱狀態(tài)方程及邊界條件，進(jìn)行求解計(jì)算。例如，利用極坐標(biāo)和直角坐標(biāo)組合的方式，對(duì)電纜及周圍環(huán)境分別劃分的網(wǎng)格，如圖3所示。
圖中區(qū)域1和2為電纜控制區(qū)，而區(qū)域3為周同環(huán)境區(qū)域。這種方法目前研究較多，但運(yùn)算相對(duì)復(fù)雜，且仍未有公認(rèn)的有效算法。
目前，電纜廠家在生產(chǎn)高壓／超高壓電力電纜時(shí)．不僅將感溫光纖直接放置于電纜內(nèi)部，還提供與之配套的電纜溫度監(jiān)測(cè)裝置以及光纖測(cè)量溫度與線芯溫度之間的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換關(guān)系．這樣，采集信息傳入計(jì)算機(jī)后，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光纖測(cè)量的電纜絕緣表面溫度以及線芯溫度。這種配套軟件據(jù)稱在國(guó)外已有銷售，但在國(guó)內(nèi)還未見(jiàn)有應(yīng)用的實(shí)例。
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