【文章內(nèi)容簡介】 復(fù)雜，頻域較寬。提取的電纜絕緣裂化信號極易淹沒在周圍的干擾信號之中。 低頻重疊法又叫差頻監(jiān)測法，是在工頻交流電壓下疊加低頻電壓，觀察所產(chǎn)生的超低頻水樹變化特征電流信號，但低頻信號加載位置有考究，會導(dǎo)致測試可靠性不高；同時(shí)考慮到在輸電運(yùn)行現(xiàn)場疊加低頻的操作不方便或是不允許的，所以此方法只在停電時(shí)可以使用，不適用于在線監(jiān)測?？偨Y(jié)現(xiàn)有的電力電纜絕緣監(jiān)測的各種方法，都存在著一定的不足之處，所以這個(gè)問題仍有研究的必要。3 基于單片機(jī)的電力電纜故障在線監(jiān)測的原理基于C8051單片機(jī)的電力電纜故障在線監(jiān)測系統(tǒng)的硬件主要有：計(jì)算機(jī)、單片機(jī)系統(tǒng)、無線收發(fā)模塊以及各種適配器等組成。便攜式計(jì)算機(jī)作為主機(jī)，控制和協(xié)調(diào)單片機(jī)系統(tǒng)的工作，單片機(jī)系統(tǒng)作為子機(jī)，完成對電纜的檢測。在進(jìn)行電纜檢測時(shí)，便攜式計(jì)算機(jī)首先向單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)送一串同步信號．協(xié)調(diào)主機(jī)和子機(jī)之間的通信，緊接著主機(jī)向子機(jī)發(fā)送待檢測電纜的芯數(shù)和子機(jī)啟動電纜檢查信號；在子機(jī)檢查結(jié)束之后，主機(jī)主要用來接收子機(jī)傳送來的電纜檢查信息，經(jīng)過分析之后，給出電纜的通、短、斷、電纜接頭溫度，環(huán)境溫濕度、電纜泄露電流等信息以及排故方案。其系統(tǒng)原理見圖1。圖1 系統(tǒng)原理圖 短路測量工作時(shí)單片機(jī)系統(tǒng)通過適配器1向被測電纜發(fā)送激勵信號，被測電纜的另一端懸空開路，在單片機(jī)的控制下，使恒流源分時(shí)接通每芯電纜，利用單片機(jī)系統(tǒng)把電纜非激勵芯的高低狀態(tài)讀到單片機(jī)內(nèi)部緩沖區(qū)中。如果電纜之間沒有短路情況，從適配器1發(fā)出的激勵信號無回路存在，非激勵芯線應(yīng)該是低電平，通過判斷電纜芯線電平的高低狀態(tài)．就可確定電纜芯線之間是否短路以及短路的電纜芯線序數(shù)：例如一束電纜中在從第1芯輸入高電平，子機(jī)在巡檢后確定第5芯也是高電平，而其它芯線是低電平，則說明5芯與1芯之間短路。 通斷測量工作時(shí)單片機(jī)系統(tǒng)通過適配器1向被測電纜發(fā)送激勵信號，被測電纜的另一端通過適配器2短接，也即各芯線在此端互相導(dǎo)通，在單片機(jī)的控制下使恒流源分時(shí)接通每芯電纜，利用PIC單片機(jī)系統(tǒng)把電纜非激勵芯的高低狀態(tài)讀到單片機(jī)內(nèi)部緩沖區(qū)中。如果電纜有斷路情況，當(dāng)斷路的電纜芯線不是作為激勵線時(shí)，由于無回路，此芯線應(yīng)是低電平，當(dāng)斷路的電纜芯線是激勵端時(shí)，其它芯線均應(yīng)是低電平，通過判斷電纜芯線電平的高低狀態(tài)，從而確定是否有電纜芯線斷路以及斷路的電纜芯線序數(shù)。例如電纜1芯輸入高電平，子機(jī)在巡檢后確定5芯是低電平，其它芯線是高電平，則5芯斷路；或者是1芯輸人高電平。檢測后發(fā)現(xiàn)其它芯線均是低電平，則1芯斷路。 通、斷路點(diǎn)測試前文敘述了電纜有短路及斷路等故障檢測方法。如果檢測出某一電纜有斷路故障，故障點(diǎn)在何處呢?如何判斷呢?下面分別做簡要說明。在監(jiān)測中，將有斷路故障的電纜芯線一端接入，向電纜中通入音頻信號電流，然后利用路徑接收天線線圈將其沿著電纜線移動，接收聽到音頻信號。到斷路點(diǎn)以后，音頻信號無法傳送過來，錄音機(jī)中聽不到音頻信號，這樣就可以判斷出斷路點(diǎn)的位置。需注意的是：當(dāng)檢測多芯線纜某一根斷路故障時(shí)，其余芯線最好接地，以減小分布電容的影響，這樣檢測的效果較好。4 基于單片機(jī)的電力電纜故障在線監(jiān)測系統(tǒng)的組成 本次設(shè)計(jì)采用的是INTEL公司MCS51系列單片機(jī)中最基本的產(chǎn)品C8051單片機(jī)，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的MCS51的HCMOS產(chǎn)品。它結(jié)合了HMOS的高速和高密度技術(shù)及CHMOS的低功耗特征，它繼承和擴(kuò)展了MCS48單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。C8051內(nèi)置中央處理單元、128字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器RAM、32個(gè)雙向輸入/輸出(I/O)口、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和5個(gè)兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩電路。此外，C8051還可工作于低功耗模式，可通過兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結(jié)CPU而RAM定時(shí)器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式下，保存RAM數(shù)據(jù)，時(shí)鐘振蕩停止，同時(shí)停止芯片內(nèi)其它功能。C8051單片機(jī)主要完成掉電保護(hù)電路、溫度測量電路的操作控制，并對信號進(jìn)行加工處理和最終輸出主要功能特性： 標(biāo)準(zhǔn)MCS51內(nèi)核和指令系統(tǒng) 4kB內(nèi)部ROM（外部可擴(kuò)展至64kB） 32個(gè)可編程雙向I/O口 128x8bit內(nèi)部RAM(可擴(kuò)充64kB外部存儲器) 2個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器 時(shí)鐘頻率016MHz 5個(gè)中斷源 可編程全雙工串行通信口 布爾處理器 2層優(yōu)先級中斷結(jié)構(gòu) 電源空閑和掉電模式 快速脈沖編程 2層程序加密位 PDIP和PLCC封裝形式 兼容TTL和CMOS邏輯電平。 硬件系統(tǒng)本電纜接頭的溫度監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)采用以C8051單片機(jī)為核心的監(jiān)測方案。整個(gè)系統(tǒng)由兩大部分組成:一是硬件系統(tǒng)，二是軟件系統(tǒng)。其硬件系統(tǒng)組成如圖1。 圖2 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)框圖本系統(tǒng)由上位PC機(jī)、主控制機(jī)和溫度采集器三部分組成。整個(gè)系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上可分為三層：由微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成的上位機(jī)用戶監(jiān)控層，單片機(jī)系統(tǒng)分別構(gòu)成的主控制機(jī)控制層和采集器測量層。系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。在該系統(tǒng)中，上位PC機(jī)定時(shí)向主控制機(jī)發(fā)出讀電纜接頭溫度數(shù)據(jù)命令。主控制機(jī)收到命令后，將存儲在SRAM中的前一次從采集器讀取的數(shù)據(jù)上傳給上位PC機(jī)。傳輸完畢后，主控制機(jī)再向各個(gè)采集器發(fā)出讀電纜接頭溫度數(shù)據(jù)命令，采集器接收該讀命令后，將存儲在采集器SRAM 中的數(shù)據(jù)發(fā)送至主控制機(jī)。主控制機(jī)接收并更新存儲器中相應(yīng)位置的原有數(shù)據(jù)。采集器則利用通信間隙不斷讀取電纜接頭的最新電纜接頭溫度值以備主控制機(jī)實(shí)時(shí)讀取。所有命令和數(shù)據(jù)的傳輸都制定了嚴(yán)格的通信協(xié)議，并采取不同的校驗(yàn)方式，大大提高了傳輸過程中的可靠性。 上位PC機(jī)宜采用高性能計(jì)算機(jī)，保證每天24小時(shí)無故障工作，實(shí)現(xiàn)上位PC管理機(jī)與多臺控制主機(jī)的通訊功能，可接受所有接頭的溫度數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的報(bào)表、曲線等圖形顯示。如果發(fā)現(xiàn)溫度超過設(shè)定值的情況，立即發(fā)出圖像報(bào)警和聲音報(bào)警信號。 主控制機(jī)以C8051單片機(jī)為核心，由單片機(jī)、存儲器、通信接口組成。通過RS485通信接口、GPRS及公網(wǎng)與上位微機(jī)相連。主控制機(jī)主要完成巡檢并輸入所有采集器采集的溫度