动力电缆温度在线监测系统
动力电缆温度在线监测系统
作者：张松枝　高艳强
来源：《现代企业教育》2007年第09期
        摘摘要：本文介绍了动力电缆在线监测系统的组成及工作原理和软件设计。监测系统由测温电缆、A/D转换模块和工业控制计算机通过RS485总线连接构成，而监测系统通过局域网与MIS系统相连。本系统采用组态软件和VB高级语言设计了人机界面和数据采集程序。
        关键词：动力电缆 线型连续热电偶 温度在线监测 组态软件
       
        1引言
       
        动力电缆是电力系统重要的组成部分，同时是发电厂、变电站维持正常运行的重要元素。电力电缆因其分布广泛，具有易燃性和着火后的漫延性，事故发生频率高，事故后果严重等特
点，已被电力部门列为25项重大事故防范措施之一，同时也是监测技术薄弱，难以预防的事故之一。本文介绍了动力电缆温度在线监测系统的组成及工作原理和软件设计。该监测系统由485总线标准模块、工控机组成，并与上位机构成局域网，是一种低成本，可靠性高，功能强的计算机监控方式。该系统通过对电缆连接头的温度进行实时监测，可以有效地防止由于动力电缆连接头绝缘降低导致过热故障而引发的火灾。
       
        2系统总体设计
       
        2.1 系统组成
        电缆接头的温度由电缆接头表面安装的热电偶检测，热电偶输出的电压信号（毫伏级）经过放大及A/D变换输入工控机。采用A/D转换模块对热电偶信号进行处理和变换，A/D转换模块通过RS485总线和工控机进行通讯。工业控制计算机和上位机构成局域网，管理人员可以在客户端联网查询现场情况。
        （1）温度检测元件
        采用测温电缆检测电缆接头温度。测温电缆FTLD（Flexible Thermocouple Line Detector）、CTTC（Continuous Thermocouple Transducer Cable）又称线型连续热电偶或寻热式热电偶，是近三十年来世界温度传感器技术发展取得的高、精、尖端技术成果，这两项专利产品具有独特的温度探测功能，完全不同于目前现有的其它温度传感器，它利用热电偶效应，能够连续自动产生与其长度所及范围内与之最高温度点温度相对应的毫伏信号，经过温度控制器将测温电缆所采集到的温度信息进行放大、变送，并且将温度信息实时精确的显示出来，不仅能让用户测定温度异变的幅度和速率，而且能让他们确定温度异变的区域。
        工作原理：
        测温电缆与普通热电偶不同，是一种用于测量空间温度场的新科学新技术、其不同之处在于它的热接点不固定，始终与线缆上的最高温度点相对应，当FTLD和CTTC线缆上任何一点（T1）的温度高于其它部分的温度时，该处的热电偶导线之间的绝缘电阻（R）降低 ，导致出现“临时”热电偶接头，其作用与常规单接点热电偶接头相同，当线缆上另外一点（T2）的温度高于（T1）点时，该处热电偶导线之间的绝缘电阻会变的低于T1点的电阻，导致出现
新的“临时”热电偶接头。测温电缆工作原理如图1所示。
        图1 测温电缆工作原理
       
        （2）A/D转换模块
如何连接局域网
        A/D变换采用IOM-4017模块。IOM-4017是自主开发的A/D转换模块，具有抗干扰能力强，可靠性高，传输距离远等特点。IOM-4017内置微处理器可将8路模拟量转换为数字量，可应用于过程监控、工业过程控制、安全系统、实验室自动化、楼宇监控等方面，其内置看门狗功能可以自动复位。基于ASCⅡ码的命令/底层协议，可以用任何支持ASCⅡ字符的高级语言编写应用程序。
        （3）RS485总线
        本系统采用了RS485总线实现A/D转换模块与控制计算机的连接。RS485总线抗干扰能力强，传输距离较远，适合于较为恶劣的现场环境。RS485总线最大传输距离为1200米。RS485总线通过RS232/RS485转换后连接到工业控制计算机。通过RS485网络只需二根导线IOM-4017模块即可与控制主机相互通讯。
        （4）局域网（LAN）
        工业控制计算机和上位机组成一个局域网。通过互联网管理人员可以非常方便地在任何地方联网查询现场情况。
        2.2 系统主要功能和特点
        本文介绍的动力电缆温度在线监测系统适用于对动力电缆和10KV开关母线温度异常变化进行在线监测。系统具有以下功能：
        √集中显示、监控各区域的测试温度
        √用户可自行设定报警温度值和温升速率（ROC）报警值
        √具有温度实时曲线/历史曲线显示，历史数据存取/查询，报表打印等功能
        √通过局域网与MIS系统互联，可以联网查询现场情况。
       
        3软件设计
       
        本系统采用组态软件和VB语言实现了电缆温度监控系统的数据采集和人机界面。采用V
B 6.0语言编制了A/D模块与计算机通讯程序，使用组态王设计了人机界面（MMI），组态软件通过DDE与VB程序交换数据。
        3.1 系统界面的设计
        本系统包括电缆温度监测主画面，报警窗口，历史曲线，实时曲线及帮助等画面。系统工况界面可以显示地理接线（电子地图）和电气接线。本系统以显示某变电所的电气接线图为电缆温度监测主画面。图中对电缆进行编号，显示出相应电缆接头的温度。当某电缆接头温度超过设定温度值时，系统自动产生报警信号相应的温度指示灯颜变化，通知现场管理人员及时排除故障。
        主画面中有5个按钮，当按下历史曲线、实时曲线、报警窗口、帮助按钮，就会相应的出现画面窗口。
        3.2数据采集和通讯程序
        VB程序实现工控机与A/D模块之间的数据通讯和数据采集。组态王软件提供了DDE服务客户支持。由于涉及的设备数据交换量不大，且实时性较高，故采用DDE方式与组态王通信。
DDE采用客户/服务器模式进行客户端与服务器端程序间的数据交换。这里VB程序作为服务器，组态王为客户端。
        本系统采用VB 6.0语言编制了与智能仪表和D/A模块通讯程序。使用组态王设计了人机界面（MMI），组态软件通过DDE与VB程序交换数据。
        3.2.1 数据采集和通讯程序
        VB程序实现与智能仪器仪表和D/A模块通讯和数据采集，包括主程序和通讯控制程序，程序框图分别如图2和图3所示。

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