國(guó)家電力公司發(fā)輸電運(yùn)營(yíng)部在《防止電力出產(chǎn)重大事端的二十五項(xiàng)要點(diǎn)要求》第1.1.10條規(guī)則： “應(yīng)盡量削減電纜中心頭的數(shù)量。如需要，應(yīng)按工藝要求制造裝置電纜頭，經(jīng)質(zhì)量驗(yàn)收合格后，再用耐火防爆槽盒將其關(guān)閉”。如何很好地執(zhí)行該要求?盡管一些電 廠對(duì)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(rèn)為對(duì)電力電纜進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)是對(duì)電纜接頭采取的較有用的事前防備防爆措施，因而，研究和開發(fā)電力電纜火災(zāi)在線監(jiān)測(cè)體系勢(shì)在必行。

1 開發(fā)電力電纜火災(zāi)在線監(jiān)測(cè)體系的必要性

各發(fā)電廠和變電站都敷設(shè)有間隔較長(zhǎng)、走向雜亂的電力電纜，這些電纜長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)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(zāi)[1]。現(xiàn)在全國(guó)運(yùn)轉(zhuǎn)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(shè)時(shí)相距 其他運(yùn)轉(zhuǎn)電纜較近，因而要防止毛病電纜點(diǎn)燃其他運(yùn)轉(zhuǎn)電纜。電力電纜敷設(shè)間隔長(zhǎng)、走向雜亂，而運(yùn)轉(zhuǎn)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(guī)劃電力電纜火災(zāi)在線監(jiān)測(cè)體系就是為了能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)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(bào)警，并指出發(fā)熱門方位 (溫度探頭方位)，通知運(yùn)轉(zhuǎn)人員及時(shí)處理，然后保證運(yùn)轉(zhuǎn)安全，防止經(jīng)濟(jì)損失。

2 電力電纜火災(zāi)在線監(jiān)測(cè)體系的總體規(guī)劃

根據(jù)出產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，珠江電纜火災(zāi)在線監(jiān)測(cè)體系規(guī)劃成分散丈量、會(huì)集監(jiān)督的體系結(jié)構(gòu)，它主要由4部分組成：溫度傳感器、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)子站、總線接口以及主機(jī)。結(jié)構(gòu)組成見圖1。

體系所用溫度傳感器是美國(guó)DALLAS公司最新產(chǎn)品———DS1820數(shù)字式溫度傳感器，丈量規(guī)模為-55～125℃，丈量精度為±0.5℃，能夠精確測(cè) 量電纜接頭處溫度或其他裝置地址的溫度。該數(shù)字式溫度傳感器選用半雙工數(shù)據(jù)通訊接口，子站向它輸入識(shí)別代碼和命令字，它向子站輸出數(shù)字溫度值(均經(jīng)過(guò)單總 線進(jìn)行)。

子站的使命是實(shí)時(shí)收集溫度傳感器的一系列數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)略處理后，經(jīng)過(guò)接口電路把傳感器編號(hào)以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳送給主機(jī)。主機(jī)負(fù)責(zé)管理悉數(shù)子站，接納各個(gè)子站傳來(lái)的數(shù)據(jù)，并在Windows環(huán)境下以杰出的用戶界面管理和顯現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。

3 子站的硬件規(guī)劃

考慮到現(xiàn)場(chǎng)電纜走向雜亂、散布規(guī)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(jī)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(hù)方面的難度。該 體系規(guī)劃為分層散布式結(jié)構(gòu)，由子站實(shí)時(shí)收集與其相連的一系列溫度傳感器的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)各個(gè)子站的處理后，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)途通訊接口電路，把代表電纜方位信息的傳感器 編號(hào)以及相應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)傳送給主機(jī)。該規(guī)劃簡(jiǎn)化了體系結(jié)構(gòu)，便于管理和保護(hù)。

子站的結(jié)構(gòu)如圖2所示，其核心是Intel公司的8位單片機(jī)89C51。Intel 89C51具有4列化KBEEPROM作為程序存儲(chǔ)器，128 BRAM作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器[2]。復(fù)位電路選用上電自動(dòng)復(fù)位、按鈕手動(dòng)復(fù)位和守時(shí)器(看門狗)自動(dòng)復(fù)位多重復(fù)位規(guī)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(gòu)成的三點(diǎn)式振蕩電路及內(nèi)部反向放大器構(gòu)成，時(shí)鐘頻率為12 MHz.

Intel 89C51的16位內(nèi)部守時(shí)/計(jì)數(shù)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(nèi)部并行口線則用于子站與溫度傳感器之間的單總線數(shù)據(jù)傳輸。考慮 到一臺(tái)子站要銜接多個(gè)溫度傳感器，且間隔較遠(yuǎn)，因而增加了驅(qū)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(guī)劃

子站負(fù)責(zé)收集溫度數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)略的處理，經(jīng)過(guò)接口電路把傳感器編號(hào)以及相應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)傳送給主機(jī)。Intel 89C51具有片內(nèi)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TTL電平，而上位機(jī)(主機(jī))的串行口為RS-232電平，因而通常的規(guī)劃是選用MC1488/MC1489電平轉(zhuǎn)化接口電路。

RS-232串行通訊規(guī)范規(guī)則，驅(qū)動(dòng)器允許有2 500 pF的電容負(fù)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(hào)傳輸方法，其抗攪擾才能 較差。考慮到RS-232串行接口的固有缺點(diǎn)以及子站數(shù)量多、散布規(guī)模大、間隔主機(jī)較遠(yuǎn)等實(shí)際情況，本規(guī)劃選用RS-485串行總線構(gòu)成子站與主機(jī)的接 口。

RS-485串行數(shù)據(jù)發(fā)送接納器選用平衡發(fā)送和差分接納，具有很強(qiáng)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(dá)1 000 m以上。在通訊線路裝置方面，RS-485總線比RS-232總線具有許多優(yōu)勢(shì)：RS-232總線選用三線共地傳輸，而RS-485總線選用兩線差分傳 輸，也就是說(shuō)，選用RS-485總線能夠使用一對(duì)雙絞線方便地構(gòu)成主機(jī)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(dá) 2.5 Mbit/s。MAX488～MAX491為全雙工數(shù)據(jù)接口，而MAX481，MAX483，MAX485，

MAX487和MAX1487為半雙工數(shù)據(jù)接口，這些芯片均具有-7～+12 V的共模輸入電壓。