3-20 PI实时数据库在高压电缆运行-工况检测与分析中应用

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1、运行与检修PI实时数据库在高压电缆网络运行工况检测与分析中的应用宣玉龙1　姚峰2　刘曙光3　潘坚跃4（1．浙江大有实业股份有限公司　2．浙江省电力中试所3．杭州大有科技有限公司　4．杭州市电力局）摘　要　电缆允许载流量随环境温度、现有负载变化而变化，在传统SCADA系统中无法实现允许载流量的实时计算与检测。本文根据收集的气温以及电缆表面温度计算了实时载流量，通过PI系统在一个统计的界面中集中显示气温、载流量数据，便于运行维护人员综合分析电缆运行工况。关键词　实时数据库电缆PI载流量0　引言随着城市化的发展，政府对城区环境要求越来越高，电力电缆的应用急剧增长，以杭州

2、市电力局为例，2005年底10kV电力电缆回路长度以及达到3800余公里，自1984年至2005年，年增长率达到22％。110－220kV电缆则自1987年第一回投产以来，达到了200余公里，年平均增长30％(附表一)。表一　1984－2005年杭州电网运行长度统计表353运行与检修如此大量增长的电缆量给运行检修单位带来前所未有的压力，最早投运的110kV电缆已经距今近20年，而目前对电缆健康状况、运行情况监控缺乏有效手段。电缆运行工况包括环境温度、电流、载流量等，其中载流量是电缆运行中随环境随时变化的量，与日常通常的负荷曲线刚好相反。白天负荷高峰恰好是高气温条件

3、，运行环境最恶劣，允许载流量是最低的。按现有方式无法实时监控与分析载流量的变化以及负荷裕量。1电缆载流量计算IEC60287提供了稳态电缆载流量的计算方法，预先求得导体交流电阻、介质损耗、环境热阻等参数，可以粗略求出电缆允许载流量。(1)式中：I:载流量(A)△θ:导体温度与环境温度之差(℃)R:90℃时导体交流电阻(Ω/m)Wd:绝缘介质损耗n:电缆中载流导体数量T1:导体与金属护套间绝缘层热阻(k·m/w)T2:金属护套与铠装层之间内衬层热阻(k·m/w)T3:电缆外护层热阻(k·m/w)T4:电缆表面与周围媒介之间热阻(k·m/w)λ1:护套和屏蔽损耗因数λ

4、2:金属铠装损耗因数而对具备光纤测温系统的电缆而言，已经测得了电缆表皮温度，由文献3可以进一步推导出有外皮温度的载流量计算公式：(2)式中：为导体温度与电缆表皮温度之差(℃)去掉了繁复的T4的计算，使实时载流量计算值更贴近实际。本系统已经将复杂的载流量算法封装成动态链接库，供系统调用。353运行与检修2　温度检测电缆允许载流量取决于环境温度，热阻系数。因为电缆载流量取决于电缆主绝缘的允许温度，最高为90℃。就目前的技术水平，在工业应用中直接测得电缆线芯温度还是不现实的，在220kV景芳线路中，我们设置了一套光纤测温系统，可以检测到电缆外皮温度，系统自带的温度显示界

5、面见图1。图1　乔景、乔芳线光纤测温系统自带的测温图该系统能检测出沿电缆全线的温度分布，但对载流量计算而言，只需取到全线三相中最高温度即可。为每个电缆系统投入一套光纤测温系统是不现实的，所以在景芳变空地上按照气象站要求建立了一个气温检测点，目的在于作为其他电缆线路评估载流量的基础。就每个地区而言，不同地段的微气候有相当的差距，分片建立气温监测点是投入成本不高的一种选择。3　系统总体设计PI实时数据库提供了一个方便、有效的图形、趋势表示手段。本PI应用建立于PIProcessBook基础上，详细功能如下：1）可分层查看110kV-220kV电力电缆网络，并在图中能看

6、到实时运行电流。见图2，应用起始界面为一个220kV电缆网络总图，选中220kV变电站后，则显示所属分片110kV353运行与检修电缆系统图，并实时显示每回路电流。参见图3。图2　220kV电力电缆网络2）针对每回110-220kV电缆线路，制作一个界面，同时显示温度、载流量等工况，可以判断载流量是否越限。样例见图4。3）对安装光纤测温系统的电缆，通过外皮温度，计算实时载流量。对未安装光纤测温系统的电缆，通过气温数据推算土壤温度，计算电缆允许载流量。在220kV景芳变增加一个气温传感器，在PIServer中增加了一个气温Tag，将气温数据传入PI。乔司－景芳电缆线

7、路已经投入电缆光纤测温系统，在本应用中我们已经将此数据引入PI。鉴于光纤测温数据量非常庞大，我们将每相线路分成10个区段，取得每段的最大值。图3　110kV电缆分片显示－景芳片1）在每回具体线路页面中除了电流，同时反映敷设方式、接地系统。353运行与检修2）对运行电流过于接近允许载流量的线路对运行人员发出警告，提醒运行人员处理。3）能绘制电流、载流量、气温、电缆外皮温度等各参数的曲线，表征一段时期内的趋势情况。见图5图4　带气温显示、计算载流量的的110kV线路工况图图5　气温、导体温度、实时运行电流、计算载流量显示图4　总结353运行与检修传统的SCADA系统是

8、一个非开放