[00145858]高压电力电缆导体温度监控和实时载流量计算系统研究与开发

一、课题来源与背景 随着城市建设和电力事业的不断发展，城市架空线路正在被地下高压电缆所取代，厦门地区10kV及以上的电缆线路长度已达2800多公里，其中110kV以上电缆51回，共153条，线路总长度达到了150公里，电缆线路已是现代城市电网的重要的组成部分。由于地下电缆所处的环境复杂，地下电缆的绝缘性能的好坏就成为输配电可靠性的关键问题，而电缆绝缘的老化主要与长期运行的线芯温度有很大的关系，如何实时在线监测线芯运行温度，确保电缆长期安全运行尤为重要；对于现有电缆线路载流量的计算都是根据IEC287《电缆连续允许载流量的计算》规定的方法进行计算，而且只能计算长期允许的载流量，其运行的环境也往往在设计时提供，与现场的运行环境相差很大，不能确实反映电缆的实际运行情况，基于此计算出来的载流量也仅仅是一个数值，同时由于目前电缆的各种敷设方式均有采用，运行的环境也在不断的变化，因此电缆的载流量应该也是随着环境的变化而变化的。基于以上两点都迫切需要随时掌握电缆的运行情况，特别是电缆的线芯温度，并根据电缆实时的运行情况采用专用软件对电缆线路短时过载能力进行计算分析和评估，为安全、经济调度提供依据。二、技术原理及性能指标该课题通过分布式光纤测温系统实时全程测量电缆表面温度，并根据IEC60276及IEC 853标准，建立电缆热力学模型，计算出电缆线芯的导体温度，根据现场的敷设条件和从SCADA系统获取的线路运行电流值可计算电缆稳态和应急状态下的载流量。系统主要指标：1 分布式光纤测温系统： 测温精度在±0.9℃内； 空间定位精度在±0.8m。2 载流量分析软件 导体温度90℃以下最大偏差不超过±2℃； 90℃～95℃范围内最大偏差不超过±3℃； 计算出导体温度为90℃时的单芯稳态载流量与实测导体稳态运行温度之差小于±2℃； 在负载变动的情况下，计算出的导体温度达到90℃的实际运行时间，与预测值最大误差不超过±0.5h。三、技术的创造性与先进性1、分布式光纤测温系统采用OFDR(光频域反射法)原理测量电缆温度，获得比传统的脉冲技术更高的信噪比。同时，大大减小了激光器的输出功率。2、电缆载流量计算软件根据IEC60287、IEC 853标准和现场的敷设条件，简化了电缆热力学模型和编制了相应的载流量计算软件。在国内率先利用实时全程电缆表面温度数据计算电缆导体温度。同时根据现场的敷设条件计算电缆稳态和应急状态下的载流量。四、技术的成熟程度，适用范围和安全性测温光纤敷设于电缆表面，不用对一次系统进行改造，对一次系统的安全不会产生影响，可使用于各种电压等级电缆的监测。测温系统已投运1年，系统运行稳定，各项功能运行正常、使用。五、应用情况及存在的问题 该光纤测温系统在厦门电业局正式投入运行后，运行稳定，功能实用，系统的温度监测、报警、短信报警、联网、载流量计算、紧急负载预测等功能均已在生产实际中得到应用，并取得较好效果。但目前只是在一座变电站的4回电缆出线中使用，监测的范围有限，对电缆网络的监测还只是刚起步，接下来应加大推广运用的力度，扩大监测范围。