基于电缆线路运行数据实时监测与地理信息技术综合应用系统的研究

基于电缆线路运行数据实时监测与地理信息技术综合应用系统的研究

李波

国网河南省电力公司长葛市供电公司  461500

【摘要】电力电缆线路在实时运行的过程中，受运行的时间、环境、气温和承载的变化、影响，会出现内、外绝缘层老化、外力破坏性的损伤、安装工艺质量、绝缘层受潮、过电压或过负荷、鼠蚁类小动物破坏等各种类型的隐患；但这些种类的故障单靠人员定期对电缆线路进行的巡视和检测，隐患处于发展阶段的过程，一般很不容易发现，形成故障且发展到严重程度时，会造成电缆损毁性的中断运行的事故。

关键词:电力电缆；运行工况；在线监测。

１.引言

10kV配网电力线路随着社会经济与电网的快速发展与负荷日益增长，架空型电力线路走廊通道受环境条件和道路建设、绿化等因素的制约，电力电缆线路（交联聚乙稀）具有运行稳定、安全且可靠、占地面积小等优点，得到广泛应用且逐年呈递增的趋势。

交联聚乙稀电缆的绝缘检验多数是在电缆投入运行前的试验，对运行中的电缆运行工况检测是保证电力电缆安全可靠运行的一个关键环节。电缆在运行的过程中出现重、过载运行，绝缘层老化、外护层破损等结构缺陷造成的电缆故障，其表征反映的现象是电缆运行温度呈持续性的升高。对电缆表面温度进行实时性的在线监测可及时发现电缆潜在缺陷、故障及防止并降低继续运行的风险。

2.电缆线路数据信息的建立与完善

基于电力电缆线路的地理位置信息、运行状态与工况实时监测、大数据实时传输、运行数据越限自动告警和综合分析应用技术，应采用物探、电磁的测量技术，探测每一条运行电缆线路的走径，采集电缆线路每段的数据信息，包括：变电站、线路名称与编号、电缆段名称、电缆段序号、长度、型号、状态、敷设方式、埋深（或高程）、走向、电压等级、起点、拐点、终点坐标、中间接头坐标、安装位置和运行时间等数据信息。一是为电缆线路运行维护、检修建立基础性数据库台账；二是在电缆线路的走径，设置电缆线路的标识牌，为电缆线路的故障点查找、巡视和维护提供醒目的标识；三是为市政建设、改造和维护工作提供标识，防止外破的事件发生。

实时运行中的电缆线路集电气、热力、机械和高分子化学实验、标准数据与实时运行数据的实时对比是电缆线路运行工况的状态，建立运行维护的数据库，应用逻辑性的分析、判断，完善电力电缆线路运行工况与状态的评估标准，形成智能分析与应用系统，对实时运行的电缆线路出现的异常、隐患、缺陷，提供应急抢险的数据信息。

2.1在线监测方案的设置与数据融入

分布式光纤测温系统(DTS)是一种实时、在线、连续对电缆线路不同的点位温度监测应用系统，包括：光纤测温主机、测温光纤、监控管理应用软件和相关附件。其中分布式光纤测温主机是光纤测温系统的主体，具有系统自动采集数据，数据分析、处理和异常（超温）告警用数据传输等功能；光纤测温主机采用拉曼散射、OTDR技术实现温度监测和故障点的距离定位。分布式光纤测温系统准确探测电缆沿线每个监测测量点的温度，具有实时在线、温度数据测量准确率高、不受电磁波干扰且安全性能强的优点。

2.2金属保护层环流监测

金属保护层是对缆芯的相间的不平衡电压差实现均压保护，如金属护层产生过电压或环流，则说明电缆接地不可靠或接地方式不正确、外绝缘层的绝缘不良；如电缆局部绝缘出现损耗性的高温则会导致电缆发生绝缘击穿性故障；如接地电流出现异常时，装置则发出告警。电缆金属护层监测由电流互感器、数据采集器、监测软件、后台监控机组成。

2.3电缆故障点监测与定位

电缆故障点监测与定位，是对实时运行电缆的不平衡电压、承载电流、绝缘、温度数据进行实时监测，是对连续监测不平衡电压、承载电流、绝缘、温度数据的变化与标准数据建模分析，判别电缆绝缘状态变化的趋势，如果是温度数据是呈上升、绝缘数据是呈下降的趋势，运维监视人员将监测的异常数据、判定结果、隐患点的位置（测距）及时通知检修和相关人员，实施预防、调整措施，避免隐患持续发展为电缆损坏故障而出现中断运行的事故。

3.电缆实时运行在线数据监测应用系统与软件的构思

3.1电缆实时运行在线数据监测应用系统包括：数据实时传输与监测应用系统、传感器与实时数据上传装置、记忆装置、数据实时通讯装置、系统电源。硬件包括：数据监测、泄漏电流传感器和温（湿）度传感器、数据通讯模块、电源转换模块、管理应用模块。

传感器与实时数据上传装置的作用是将实时传输的信号通过A/D转换为数据的功能。其功耗低、抗干扰能力强且运行稳定。系统电源能够在线监测系统在每天24h持续供电，在失去市电时通过电源转换模块（太阳能或电池）保证监测系统正常运行。数据通讯模块为无线式，其作用是实现主机与传感器的通讯和数据传输，借助于GSM网络，数据传输稳定，不受传输距离的限制。记忆装置的作用是记忆数据出现变化的异常介于故障的历史数据，在需要做分析时，人工调出数据。管理应用模块一是输入标准数据；二是输入变电站、线路名称与编号、电缆段名称、电缆段序号、长度、型号、状态、敷设方式、埋深（或高程）、走向、电压等级、起点、拐点、终点坐标、中间接头坐标、安装位置和运行时间等数据信息；三是对电缆故障数据的告警与故障点的测距（定位）。

3.2在线监测系统的应用软件是基于应用模式结构进行设计。融合WEB和数据库，形成基于WEB的模型计算。软件系统包括：电力电缆线路图（可拓展）、对应电缆线路的变电站、线路名称与编号、电缆段名称、电缆段序号、长度、型号、状态、敷设方式、埋深（或高程）、走向、电压等级、起点、拐点、终点坐标、中间接头坐标、安装位置和运行时间的基本、实时与告警数据三层结构，有数据实时传输更新、与标准数据对比、异常数据记忆与告警的应用程序、系统调试。

软件运行程序应用C++语言，在WindowsS2000Server平台运行，平台面显示日期、与卫星同步的时间、气温、相对空气湿度，提供查询报告、异常数据与标准数据对比的结果、记忆储存和告警的闪烁等功能，系统带有辅助工具可删除、添加、修改，新建和改造后电力电缆线路图，能够对每一条电缆线路运行状态的实时传输或更新的数据显示在对应的电缆线路上，还能够对同一条电缆线路承载电流、温（湿）度和电压等监视数据多项数据的显示。

4.结束语

综上所述，电力电缆线路在线实时监测的应用，由故障后查找、处置改变异常数据出现时的预防，能够有效提高电力电缆线路安全、可靠和稳定的运行性，对在提高供电性具有现实的意义。

参考文献：

[1]罗晨著“城网电缆绝缘状态在线监测预警系统及应用研究”《重庆大学》2016.

[2]姜德、徐晓冬、薛松、张华著“基于GPRS的电缆在线监测系统的设计”《电力科学与工程》2016.01

[3]袁燕岭、李世松、董杰、高俊福、黄松岭、赵伟著“电力电缆诊断检测技术综述”《电测与仪表》2016.11

作者简介：李波（1994.02.24）；性别:男；工作单位：国网河南省电力公司长葛市供电公司；学历：本科；职务：配网运维专责；职称：助理工程师；专业：配电运维；研究方向：电力电缆地理信息技术与实时监测的系统的建设应用与管理。