電纜線路在線監(jiān)測系統(tǒng)研究分析

薛明嶺

摘要：電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)主要有電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)、電纜護層接地環(huán)流監(jiān)測系統(tǒng)、電纜分布式光纖測溫系統(tǒng)及視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過這些監(jiān)控系統(tǒng)能夠在電纜正常運行及無需拆動電纜任何部件的條件下，對其電纜及接頭的局部放電、接地環(huán)流突變、溫度變化等缺陷情況進行監(jiān)測，及早發(fā)現(xiàn)電纜狀態(tài)缺陷并了解其嚴重程度和發(fā)展趨勢，實現(xiàn)電纜線路的狀態(tài)維修，減少停電時間和節(jié)省維修費用，保障電纜線路的長期安全運行。

關(guān)鍵詞：在線監(jiān)測；局部放電；光纖測溫；視頻監(jiān)控。

1概述

近幾年，隨著經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模迅速擴大和電壓等級的不斷提高，電力運營的安全性問題日益突出。特別是高壓電纜在城市電網(wǎng)中廣泛使用，產(chǎn)生了新的安全問題。

由于受規(guī)劃和投資的約束，常見的設(shè)計是在電纜隧道或溝道內(nèi)敷設(shè)若干回路電纜。而這種設(shè)計在獲得良好的維護性的同時，具有明顯的脆弱性，一旦某根電纜故障惡化引發(fā)明火，可能迅速殃及周圍電纜和建筑結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致該管道內(nèi)所有線路癱瘓。另外，公眾和企業(yè)對共用設(shè)施的服務(wù)水平的要求迅速提升，不僅因為斷電可能給企業(yè)造成巨額經(jīng)濟損失，還因為現(xiàn)代社會文明要求共用設(shè)施管理部門給予更高的服務(wù)承諾。所有這些都促使電力部門采取各種強有力的措施，來盡可能保證電網(wǎng)的可靠。

電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)為上述問題提供一個很好的解決方案，主要有電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)、電纜護層接地環(huán)流監(jiān)測系統(tǒng)、電纜分布式光纖測溫系統(tǒng)及視頻監(jiān)控系統(tǒng)。通過這些監(jiān)控系統(tǒng)能夠在電纜正常運行及無需拆動電纜任何部件的條件下，對其電纜及接頭的局部放電、接地環(huán)流突變、溫度變化等缺陷情況進行監(jiān)測，及早發(fā)現(xiàn)電纜狀態(tài)缺陷并了解其嚴重程度和發(fā)展趨勢，實現(xiàn)電纜線路的狀態(tài)維修，減少停電時間和節(jié)省維修費用，保障電纜線路的長期安全運行。

2電纜線路在線監(jiān)測系統(tǒng)

2.1電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)

局部放電是發(fā)生在高壓設(shè)備絕緣結(jié)構(gòu)中局部區(qū)域內(nèi)的放電現(xiàn)象，這種放電只是絕緣在局部范圍內(nèi)被擊穿，而導(dǎo)體間絕緣并未發(fā)生貫穿性擊穿。但如果局部放電長期存在，則在一定條件下將會造成設(shè)備電氣絕緣強度的破壞。

脈沖電流法作為目前較為靈敏的局部放電檢測法，早已經(jīng)成為一種成熟的檢測方法，在電力設(shè)備局部放電檢測領(lǐng)域得到較為廣泛的應(yīng)用。近年來，隨著交流耐壓試驗取代直流耐壓試驗成為電力電纜交接和預(yù)防性試驗的主要手段，脈沖電流法將會更加廣泛地應(yīng)用到電力電纜局部放電檢測和定位中去。

脈沖電流法的基本原理是：試品在加壓情況下發(fā)生局部放電時，兩端會產(chǎn)生一個瞬時的電壓變化，此時如果經(jīng)過一個耦合電容耦合到一個檢測阻抗上，回路中就會產(chǎn)生一個脈沖電流，將該脈沖電流流經(jīng)檢測阻抗產(chǎn)生的脈沖電壓予以采集、放大和顯示處理，就可測定局部放電基本量。

電纜局放監(jiān)測系統(tǒng)主要由局放傳感器、局放信號處理器和局放監(jiān)測主機構(gòu)成。

1）局放傳感器：安裝在電纜接頭接地線上，實時感應(yīng)電纜局部放電信號，通過BNC接口輸出至局放信號處理器。

2）局放信號處理器（PD Check）：局放信號處理器是前端高速寬帶采樣及信號傳輸單元，安裝在現(xiàn)場監(jiān)測點，可監(jiān)測電纜左右各1km范圍內(nèi)的局放信號。

3）局放監(jiān)測主機：安裝在輸電管理所，后臺安裝有上位局放信號監(jiān)測軟件，通過DTU無線傳輸器接收各PD傳感器的檢測信號。對接收到的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析處理，評估電纜的缺陷狀態(tài)，如有任何局放指標超標，立即輸出報警。

2.2電纜護層接地環(huán)流在線監(jiān)測系統(tǒng)

電纜護層接地環(huán)流在線監(jiān)測系統(tǒng)主要用于電力系統(tǒng)110kV及以上電纜金屬護層接地環(huán)流的監(jiān)測跟蹤，利用無線網(wǎng)絡(luò)傳輸模式實現(xiàn)信號的遠距離傳送。電纜護層接地環(huán)流的大小對電纜線路的安全穩(wěn)定運行有著重要的作用。當(dāng)金屬護層接地環(huán)流異常時，系統(tǒng)會自動報警，信號被實時傳送到集中監(jiān)控中心，將接地環(huán)流在線監(jiān)測設(shè)備測量數(shù)據(jù)與電纜負荷數(shù)據(jù)（從電力調(diào)度中心提供）進行對比和綜合分析，從而達到實時掌握電纜金屬護層接地系統(tǒng)的運行狀況的目的。

電纜護層接地環(huán)流在線監(jiān)測系統(tǒng)可以對電力電纜運行過程中的重要參數(shù)、參量進行在線實時監(jiān)測，監(jiān)測的參量主要是護層接地環(huán)流，是電力電纜運行過程中的重要故障測巡手段，有效減少人工巡視，保障電網(wǎng)的安全運行。

2.3電纜分布式光纖測溫系統(tǒng)

10分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)是基于光纖拉曼（Raman）散射現(xiàn)象。激光器光源發(fā)出的光脈沖與光纖分子相互作用，發(fā)生散射，散射光有多種類型，如：瑞利（Rayleigh）散射、布里淵（Brillouin）散射和拉曼（Raman）散射等。其中拉曼散射是與光纖分子的熱振動相關(guān)聯(lián)的，因而對溫度有敏感，可以用來進行溫度測量。

常用的測溫光纖為外置式通用型鎧裝感溫光纖，光纖本質(zhì)絕緣，適合易燃、易爆及對光纖抗破壞能力要求高的環(huán)境，光纖采用雙層不銹鋼鎧裝結(jié)構(gòu)，纖細柔軟，易于安裝且抗強電磁干擾可實現(xiàn)溫度的分布式測量。光纖測溫傳感器安裝形態(tài)如圖所示。

2.4電纜終端視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控設(shè)備一般設(shè)置于電纜終端塔/場內(nèi)，通過在電纜終端塔/場內(nèi)安裝具有紅外夜視功能的網(wǎng)絡(luò)高速攝像機、紅外對射與報警主機等監(jiān)控設(shè)備，既可以全天候?qū)﹄娎|終端塔/場內(nèi)的重要設(shè)備進行360度范圍監(jiān)控，也可以對終端場外的周圍環(huán)境進行監(jiān)控，減少人為巡檢工作量，節(jié)省人力資料，提高經(jīng)濟效益。

3結(jié)論

電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)遵循先進性、安全穩(wěn)定性、統(tǒng)一性、可擴展性等原則，構(gòu)建最適合于電力目前和未來發(fā)展需要的管理信息平臺架構(gòu)，保證電網(wǎng)運行的安全可靠。