高壓電力電纜實時在線監(jiān)測主站系統(tǒng)應用研究

陳海雷，王大雷，劉作鵬

（國網(wǎng)大連供電公司電纜運檢室 遼寧 大連 116000）

1 主站系統(tǒng)目標和意義

高壓電力電纜作為電網(wǎng)系統(tǒng)的“大動脈”樞紐，擔負著部署區(qū)域的供電任務，其能夠安全運行直接關系到國家經(jīng)濟發(fā)展和民生發(fā)展，所以有效的保證高壓電力電纜的安全、可靠、穩(wěn)定運行，實現(xiàn)對對電力電纜的智能化管理，提高電網(wǎng)系統(tǒng)的工作效率具有十分重要的意義。

為了解決高壓電力電纜的安全隱患問題，使用可行的故障檢測手段，保證電纜安全運行，已經(jīng)引起國網(wǎng)部門的密切關注。電纜監(jiān)測智能化手段對傳統(tǒng)的管理方式提出諸多挑戰(zhàn)，要求并促使整合拓展原有監(jiān)控系統(tǒng)，構建綜合性的在線監(jiān)測主站系統(tǒng)具有重要的意義。電纜在線監(jiān)測主站系統(tǒng)是保障電力電纜安全運行有力保證，它通過使用先進的通信手段，并結合物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)分析技術，不斷地提升著電力電纜運行能力監(jiān)管水平，尤其在電纜溫度實時、環(huán)境氣體、視頻監(jiān)控等方面發(fā)揮著統(tǒng)一管理的作用。

2 主站系統(tǒng)設計原則

為確保系統(tǒng)的實施成功與可持續(xù)發(fā)展，應該遵循“規(guī)范統(tǒng)一，技術先進，穩(wěn)定性和高可靠性，可擴展性好，開放性和標準化”等原則。

2.1 規(guī)范統(tǒng)一

統(tǒng)一的設計原則和規(guī)范，系統(tǒng)參考國家電網(wǎng)《集中監(jiān)控中心主站監(jiān)控系統(tǒng)技術及功能規(guī)范》說明進行設計[2]，為適應國網(wǎng)公司生產(chǎn)運行精益化管理需要，滿足變電站集中監(jiān)控標準化建設對技術支持體系的需要，主站系統(tǒng)開發(fā)和設計遵循規(guī)范統(tǒng)一。

2.2 技術先進性

主站系統(tǒng)設計兼顧當前和未來需求，并結合物聯(lián)網(wǎng)、三維可視化以及光纖傳感技術，從而促進電力電纜監(jiān)控的智能化集成，系統(tǒng)在國內(nèi)領域處于領先水平。

2.3 穩(wěn)定性和高可靠性

主站系統(tǒng)設計充分考慮軟件架構設計和數(shù)據(jù)架構設計，通過有效地集成智能傳感器、采集終端、網(wǎng)絡通信技術，實現(xiàn)系統(tǒng)的系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2.4 可擴展性

主站系統(tǒng)設計保證當前數(shù)據(jù)要求外，也要考慮將來的系統(tǒng)擴容、功能擴容和結構上易于擴展，應對需求變化。

2.5 開放性和標準化

主站系統(tǒng)具有統(tǒng)一的對外接口，如IEC-104規(guī)約、IEC-61850規(guī)約[3]等，從而應對來自第三方系統(tǒng)或者設備的接入。

3 主站系統(tǒng)總體架構

在線監(jiān)測系統(tǒng)在高壓電纜監(jiān)測中應用較為廣泛，通過傳感器采集數(shù)據(jù)，將現(xiàn)場情況實時直觀地展現(xiàn)在維護人員面前，無需人員去現(xiàn)場就可以掌握第一手現(xiàn)場情況報告，大大提升了高壓電纜維護和管理的效率[4]。在線監(jiān)測系統(tǒng)通過現(xiàn)場傳回的實時數(shù)據(jù)，實時分析和及時預警、告警，給高壓電纜的監(jiān)測帶來了數(shù)字化、流程化、實時化的方便。

根據(jù)系統(tǒng)架構各個監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將數(shù)據(jù)通過104規(guī)約制定的數(shù)據(jù)規(guī)則上傳至主站系統(tǒng)，以主站總覽監(jiān)控的角度對數(shù)據(jù)進行展示、處理、分析和調(diào)度，實現(xiàn)主站平臺統(tǒng)一管理的目的。主站系統(tǒng)平臺可以分為如下幾層：

應用層：主要用于系統(tǒng)管理和數(shù)據(jù)展示以及數(shù)據(jù)分析和應用，展示形式可以通過三維、GIS和組態(tài)方式等。

平臺層：提供應用層使用的后臺服務，如GIS地圖服務，Grafana大屏數(shù)據(jù)展示服務，以及Unity組態(tài)服務等。

Postgresql數(shù)據(jù)庫層：該數(shù)據(jù)庫具有強大的數(shù)據(jù)存儲能力，較為靈活，有效的應對實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的長期存儲。

外部數(shù)據(jù)接入層：提供各個采集終端設備數(shù)據(jù)接入，接入方式通過標準的通信協(xié)議和規(guī)約實現(xiàn)設備狀態(tài)、故障信息、報警信息等數(shù)據(jù)接入平臺。

電纜本體溫度可以通過光纖傳感技術實現(xiàn)監(jiān)測，即在電纜上布上無源、抗電磁干擾的光纖，以光纖作為感溫介質(zhì)和傳輸通道將整個沿線的電纜的溫度傳回監(jiān)控平臺系統(tǒng)，通過觀察光纖傳回的溫度曲線，及時發(fā)現(xiàn)溫度升高位置，結合其他傳感設備，定位故障點，及時解除警情，有效控制事故的發(fā)生[5]。

4 主站系統(tǒng)特點

4.1 主站系統(tǒng)功能

高壓電力電纜實時在線監(jiān)測主站系統(tǒng)功能總結如下：

（1）環(huán)境監(jiān)測功能，實時監(jiān)測電纜隧道內(nèi)的溫濕度、有害氣體等環(huán)境參數(shù)；

（2）電纜本體溫度監(jiān)測功能，通過DTS（分布式感溫探測儀），利用光線傳感技術對電纜本體溫度進行監(jiān)測；

（3）視頻監(jiān)控功能，對電纜隧道防火門，出入口，電纜接頭等重點位置進行視頻監(jiān)控，實時查看監(jiān)測點視頻信息；

（4）防入侵檢測功能，通過智能電子井蓋來監(jiān)控隧道出入口和井蓋出口位置；

（5）設備聯(lián)動控制功能，系統(tǒng)通過遠程控制或者自動聯(lián)動實現(xiàn)設備控制；

（6）實時組態(tài)展示功能，通過三維場景，組態(tài)，進行數(shù)據(jù)展示，當有報警發(fā)生時，通過組態(tài)信息進行報警展示；

（7）GIS地圖顯示功能可將管轄范圍內(nèi)的設備準確地在GIS地圖上顯示，方便設備故障定位及時搶修。

4.2 主站系統(tǒng)特點

（1）實現(xiàn)電纜狀態(tài)信息多維度展示：系統(tǒng)將三維、GIS、和實時組態(tài)完美結合，對電纜線路狀態(tài)進行全方位監(jiān)測，結合各類傳感器對電纜進行實時監(jiān)控。

（2）電纜運行狀態(tài)的評價：系統(tǒng)通過對各個終端采集進行數(shù)據(jù)分析，結合數(shù)據(jù)報警狀態(tài)，設備應用狀態(tài)，將電纜線路運行狀態(tài)進行量化評估，為運維人員實時展示現(xiàn)場狀態(tài)。

（3）系統(tǒng)自動輪詢訪問機制：主站系統(tǒng)可以自動的對各個站端系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)輪詢監(jiān)測，以總召喚的方式向各個站端進行數(shù)據(jù)通信，提高了電纜運維人員巡檢力度。

（4）智能聯(lián)動控制：主站系統(tǒng)可以對設備進行遠程控制，并將設備報警與傳感器進行自動聯(lián)動處理，有效的解決報警問題。

（5）組態(tài)式監(jiān)控：主站系統(tǒng)采用組態(tài)技術進行開發(fā)，實時場景可進行'搭積木'式開發(fā)，并具有豐富的隧道專用圖元，能夠使監(jiān)控實時畫面靈活定制。

5 結語

高壓電力電纜實時在線監(jiān)測主站的實施和應用，是國家電網(wǎng)針對變電站智能化管理的產(chǎn)物，從而進一步實現(xiàn)了無人變電站智能化應用能力[6]。物聯(lián)網(wǎng)時代的開啟，更是為監(jiān)測高壓電力電纜注入了新的技術資源，結合傳統(tǒng)的技術手段，有效控制高壓電纜的事故發(fā)生率，為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行提供可靠保障，使電力系統(tǒng)向良性循環(huán)發(fā)展。

[1] 卞佳音.高壓電力電纜故障監(jiān)測技術的研究[D].廣州：華南理工大學，2012.

[2] 朱博.長距離電力電纜絕緣在線監(jiān)測及故障定位技術研究[D].哈爾濱：哈爾濱理工大學，2015.

[3] 賀繼鑫，郭圣偉.高壓電纜故障檢測和交流耐壓試驗的應用[J].電源技術與應用，2012(9)：21-22.

[4] 蔡楚寶，周長城.高壓電力電纜故障監(jiān)測技術的研究[J].中國科技投資，2013(26)：90.

[5] 王愛華.高壓電力電纜故障監(jiān)測技術的研究[D].大連理工大學，2009.

[6] 屈光宇，沈菲等.高壓電纜故障分析及檢測方法研究[J].能源與節(jié)能，2017(2)：50-52.