高壓電纜線路接地系統(tǒng)在線監(jiān)測分析

秦鐘 王海默

【摘 要】高壓電纜已取代架空線成為城市核心區(qū)電網(wǎng)的首選，高壓電纜金屬護(hù)層合理接地是其安全運(yùn)行的保證。目前國內(nèi) 大多數(shù)主干電纜主要通過計(jì)劃檢修實(shí)現(xiàn)高壓電纜接地電流 檢測和接地線防盜割。該方式操作簡單，但增加了運(yùn)維成本，且無法實(shí)時(shí)監(jiān)測。接地電流在線監(jiān)測和接地線防盜割系統(tǒng)引 起了廣泛關(guān)注，但目前該領(lǐng)域仍處于嘗試和探索階段，所采 用的監(jiān)測系統(tǒng)常從敷設(shè)環(huán)境出發(fā)，停留在隧道和環(huán)境監(jiān)測等方面，功能單一?；诰C合數(shù)據(jù)智能監(jiān)測管理平臺(tái)，采用遠(yuǎn)程 供電和通訊信號(hào)共纜傳輸技術(shù)、EMC電磁兼容設(shè)計(jì)、低功耗 設(shè)計(jì)、終端防護(hù)設(shè)計(jì)、無線傳輸理論等，建立了高壓電纜線路 接地系統(tǒng)在線監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了接地電流在線監(jiān)測和接地線 防盜割功能。

【關(guān)鍵詞】接地電流在線監(jiān)測；接地線防盜割；綜合數(shù)據(jù)智能監(jiān)測管理平臺(tái)；無線傳輸

引文

高壓電纜美觀、可靠性高、節(jié)約用地，符合城市 電網(wǎng)的發(fā)展需求，在我國各大城市主要區(qū)域已基本 取代架空線路成為城市核心區(qū)電網(wǎng)的首選[1]?，F(xiàn)階 段國內(nèi)大多數(shù)主干電纜的管理仍然處于計(jì)劃檢修 階段，即采用定期巡視和檢測電纜護(hù)層接地線和接 地電流的方法對電纜運(yùn)行狀況進(jìn)行檢查。而定期試 驗(yàn)和檢修不僅大大增加了運(yùn)維的人力成本，而且由 于計(jì)劃檢修的非連續(xù)性無法保障電纜絕緣缺陷和 潛在故障排查的實(shí)時(shí)性。為此，本文圍繞高壓電纜線路護(hù)層接地電流及 接地線防盜割在線監(jiān)測技術(shù)開展研究，彌補(bǔ)電纜線 路狀態(tài)監(jiān)測的空白，提高電纜線路狀態(tài)檢修水平和 管理水平。

1工程現(xiàn)狀

1.1監(jiān)測電纜

以常見110 kV送電工程為例，在電纜線路較短 時(shí)，電纜金屬護(hù)套采用單端接地加回流線的接地方式。雙回電纜共4組直接接地箱，建立接地電流在線 監(jiān)測和接地線防盜割系統(tǒng).

1.2存在的問題

從電纜及隧道運(yùn)行安全性方面考慮，主要包括 外力破壞、絕緣老化、電纜外護(hù)層損壞。這些問題威 脅設(shè)備、人身安全，易造成電網(wǎng)停電事故。高壓電纜網(wǎng)、電力隧道突發(fā)事故的預(yù)警，報(bào)警 及應(yīng)急指揮缺少一個(gè)集中的監(jiān)控平臺(tái)，制約了主系 統(tǒng)電纜網(wǎng)突發(fā)事故的應(yīng)急響應(yīng)速度和效率。僅靠大 量增加運(yùn)行人員數(shù)量來應(yīng)對電力隧道的迅速增長 和管理壓力已經(jīng)不現(xiàn)實(shí)，采用現(xiàn)代化的技術(shù)手段來 提高電力隧道運(yùn)行維護(hù)水平是當(dāng)務(wù)之急。

1.3技術(shù)方案

綜上，需要建立了一個(gè)穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)，為電 力日常巡檢及狀態(tài)檢修工作提供可靠保證，實(shí)現(xiàn)高 效化管理，以推動(dòng)了智能電網(wǎng)信息化、自動(dòng)化、互動(dòng) 化的進(jìn)程，提高電網(wǎng)狀態(tài)檢修的管理水平，最大限 度地降低事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)電纜接地線接地電流0～ 100 A精確測量及超過500 A以上時(shí)超限信號(hào)鎖定、電纜線路護(hù)層電流暫態(tài)錄波實(shí)時(shí)展示，有效判斷接 地箱或銅芯接地線是否被盜割，為故障搶修提供參 考數(shù)據(jù)。

2 高壓電纜線路接地系統(tǒng)在線監(jiān)測系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

借鑒國際國內(nèi)成熟的地下空間及高壓電纜線 路護(hù)層接地電流及接地線防盜割在線監(jiān)測系統(tǒng)建 設(shè)管理模式，建設(shè)該供電公司車變電站高壓電纜線 路護(hù)層接地電流及接地線防盜割在線監(jiān)測系統(tǒng)。該高壓電纜線路護(hù)層接地電流及接地線防盜 割在線監(jiān)測系統(tǒng)是利用現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和無線（3G/GPRS/CDMA1X/專用無線網(wǎng)絡(luò)等）通訊 技術(shù)基于REAL-TIME綜合數(shù)據(jù)智能監(jiān)測管理平臺(tái) 為基礎(chǔ)和核心而研制的，由針對于“架空入地”后采 用隧道、排管及管溝方式敷設(shè)的纜化高壓電纜采用 基于遠(yuǎn)程供電和載波通訊信號(hào)同芯線對共纜傳輸、抗干擾及保護(hù)技術(shù)的“N合一”有線傳輸解決方案和 針對于“架空入地”后采用短溝及直埋方式敷設(shè)的 高壓電纜采用基于無線通訊技術(shù)、非接觸式感應(yīng)取 電技術(shù)的無線傳輸解決方案組成。

2.1.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

為了建立在線監(jiān)測系統(tǒng)，必須建立合理、完整 的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。為了保證監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，該高壓 電纜線路護(hù)層接地電流及接地線防盜割在線監(jiān)測 系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)層次的角度可分為4層：第一層是由各 種應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、打印終端、存儲(chǔ)設(shè) 備、顯示大屏、綜合數(shù)據(jù)智能監(jiān)測管理平臺(tái)軟件等 軟硬件設(shè)備組建的電纜網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控應(yīng)急調(diào)度中心 綜合數(shù)據(jù)智能監(jiān)測管理平臺(tái)。第二層是由無線綜合監(jiān)控主機(jī)等軟硬 件設(shè)備組成的無線型電纜狀態(tài)監(jiān)測子站；本期工程 主要涉無線綜合監(jiān)控主機(jī)、主線感應(yīng)取電電源裝置。通常部署在電纜通道等應(yīng)用現(xiàn)場內(nèi)。第三層是 實(shí)現(xiàn)采集、數(shù)字化預(yù)處理、通訊、控制功能的傳輸采 集裝置，本期工程主要涉及集成式護(hù)層電流采集 器、防盜割狀態(tài)監(jiān)測單元等，部署在電纜接頭井內(nèi)。第四層是終端監(jiān)測裝置，屬于系統(tǒng)的最底層，本期 工程主要涉及三合一CT電流互感器、防盜割報(bào)警 傳感器，通常部署在電纜通道等應(yīng)用現(xiàn)場內(nèi)。

2.1.2 系統(tǒng)采用技術(shù)

數(shù)字的排版遠(yuǎn)程供電和載波通訊信號(hào)同芯 線對共纜傳輸技術(shù) 采用遠(yuǎn)程供電和載波通訊信號(hào)同芯線對共纜 傳輸技術(shù)（CT-CPbus技術(shù)），低壓遠(yuǎn)程供電（10千米 以內(nèi)）和載波通訊通過一對雙絞線傳輸；一對雙絞 線可掛接多個(gè)終端監(jiān)測裝置，通過主機(jī)配置通訊和 終端供電的時(shí)間比，在保證通訊穩(wěn)定、可靠的情況下，最大效率地提高了對電源的應(yīng)用，達(dá)到供電和 通訊共纜傳輸?shù)钠胶?，?jié)省了大量的電纜線路資源 的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)一纜多用，把各種不同功能的多個(gè)子 系統(tǒng)共用一條電纜上。

2.1.3 系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢

線路傳輸資源穩(wěn)定可靠：電力隧道和管道內(nèi) 的低煙無鹵阻燃通信電纜資源，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程供電和 載波通訊信號(hào)同芯線對共纜傳輸，在傳輸線路上 由于沒有任何光電轉(zhuǎn)換裝置（光端機(jī)、光纖收發(fā)器 等），線路直接從終端監(jiān)測裝置到變電站的多狀態(tài) 綜合監(jiān)控主機(jī)，電纜接頭直接充油封包，可以使用 30年以上，適用于隧道和管溝內(nèi)的惡劣環(huán)境；尤其 適用于經(jīng)常積水、過熱等環(huán)境比較惡劣的電力電纜 溝道。線路資源投資省：電纜通道內(nèi)數(shù)字編址總線式 通信網(wǎng)絡(luò)的低煙無鹵阻燃通信電纜資源，且由一對 雙絞低煙無鹵阻燃通信電纜實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程供電及載波 通訊信號(hào)傳輸，一對雙絞低煙無鹵阻燃通信電纜上 可以復(fù)接8～16個(gè)傳輸采集裝置，線路利用率高，同 時(shí)無需專門敷設(shè)220 V供電線路，線路投資大大 節(jié)省。體積小、易安裝：安裝在電力隧道和電力管井 中的終端監(jiān)測裝置體積小巧，可以靈活安裝在井口 的垂直部分或者隧道內(nèi)的任意位置，基本不占用隧 道和電力管道的有效空間，安裝布設(shè)靈活。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.2.1 一級(jí)監(jiān)控中心輸配電電纜網(wǎng)綜合監(jiān)測平臺(tái)

系統(tǒng)功能：一級(jí)監(jiān)控中心輸配電電纜網(wǎng)綜合監(jiān) 測平臺(tái)承擔(dān)了各應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入、短信報(bào)警等支 撐功能；電纜網(wǎng)綜合智能數(shù)據(jù)管理平臺(tái)建設(shè)功能齊 全、安全可靠的基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)，同時(shí)應(yīng)滿足電纜集 中監(jiān)控、系統(tǒng)展示介紹的功能需要。設(shè)計(jì)方案：一級(jí)集中監(jiān)控中心設(shè)置在供電公司 電纜管理部門，一級(jí)集中監(jiān)控中心的電纜網(wǎng)綜合智 能數(shù)據(jù)管理平臺(tái)軟硬件設(shè)備主要包括系統(tǒng)報(bào)警數(shù) 據(jù)服務(wù)器和綜合智能數(shù)據(jù)管理平臺(tái)軟件等設(shè)備。

2.2.2 二級(jí)遠(yuǎn)程集控監(jiān)測平臺(tái)監(jiān)控屏

系統(tǒng)功能：二級(jí)遠(yuǎn)程集控監(jiān)測平臺(tái)監(jiān)控屏的所 有數(shù)據(jù)信息傳送至一級(jí)監(jiān)控中心輸配電電纜網(wǎng)綜 合監(jiān)測平臺(tái)，同時(shí)可以接收一級(jí)集中監(jiān)控中心的遠(yuǎn) 程控制命令，達(dá)到遠(yuǎn)程集中監(jiān)測、集中顯示報(bào)警、集 中聯(lián)動(dòng)控制和集中管理的目標(biāo)。設(shè)計(jì)方案：二級(jí)遠(yuǎn)程集控監(jiān)測平臺(tái)是由無線綜 合監(jiān)控主機(jī)等軟硬件設(shè)備組成的無線型電纜狀態(tài) 監(jiān)測子站，二級(jí)遠(yuǎn)程集控監(jiān)測平臺(tái)通過供電公司現(xiàn) 有的市調(diào)通信網(wǎng)或綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)以TCP/IP以太網(wǎng)接口 的通信方式將全斷面監(jiān)測數(shù)據(jù)信息傳送至一級(jí)集 中監(jiān)控中心電纜網(wǎng)綜合智能數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，同時(shí)可 以接收一級(jí)集中監(jiān)控中心電纜網(wǎng)綜合智能數(shù)據(jù)管 理平臺(tái)的遠(yuǎn)程控制命令，達(dá)到遠(yuǎn)程集中監(jiān)測、集中 顯示報(bào)警、集中聯(lián)動(dòng)控制和集中管理的目標(biāo)；考慮 到綜合監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)有效交互和執(zhí)行，網(wǎng)絡(luò)通 信帶寬不應(yīng)低于6 Mbit。

結(jié)束語

在線監(jiān)測系統(tǒng)的建立在保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn) 行的工作中占有舉足輕重的地位。隨著電網(wǎng)建設(shè)的 高速發(fā)展，管理電網(wǎng)安全運(yùn)行的任務(wù)越來越重，這 就給管理信息化提出了更高的要求，加快信息化 建設(shè)、提高各系統(tǒng)的工作效率和現(xiàn)代化管理水平，已經(jīng)成為提高電纜運(yùn)行水平的戰(zhàn)略抉擇，建設(shè)電纜 隧道多狀態(tài)在線監(jiān)控系統(tǒng)已迫在眉睫。本文以實(shí)際 工程為例，實(shí)施結(jié)果表明：通過加裝綜合智能監(jiān)控 系統(tǒng)，可以為電纜狀態(tài)檢修和評價(jià)工作提供可靠依 據(jù)，提高電纜健康水平，提升精益化管理水平；可 以降低工作人員的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)和勞動(dòng)強(qiáng)度，有效緩解 目前存在的結(jié)構(gòu)性缺員問題；可以降低環(huán)境及突 發(fā)事件影響，提高應(yīng)急事件的處置能力，提高設(shè)備可 靠性。

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（作者單位：國網(wǎng)銀川供電公司）