未來配網(wǎng)電纜通道智能化運檢管理新模式探索

黃震希

(國網(wǎng)福州供電公司，福州 350009)

0 引言

隨著架空線路纜化入地項目不斷推進，電力電纜在城市建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。以福州市區(qū)為例，2019年在運10 kV電纜線路總長度近8 000 km，城區(qū)纜化率近85%。電力電纜及通道的管理和維護也愈發(fā)受到重視，國網(wǎng)公司規(guī)程規(guī)定：(1)電纜通道路面及戶外終端巡視，66 kV及以上電纜線路每半個月巡視一次，35 kV及以下電纜線路每月巡視一次，發(fā)電廠、變電站內(nèi)電纜線路每三個月巡視一次；(2)其他電纜線路每三個月巡視一次；(3)電纜線路巡視應(yīng)結(jié)合運行狀態(tài)評價結(jié)果，適當(dāng)調(diào)整巡視周期。這些規(guī)程規(guī)定可以保證電力電纜及通道的巡視勘察工作質(zhì)量，提高巡視勘察工作效率有助于提升電力電纜安全穩(wěn)定運行，保障居民用電質(zhì)量。

2019年，國網(wǎng)公司圍繞“三型兩網(wǎng)”世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)建設(shè)目標(biāo)，強化技術(shù)創(chuàng)新，對內(nèi)提升質(zhì)效，對外融通發(fā)展，加快建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)。在此背景下，電力電纜及通道的數(shù)字化運維管理成為其中一項重要課題。國網(wǎng)福州供電公司遵循世界一流城市配電網(wǎng)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)重要指示，通過應(yīng)用智能巡檢裝置和在線可視化平臺，建立完善的配電電纜及通道閉環(huán)運行管控機制，打破傳統(tǒng)電纜及通道運維管理模式，全面提升電纜及通道數(shù)字化管理水平，提質(zhì)增效、迭代升級，有效實現(xiàn)“數(shù)據(jù)一個源、電網(wǎng)一張圖、業(yè)務(wù)一條線”。目前，國網(wǎng)福州供電公司正在開展電力電纜及通道信息采集和數(shù)據(jù)錄入建模工作，所有電力電纜及所在電力工井的信息數(shù)據(jù)(井內(nèi)照片、管孔資源、電纜信息等)均可在國網(wǎng)公司設(shè)備(資產(chǎn))運維精益管理系統(tǒng)和福州公司電纜巡檢移動終端內(nèi)查看。福州城區(qū)電力電纜及電力工井已全面覆蓋安裝電纜RFID電子標(biāo)識，通過特定信息讀取裝置讀取后，即可在電纜巡檢移動終端中獲取對應(yīng)電纜數(shù)據(jù)信息。如何充分利用現(xiàn)已全面覆蓋的電纜RFID電子標(biāo)識開展運維管理，如何更加順暢地對接電力電纜數(shù)字化運維管理新模式值得思考[1-2]。

本文將基于目前國網(wǎng)福州供電公司在配網(wǎng)電力電纜及通道領(lǐng)域的創(chuàng)新成果對未來配網(wǎng)電纜通道智能化運檢管理新模式加以探討。

1 未來配網(wǎng)電纜通道智能化運檢管理新模式

1.1 技術(shù)框架

未來配網(wǎng)電纜通道智能化運檢管理新模式以電纜通道智能管控及巡檢移動終端系統(tǒng)為核心，實現(xiàn)電纜通道資源線上審批應(yīng)用，簡化審批流程，提高審批效率。同時，該模式利用智能化儀器設(shè)備和現(xiàn)代化信息技術(shù)加強電纜通道日常巡檢管理，包括：電纜通道智能監(jiān)測裝置可實現(xiàn)電纜通道實時在線監(jiān)測以及大數(shù)據(jù)智能化分析；電纜通道智能探測設(shè)備全方位探測電纜工作井及管道情況，自動精準(zhǔn)采集信息并完成三維建模和測繪工作；利用RFID電子標(biāo)識即可識別并查詢電纜和工井的身份信息。智能化設(shè)備裝置的數(shù)據(jù)均同步上傳至移動終端系統(tǒng)，完成一平臺管理、多場景應(yīng)用。通過該模式實現(xiàn)了配網(wǎng)電纜通道全過程多環(huán)節(jié)多維度管控，實現(xiàn)精益化、可視化、智能化主動運維管理的目標(biāo)，做到“數(shù)據(jù)一個源，電網(wǎng)一張圖，業(yè)務(wù)一條線”。

1.2 RFID及電纜通道智能移動終端系統(tǒng)

RFID[3]技術(shù)又稱無線射頻識別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電信號識別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無須識別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機械或光學(xué)接觸。在電纜和工井上均加掛RFID標(biāo)識牌，通過特定掃描儀器掃描標(biāo)識牌即可識別并在移動終端中查詢電纜和工井的身份信息，高效快捷，大大降低巡檢時間，提高巡檢效率。因工井的井內(nèi)環(huán)境惡劣，懸掛安裝的RFID標(biāo)識牌選擇穿透性強、防干擾能力強的高頻RFID作為此次巡檢系統(tǒng)使用的RFID標(biāo)識牌，而電纜井上的RFID標(biāo)識牌，則選擇讀寫距離長、傳送速度快的超高頻RFID作為此次巡檢系統(tǒng)使用的RFID標(biāo)識牌，相應(yīng)的掃描儀器也有所不同。

電纜通道智能管控及巡檢移動終端系統(tǒng)[4]主要功能包括：通道驗收檢查記錄、資料上傳、通道信息采集建模、通道信息查詢、運維巡視記錄、異常消缺報修、通道資源使用審批、申請流程查詢等。通過移動終端實現(xiàn)對配網(wǎng)電纜通道的建設(shè)、驗收、資料審核、信息采集、數(shù)據(jù)建模、勘察、運維、檢修、通道資源使用審批等的一平臺、全過程可視化線上管控。該系統(tǒng)可實現(xiàn)供電企業(yè)、市政管理單位、施工單位、設(shè)計單位、監(jiān)理及運維人員等多方信息同步共享，可對配網(wǎng)電纜通道建設(shè)的施工質(zhì)量加強管控，減少紙質(zhì)圖紙資料數(shù)量，提高通道信息采集建模的數(shù)據(jù)正確性，另外還可提高日常電纜及走廊通道巡視、運維的工作效率，增強電纜通道異常消缺的及時性，節(jié)約故障巡檢和搶修時間。

1.3 電纜通道資源線上審批

目前對于配網(wǎng)電纜通道資源的使用管理多數(shù)需由使用單位及人員向供電企業(yè)提交申請審批材料[5]，但審批工作流程中的各環(huán)節(jié)均較為繁瑣。申請人需要到多個部門科室逐一審批，存在紙質(zhì)材料多、耗時長、效率低等問題，而且審批人員在核實電纜通道資源現(xiàn)狀以及可用管孔數(shù)時也較為困難，極大影響審批效率。

使用在線審批電纜管溝資源可解決以上難題，所有審批流程均可線上完成操作，在線跟蹤審批進度并核查電纜通道資源使用情況，及時反饋審批存在的問題。另外，系統(tǒng)具有智能路徑規(guī)劃功能，合理規(guī)劃所使用的走廊路徑和管孔位置，科學(xué)管控電纜通道資源。

1.4 電纜及通道智能監(jiān)測裝置

在電纜通道內(nèi)加裝智能監(jiān)測裝置[6]，可實時在線監(jiān)測電纜及通道走廊的運行情況，監(jiān)測數(shù)據(jù)包括：通道內(nèi)水位、工況環(huán)境、有毒氣體、火災(zāi)報警、電力蓋板移位傳感、人員下井記錄，另外還可對電纜本體和中間接頭的運行溫度、局放、載流情況等在線監(jiān)測，全方位保障電纜及通道走廊的安全穩(wěn)定運行和使用，防止因通道內(nèi)積水或外部惡意排入污水、廢料等破壞電纜的良好運行環(huán)境，或因電力蓋板遺失等造成人員傷亡事件。

以泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計思路構(gòu)建功能體系框架，包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層、應(yīng)用層四層結(jié)構(gòu)。感知層通過在電纜及工井上安裝實時感知裝置實現(xiàn)電纜及工井狀態(tài)的在線動態(tài)監(jiān)測；網(wǎng)絡(luò)層通過NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)解決數(shù)據(jù)傳輸問題，建立統(tǒng)一通信接口和協(xié)議，另外通過邊緣計算完成數(shù)據(jù)就地處理，減少主站負(fù)擔(dān)，保證數(shù)據(jù)流通順暢和高效傳輸；平臺層匯集上送數(shù)據(jù)，建立統(tǒng)一物聯(lián)代理，通過云平臺和邊緣計算實現(xiàn)“云霧協(xié)同”的技術(shù)架構(gòu)；應(yīng)用層通過“電纜及工井運維”APP可使運維人員實時獲知電纜及工井的運行狀態(tài)，及時收悉異常和故障報警信息，做到在線定位、精準(zhǔn)研判、強化數(shù)據(jù)、應(yīng)用共享，真正實現(xiàn)萬物互聯(lián)、人機交互。

1.5 電纜通道智能探測設(shè)備

《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》(GB 50217—2018)中規(guī)定：封閉式工井凈高不宜小于1.9 m。較大的工井深度往往對電纜通道的巡視勘察帶來不便，另外，電纜管道內(nèi)部破損、堵塞等隱患排查以及管線路徑測繪也需要簡便、智能化的設(shè)備工具來輔助完成。所以電纜通道智能探測設(shè)備包括兩個部分：(1)電纜工井便攜式探測裝置；(2)電纜管道智能探測機器人[7-8]。

在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)環(huán)境下，電纜及工井巡視勘察和信息采集工作已不僅僅只是簡單的影像探測，而是影像可視化與信息可視化的有機融合。傳統(tǒng)工井探測裝置已無法滿足電纜及工井?dāng)?shù)據(jù)快速獲取、信息高效處理、應(yīng)用便捷靈活的巡視勘察和信息采集工作要求。

通過便攜式電力工井可視化探測裝置，可實現(xiàn)智能遠(yuǎn)端探測電力工井，即無需現(xiàn)場人員下井，在地面即可全景高像素探測勘查電力工井內(nèi)狀況，并采集和獲取電纜及工井信息，提高電力工井的驗收、日常巡視及采集建模等工作效率。便攜式電力工井可視化探測裝置采用手持式便攜設(shè)計，可自動補光并全景環(huán)繞拍攝工井影像，其桿體可自動延伸，并配置即插即用式氣體檢測裝置，可掃讀RFID標(biāo)識信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集，并依托系統(tǒng)全景展示。

電纜管道智能探測機器人可實現(xiàn)電力管道探測小型化、輕便化、智能化，可與合適的軟件算法共同完成管道三維測繪。通過探測機器人可有效排查電纜管道存在破損、堵塞的隱患風(fēng)險，精準(zhǔn)采集定位管道路徑，三維測繪電纜管道[9-10]。相比目前因無法準(zhǔn)確排查和定位管道異常情況而導(dǎo)致盲目地試開挖定點方式，此方法可以節(jié)約70%以上的經(jīng)濟成本、時間成本，消除工程的不確定因素，同時能解決目前電力管線資料缺失的難題，所以該技術(shù)在電力管道的運行維護中具有較高的經(jīng)濟效益和推廣價值。

電纜工井以及管道的勘察、通管、采集信息、建模、測繪將全部由智能化設(shè)備裝置完成，無需人員下井巡視查看。通過智能設(shè)備全方位探測工井及管道情況，自動精準(zhǔn)采集信息并完成三維建模和測繪工作，所有數(shù)據(jù)將同步上傳至電纜通道智能管控及巡檢移動終端系統(tǒng)，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的及時、完整和準(zhǔn)確。

2 結(jié)論

未來配網(wǎng)電纜通道智能化運檢管理新模式以電纜通道智能管控及巡檢移動終端系統(tǒng)為核心，實現(xiàn)電纜通道資源線上審批，并通過電纜通道智能監(jiān)測裝置和電纜通道智能探測設(shè)備等智能化設(shè)備以及RFID電子標(biāo)識等現(xiàn)代化信息技術(shù)，實現(xiàn)電纜通道全過程多環(huán)節(jié)、多維度管控，實現(xiàn)精益化、可視化、智能化主動運維管理的目標(biāo)。以上多項技術(shù)和設(shè)備已在國網(wǎng)福州供電公司研發(fā)和使用。