電纜一體化監測平臺開發與應用

時 翔 文 艷 徐振棟

（1.青島供電公司 266002；2.威海供電公司 264200；3.煤炭工業濟南設計研究院有限公司 250031）

0 引言

現今，我國電纜專業的管理，至今仍處于計劃檢修階段。普遍采用定期進行主絕緣與交叉互聯系統預防性試驗，以及測溫、測負荷的方法，對電纜運行狀況進行檢測。本文通過上述檢查結果和規程中得標準值，進行比較，如果超標則安排設備維修計劃，對其設備進行停電檢修，但是，從技術角度和經濟角度來看，計劃檢修都存在很大的局限性。另外，在不同設備運行條件得低壓下進行檢查，會導致許多潛在故障與絕緣缺陷無法及時發現。種種現象表明，現狀與社會發展中對電網低停電率和高可靠性的要求，越來越偏離。

1 現狀分析

電纜一體化監測平臺是確保電力電纜安全運行的重要技術手段，通過系統的日常監測和告警功能能夠有效降低電纜故障發生概率、提高電纜使用壽命。電纜一體化監控平臺主要包括：電纜溫度在線監測系統、電纜接地環流在線監測系統、隧道（溝道）環境在線監測系統、局部放電在線監測系統、井蓋監控以及防火防盜系統。通過對電纜隧道環境溫度、煙氣濃度監測、電纜系統的局部放電量以及電纜全線運行溫度的實時監測，確保電纜系統正常運行。通過對電纜金屬護層接地電流、電纜運行電流監測，實現對接地系統運行狀態的實時監測。通過對電纜隧道井蓋的智能化狀態監控，確保電纜隧道井蓋處于可控狀態。通過對電纜隧道可燃氣體、水位、風機的在線監測以及隧道內重要出入口的視頻監控，實現隧道風險預警，確保人身安全。

2 系統設計方案

2.1 系統架構

電纜隧道集控系統采用分布式分層設計的原則，其結構主要分五個層次，即操作系統平臺、硬件平臺、支撐層以及應用層、通用中間件層。其中，硬件平臺可以使用當今流行的各種硬件平臺，如：CISC體系結構計算機或RISC體系結構計算機，可以是32位機，也可以是64位機；操作系統平臺可選用多種現今流行的操作系統，如：LINUX、Microsoft Windows、UNIX，等；通用中間件層，可以使系統具有應用組件技術所帶來的優越性，如：異構系統、可伸縮性、可互操作性等；支撐平臺層構筑在通用中間件層之上，為各類電力系統應用軟件的開發和運行提供統一的支撐平臺。統一支撐平臺層主要包括數據庫管理、網絡管理、系統管理、報警、人機界面等多個子系統；應用層構筑在支撐層之上，實現各類電纜隧道監控的應用，如分布式電纜監測、環境監測、安防、應急通信等。

2.2 通訊服務器

通訊服務器需要實時和終端保持連接，因此在基于電力局域網的模式下，通訊服務器需具有靜態IP地址，終端和前置機分別通過IP地址與通訊服務器進行通訊。對于基于VPN的網絡模式，通訊服務器需要具備VPN內靜態IP地址即可。

2.3 前置服務器

前置機系統對系統主站提供一個虛擬的終端指令集，使得主站不需要考慮類型眾多的采集終端的物理指令問題，由前置機軟件將虛擬終端指令翻譯成物理終端指令發送給通訊服務器實際執行。

2.4 應用服務器

應用服務器基于三層結構模式對表現層、業務邏輯和數據操作進行封裝，以組件形式通過Web Service、Remoting等形式提供給主站系統和前置機系統使用。其主要實現的功能有：

1）基礎數據類的封裝。如：電纜類、終端類、井蓋、環境數據等。

2）實現異種數據庫操作的封裝。向下可支持SQL Server、Sybase、Oracle等常見大型數據庫；向上以類和對象的形式為上層應用提供服務。

3）業務邏輯類的封裝。如：各種統計分析類、報表類、計算類等。

4）提供數據庫連接池功能，減少數據庫連接的數量、提高使用效率。

5）提供一定的數據緩存功能，提高數據檢索、數據操作效率。

6）實現所有數據操作的封裝，提高了數據庫的安全性。

2.5 WEB服務器

WEB服務器也稱為WWW（WORLD WIDE WEB）服務器，主要功能是提供網上信息瀏覽服務。對電纜隧道集控系統的功能主要從系統管理、分布式電纜監測、隧道環境監控、局部放電監控、運維任務管理等進行分析。

2.6 技術特點

系統支撐平臺可以構建在各類廣為接受的計算機標準和應用接口基礎上。它可以移植和分布到各種硬件體系結構上，具有完整的功能模塊系列。構建在本支撐平臺基礎之上的各個應用功能就像搭積木，可將所有功能有機地集成為一個整體，但也可以分開實現，單獨使用?？梢院苋菀着c供電公司，其它應用系統集成，以保護用戶已有的投資，并將供電公司內部的信息和功能冗余降低到最小。

3 現場應用情況

青島供電公司現今已實現部分分散的變電站及高壓電力電纜監控。為進一步提高電纜綜合監測技術水平，切實提高電纜安全運行水平，青島供電公司結合電纜運檢中心建設研發了電纜一體化監控平臺。平臺以告警數據的展示作為核心，并通過告警信息聯動展示實時監測數據、缺陷信息等業務數據。系統具體功能如下：

a 設備管理：結合PMS信息庫的線路信息、電纜信息、電纜井信息，擴展了輔助設備列表，其中包括井蓋、風機、水泵、煙感、防火門、柵欄、監測裝置、交叉互聯箱、局放設備等臺賬信息；

b 運行管理：缺陷管理、試驗管理、巡視管理、視頻聯動、錄像回放；

c 數據管理：狀態量數據監測，包括井蓋、風機、水泵、煙感、防火門當前開合狀態；模擬量數據監測，包括水位、氧氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷濃度、環境溫度、電纜溫度；可以按照分組、分區、分段查詢；

d 綜合報警：通過告警信息可查看告警時的詳細監測數據及其他狀態信息，以輔助電纜狀態分析。同時告警信息進入評價系統或缺陷庫。告警方式包括：告警列表提示、GIS 標注提示、聲音提示、短信提示等幾種。告警列包括告警設備、告警專業類型、告警值、告警位置、告警級別、告警時間。

e 統計查詢：電纜溫度橫縱對比、電纜分區數據對比、設備故障率統計、告警信息統計、監測信息綜合統計、電纜監測裝置統計、監測裝置覆蓋率統計、附屬設備統計等；

f 3D建模：結合實際應用對系統原有圖形化平臺進行升級，通過3D建模（圖3）提高可視化、界面簡潔、操作便捷。

圖3

4 結論

電纜一體化監測平臺對于青島供電公司保障電力電纜系統正常運行，確保城市供電安全，提升城市電纜網智能化精益管理水平起到了明顯的效果。青島供電公司電纜運檢中心將進一步完善高壓電纜集中監控管理，有效運用一體化監測平臺的集中監測和告警手段，充分發揮電纜一體化平臺載流量分析等各項高級應用及分析預警功能，切實保障電力電纜運行安全。

[1]王虹.管控一體化得電纜在線絕緣監測系統[J].華中科技大學.2009年.

[2]楊文英.電力電纜溫度在線監測系統的研究[J].東北電力大學.2008年.

[3]嚴新華.電力電纜在線監測數據得傳輸和組織處理[J].上海電力.2007年第04期.