一種電纜防外力破壞智能預警系統設計與實現

張四維，趙彥杰，翟超超，王雨陽

（南京供電公司運維檢修部，江蘇 南京 210000）

0 引 言

隨著城市電網的快速發展，電纜線路日益密集。在城市建設、地鐵施工以及道路改造等施工環節中，對電纜線路造成破壞的事故發生概率越來越高，不但影響電網運行的可靠性和安全性，而且會危及人們的財產安全。長久以來，我國電纜線路巡檢主要依靠巡檢人員定期定時進行人工巡檢。由于受氣候條件、環境因素、人員素質和責任心等多方面因素制約，巡檢質量和到位率無法保證。同時，對反映電纜線路運行狀態、缺陷等信息得不到及時反饋，電纜線路隱患不能及時發現，遭受外力破壞時得不到及時修復，從而引發大面積的停電故障。另外，利用傳統的巡檢管理方法難以有效監督巡檢人員，而巡檢不到位而引發的電纜線路事故屢見不鮮。為了保證電纜線路安全可靠運行，減少遭受外力破壞的概率，改革傳統落后巡檢方式的呼聲越來越高。因此，需要有一套科學、可靠的智能預警系統實時監控電纜線路，防止和降低電纜線路遭受外力破壞的事故發生，同時監督巡檢人員巡檢路線的到位情況、工作狀態以及對電纜線路巡檢工作進行規范化管理，全方位立體確保電纜線路的安全可靠運行。

1 電纜線路外破壞成因

市政施工是電纜線路外力破壞的主要原因之一[1]。隨著城市建設的快速發展，地鐵施工、道路改造等地下工程項目大規模展開，相關的電力電纜圖樣資料落后于實際，電纜線路方位標記不準、不符合實際情況的現象屢有發生。如果施工方不進行現場勘察，盲目施工，會給電纜線路的運行環境造成很大困擾，增加其遭受外力破壞的可能性。

現階段，國家電網快速發展，導致高壓電纜運行力量不足。部分維護人員責任心不強，巡視不到位，遺漏現象較為普遍，影響電纜線路的日常維護。再加上一些地方監管不到位，盜竊問題嚴重，造成電纜設備被盜和外力破壞事故。此外，導致電纜線路外力破壞的一個重要原因是電力部門缺乏行之有效的管理措施。由于缺乏嚴厲的保護措施，無法對肇事者或者單位采取有效的制裁手段，使其得不到應有的懲罰，造成難以有效控制電纜外力破壞事故的局面。

2 電纜防外力破壞智能預警系統設計

電纜線路防外力破壞智能預警系統通過全天候方式，對電纜線路下車輛超高作業、樹木生長過快、超高建筑、塔基傾斜、道路建設以及地鐵施工等外力破壞進行監控和預警。監測到外力破壞時，前端將及時發出語音警告，并借助無線通信實時將外力破壞視頻數據傳輸到后端監控分析中心，同時以手機短信方式發送到設置好的值班人員手持設備上，提示相關人員重視告警區域，降低電纜線路受外力破壞造成的停電影響。電纜線路防外力破壞智能預警系統采用模塊化設計，由前端視頻采集單元、聲音報警器、圖像處理模塊、主控制單元、通信模塊、后臺監測模塊組成以及電源模塊成組成[2]。電纜線路防外力破壞智能預警系統結構，如圖1所示。

2.1 數據采集模塊

電纜線路防外力破壞智能預警系統的主控單元控制攝像機和視頻采集模塊，電纜線路現場運行數據信息，通過屏蔽電纜引入中央數據處理單元的微處理器，從而對采集的視頻進行壓縮處理，再由微處理器對采樣數據進行視頻差異分析處理后，將采集結果打包、存儲生成報警數據，實現后臺數據的對接，從而將電纜線路報警提示發送給前端聲音裝置進行聲音報警，對現場危險人員或車輛進行警示[3]。通過數據采集模塊可以實現全天候的視頻監測、對電纜線路異常情況進行智能分析、及時將突發情況上傳圖像至后臺監控中心并自動進行告警，對于外在因素破壞電力設施而引起的電纜線路故障具有科學有效的預警作用。

圖1 智能預警系統安裝結構圖

2.2 后臺監控模塊

通過無線通信網絡將電纜線路運行狀態的相關數據回傳到后臺控制中心，并存儲到數據庫中供用戶瀏覽、查詢和分析，同時將報警信息和報警圖片發送給值班人員。數據庫中，可以直接讀取電纜線路防外力破壞智能預警系統的數據集成信息，不用給在線監測子系統安裝其他支撐軟件，只需要將電纜線路防外力破壞智能預警系統與中心數據庫服務器組建在一個局域網內即可[4]。標準通信協議便于系統擴展，當有新的在線監測系統添加時，只要該子系統滿足標準通信協議，這些電纜線路的數據信息即可順利上傳到中心數據庫，極大地提升了資源的使用便利性。

2.3 電源支撐模塊

為了能夠給電纜線路防外力破壞智能預警系統提供可靠的電源供應，使用太陽能和風力發電組的設計模式，提供恒流充電、恒壓充電以及分預充電等多形式對蓄電池進行充電，確保電源供應，便于后臺實時了解和掌握電纜線路的實時情況。通過可持續電源供應，電纜線路防外力破壞智能預警系統可以對電纜線路進行全方位不間斷實時監控，極大地減輕了巡視人員的勞動強度，為企業提供直觀、可靠的線路狀態信息，提高了線路安全運行水平。它可用于電力搶修現場實時傳輸搶修事件情形，同時支持管理監測搶修維護，為電纜線路的安全運行提供了有力保障。

3 結 論

隨著國家電網的快速發展，人們的生產生活對電能的依賴程度越來越高，對電力設備的維護也有了更高要求，需提升電網設備的運行效率，延長使用壽命，提供更加安全可靠的電能輸送環境。因此，基于智能信息技術設計了一種電纜防外力破壞智能預警系統，試圖為電纜安全運行提供行之有效的可行性建議。