新型高壓電纜狀態監測系統研究

黃雙得 王韜

摘? 要： 新型的高壓電纜狀態監測系統是以狀態監測和故障排查為主要目的。整個監測系統主要由監控系統、預警系統和報警系統組成。系統將物聯網、三維可視化和其他技術有效地結合在一起，并能夠讓電力電纜實現智能化運維。本文主要對新型高壓電纜狀態的監測系統進行研究。

關鍵詞： 新型;高壓電纜;監測系統;狀態

中圖分類號： TP3? ? 文獻標識碼： A? ? DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.10.042

本文著錄格式：黃雙得，王韜. 新型高壓電纜狀態監測系統研究[J]. 軟件，2019，40（10）：184186

Research on A New Kind of Condition Monitoring System of High Voltage Power Cables

HUANG Shuang-de， WANG Tao

（Kunming Power Supply Bureau of Yunnan Power Grid Co.， Ltd.， Kunming， Yunnan 650000）

【Abstract】： The new type of condition monitoring system of high voltage power cables is mainly designed for condition monitoring and troubleshooting. The whole system consists mainly of monitoring system， early warning system and alarm system. Internet of Things， 3D visualization and other technologies are effectively integrated by this system and thus intelligent operation and maintenance of power cables can be achieved. This paper mainly focuses on the new type of condition monitoring system of high voltage power cables.

【Key words】： New-type; High voltage cable; Monitoring system; Condition

0? 引言

隨著電網的不斷發展，目前高壓電纜大量投入運用。高壓電纜不僅是具有高價值的資產，而且也占據城市輸電工程項目的主導地位。但是，到目前為止都沒有有效的手段來全面監測器運行的狀態。雖然在一般情況下會采用停電試驗來對電力電纜的情況進行測量和評估。但是包括測試人員的人身安全和其他細節問題都沒有能夠被列入常規的檢測項目中。因此，本文主要對新型高壓電纜狀態的監測系統進行研究，希望能夠給大家更多的參考性意見。

1? 研究背景

隨著國民經濟的不斷發展，我國人民生活水平正不斷地提升，大家對電力和電能的需求也在不斷地增強。電能已經成為了人們生產和生活中的必須用品。但是，隨著城市的不斷發展和地理空間變得越來越緊張，電力線路走廊和城市的發展產生了較大的矛盾，人們會對城市規劃建設提出更高的要求[1]。諸多架空線路在主干道和景觀道上會和城市整體發展的面貌顯得非常不和諧。

在實際運行的過程中，其電力電纜的長度和建設比重會不斷地增加。但是電力電纜都會采用隧道、穿管和直埋的方式敷設入地下。在日常運行和維護的過程中，大家很難通過肉眼或者紅外測溫的方式來直接觀察其運行的狀態。如果局部運行的狀態出現異常，則很容易導致故障停運，最終影響電網的安全運行。大家需要針對電纜局部放電、運行溫度和絕緣強度進行監測，只有這樣才能夠提高電力電網在線監測的水平[2]。

2? 電力電纜的概述

2.1? 電力電纜的概念

電纜主要可以用來輸送電能，是一種非常常見的電力設備。在電站內部可以先引入電路，之后再穿過江海來形成一類輸電線路。一般而言，電力電纜在城市地下電網相對非常普遍，且使用的比重也在不斷地增加。

2.2? 電力電纜特點

目前，電力電纜在使用的過程中將會表現出各種特點。電纜除了能夠在導體內部被廣泛使用之外，其周圍還包圍著各種類型的絕緣層。在絕緣層的外部還有著一層特殊的保護層，為的是能夠讓材料不受到潮氣和機械的損壞。為了減少電磁感應的影響，一般都會在絕緣層和保護層之間加入半導體或者金屬屏蔽層。電力電纜一般都可以被鋪設在地下和水底等多種特殊的環境中。

3? 電纜運行特點分析

電力電纜在運行的過程中將會呈現浴盆曲線的模式進行運行。整體運行的過程將會呈現如下幾個階段的特點：

第一，在初期運行的階段，因為電纜的本體或者附件存在產品質量問題，又或者在安裝和建設的過程中存在著缺陷，所以電纜很容易在運行的過程中出現故障。第二，當電纜被使用了3-15年的時間之后，電纜運行的過程基本進入了穩定期，所以不太容易發生故障。即便是偶爾發生故障，也是因為潮化現象或者電纜本體絕緣枝狀老化而造成的。第三，當電纜被使用超過15年之后，電纜和一些附件的材料也更容易發生老化的現象，在運行的過程中更加容易發生故障。

所以在實際運行的過程中，大家要加強對電纜局部放電、接地電流和運行溫度進行分析，這樣才能夠全面地判斷電纜運行的狀態，并通過采用合適的措施來避免發生意外。

4? 新型高壓電力電纜狀態監測系統總體框架

整個新型高壓電力電纜狀態監測系統可以先掛接在選定的線路上，之后再連接到采集終端上部。直接將包括電流、電壓、溫度和外部溫度等信息傳輸到信息主機上。之后再通過配合GPRS網絡傳輸到交換機內部，并傳輸到服務器內部。服務器在進行運行和運算處理之后就能夠將相關的信息全面集中在一起，并在之后形成日報[3]。專業人員也就能夠將通信交換機所發出的報警短信所發出的內容在第一時間傳達到現場，并在第一時間處理故障，這樣就能夠避免出現過大的事故。整個系統的結構如圖1所示。下面讓我們具體分析如下幾個系統結構：

4.1? 系統主站

整個系統的主站是由通信交換機、服務器和UPS構件組成的。通信交換機先接收位于檢測終端的信息。并在第一時間轉發報警信息。在主站的內部也可以采用SQL作為數據庫為基礎，并配合圖像和動畫等方式來有效地顯示。管理人員就能夠在第一時間查看線路狀態和報警信息。必要時也需要通過修改終端設定值來生成合適的報表[4]。

4.2? 通信模塊

為了讓通信模塊更好地適應復雜的環境。大家在建設的過程中需要結合設備絕緣、安全通信和數據帶寬等因素來有效地檢測終端和主機之間的通信狀態。另外，也要讓通信主機和系統主站之間有效地實現網絡通信，并配合MCU和GPRS模塊來一起發揮作用。

4.3? 終端采集裝置

終端采集裝置主要可以通過采集金屬保護層接地電流和電纜金屬保護層內部所傳輸出來的信息將包括電纜外表溫度、電纜井溫濕度和固體顆粒含量等信息傳輸入電纜型的通信主機內部。幾乎所有的終端裝置都會有自檢功能。在使用過程中，一定要保證終端裝置每天都保持正常工作的狀態。這樣才能夠防止因為裝置被損壞而沒有辦法確定故障位置的情況[5]。

5? 新型高壓電力電纜狀態監測系統主要功能

新型的高壓電力電纜狀態監測系統主要可以有效地采集包括電纜護套電流、電壓和溫度等信息，并有效地傳輸到通信主機內部。相關的信息又可以通過主機傳輸到監控中心服務器的內部[6]。內部的服務器又可以直接對有關的信息進行分析和處理，并在之后實現數據的有效存儲、界面顯示和聲光報警等功能。其具體的功能主要包括如下兩個方面。

5.1? 數據無線傳輸

GPRS技術為最常用的數據無線傳輸技術，這是以GSM網絡為基礎所發展出來的一種新的分組數據承載業務。所有GPRS技術都是以分組交換技術為基礎的，并在建設的過程中全面支持包括IP數據網絡協議等多種協議。GPRS技術能夠根據用戶實際的需求來有效地分配各類天線資源，并讓用戶全面共享各類資源[7]。

5.2? 電纜隧道內部環境監測數據管理

這一模塊可以利用存在于電纜隧道內部的采集系統來有效地監測內部的環境，并在實際操作的過程中記錄包括環境數據、環境溫度、環境濕度和其他數據信息，并通過對這些數據信息進行分析之后，再有效地確定其變化趨勢。存在于系統內部的數據庫可以幫助大家在第一時間查詢歷史數據。如果一旦在建設的過程中發生了任何事故，大家可以在第一時間將數據調出，并查看有關的記錄[8]。

6? 應用實際案例

例如，某新型高壓電力電纜狀態監測系統可以在工作過程中對同一電纜線路的參數進行監測。并在之后顯示出電纜電流、溫度和電壓等有關的參數。一旦運行過程中，其電流值出現了任何異常情況，系統就需要進行報警，并及時提醒相關人員進行排查[3]。圖2有效地顯示了系統內部記錄的歷史數據。工作人員可以先查看一段內部的歷史數據，并在之后有效地分析數據所顯示的趨勢，方便大家更好地進行下一步工作[9-10]。

7? 結論

綜上所述，本文先對電力電纜的概念和電力電纜的特點進行分析，并在之后分析新型高壓電力電纜狀態監測系統總體框架。相關數據表明，新型高壓電力電纜狀態監測系統能夠發揮“數據無線傳輸”和“電纜隧道內部環境監測數據管理”的功能，希望能夠給大家更多的參考性意見。

參考文獻

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