淺析超高壓休止電纜技防監(jiān)控裝置的研制及運(yùn)維管理

吳辰斌，何磊，馬曉蘭，陳侃，錢天宇，陳佳

（1.國網(wǎng)上海電纜公司，上海 200072；2.碩能（上海）自動(dòng)化科技有限公司，上海 200001）

隨著城市發(fā)展的快速推進(jìn)，輸配電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化改造迫在眉睫，改造過程中會(huì)產(chǎn)生一部分的休止電纜。超高壓休止電纜是指長期處于停運(yùn)狀態(tài)但今后某一時(shí)期會(huì)被部分利用或者全線利用的110kV及以上電壓等級(jí)的電力電纜。由于此類電纜長期處于停運(yùn)狀態(tài)，所以一旦遭遇偷盜，短時(shí)間內(nèi)很難被發(fā)現(xiàn)。與普通電纜一樣，超高壓休止電纜線芯的材質(zhì)也均為金屬銅，由于銅價(jià)上漲，且超高壓休止電纜的銅含量更多，針對(duì)其的偷盜事件不斷增多。超高壓休止電纜被盜不僅會(huì)造成電力企業(yè)的直接經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)造成部分在建工程延誤工期，從而產(chǎn)生間接經(jīng)濟(jì)損失。

以某110kV超高壓休止電纜線路為例，電纜線路型號(hào)：YJLW03×800，全長約5km，為配合變電站三級(jí)電源改造該路電纜休止，原排管通道內(nèi)還有另一路電纜線路運(yùn)行。電力公司運(yùn)維單位還是按照正常巡檢周期落實(shí)相關(guān)電纜通道巡檢，期間未發(fā)現(xiàn)電纜排管通道有非法施工情況。6個(gè)月后，另一變電站進(jìn)線工程啟動(dòng)，需利用原休止電纜，在現(xiàn)場(chǎng)開井勘查時(shí)發(fā)現(xiàn)該電纜全部被盜（如圖1），案值約350萬元。類似的案件每年還有多起發(fā)生，面對(duì)此類極其隱蔽的偷盜情況，開發(fā)先進(jìn)的防盜監(jiān)控裝置迫在眉睫。

圖1 某超高壓休止電纜被盜現(xiàn)場(chǎng)

1 超高壓休止電纜技防監(jiān)控系統(tǒng)

超高壓休止電纜一般均為交聯(lián)聚乙烯結(jié)構(gòu)，電纜結(jié)構(gòu)中能可靠和有效傳遞信號(hào)的除了電纜的導(dǎo)體線芯部分外，還有一層金屬護(hù)層。選擇超高壓休止電纜的線芯和護(hù)層來傳輸防盜檢測(cè)信號(hào)，根據(jù)對(duì)休止電纜的線芯或護(hù)層監(jiān)控的需要，檢測(cè)端采用環(huán)流檢測(cè)方式，三相電纜各端分別組成環(huán)流檢測(cè)端，形成三個(gè)閉合的環(huán)形電流回路，針對(duì)單根超高壓休止電纜可選擇線芯和護(hù)層構(gòu)成回路來實(shí)現(xiàn)環(huán)流監(jiān)測(cè)。當(dāng)休止電纜發(fā)生開斷時(shí)，閉環(huán)環(huán)流被切斷或者短時(shí)切斷后又被恢復(fù)等異常斷線動(dòng)作的電氣特征會(huì)被系統(tǒng)主設(shè)備捕捉到，并將信息上傳至中控平臺(tái)，監(jiān)控系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖2。整個(gè)超高壓休止電纜技防監(jiān)控系統(tǒng)包括智能電流監(jiān)控設(shè)備、供電電源、云監(jiān)控中心和移動(dòng)終端，智能電流監(jiān)控設(shè)備通過云監(jiān)控中心連接移動(dòng)終端。

圖2 監(jiān)控系統(tǒng)整體架構(gòu)圖

2 超高壓休止電纜技防監(jiān)控裝置

設(shè)計(jì)一種超高壓休止電纜的電流引出裝置（如圖3），用于檢測(cè)被測(cè)休止電纜的電流信號(hào)，該裝置用于連接電纜斷面，包括密封帽、封帽連接器、導(dǎo)電樁和導(dǎo)線等。電流引出裝置通過導(dǎo)電樁連接線芯，進(jìn)行環(huán)流信號(hào)探測(cè)，通過密封帽與封帽連接器，實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)電樁及其導(dǎo)線的可靠固定；采用多層設(shè)計(jì)，并且僅通過設(shè)置的走線孔和接線端，伸出導(dǎo)線，實(shí)現(xiàn)了對(duì)導(dǎo)電樁的密閉，具有防水效果，能保證穩(wěn)定可靠地采集環(huán)流信號(hào)。

圖3 電流引出裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

為增強(qiáng)自身的防水作用，對(duì)密封帽與接地護(hù)層的接縫處進(jìn)行封鉛處理，在走線孔內(nèi)設(shè)置第一密封圈、在密封帽與封帽連接器的連接處設(shè)置第二密封圈、在接線端內(nèi)設(shè)置第三密封圈，通過多個(gè)螺栓連接密封帽和封帽連接器，達(dá)到多層防水作用。利用該電流引出裝置構(gòu)建智能防盜報(bào)警系統(tǒng)，利用微電流對(duì)電纜進(jìn)行監(jiān)測(cè)，無須外界供電，且能穩(wěn)定地采集微電流信號(hào)，保證了智能防盜報(bào)警系統(tǒng)的可靠性。

圖4 技防監(jiān)控裝置在地下電纜通道內(nèi)安裝

休止電纜技防監(jiān)控裝置的關(guān)鍵參數(shù)：

（1）智能硬件端直流工作電壓小于或等于12V，為安全電壓。

（2）系統(tǒng)一級(jí)監(jiān)控運(yùn)行（系統(tǒng)常態(tài)監(jiān)控狀態(tài)下）待機(jī)電流小于150μA。

（3）二級(jí)監(jiān)控運(yùn)行（啟用硬件系統(tǒng)自動(dòng)例行質(zhì)檢）啟動(dòng)電流小于等于320mA，運(yùn)行時(shí)間小于65s。

（4）三級(jí)監(jiān)控運(yùn)行（非法斷線觸發(fā)報(bào)警，數(shù)據(jù)采集發(fā)送）啟動(dòng)電流小于等于285mA，運(yùn)行時(shí)間大于等于140s。

（5）監(jiān)控電纜長度理論最長能達(dá)到5km，更長監(jiān)控距離可以通過中繼監(jiān)控解決。

（6）可選多種能源供電方式，若采用電池供電，一般電池剩余電量小于等于20%時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)送提示更換電池信息。同等電池電量的待機(jī)時(shí)間除了取決于系統(tǒng)本身的功耗，還取決于系統(tǒng)的漏電與溫濕度等環(huán)境因素，正常待機(jī)時(shí)間一般為1年。

3 超高壓休止電纜運(yùn)維管理

超高壓休止電纜報(bào)廢處置條件：運(yùn)行時(shí)間20年及以上；110kV及以上電纜休止時(shí)間超過2年；110kV及以上電纜截面小于800mm2；油紙、充油電纜；110kV及以上電纜長度小于500m；本體故障累計(jì)滿4次及以上（不包含外部原因和附件故障），或經(jīng)狀態(tài)評(píng)價(jià)為“嚴(yán)重狀態(tài)”的電纜；用戶已銷戶的電纜專線。

休止電纜沿線技防措施：

（1）電纜本體技防安裝：通過帶電池的設(shè)備持續(xù)在三相的休止電纜設(shè)備上釋放信號(hào)，一旦發(fā)生電纜被盜割的情況，設(shè)備接收不到信號(hào)后立即發(fā)送短信報(bào)警信息通知運(yùn)行人員。設(shè)備一端三相導(dǎo)體短接并安裝有發(fā)信裝置，另一端三相導(dǎo)體導(dǎo)通。

（2）智能井蓋技防安裝：通過休止電纜通道上通過安裝智能井蓋（工井內(nèi)蓋），防止人員非法入侵，一旦發(fā)現(xiàn)有非法入侵的情況，智能井蓋將及時(shí)通過短信的形式通知運(yùn)行人員。目前，智能井蓋可分為電子井蓋、中配智能井蓋和高配智能井蓋。

（3）通道可視化安裝：前兩種設(shè)備因現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，為確保設(shè)備可靠性，要求落實(shí)休止電纜通道沿線可視化設(shè)備的安裝。通道可視化設(shè)備目前采用和電纜標(biāo)志牌合桿的方式，設(shè)備能夠通過定期上傳照片通知設(shè)備運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)情況。該設(shè)備能夠自動(dòng)識(shí)別特種車輛以及可疑人員，并及時(shí)上報(bào)危險(xiǎn)源。

在實(shí)際應(yīng)用中，針對(duì)電纜一般位于地下無信號(hào)的情況，需要將檢測(cè)信號(hào)引出到通信條件好的環(huán)境下進(jìn)行傳輸，在電纜隧道內(nèi)將安裝的技防監(jiān)控裝置引出線加長，引出至隧道井口處有信號(hào)的位置，完整的技防監(jiān)控設(shè)備及其報(bào)警提醒如圖5所示。

圖5 技防監(jiān)控設(shè)備及報(bào)警提醒

4 結(jié)語

（1）在電力系統(tǒng)中，類似休止電纜這種長期處于無人看護(hù)狀態(tài)的電力設(shè)備還有很多，在變電站、開閉所、電纜工井及通道內(nèi)都有，其中超高壓電纜的經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，安全重要性也高，一旦被盜則會(huì)給電網(wǎng)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失和安全風(fēng)險(xiǎn)，因此需要對(duì)包括休止電纜在內(nèi)的類似電力設(shè)施開展技防監(jiān)控的研究工作，做到防患于未然。

（2）技防在線監(jiān)測(cè)技術(shù)充分利用了電網(wǎng)中的電纜作為傳輸媒介，在被監(jiān)測(cè)的休止電纜線芯和護(hù)層上加載電流，檢測(cè)環(huán)流信號(hào)，一旦休止電纜遭遇盜竊，電纜線芯或護(hù)層上上傳輸?shù)男盘?hào)將會(huì)中斷，報(bào)警設(shè)備接收不到檢測(cè)信號(hào)則會(huì)報(bào)警。整個(gè)技防監(jiān)控設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、施工方便，利用已經(jīng)敷設(shè)好的電纜進(jìn)行檢測(cè)信號(hào)的傳輸，大大減少了施工成本。另外，針對(duì)報(bào)警信號(hào)的收發(fā)問題，可將無法接收和發(fā)送信號(hào)區(qū)域的設(shè)備引出信號(hào)傳輸線，連接到就近的交叉換位箱或通信信號(hào)良好的工井和豎井內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)信號(hào)的收發(fā)，保證休止電纜技防監(jiān)控的效果。

（3）本技防監(jiān)控裝置研制成功并投運(yùn)至今已取得良好效果，每年可發(fā)現(xiàn)一至兩次偷盜情況，避免直接經(jīng)濟(jì)損失在百萬以上。另外，由于休止電纜等電力設(shè)備的工作環(huán)境不同，需要針對(duì)不同的工況和使用環(huán)境條件進(jìn)行分析，保證某些長期處于極端惡劣的環(huán)境如髙溫、腐蝕等情況下的設(shè)備也能得到監(jiān)控，同時(shí)用來監(jiān)控的技防設(shè)備也能正常有效地運(yùn)行。