基于通訊信號共纜傳輸技術的高壓電纜線路接地系統在線監測

國網天津市電力公司培訓中心 孫天碩 丁楠 馬琳琦 孫正明 王建虎

1 引言

在通信信號技術中，電纜線路接地系統是一種非常重要的設備，具有安全性、可靠性和靈活性等特點，被廣泛應用于各種工程場合。但是，對于高壓電氣線路，設施傳輸距離長，對環境要求較高。傳統應用中使用的是靜態接線方式來進行電纜敷設工作，但在實際應用過程中發現一些弊端，比如說漏電、斷路等問題。因此需要采用一種新的接地方式來解決這一問題。本文主要研究在無線通信信號技術中電纜線路發生短路故障時如何通過檢測系統對其進行實時監測。在實際生活中,由于電力線路的運行環境和工作方式都較為惡劣,需要對系統采取一定措施進行維護。

2 課題背景及現狀

隨著科學技術的發展，電力行業在我國國民經濟中占據越來越重要的地位。電纜線路是由各種不同類型、規格或不同材質等多種材料組成的線纜系統結構體系。在我國的電力系統中，電纜線路是非常重要且關鍵的部分之一，但是其中所存在的問題較為嚴重，并且會對人身安全造成危害。所以，為了保證供電質量、提高安全性、減少成本，必須采取多種措施解決一系列技術難題，需要選擇更加可靠和經濟的連接方法；在電纜線路中加入各種保護設備來保障整個系統能夠正常工作[1]。

3 電纜線路接地系統

3.1 電纜線路接地系統分類

電纜線路接地系統的主要作用是通過對各種不同類型信號進行采集和傳輸，并將其轉換為電壓，然后由模擬量或數字量輸出到計算機接口[2]。電力線纜接地技術可以分為直接接觸式的方式，非間接觸點間歇電弧放電法。直接接觸性電弧回路接地系統中主要有屏蔽型、消阻型、串聯補償類型。其中,串聯補償類型又可以分為短路電流接地系統、并聯消阻型、跨步電壓接地。非直接觸點間歇電弧回路的中性線與導線上的交流零次互耦電路[3]。非接觸點間歇電弧回路的中性線和零次互耦電路。一種電纜接地系統如圖1所示。

圖1 一種電纜接地系統

3.2 電纜線路對接地系統的影響

在對電纜線路進行接地系統的在線監測時，由于受到各種因素影響，導致電纜回路與大地之間存在大量干擾和不穩定性，需要加強對接地點以及連接方式等方面的控制。如果發生問題就要及時采取措施來解決或者是將隱患降低到最小化，但是在進行接地系統的在線監測時，由于受到各種因素影響導致電纜運行狀態無法達到預期要求并且對信號傳輸造成嚴重干擾，所以在對電纜進行接地監測時，要保證通信線路的安全性，需要將故障排除。

3.3 電纜線路接地系統的防護措施

由于電纜線路在運行過程中容易受到外界環境因素的影響，而導致其自身發生老化、腐蝕等現象。因此為了保證設備安全可靠地接拆,必須對設備進行定期檢查維護。首先要對電纜接頭以及線槽溝底的絕緣情況和接觸電阻值進行檢測;其次是通過監測與分析來判斷是否有破損出現并及時修復受損處；最后是在電纜線路運行時如果發現異常狀況則需要采取相應措施加以解決。將故障部位及原因詳細記錄下來,并進行分析處理。對于電纜線接地系統中的斷路器、接觸電阻等問題,可以通過檢測其運行狀態,判斷是否存在故障；對設備所產生的電磁干擾情況進行監測；對出現的故障點制定相應措施[4]。

4 高壓電纜線路接地系統在線監測硬件設計

4.1 本次設計數據傳輸方式的選擇

在進行數據傳輸的時候，可以選擇通過光纖或者電纜對通信信號進行處理。因為光纖或者電纜具有較高的抗干擾性以及較強靈活性等優點，因此被廣泛地應用于各種領域中。光纖或者電纜也是目前最為常見且最常用、方便使用范圍最廣和技術成熟度較高的通訊方式。所以，采用光纖傳光原理作為主要研究對象，傳輸過程中數據信息的采集與接收工作狀態之間需要達到一定程度上同步進行,并且需要實現對傳輸數據信息的實時監控[5]。在進行通信信號處理時，可以選擇采用光纖傳光原理，因為具有很好的抗干擾性、靈活性和穩定性等特點而被廣泛應用于各種領域中。光纖傳光原理可以分為是物理傳輸、化學傳送。

在實際應用中采用的技術有很多種。一是物理法。物理法主要包括兩種方式：模擬電路和數字式電磁場方法。前者以單幅信號為基礎進行調制解調、放大或發射等相關操作來完成通信數據信息處理工作并得到結果后再輸出到接收設備上而被稱為模擬法，后者則是利用光纖通道實現傳輸數據時也可稱之為雙波同步的方法。二是化學法?；瘜W法主要包括兩種方式：模擬電路和數字信號處理的方法。模擬式電磁場是指用一個特定波長或一定頻率來測量介質中離子濃度或電荷量的變化而形成一種特殊波形進行傳輸，其特點為頻率高、信噪比大以及抗干擾性能好等優點；后者則適用于對不同類型信息信號采用相同通道實現通信數據傳送工作時可以使用兩種方式。在未來發展中，光纖通訊技術也逐漸向著高帶寬、多功能等方向進行。所以，為了能夠讓數據傳輸更加穩定可靠，需要對其實現高效性、安全性以及兼容性方面進行更深層次研究；還應該從多個方面來提高系統性能，降低成本，才能更好地滿足人們對于通信網絡信息安全需求；要在設計時充分考慮通信信號之間的關聯關系，以滿足多種通信技術的要求。最后，應該對通信信號進行全面分析，在保證安全、可靠性同時兼顧經濟性和穩定性，從而選擇合適的傳輸方式。

4.2 高壓電纜線路接地系統電源選擇

在進行接地系統電源設計時，需要考慮到不同的環境因素，例如對高壓電纜線纜運行情況、線路參數變化等都會影響到接地性能。為了保證供電可靠性和穩定性就要選擇合適的電源，在進行接地系統設計時需要考慮多種方案以滿足不同環境因素對高壓電纜線纜運行狀態監測的需求。由于低壓電纜線路的接地電阻較小，且其絕緣水平都比較高，在實際應用過程中需要對高壓供電系統進行在線監測。但是高壓電源與線路之間存在一定距離時也會造成影響。當電壓等級為+6V或-9V以下時，可以采用不同類型的電涌流源來有效檢測電力設備運行情況并加以控制；若是低壓電源接地電阻較大且絕緣水平比較低則可以將其直接引入到接地點，從而實現對電纜線纜進行保護；而在接地電阻相對較大的情況下，則需要通過對電纜線纜進行接地保護。若是在接地電阻較小的情況下，可以將低壓電源直接引入到電纜線纜中。

接地保護措施的目的是提高對電纜線纜進行安全防護，而在實際應用過程中，當高壓電源與線路之間存在一定距離時也需要采取相應方法來確保其能夠得到良好的維護。

接地選線裝置如圖2所示。

圖2 接地選線裝置

4.3 試驗數據分析

在接地故障發生時，需要對故障進行分析，根據信號的不同來判斷是否存在隱患。首先要檢測線路運行中的所有設備和裝置。如果有異常情況出現則可以通過觀察、測量與測試等方法確定問題所在并找出原因解決；其次是監測系統內部結構以及外部環境因素導致數據采集不精準或不準確（包括電源回路）、通信中斷或者故障引起的信息傳輸延時等等，然后根據不同類型電纜進行分類處理，最后再將其分成幾組進行檢測分析。在對故障進行分析時,要根據不同的電纜接線方式來確定具體哪一組,并將其分為幾組。在故障分析時，要求將不同的接地方式進行綜合，然后對所有監測數據都統計處理。對于通信系統來說，由于電纜線路結構復雜、信號傳輸距離長以及傳輸環境惡劣等原因造成運行狀態出現異常問題是很常見的一種情況。因此需要通過在線實時監控來檢測該故障點是否存在隱患；另外還可以利用遠程操作技術（GPRS）來完成對通訊通道中數據信息進行采集和分析工作的目的，從而為以后開展事故處理提供依據。

在通信系統的運行狀態監測過程中，由于信號傳輸距離長，信號處理速度慢，因此需要對其進行在線實時監控。首先要保證數據信息采集與分析工作順利完成；其次是數據處理結果準確、可靠性。通過在線實時監控可以提高通信設備安全性能和可靠性以及降低誤報率損失；最后是能夠及時發現故障問題，并采取相應措施解決故障難題的發生[5]。在通信系統中加入網絡技術來實現信號傳輸距離短，因此需要加強對安全性的關注。

4.4 接地系統可靠性分析

在進行接地故障檢測時，需要對運行狀態、數據傳輸路徑以及電源等因素，以保證系統的可靠性。接地形式是利用電纜線與其他設備之間所存在一定距離來實現對信號的采集和傳遞；而不是使用架空線路將其敷設在地下或者有可能會發生泄漏情況下從而達到保護目的。例如在進行防雷作業時需要在地面埋設避風口、防止工作人員誤入到地線上,以避免產生不必要損失以及人身傷亡事故。電源方式是采用此種接地系統,可以實現對信號的采集、傳輸以及處理。在進行數據收集時需要使用電力線纜來完成供電工作。通過電纜線路與外界相連，會產生大量熱電或者是電磁干擾等問題出現在通信網絡中去解決其存在的安全隱患，從而保證通信設備能夠正常運行和維護。如果需要更換電源則必須將接地系統重新恢復到原來狀態下才能實現對信號傳輸。通信方式是通過對電纜接地系統的監測,可以發現存在安全隱患，從而及時進行故障排除。接地系統的監測是通過對通信線路進行實時監控，能夠發現存在的安全隱患，從而及時將故障排除。接地系統的數據采集是通過對通信線路進行實時監控，能夠及時發現存在的安全隱患，從而避免了故障。

5 結語

在本課題研究中,主要采用分層管理模式、自適應控制策略以及智能化接地監測技術等來進行電纜線路運行狀態及參數變化情況的有效檢測和分析；并在此基礎上提出提高通訊信號光纜傳輸系統可靠性的措施建議,以促進我國高壓光纖供電網發展水平進一步提升；最后對模擬通信網絡中各節點間通信質量評價方法做了深入研究。

本文對電纜線路傳輸信號特征分析方法研究還不夠深入。本文主要是對無線通信系統當中所涉及到的一些技術進行了初步探討，以期為高壓電纜線路接地系統建設提供參考。