摘要：电力电缆应用范围广阔，涉及电力、建筑、通信、制造等等供电及辅助系统，与国家经济发展和人民生活密切相关。高压电缆线路在线监测技术及应用可以及时了解电缆运行中潜在隐患，掌握电缆运行状态，从而能够采取相应措施，减少因突发状况造成的电网事故，是提高供电可靠性、安全性的基本保障。
关键词：高压电缆线路；在线监测技术；应用
1高压电缆线路在线监测的优势
（1）减少巡视工作成本投入
人工巡视所带来的交通、人力等费用由于人工巡视的工作量减少而减少，从而使电力运行维护系统的成本得到有效节约。
（2）有利于状态检修的工作效率提高
传统周期性的检修模式从根本上得到改变；多种监测技术手段被运用到对电缆及其附属设备的监测上，做到实时巡视，能够提前预警未知隐患及事故；实现精细化管理，实现未雨绸缪，事前预警；并且通过相关预防措施的制定，能够最大的减少损失。
（3）可有效减小电缆设备故障率
电力电缆的运行状况实时处在电缆在线监测系统的监测之下。电力电缆存在的潜在的故障隐患、隧道环境的隐患以及绝缘缺陷等，都能够通过系统分析监测数据情况提前发现；通过动态设备检修计划的安排，电缆设备发生故障的几率能得到极大地降低，从而提高电缆运行的经济效益。
（4）确保输电可靠性
通过对电缆的实时监控保证电网运行的稳定；同时防范发生人身事故，保障隧道内进行检修工作的运维人员的安全；通过事故预警功能，及时做好保证输电可靠性的预防措施，杜绝大面积停电事故发生。
2高压电缆线路在线监测技术及应用
2.1 电缆温度在线监测
光纤光栅电缆温度传感器是基于电缆在工作状态下的温度场分布和通过温度对布拉格波长的调制来实现的。当光纤光栅温度发生变化时，由于光纤材料的热胀冷缩和热光效应，光纤光栅选择性反射的布拉格波长会发生改变。在正常的温度范围内，波长改变和温度改变保持着非常好的线性关系。因此只要测得光纤光栅的布拉格波长，便可知道光纤光栅温度。光纤光栅传感器连接处理器，处理器再与后台计算机相连，最后后台计算机把测量到的温度数据存储起来并在屏幕上显示，便可实现对电缆接头的温度监视。
2.2 接地电流在线监测
对电缆接地电流的监测，能够快速的发现电缆故障，以便及时进行处理。电力电缆运行中通常都会对电缆终端的接头做接地的处理，正常情况下的接地电流是比较小的。而在电缆有接地故障发生的情况下，流过接地处的漏电流就会比较大。因此为了能够及时获得电缆故障的信息，并进行处理，对接地电流进行监测，是十分有效的一种手段。
接地电流通过在接地线上安装的电流互感器对电缆接地线的漏电电流监测，监测到的信号会被变送器传送到监控系统，监控系统就得到了电缆接地电流的监测数据了，从而实现了在线监测。
（1）电流传感器采用多层屏蔽技术，应用低频和高频小电流传感器，为达到灵敏度和频率响应的设计要求，采用高磁导率的磁芯并配合适当大小的采样电阻。
（2）信号调理模块采用两路滤波整形电路，一路用来去除可能存在的直流或高频脉冲分量，将信号调理为50Hz的正弦波，另一路为频带1kHz~10MHz 的带通滤波。放大器放大信号，为满足后续工作的需要，能放大100、10、1 的倍数。放大器放大的模拟信号之后经 A/D 变换，以数字信号的形式传送到 DSP 系统中，进行处理、存储，显示由 LED 实现。
（3）数据采集系统：系统对多个监测点以循环的方式采集泄露电流，10 个工频周期的信号能实现实时的波形显示。采集到的泄漏电流数据的原始信号经过系统的滤波后，存储到数据库中。软件的分析功能进行数据分析时，通过调用数据库中的数据即可生成所选设备的趋势图，系统同时提供生成 Excel报表和数据打印功能。接地电流传感器分高低两种，采用高导磁导率的磁芯，已满足工程需要。当传感器采集的信号被调整为 50Hz的正弦波，剔除了存在的高频脉冲，并通过放大器将模拟信号转为数字信号，传输给 DSP 处理，从而实现了在线监测的目的。
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2.3 电缆井盖在线监控
井盖监控系统主要从解决井盖被盗问题入手，采用在线实时监控模式，利用无线 GSM 网络组网，采集井盖开启和关闭信号后，上传至监控中心，监控中心根据编码及开闭信号确定井盖的开启或关闭状态，对电力电缆管道的井盖进行管理，做到资源保护。
井盖监控报警系统大致由集中监控中心、站内监控主机、现场锁控设备三个层次构成。
（1）集中监控中心
它是井盖监控系统的核心组成部分，负责各个站内监控主机的信息采集、网络通信、协议转换等，并同通信网络实时与监控主机传递信息，可以实时对监控主机进行控制，也可以对远程锁控设备进行控制，还对监控系统内其他相关设备的运行情况进行监控。利用 TCP/IP 以太网方式组网，与其它分监控管理站、监控站组成网络，实现电缆井盖状态数据共享。
（2）站内监控主机
主要负责实时采集数据、发送报警信息，并可对现场锁控设备进行远程实时监控，发送远程开关井盖锁控命令，通过通信电缆与现场锁控主件联接，实现站内监控主机与现场锁控设备之间信息的传输。与监控中心通信，上传井盖工作状态、报警状态及管理信息等。
（3）现场锁控设备
井盖控制终端由井盖控制器和锁体组成。主要负责执行监控中心或监控主机发送的开启或关闭指令，并对电缆隧道内水位、气体、烟雾等参数实施远程采集检测，并可实现对井下风机的远程启闭。
井盖电子密码锁子系统由电子锁部分、电子钥匙部分、密码烧录部分组成。井盖被非法开启时，告警信息由锁控主件主动发出，并通过站内监控主机被远程上传到监控中心。
2.4 多种气体在线监测
在多气体监测的应用技术中，光纤多气体检测技术是目前非常受国家重视的一项技术。主要是在探测瓦斯、一氧化碳、氧气含量等多种气体的过程中应用光纤传感器技术。光纤传感器能够对各种易燃、易爆、有害气体的浓度进行测量，利用的是光谱吸收的原理，因此能同时实现对多种气体的传感与测量的智能化。该技术具有许多优点：不受环境影响，响应时间快，测量范围大，无毒，使用寿命长，对甲烷、CO 等气体选择性优良，无需调校等。该测量手段适用于在隧道、煤矿内的远程测量以及易燃﹑易爆环境，强电磁干扰和其他无人环境的监控，是一种非常安全的方式。
2.5 电缆隧道水位在线监测
电缆如果在水中长期浸泡运行会导致绝缘水平大大降低。为了防止电缆隧道内积水过多造成电缆浸泡，出现威胁电网安全运行的问题，对电缆隧道内的积水水位进行监测也是十分必要的。为了实现实时对集水井水位的监测，可以把水位监测设备安装在电缆隧道的集水井内。微型信号处理电路内置于静压式液位计，可开展远程传输工程，其稳定性和可靠性都比较好。静压式液位计的探头构造是一个不锈钢筒芯，底部带有膜片，并由一个带孔的塑料外壳罩住。静压式液位计的液位测量实际上就是在测探头上的液体静压与实际大气压之差，然后再由陶瓷传感器（附着在不锈钢薄膜上）和电子元件将该压差转换成 4～20mA 输出信号。
投入式液位变送器则将扩散硅充油芯体在不锈钢壳体内封装，保护传感器膜片，前端设防护帽。也能使液体直接顺利地接触到膜片，防水外壳密封与导线相连接，电缆内通气管与外界相连，内部结构采用防结露设计。当液位变送器投入到被测液体中某一深度时，通过导气不锈钢将液体的压力引入到传感器的正压腔，再将液面上的大气压与传感器的负压腔相连，以抵消传感器背面的大气压，使传感器测得压力仅为液体压强，显然，通过测取水深压力即可得到液位深度。
2.6 视频监控
通过在隧道内安装监控摄像机和智能视频分析服务器，从而建立电缆隧道状态实时监控管理系统。采用数字视频、语音信号、远程监控等技术，用监控摄像机采集各点的实时状况视频信号，并将视频信号接入到电缆运行监控总控中心。最终形成一个全方位、立体化的隧道监控体系，能对隧道日常状况、突发事件等进行实时监控、及时发现和处理，以提高电缆隧道的运行安全水平。
3 结束语
高压电缆线路通过应用各种监测技术手段，达到设备监测的事前预警，将未知事故及隐患提前预警，并制定相关预防措施，未雨绸缪，将损失降低到最低值，实现应修必修，根本上改变传统的周期性检修模式，降低人工巡视的工作量，不仅极大降低人力成本，也可大幅度地降低人身伤亡事故的发生。
参考文献：
[1] 周琦.乐坚浩.刘佳诞.分布式光纤测温技术的发展现状及其在电力领域中的应用[J].科协论坛.2012.11
[2] 史传卿.电缆隧道敷设在城市电网建设中的应用[J].上海电力.2006.（3）：32~34
论文作者:赵炯
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/12
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