摘要：对高压电缆运行状态采用定期巡视和检查的方法，一方面存在局限性和滞后性，另一方面经济型较差。对高压电缆及隧道在线监测进行实时在线监测，辅助运行人员对电缆运行不正常、故障状态及时处理，提高高压电缆的运行管理水平，对保证电缆运行安全，提高供电可靠性具有积极的意义。
关键词：电力电缆；电缆隧道；在线监测
1 电缆网主要参数
电缆网由电力电缆设备和电力通道设施组成。首先确定电缆网的运行参数，并通过参数的变化趋势和系统数据库的历史数据来判断电缆网的运行状态。电力电缆线路的运行参数有：负荷、温度、接地电流、局放信号等；电缆通道的运行参数有环境温度、通道出入口、通道结构等。目前，对电缆及隧道运行参数的测量技术手段发展程度不同，如对电缆负载、温度、接地电流、隧道环境、实时图像等的监测技术发展较为成熟，而局部放电、隧道沉降等方面的监测还在发展完善阶段。图1为不同的运行参数对应的监测技术。
2 系统架构
高压电缆及隧道在线监测系统在设计上遵循分布式原则，一体化的思想，采用分布处理，分散控制，集中监控的原则，系统的整体架构可分为三个级别：
（1）第一级别是监测系统运行控制层，是监测系统的核心层，级别最高，由服务器、应用软件等设备组成。
监测系统运行控制层通过TCP/IP网络与各变电站监控主机连接，获得电缆及电缆隧道状态的实时数据，实现电网数据的汇总和集中监测，为运行人员的决策提供辅助。电缆网运行控制层的主要设备及其功能有：
（a）设备管理系统
监控软件对监控系统内的电缆及隧道设备进行统一的管理分为：系统的日常业务管理系统；结构化的模型系统即台账系统，方便用户管理。
（b）GIS服务器
GIS服务器在地理信息系统图形上将电力公司管辖范围内的所有电缆及隧道位置标注出来，并叠加电缆运行监控系统的各种应用图层，如：井盖信息、状态信息，隧道位置以及其他监测装置位置，方便运行人员对故障线路快速定位，进行抢修。
（c）Web参数配置
运行控制层的管理人员可以对电缆隧道内的所有监控设备进行远程参数调整以及控制。
（d）数据库服务器
系统内置智能分析数据库，自动分析各个时间段监测参数历史数据，形成各种历史参数曲线，为用户提供良好的参考数据分析。
（2）第二级别是监控层，主要是设在电缆隧道附近变电站中的监控主机和网络设备。监控层是上、下级别之间传递数据的转换点，隧道内采集到的参数数据基本采取就近原则传输到最近的变电站的监控主机上，实现数据的汇总。监控层还负责将汇总的数据上传至电缆网运行监控中心，再将监控中心发出的控制指令下达到监控终端层。
（3）第三级别是监控终端层，是系统的最底层，该层的设备数量多、覆盖范围广。设备设在电缆隧道内，主要由上一层远程供电、控制和监测的各类传感器和负责采集传感器数据的采集组成，如电流采集器、温度采集器、水位采集器、环境参数采集器、井盖控制器等。终端层的功能是负责对运行电缆、护层接地电流、环境等环境参数的采集工作，同时完成监控层下达的控制命令，如实现对风机、水泵、照明、井盖等开闭管理。
3 系统功能
3.1 电缆隧道环境监测功能
电缆隧道环境监控主要是对隧道内水位、易燃易爆及有毒气体、空气含氧量、风机状态、防火门状态等进行实时监测，及时发现电缆隧道内积水隐患，可燃气体、有害气体超标等情况。将实时监测的运行参数与先前设定的预警值比较，通过通信网络等进行越线报警，这样，运行人员可以及时了解隧道的情况并采取有效措施。
电缆隧道由于多种原因，经常会导致隧道内积水，如果电缆本体长期浸泡在水中，会导致电缆绝缘受潮，形成水树枝，加快电缆绝缘老化，导致电缆故障停电。隧道内的积水应及时排出，电缆隧道环境监测发现隧道水位超过设定标准时，水位监控子系统将自动启动水位越线处的排水泵，及时排出积水，并将水位信息上传至监控中心。
电缆隧道内会积聚有毒气体，如电缆外护套、绝缘层老化产生的有害气体，外界燃气管道泄漏等，还有隧道环境空气含氧量异常，一方面增加隧道内火灾的危险，另一方面危及运行人员的生命安全。电缆隧道气体监控系统采用光纤多气体监测技术，实现对隧道内一氧化碳、甲烷、空气含氧量的远程监控，当监测参数异常或者超标时，报警系统立刻发出报警信号并发送至监控中心，并保存报警信息。
3.2 电缆井盖监控功能
电缆井盖监控功能采用实时监控方式。监控中心可以实时在线监测终端井盖的开闭状态，同时可以远程多种方式开启井盖或隧道内应急开启井盖；井盖异常状态或者非法开启时发出告警、报警；权限认证等。
3.3 电缆隧道视频监控功能
在井盖入口处安装摄像机，可以实现与电缆井盖监控的联动，摄像头在井盖开启时自动开启录像功能，并将视频信号传送到监控中心。在电缆隧道装设高清摄像头，监控人员可以实时监控现场设备的情况。智能摄像监控可进行图像分析处理，当有人非法闯入禁区时，发出报警，提高隧道内设备设施的安全运行水平。
3.4 分布式光纤在线测温功能
高压电力电缆的最高允许运行温度因绝缘材料的不同而不同，如果长期运行在最高允许温度中，会加快电缆绝缘老化，最终导致电缆绝缘击穿。电缆温度测量方法中，分布式光纤测温应用比较广泛，北京、上海、天津等城市的110kV及以上电压等级的电缆线路均不同程度地敷设了分布式光纤测温系统。分布式光纤测温的优点有：能准确定位温度异常点；可以设定两级分级报警和温度突变报警，其探测器不需要外供电；用光信号表征温度，不受电磁干扰；光缆可以重复使用，安装方便，系统的经济性较好。
3.5 电缆接地电流及电缆运行电流在线监测功能
国内110kV及以上电压等级高压电缆多用单芯电缆，其绝缘屏蔽层外有一层金属护套，金属护套至少应有一点直接接地，当电缆金属护套因敷设机械损伤或化学腐蚀、老鼠破坏等导致多点接地时，将致使护套环流増大，引起电缆损耗剧增，护套发热，严重影响电力系统的安全运行。电缆接地电流及电缆运行电流在线监测功能主要有：通过对电缆护层电流的远程监控，实现高压电缆护层接地电流、电缆运行电流、接地线被盗报警、外护套绝缘监测等功能，超限或异常状况自动告警；系统还可以进行自动分析，将电缆护层接地电流计算值与实测值进行分析比较，从而实现对电缆护层接地和护层绝缘状况进行监测。
4 结论
电缆网的设备运行状态监控、状态评价、生产检修运维等各方面发挥着越来越重要的作用，大力推动了国内高压电缆网运行专业管理模式朝着“专业化、智能化、精益化”的现代化方向转变。
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作者简介：
何荷，1990-12-31，女，硕士，实习，电缆运检中心
论文作者:何荷,周晶晶,顾黄晶
论文发表刊物:《电力设备》2018年第35期
论文发表时间:2019/5/24
标签：电缆论文; 隧道论文; 在线论文; 井盖论文; 护套论文; 电流论文; 高压论文; 《电力设备》2018年第35期论文;