摘要：电力电缆故障是电网运行中常见的问题，其影响范围较广，除中断电能输配送外，同时可能产生连锁性影响，形成相应的设备与线路损耗。因此，针对电力电缆故障问题的监测与预警就成为了输配电管理环节的重要内容，始终是行业工作者们关注的重点。本文在分析电力电缆故障监测及预警系统组成及实现功能的基础上，对其各功能模块进行了详细的论述，旨在提供一定的参考与借鉴。
关键词：电力电缆；故障监测；预警；系统
1电力电缆故障监测及预警系统研究
电力电缆在线监测预警系统由现场测量硬件、智能终端、以太网、上位机（工控机）等部分组成。现场测量硬件包括温度传感器、电流传感器、水位传感器、可燃气体传感器以及光电开关，系统组成示意图如图1所示。
图1电力电缆故障监测及预警系统结构
1.1电力电缆运行状态监控
电力电缆发生故障分为内因和外因，内因主要是由于用户负荷增大、电缆绝缘层老化等，电流变大，导致电缆接头温度升高，电缆接头长时间处于高温状态会严重影响电缆绝缘特性，因此需实时监控电缆接头温度。
电力电缆故障预测系统内置电缆接头温度预测模块，将智能终端实时采集的电缆接头温度值导人该模块，经过计算便能实时显示电缆接头温度的预测曲线，当预测值超过阑值，同时预测值保持该趋势时，电力电缆出现故障的概率很大，会触发预警系统，通知运维部门对异常点进行现场勘查，以减小故障发生的可能性。
1.2电力电缆辅助状态监控
电力电缆故障外因由环境因素引起，包括：井道中液体水位浸没电缆、可燃气体引起的爆炸、人为破坏等。设计的电力电缆辅助功能监控系统，其系统前端通过电流传感器采集接地线上电流的大小、水位传感器采集电缆井浸水位的数值、可燃气体传感器采集环境可燃气体浓度以及红外光电开关采集非法闯人行为等，通过现场智能终端设备将各类传感器采集的信号转换成数字量信号，通过光纤线路将数据传输到远程的上位机，通过上位机程序对采集的数据进行实时显示、分析电力电缆的运行状况以及发出故障报警。
2电力电缆故障监测及预警系统功能单元研究
2.1监控及网络平台与电缆防盗单元
（1）监控平台。监控中心是电缆运行监控和管理的平台，具有电缆运行数据采集、运行状态实时监测、图像数据显示、故障预警与报警、数据统计分析、数据存储备份、电缆运行集中指挥、调度、集控、决策等功能。该功能主要使用磁盘阵列监测数据库技术、结合汇编语言建立的监控中心平台，该监控中心主要包括综合状态监控工作台以及视频监视工作台。
（2）网络平台。该功能主要采用光纤通信方式。各个监测单元与监控中心之间通过光纤连接，实时向监控中心发送采集到的数据。光纤通信网络的高速通信、独立专网、可扩展性和无惧干扰等性能为电力电缆监测系统的数据通信提供了基本保障。
（3）防盗监控单元。该功能主要采用感应装置采集井盖的开合状况来实现的，人体红外传感器监测隧道内人员的大致位置信息，并把这些信息通过光纤网络传给监控中心。监控中心软件实时显示井盖的开合状况，以及监测隧道内是否有人员进入，对非法进入隧道内的情况给予报警，同时还可以通过防盗监控单元控制隧道入口门和井盖防盗锁的开合。
2.2温度监测与电缆金属护层接地电流监测单元
（1）温度监测单元。该功能主要采用数字式温度传感器测量电缆接头表面温度来实现，每个电缆中间头使用3个温度传感器，每个监测单元测量3个电缆接头温度。温度监测模块是通过温度传感器采集电缆温度数据，然后经光纤网络发送给监控中心。监控中心对数据统计分析，当满足报警条件时，启动报警。温度传感器的监测点主要是电缆接头处，以及电缆接头与电缆本体连接部位。
（2）电缆金属护层接地电流监测单元。该功能主要采用电流互感器测量来实现的，每个监测点包含3个开启式电流互感器、1套监测主机、连接电缆、通信电缆等。电流监测模块通过电流互感器采集电缆金属护层接地电流数据，通过光纤网络发送给监控中心。监控中心对数据统计分析，当满足报警条件时，启动报警。
2.3电缆通道水位与气体监测单元
（1）水位监测单元。该功能主要采用水位传感器采集电缆隧道的水位数据，通过光纤网络发送给监控中心。监控中心对数据统计分析，当满足报警设置时，启动报警。水位监测点主要放置于电缆接头处，水泵附近以及集水井内。
（2）气体监测单元。该功能主要采用氧气传感器、可燃气体传感器来实现，通过采集氧气含量、可燃气体含量和有毒气体含量，将数据通过光纤网络发送给监控中心。监控中心对数据统计分析，当满足报警设置时，启动报警。电缆通道气体监测单元重点放置于远离通风口处、与燃气管道交汇或相近处以及集水沟或集水井处。
2.4烟雾与电缆局放监测单元
（1）烟雾监测单元。该功能主要采用烟雾传感器采集电缆隧道的烟雾报警信号来实现，通过光纤网络发送给监控中心，监控中心启动报警。电缆烟雾监测装置重点安装于电缆集中处和电缆接头处。
（2）电缆局放监测单元。该功能主要采用安装在电缆接头接地线上的高频脉冲电流传感器实现，来耦合电缆本体及接头处的局部放电脉冲电流信号；耦合到的脉冲电流信号通过同轴电缆传送至前端监测采集器，对模拟信号经过放大、滤波、模数转换后变成数字信号再通过光纤传送至测试主机。测试主机对所有传感器的信号分别进行分类识别分析、计算，并将这些通过计算获得的放电信息数据写入数据库中，同时在监测系统的软件面板上显示监测结果。
结语
综上所述，电力电缆故障监测及预警系统的应用极大提升了输配电管理人员对于线路工况的整体把握，同时为故障预防与及时处理提供了有效的技术支持。因此，行业工作者们应充分结合当前智能电网建设发展的实际需求，合理应用电力电缆故障监测及预警系统，进一步提升实际工作水平，为电力事业的发展提供有力支持。
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论文作者:郑瑜
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/12
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