摘要：本文介绍在城市电缆管理中，智能接地箱系统产品由智能接地系统监测单元、监测箱防盗单元、开环取点单元、地网通讯装置以及智能监测管理平台组成，并且预留了电缆运行温度、局放、电缆防外力破坏等接口。通过实时监测电缆的环流数据，及时发现电缆的接地问题。
关键词：电力电缆；接地环流；在线监测；智能接地箱
0 引言
交随着城市化建设的快速发展，城市电网缆化程度迅速提高，地下电缆已经成为城市电力网架的主要组成部分，而接地的效果好坏直接影响电缆的使用寿命，因此电缆接地问题变得尤为重要。由于部分电缆运行时间长久，会出现接地电阻变大、电缆绝缘效果变差，形成多点接地或者接地的现场施工工艺、质量不达标，从而造成电缆的环流变大，而靠人工巡检的方式，不能及时发现接地的问题，往往错过了抢修的最佳时机，造成电缆带病运行，甚至爆炸的事故，大幅度缩减电缆的实际运行寿命。目前国内的接地箱的偷盗现象频繁发生，造成电缆在无接地的情况下运行，而管理部门无法及时发现偷盗现象和故障运行，严重影响了电缆的安全运行。
针对以上的问题，本文介绍一种安装有智能防盗模块的智能接地箱系统，通过实时监测电缆的环流数据，及时发现电缆的接地问题；并且在有人偷盗时，拍下照片上传后台管理软件并及时报警通知相关人员处理事件。
1 系统简介
智能接地箱系统属于电力系统自动化技术，符合国网公司“十二五”科技规划输变电设备状态监测、智能巡检关键技术领域。本系统整合电缆接地环流、隔离式接地电压在线监测技术、智能防盗系统，结合线缆高可靠性开环取电技术及稳定的树状分布式地网通讯技术，完成智能监测系统，该系统不仅解决了电缆接地环流的在线监测和管理的基本要求，同时也提供实时防盗监控情况,达到对电缆全寿命的周期管理。本系统性能可靠、安装方便、兼容性强，达到国际领先水平。
图1 智能接地箱图
本系统由智能接地系统监测单元（接地环流和接地电压）、监测箱防盗单元、开环取电单元、地网通讯装置以及智能监测管理平台组成。数据通过地网通讯实时传输到通信控制箱，多个节点的通信控制箱将数据通过地网通信网络接入电力局变电站的光纤专网，然后再通过光纤专网将数据传到监控平台，通过监控平台达到实时查询、报警、分析处理等功能。
2 单元设计
2.1 智能接地系统监测单元
智能接地系统监测单元在传统的PT、CT互感器基础上改造而成，由接地监测传感器及采集控制器组成，包括电缆接地环流测量传感器和隔离式铠装电压测量传感器，采集控制器实现接地环流及接地电压采集处理及通信功能。
通过这二种传感器实时监测接地铠装感应电流、电压。采集控制器放置在电缆运行监测箱中，为这二种传感器提供通信通道。该智能接地监测单元实现了接地箱铠装感应环流、电压的实时智能监测。接地监测单元如图2所示。
图2 铠装感应环流、电压监测应用效果图
2.2 电源管理单元
开环取电单元技术是专为电力线缆周边监测、控制设备提供电源而开发设计。该技术采用特有的开环设计，区别于传统的互感取电方法，彻底解决采集过程中线路小电流大功率输出、磁饱和、发热等问题，确保线芯电流20A-800A范围通过本装置提供稳定直流电源，输出功率15W-50 W，取电安全性好、效率高，工作效果稳定，安装方便，免维护。适用于电缆、架空线路等户外各类监测、控制设备现场电源供应问题。应用照片如图3所示。
图3 高压电缆开环取电单元现场应用
2.3 数据通讯单元
地下环境的特殊性，决定了GPRS等商用技术无法全面覆盖；现有的光纤通道难以满足、也不允许用于数量庞大、广泛分布的各种现场传感和监测数据的通讯。基于此，我们开发了一种安全性高、通讯可靠、任意组网、自由增减的分布式地网通信技术。地网通讯模块利用2芯导线即可满足各通信节点供电和信号传输功能，可灵活的与各种传感器及处理单元组合成为监测单元，即插即用，实现电源供应、数据采集和通讯的完整组合。主要技术特点是：监测单元上电后自动组网，通信节点具备短路自保护功能，节点故障可以迅速定位并自动报警，通信距离远，在9600波特率下通信节点距离大于2km，通过中继可以延长至10km，同时具有施工便捷，节约成本，检修方便的优点，具有组建各种地下监测、控制通讯系统的独特优势，简称“最后一公里解决方案”。稳定可靠的地网通讯平台为电缆运行状态智能监测系统提供可靠的电源供应和数据传输保障。
2.4 智能数据平台
通过建立一个覆盖现场接地箱的全方位监测系统，并且实时采集现场相关数据上传到监测管理平台，目前已经完成如下功能：
1) 电缆数据地图导航：接地箱监控点的分布情况；
2) 实时动态数据查询：查看多个接地箱的实时动态数据，设备工作状态等详细数据；
3) 报警联动：可设置接地箱的运行数据报警门槛值，提供多级超限报警，报警信息可通过短信，电话通知相关责任人；
4) 数据管理：查询各监测点的历史数据、实时数据曲线，监测数据分析、处理、输出；
5) 权限管理：现场设备采用通用钥匙和电子钥匙组合管理，系统通过对电子钥匙授权，实现权限管理及时间上传、存储，作为智能化巡检记录管理；
6) 防盗报警：对外力破坏、拆移、敲击、超权限开门操作，触发报警，联动现场声光警告和影像拍摄取证。
7) 系统支持B/S模式，支持互联网内多用户浏览器查询。
3 系统功能与特点
1）实现实时监测电缆的接地环流，及时发现、处理电缆的接地问题，避免电缆的接地事故发生。
2）避免了人工巡检的不足，减少了巡检成本的投入。
3）接地箱门禁系统具有分级授权管理，非法打开柜门，出发报警，避免人员破坏接地箱。
4）接地箱里装备了水位传感器、烟雾传感器、振动传感器，保障接地箱的安全、可靠运行。
5）先进的后台监测系统，可实时监测接地箱的运行数据，可设置报警阀值，门禁授权管理。
4 结语
电缆的安全运行与千家万户的用电安全息息相关。本文对智能接地箱系统在电缆监测与运维方面的功能做了详细的介绍：实时监测电缆的接地环流、铠装电压等关键参数，保障电缆的安全运行；完备的智能防盗系统，保障接地箱的安全；高可靠的电缆非闭合取电电源和地网通信系统，保障了数据实时、稳定地传到监控平台，通过监控平台达到实时查询、报警、分析处理等功能；并且流了丰富的电缆导体测温、局放、防外力破坏等接口。不仅解决了电缆接地环流的在线监测和管理的基本要求，同时也提供实时防盗监控情况和后期的功能扩展，达到对电缆全寿命的周期管理。本系统性能可靠、安装方便、兼容性强，达到国际领先水平。
参考文献：
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论文作者:武艳辉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/6
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