电缆多状态在线监测系统

电缆多状态在线监测系统一、综述目前全国大多数电力公司一样，对电力隧道、沟道内主干电缆的管理还处于计划检修阶段，一般采用定期巡视的方法对电缆的运行状况进行检查。

从经济角度和技术角度来说，计划检修都有很大的局限性，例如定期试验和检修造成了很大的直接和间接经济浪费，许多绝缘缺陷和潜在的故障无法及时发现。

随着国家电力基础设施投入的逐年增大，电力隧道的长度也正在迅速增加，由于运行维护人员的增长速度远远跟不上电力基础设施的增长速度，致使电力隧道运行工作面临着巨大压力，再者随着城市的加速发展，电力沟道和高压管线的迅速增长，电力负荷的急剧增加，电力公司对隧道的运行维护工作面临着巨大压力。

如何保证隧道内电缆不因过载、过热等情况突发大的运行安全事故，隧道内积水、可燃气体等不影响到供电系统的安全等新的要求，想解决当前面临的种种问题，仅靠大量增加运行人员数量来应对电力隧道的迅速增长和管理压力已经不现实，采用现代化的技术手段来提高电力隧道运行维护水平是当务之急。

电力隧道加装水位、气体探测装置，可有效监测到隧道内水位及气体情况，及时发现由于外部跑水至电力隧道内，外部可燃气体进入隧道内等情况。

通过水位、气体监测报警，及时发现隐患点所在位置及水位数值、气体成分含量等情况，为及时有效处置提供技术支撑，改善电力隧道运行环境，保证电力隧道及隧道内电力电缆的安全稳定运行有重要意义。

电缆是电缆网发生故障几率较大的设施，分别通过传感器耦合电缆接地线的信号、传感器对电缆接头的局部放电及分布式光纤测温系统对电缆进行监测数据采集，将其采集到的接地电流参量、局部放电参量及电缆温度参量传送到监测中心，对电缆的运行状态进行分析评估，实现电缆运行状态的时时监控，从而为电力部门有效的预防事故灾害的发生提供有力的的保障。

二、总体结构电力电缆多状态在线监测系统，主要对电缆局部放电、温度、接地电流、有害气体及水位，井盖进行在线监测，将监测信号上传至工业服务器进行处理存储，可实现对各技术监测量进行界面显示，谱图分析，报表打印，数据查询，报警等功能。

系统结构图如下：1、电缆接头局放在线监测系统² 能检测放电量，放电相位，放电次数等基本局部放电参数，并可按照客户要求，提供有关参数的统计量。

² 最小测量放电量：20pC；测量频带:500kHz－20MHz；放电脉冲分辨率：10µs；相位分辨率：0.18°。

² 能显示工频周期放电图、二维（Q-φ,N-φ,N-Q）及三维（N-Q-φ）放电谱图。

² 可记录测量相序、放电量、放电相位、测量时间等相关参数，可提供放电趋势图并具有预警和报警功能，可对数据库进行查询、删除、备份以及生成报表等。

功能和特点² 安装方便，局部放电和接地电流均采用开合式钳型传感器。

² 局放抗干扰能力强，系统采用宽频带检测技术；接地电流测量准确，有完备的接口保护电路，有效对抗大电流冲击，且功耗低。

² 采用无线传输GPRS传输网络，传输距离远，稳定可靠，结构紧凑，安装方便。

² 采用电缆本体取电，现场无需铺设任何线缆，安全性高。

² 采用虚拟仪器技术，将硬件模块与计算机结合，利用LabVIEW编写软件，通过界面操作，实现各种功能，并便于进一步开拓。

2、分布式光纤测温系统与传统传感器相比较，具有许多天然的优势，主要包括：1）连续分布式测量分布式光纤传感器是真正的分布式测量，可以连续的得到沿着探测光缆几十公里的测量信息，误报和漏报率大大降低。

同时实现实时监测。

2）抗电磁干扰，在高电磁环境中可以正常的工作光纤本身是由石英材料组成的，完全的电绝缘；同时光纤传感器的信号是以光纤为载体的，本征安全，不受任何外界电磁环境的干扰。

3）本征防雷雷电经常破坏大量的电测传感器。

光纤传感器由于完全的电绝缘，可以抵抗高电压和高电流的冲击。

4）测量距离远，适于远程监控光纤的两个突出优点就是传输数据量大和损耗小，在无需中继的情况下，可以实现几十公里的远程监测。

5）灵敏度高，测量精度高理论上大多数光纤传感器的灵敏度和测量精度都优于一般的传感器，实际已成熟的产品也证明了这一点。

6）寿命长，成本低，系统简单光纤的材料一般皆为石英玻璃，其具有不腐蚀、耐火、耐水及寿命长的特性，通常可以服役30年。

综合考虑传感器的自身成本以及以后的维护费用，使用光纤传感器可以大大降低整个工程的最终经营成本。

特点：l 整条光纤既传输信号又感应被测量l 空间分辨率高：2ml 温度分辨率可达0.1 o Cl 特殊设计的传感光缆l 多种温度报警方式l 嵌入的网络接口和调制解调器3、接地电流监测系统可以对电缆的护套电流的波形、幅值大小进行监测和报警，可以对电缆护套的历史电流进行取样存盘并通过电流曲线分析其性能的变化。

各项技术指标：采样分辨率：12位延迟时间为10μs电缆金属护套电流的测量精度为：10%数据存盘频率为：60分钟历史数据有效时间为：2年故障电流记录的显示大小为8192个故障报警电流是22A4、水位与有害气体监控子系统4.1系统概述隧道环境监测子系统通过CT-RJ-D1监控主机和现场采集单元对隧道内各种环境参量的综合采集和远程控制，可以采集的参量包括：⑴.空气含氧量⑵.人体有害气体监测（PPM级微量：一氧化碳、甲烷、硫化氢）⑶.水位可以远程控制的参量包括：⑴.风机⑵.换气扇⑶.照明系统4.2系统构成隧道环境监测子系统由系列多状态监控主机、采集器和传感器组成，采用总线通信方式，节省线路资源，多状态监控主机安装在变电站内，通过专业通信电缆与隧道内的采集器相连，采集器的供电由监控主机远程供给，所以采集器无需外接电源，基于线径为0.5毫米的通信电缆，最大支持10KM的远程供电和通信。

采集器与监控主机采用总线式通信方式，多状态监控主机的每个端口最大可以下带16个采集器，复接在一对通信电缆上。

4.3系统功能采集的内容包括：PPM级微量有毒其他的监测，一氧化碳、硫化氢、空气含氧量等，可燃气体的监测：一氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、氢气等，隧道内水位和远程风机控制等，其中现场风机、换气扇的控制可以实现与空气含氧量和可燃气体、微量有害气体监测的联动，由REAL-TIME平台自动实现，一旦监测到隧道内空气质量发生变化，即可自动实现对隧道内通风装置的远程启停。

5、井盖集中监控子系统对电力检查井加装电子锁以及控制器，实现电力井盖的密码开启、集中管理和非法进入报警，可以有效的打击非法进入电力隧道和管井的偷盗和破坏电力设施行为，规范电力管井资源管理，理顺进入电力隧道和管井工作管理流程，防止各种线路的私拉乱放，保证电力线路的安全稳定运行有着非常重要的意义。

系统特点与优势：户外人井专用装置安全可靠方便：人井专用电子锁+定制专用内井盖＋智能控制模块，防盗防撬，防水、防锈、防腐蚀、防泥沙，远程主控应急开启方便，操作简单。

体积小巧，安装简便，不影响人井施工铺放电缆。

工程易实施，节省主干线：电缆故障在线测巡子系统、隧道环境综合监控子系统、隧道有线应急通信指挥子系统及井盖集中监控子系统共用铜芯实芯聚烯铠装绝缘通信信号电缆传输线路且采用供电和通讯共缆传输技术，低压远程供电(10KM以上，即0.5芯径线对监控传输最远距离不小于10KM)和载波通讯通过一对实芯（0.5-0.9芯）通信信号电缆传输；一对电缆上可以复接8-16个监控终端(采集和控制单元)，线路利用率高，同时无需专门敷设220V供电线路，施工方便，节约线路和管孔资源，线路投资大大节省。

远程主控开启，集中管理，安全保密，多种组网适应不同需要：可实现本地网全集中管理，在授权登记下由监控管理中心远程统一主控开启，开启事由记录可查，保密性安全性强，绝对防止任何管理漏洞。

多种组网方式（PSTN/TCPIP/DCN)适应不同需要。

告警方式灵活可选，可实现PDA，短信通知，语音通知等多种告警模式。

投资省，易维护：井盖电子锁及局端监控主机电气性能稳定，功耗低，维护量小。

密码输入可以采用两种模式，自动和手动模式。

自动模式：采用手机（PDA）短信、语音的方式控制开启，施工人员按固定格式输入要开启的井盖编号及对应的开启密码，发短信至中心服务器或者按照语音提示输入密码，中心服务器验证后发送开锁信号开锁，施工结束后，自动关锁；手动模式：电话呼叫管理中心，由中心管理人员手动远程开启井盖电子锁。

具备应急开锁功能。

操作简单，维护人员可以在最短的时间内熟练应用系统软件。

6、系统管理软件电缆多状态在线监测系统管理软件，主要对电力电缆多局部放电、温度、接地电流、有害气体及水位进行在线数据集成，并进行数据管理与分析，可实现对各监测数据进行界面显示，谱图分析，报表打印，数据查询，报警等功能。

具体如下：¨ 对电缆局部放电数据的报表查询、趋势图、（Q-Φ、N-Φ、N-Q）图、三维（N-Q-φ）图等谱图分析和预警分析¨ 对电缆接地电流数据的报表查询、趋势图和预警分析¨ 对各监测电缆温度数据可进行报表查询、趋势图和预警分析¨ 对电缆沟道内有害气体一氧化碳、硫化氢、空气含氧量、一氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、氢气等监测数据的报表查询、趋势图和预警分析¨ 对电缆沟道内水位数据的报表查询、趋势图和预警分析¨ 对电缆的状态进行综合评估与分析¨ 对在线监测数据给出预警分析，当实测数据超过注意值、警示值或设定的阀值时，给出报警信息¨ 监测参数的设置¨ 用户权限管理¨ 用户操作日志的管理，即对每一个用户的操作进行记录和跟踪系统的特征l 主界面动态提示重要监测信息，单击相应提示可直接获取详细情况；l 以直观的方式反映设备的状态，明确给出设备的故障类型、故障原因l 灵活多样的功能、权限配置，可设置不同的权限组，对用户所属组别和权限组的具体权限进行灵活方便的管理；l 操作界面方便使用，提高信息获取的效率；l 具有强大的资料库检索功能，可进行表单查询、趋势图和预警分析、谱图分析等；l 强大的在线数据采集功能，可以按用户设定的时间间隔扫描站内各子系统数据；l 具有设备故障预警功能，当在线检测项测量值超过报警限时，系统发出报警信息，提醒工作人员对设备进行相应处理；l 系统具有完善的运行维护功能，可方便地对系统数据、系统参数、运行日志等信息进行维护；l 系统具有较强的可扩展性，可方便地实现各设备状态检测项的添加，适应业务量、业务流程的扩展；l 强大的日志管理功能，详细记录用户操作日志、系统通讯管理日志等，可方便的实现查询或者维护。