電纜一體化監(jiān)測(cè)平臺(tái)開發(fā)與應(yīng)用

時(shí) 翔 文 艷 徐振棟

（1.青島供電公司 266002；2.威海供電公司 264200；3.煤炭工業(yè)濟(jì)南設(shè)計(jì)研究院有限公司 250031）

0 引言

現(xiàn)今，我國(guó)電纜專業(yè)的管理，至今仍處于計(jì)劃?rùn)z修階段。普遍采用定期進(jìn)行主絕緣與交叉互聯(lián)系統(tǒng)預(yù)防性試驗(yàn)，以及測(cè)溫、測(cè)負(fù)荷的方法，對(duì)電纜運(yùn)行狀況進(jìn)行檢測(cè)。本文通過(guò)上述檢查結(jié)果和規(guī)程中得標(biāo)準(zhǔn)值，進(jìn)行比較，如果超標(biāo)則安排設(shè)備維修計(jì)劃，對(duì)其設(shè)備進(jìn)行停電檢修，但是，從技術(shù)角度和經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，計(jì)劃?rùn)z修都存在很大的局限性。另外，在不同設(shè)備運(yùn)行條件得低壓下進(jìn)行檢查，會(huì)導(dǎo)致許多潛在故障與絕緣缺陷無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)。種種現(xiàn)象表明，現(xiàn)狀與社會(huì)發(fā)展中對(duì)電網(wǎng)低停電率和高可靠性的要求，越來(lái)越偏離。

1 現(xiàn)狀分析

電纜一體化監(jiān)測(cè)平臺(tái)是確保電力電纜安全運(yùn)行的重要技術(shù)手段，通過(guò)系統(tǒng)的日常監(jiān)測(cè)和告警功能能夠有效降低電纜故障發(fā)生概率、提高電纜使用壽命。電纜一體化監(jiān)控平臺(tái)主要包括：電纜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電纜接地環(huán)流在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、隧道（溝道）環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、井蓋監(jiān)控以及防火防盜系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)電纜隧道環(huán)境溫度、煙氣濃度監(jiān)測(cè)、電纜系統(tǒng)的局部放電量以及電纜全線運(yùn)行溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保電纜系統(tǒng)正常運(yùn)行。通過(guò)對(duì)電纜金屬護(hù)層接地電流、電纜運(yùn)行電流監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)接地系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過(guò)對(duì)電纜隧道井蓋的智能化狀態(tài)監(jiān)控，確保電纜隧道井蓋處于可控狀態(tài)。通過(guò)對(duì)電纜隧道可燃?xì)怏w、水位、風(fēng)機(jī)的在線監(jiān)測(cè)以及隧道內(nèi)重要出入口的視頻監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)隧道風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，確保人身安全。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

電纜隧道集控系統(tǒng)采用分布式分層設(shè)計(jì)的原則，其結(jié)構(gòu)主要分五個(gè)層次，即操作系統(tǒng)平臺(tái)、硬件平臺(tái)、支撐層以及應(yīng)用層、通用中間件層。其中，硬件平臺(tái)可以使用當(dāng)今流行的各種硬件平臺(tái)，如：CISC體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)或RISC體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)，可以是32位機(jī)，也可以是64位機(jī)；操作系統(tǒng)平臺(tái)可選用多種現(xiàn)今流行的操作系統(tǒng)，如：LINUX、Microsoft Windows、UNIX，等；通用中間件層，可以使系統(tǒng)具有應(yīng)用組件技術(shù)所帶來(lái)的優(yōu)越性，如：異構(gòu)系統(tǒng)、可伸縮性、可互操作性等；支撐平臺(tái)層構(gòu)筑在通用中間件層之上，為各類電力系統(tǒng)應(yīng)用軟件的開發(fā)和運(yùn)行提供統(tǒng)一的支撐平臺(tái)。統(tǒng)一支撐平臺(tái)層主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)管理、網(wǎng)絡(luò)管理、系統(tǒng)管理、報(bào)警、人機(jī)界面等多個(gè)子系統(tǒng)；應(yīng)用層構(gòu)筑在支撐層之上，實(shí)現(xiàn)各類電纜隧道監(jiān)控的應(yīng)用，如分布式電纜監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、安防、應(yīng)急通信等。

2.2 通訊服務(wù)器

通訊服務(wù)器需要實(shí)時(shí)和終端保持連接，因此在基于電力局域網(wǎng)的模式下，通訊服務(wù)器需具有靜態(tài)IP地址，終端和前置機(jī)分別通過(guò)IP地址與通訊服務(wù)器進(jìn)行通訊。對(duì)于基于VPN的網(wǎng)絡(luò)模式，通訊服務(wù)器需要具備VPN內(nèi)靜態(tài)IP地址即可。

2.3 前置服務(wù)器

前置機(jī)系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)主站提供一個(gè)虛擬的終端指令集，使得主站不需要考慮類型眾多的采集終端的物理指令問(wèn)題，由前置機(jī)軟件將虛擬終端指令翻譯成物理終端指令發(fā)送給通訊服務(wù)器實(shí)際執(zhí)行。

2.4 應(yīng)用服務(wù)器

應(yīng)用服務(wù)器基于三層結(jié)構(gòu)模式對(duì)表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)操作進(jìn)行封裝，以組件形式通過(guò)Web Service、Remoting等形式提供給主站系統(tǒng)和前置機(jī)系統(tǒng)使用。其主要實(shí)現(xiàn)的功能有：

1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類的封裝。如：電纜類、終端類、井蓋、環(huán)境數(shù)據(jù)等。

2）實(shí)現(xiàn)異種數(shù)據(jù)庫(kù)操作的封裝。向下可支持SQL Server、Sybase、Oracle等常見大型數(shù)據(jù)庫(kù)；向上以類和對(duì)象的形式為上層應(yīng)用提供服務(wù)。

3）業(yè)務(wù)邏輯類的封裝。如：各種統(tǒng)計(jì)分析類、報(bào)表類、計(jì)算類等。

4）提供數(shù)據(jù)庫(kù)連接池功能，減少數(shù)據(jù)庫(kù)連接的數(shù)量、提高使用效率。

5）提供一定的數(shù)據(jù)緩存功能，提高數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)操作效率。

6）實(shí)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)操作的封裝，提高了數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性。

2.5 WEB服務(wù)器

WEB服務(wù)器也稱為WWW（WORLD WIDE WEB）服務(wù)器，主要功能是提供網(wǎng)上信息瀏覽服務(wù)。對(duì)電纜隧道集控系統(tǒng)的功能主要從系統(tǒng)管理、分布式電纜監(jiān)測(cè)、隧道環(huán)境監(jiān)控、局部放電監(jiān)控、運(yùn)維任務(wù)管理等進(jìn)行分析。

2.6 技術(shù)特點(diǎn)

系統(tǒng)支撐平臺(tái)可以構(gòu)建在各類廣為接受的計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用接口基礎(chǔ)上。它可以移植和分布到各種硬件體系結(jié)構(gòu)上，具有完整的功能模塊系列。構(gòu)建在本支撐平臺(tái)基礎(chǔ)之上的各個(gè)應(yīng)用功能就像搭積木，可將所有功能有機(jī)地集成為一個(gè)整體，但也可以分開實(shí)現(xiàn)，單獨(dú)使用。可以很容易與供電公司，其它應(yīng)用系統(tǒng)集成，以保護(hù)用戶已有的投資，并將供電公司內(nèi)部的信息和功能冗余降低到最小。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

青島供電公司現(xiàn)今已實(shí)現(xiàn)部分分散的變電站及高壓電力電纜監(jiān)控。為進(jìn)一步提高電纜綜合監(jiān)測(cè)技術(shù)水平，切實(shí)提高電纜安全運(yùn)行水平，青島供電公司結(jié)合電纜運(yùn)檢中心建設(shè)研發(fā)了電纜一體化監(jiān)控平臺(tái)。平臺(tái)以告警數(shù)據(jù)的展示作為核心，并通過(guò)告警信息聯(lián)動(dòng)展示實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、缺陷信息等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)具體功能如下：

a 設(shè)備管理：結(jié)合PMS信息庫(kù)的線路信息、電纜信息、電纜井信息，擴(kuò)展了輔助設(shè)備列表，其中包括井蓋、風(fēng)機(jī)、水泵、煙感、防火門、柵欄、監(jiān)測(cè)裝置、交叉互聯(lián)箱、局放設(shè)備等臺(tái)賬信息；

b 運(yùn)行管理：缺陷管理、試驗(yàn)管理、巡視管理、視頻聯(lián)動(dòng)、錄像回放；

c 數(shù)據(jù)管理：狀態(tài)量數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，包括井蓋、風(fēng)機(jī)、水泵、煙感、防火門當(dāng)前開合狀態(tài)；模擬量數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，包括水位、氧氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷濃度、環(huán)境溫度、電纜溫度；可以按照分組、分區(qū)、分段查詢；

d 綜合報(bào)警：通過(guò)告警信息可查看告警時(shí)的詳細(xì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及其他狀態(tài)信息，以輔助電纜狀態(tài)分析。同時(shí)告警信息進(jìn)入評(píng)價(jià)系統(tǒng)或缺陷庫(kù)。告警方式包括：告警列表提示、GIS 標(biāo)注提示、聲音提示、短信提示等幾種。告警列包括告警設(shè)備、告警專業(yè)類型、告警值、告警位置、告警級(jí)別、告警時(shí)間。

e 統(tǒng)計(jì)查詢：電纜溫度橫縱對(duì)比、電纜分區(qū)數(shù)據(jù)對(duì)比、設(shè)備故障率統(tǒng)計(jì)、告警信息統(tǒng)計(jì)、監(jiān)測(cè)信息綜合統(tǒng)計(jì)、電纜監(jiān)測(cè)裝置統(tǒng)計(jì)、監(jiān)測(cè)裝置覆蓋率統(tǒng)計(jì)、附屬設(shè)備統(tǒng)計(jì)等；

f 3D建模：結(jié)合實(shí)際應(yīng)用對(duì)系統(tǒng)原有圖形化平臺(tái)進(jìn)行升級(jí)，通過(guò)3D建模（圖3）提高可視化、界面簡(jiǎn)潔、操作便捷。

圖3

4 結(jié)論

電纜一體化監(jiān)測(cè)平臺(tái)對(duì)于青島供電公司保障電力電纜系統(tǒng)正常運(yùn)行，確保城市供電安全，提升城市電纜網(wǎng)智能化精益管理水平起到了明顯的效果。青島供電公司電纜運(yùn)檢中心將進(jìn)一步完善高壓電纜集中監(jiān)控管理，有效運(yùn)用一體化監(jiān)測(cè)平臺(tái)的集中監(jiān)測(cè)和告警手段，充分發(fā)揮電纜一體化平臺(tái)載流量分析等各項(xiàng)高級(jí)應(yīng)用及分析預(yù)警功能，切實(shí)保障電力電纜運(yùn)行安全。

[1]王虹.管控一體化得電纜在線絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].華中科技大學(xué).2009年.

[2]楊文英.電力電纜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究[J].東北電力大學(xué).2008年.

[3]嚴(yán)新華.電力電纜在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得傳輸和組織處理[J].上海電力.2007年第04期.