無線射頻技術在電纜管理中的應用研究

摘 要：推進“兩型兩化”，實現“兩個轉變”是南網實施中長期發展戰略路徑，致力向智能、高效、可靠、綠色方向轉變。配電網管理中最大的困難是電纜的管理，也是影響供電可靠性的關鍵之處。文章探討將無線射頻技術運用于電纜現場標識，以提高現場電纜定位及故障處理效率，提高供電可靠率，實現電纜智能、高效、可靠的電纜管理方式。運用無線射頻技術的標識手段，收集現場電纜及其設備屬性信息，建立現場地下電纜信息標識網絡，后臺建立數據電子化臺賬，繼而充實我局的GIS系統數據，為南寧配網電纜管理提供科學的管理參考方法。

關鍵詞：無線射頻；地下電子信息標識器；電子信息標簽；現場標識網絡；臺賬數據管理；信息化管理

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）33-0037-02

隨著南寧地區電力輸送需求越來越大，配電電纜線路管理遇到的問題也越來越多，為在配網管理中提高現場故障處理效率，本文特引入無線射頻技術，運用于電纜管理中，實現現場對電纜快速定位，對同溝電纜快速區分，繼續優化傳統的電纜管理模式，降低對電纜重復探測工作量及成本，確保提高供電的可靠率。

1 技術運用背景及方向

1.1 目前電纜管理存在的管理問題

根據配網運行狀況，目前電纜管理存在以下比較突出的問題：

①電纜制造工藝越來越高，電纜運行時間較長，由于以往管理方式傳統，大部分以紙質存檔，造成電纜數據管理更新不便，甚至無法及時更新。

②外界施工頻繁，由于管理方電纜數據資料缺失，無法對電纜數據及時對外提供或公開，電纜故障事故多數皆因外單位野蠻施工造成電纜被外力破壞停電。

③配網電纜錯綜復雜，同溝電纜標牌脫落、褪色情況嚴重，造成現場搶修效率無法提高，需重新識別，識別誤差大，一旦遇上電纜斬纜接駁，風險較大。

④現有GIS臺賬數據不夠精細，線路拓撲圖或接線圖，僅能顯示大致電纜走向，GPS設備受天氣及環境影響造成誤差大，對現場實際定位無法提高準確參考。

⑤現場路面標樁及標識牌容易丟失，造成電纜路徑路面標識缺乏，道路改造無法辨識電纜準確路徑。

以上幾點問題使現場故障處理效率的提高受到限制，影響了供電可靠性。而通過運用無線射頻技術于電纜管理上，在電纜沿線上安裝射頻標識點，由點連成線，由線連成網絡的電纜信息網絡，對電纜路徑及深度信息實現快速獲取，進而提高故障搶修效率及供電可靠性。

1.2 解決問題的方向

根據以上問題的總結，提出以下三點解決問題的大方向。

1.2.1 建立南寧市區配網現場地下電纜標識網絡

對配網電纜設備、電纜回路、電纜溝道進行識別普查，全面收集設備信息，采用無線射頻技術，對現場線路及其附屬設備進行標識，形成現場信息標識網絡，實現現場精確定位，彌補GPS數據精度不足造成定位誤差。

1.2.2 建立市區配網地下信息數據系統，充實優化現有GIS系

統數據

通過普查收集數據，繼而建立普查數據整錄臺賬，整合電子化數據，利用現有配網GIS平臺和可擴展功能，將普查數據按照既定數據格式，錄入現有GIS，拓展數據面，提高實用性。

1.2.3 建立南寧市區配網電纜巡檢管理機制

拓展應用配網GIS數據，建立信息化的配網電纜巡檢管理機制，作為配網現場監管重要手段，有利于今后現場電纜信息的及時更新維護。

2 無線射頻技術運用設計方案

2.1 無線射頻（簡稱RFID）概述

RFID（Radia Frequency Identification，射頻識別）技術，又稱為電子標簽或者無線標簽，是一種利用無線通信實現的非接觸式自動識別技術。RFID作為無線通信和自動識別技術的一種完美結合，被認為是21世紀最有前途的IT技術之一。本系統由無源電子標簽（射頻標簽）和閱讀器組成。此標簽標定頻率為168.9 kHz，電子標簽可存儲一定量電纜設備屬性信息，安裝于電纜溝道內，在路面攜帶對應頻率的射頻讀寫器，可穿透土壤或混凝土進行數據讀寫交換，讀寫器顯示標簽內所存儲的信息，并定位標簽的位置點，同時可計算標簽安裝深度等數據。此射頻數據標識系統交換原理，如圖1所示。

2.2 建立南寧市區配網現場地下電纜標識網絡

2.2.1 地下電子信息標識器應用（電纜溝道標識）

基于無線射頻技術開發的地下電子信息標識器安裝埋設于地下，可標識電纜溝道走向，記錄電纜屬性信息（電纜名稱、電壓等級、電纜深度、地理描述等），具有唯一的ID號，確保信息獨立性，主要用以對埋設的電纜溝進行標識定位，標識點連結數據整合到后臺系統進行管理。根據電纜溝道、槽盒地理空間特性，需安裝標示的標識點設計標準如下：

①中間接頭井、接地箱井。

②電纜通道與其他地下管線設施的交越信息點。

③電纜敷設路徑轉彎起始點、轉彎終點及轉彎半徑最大位置點。

④電纜頂管井、檢修井、埋管井等特征位置點。

⑤環網柜、變電站、分接箱等位置點。

⑥直線段平均每30 m左右埋設一個標識器。

電子信息標識器安裝設計標準圖如圖2所示。

2.2.2 電子信息標簽應用（同溝電纜不同回路區分標識）

電子標簽系統原理圖如圖3所示。

以RFID技術開發的電子標簽，捆綁于電纜本體做標識，需注意電纜長期帶電運行，電纜本體周圍帶有磁場，為防止標簽信息被磁極破壞，需采用無源的抗金屬標簽。

在RFID技術的實際應用中，有很多被標識物具有金屬薄膜包裝或者被標識物本身是金屬材料，而金屬對偶極子天線的輻射特性具有極大的影響。為了克服金屬的影響，研究者們提出了貼片天線的解決辦法。

因此該電子信息標簽是無緣的貼片天線射頻標簽，具有信息存儲功能，強抗磁功能等特點，核定頻率為920.5～924.5 MHz（中國頻率），可以進行重復擦寫，在電纜信息化管理領域內，可作以下應用：

①以電子信息化的形式，區分集中在同溝內的多條電纜及設備，以輔助電子信息標識器，對電纜回路信息區分管理，隨時調取指定電纜信息，避免實際工作中重復識別探測同溝電纜相別。

②結合實際工作需要，用以記錄電纜附件設備（電纜中間頭、電纜設備終端等）屬性信息，如設備生產廠家、安裝日期、安裝人員等生產信息，作為設備運行維護過程的信息記錄載體，具備可追溯的信息源備案。

其安裝操作如下：

①對電纜進行一次性識別普查，通過PDA手持端將電纜信息寫入標簽內，進行存儲，避免以后重復探測。

②通過專用安裝附件拉索扎帶講電子標簽捆扎與電纜本體上。

③將PDA所記錄電纜本體信息及標簽ID同步到后臺，進行細化管理。

電子信息標簽信息錄入界面、安裝示意圖如圖4所示。

3 建立數據管理臺賬及維護機制

開發PDA移動端運行平臺，PC端后臺數據管理臺賬，對現場安裝標識器、電子信息標簽所附帶的電纜信息進行展示、管理，以充實目前供電局內現有GIS系統。

①開發具備標識點電纜信息錄入、查詢、展示、管理的設備數據臺賬。

②開發移動PDA運行平臺，以電子化形式采集標識點信息，實現與PC端同步功能，提高數據整錄效率。

③實行電纜巡檢機制，利用PDA對巡檢事項、時間和人員進行記錄，對現場電纜信息（包括電纜名稱等）變化位置點，及時進行后臺信息同步更新，確保現場與后臺信息一致。

4 結 語

通過建立供電局配網現場地下電纜識別信息標識網絡，將現場普查、電纜標識數據成果，整錄到數據臺賬，以形成由電纜溝道至電纜溝內部各電纜回路，由粗擴到精細化，不同層次信息相結合的立體系統信息。

甚至將此臺賬信息嵌入南寧GIS地理信息系統內，以充實、優化現有GIS系統數據，可形成信息查詢展示、便捷更新的電子化數據管理方式，對南寧供電局地下電纜現場定位，設備管理維護，提供準確數據，為提高供電可靠率的提供了科學管理手段，為我局率先實現南網實施中長期的發展戰略目標，起到了促進作用。

參考文獻：

[1] 趙軍輝.射頻識別技術與應用[M].北京：機械工業出版社，2008.

[2] 莫凌飛.超高頻射頻識別抗金屬標簽研究[D].杭州：浙江大學，2009.