電纜線路在線監測系統研究分析

薛明嶺

摘要：電纜在線監測系統主要有電纜局部放電在線監測系統、電纜護層接地環流監測系統、電纜分布式光纖測溫系統及視頻監控系統，通過這些監控系統能夠在電纜正常運行及無需拆動電纜任何部件的條件下，對其電纜及接頭的局部放電、接地環流突變、溫度變化等缺陷情況進行監測，及早發現電纜狀態缺陷并了解其嚴重程度和發展趨勢，實現電纜線路的狀態維修，減少停電時間和節省維修費用，保障電纜線路的長期安全運行。

關鍵詞：在線監測；局部放電；光纖測溫；視頻監控。

1概述

近幾年，隨著經濟持續高速發展，電網規模迅速擴大和電壓等級的不斷提高，電力運營的安全性問題日益突出。特別是高壓電纜在城市電網中廣泛使用，產生了新的安全問題。

由于受規劃和投資的約束，常見的設計是在電纜隧道或溝道內敷設若干回路電纜。而這種設計在獲得良好的維護性的同時，具有明顯的脆弱性，一旦某根電纜故障惡化引發明火，可能迅速殃及周圍電纜和建筑結構，導致該管道內所有線路癱瘓。另外，公眾和企業對共用設施的服務水平的要求迅速提升，不僅因為斷電可能給企業造成巨額經濟損失，還因為現代社會文明要求共用設施管理部門給予更高的服務承諾。所有這些都促使電力部門采取各種強有力的措施，來盡可能保證電網的可靠。

電纜在線監測系統為上述問題提供一個很好的解決方案，主要有電纜局部放電在線監測系統、電纜護層接地環流監測系統、電纜分布式光纖測溫系統及視頻監控系統。通過這些監控系統能夠在電纜正常運行及無需拆動電纜任何部件的條件下，對其電纜及接頭的局部放電、接地環流突變、溫度變化等缺陷情況進行監測，及早發現電纜狀態缺陷并了解其嚴重程度和發展趨勢，實現電纜線路的狀態維修，減少停電時間和節省維修費用，保障電纜線路的長期安全運行。

2電纜線路在線監測系統

2.1電纜局部放電在線監測系統

局部放電是發生在高壓設備絕緣結構中局部區域內的放電現象，這種放電只是絕緣在局部范圍內被擊穿，而導體間絕緣并未發生貫穿性擊穿。但如果局部放電長期存在，則在一定條件下將會造成設備電氣絕緣強度的破壞。

脈沖電流法作為目前較為靈敏的局部放電檢測法，早已經成為一種成熟的檢測方法，在電力設備局部放電檢測領域得到較為廣泛的應用。近年來，隨著交流耐壓試驗取代直流耐壓試驗成為電力電纜交接和預防性試驗的主要手段，脈沖電流法將會更加廣泛地應用到電力電纜局部放電檢測和定位中去。

脈沖電流法的基本原理是：試品在加壓情況下發生局部放電時，兩端會產生一個瞬時的電壓變化，此時如果經過一個耦合電容耦合到一個檢測阻抗上，回路中就會產生一個脈沖電流，將該脈沖電流流經檢測阻抗產生的脈沖電壓予以采集、放大和顯示處理，就可測定局部放電基本量。

電纜局放監測系統主要由局放傳感器、局放信號處理器和局放監測主機構成。

1）局放傳感器：安裝在電纜接頭接地線上，實時感應電纜局部放電信號，通過BNC接口輸出至局放信號處理器。

2）局放信號處理器（PD Check）：局放信號處理器是前端高速寬帶采樣及信號傳輸單元，安裝在現場監測點，可監測電纜左右各1km范圍內的局放信號。

3）局放監測主機：安裝在輸電管理所，后臺安裝有上位局放信號監測軟件，通過DTU無線傳輸器接收各PD傳感器的檢測信號。對接收到的監測數據進行分析處理，評估電纜的缺陷狀態，如有任何局放指標超標，立即輸出報警。

2.2電纜護層接地環流在線監測系統

電纜護層接地環流在線監測系統主要用于電力系統110kV及以上電纜金屬護層接地環流的監測跟蹤，利用無線網絡傳輸模式實現信號的遠距離傳送。電纜護層接地環流的大小對電纜線路的安全穩定運行有著重要的作用。當金屬護層接地環流異常時，系統會自動報警，信號被實時傳送到集中監控中心，將接地環流在線監測設備測量數據與電纜負荷數據（從電力調度中心提供）進行對比和綜合分析，從而達到實時掌握電纜金屬護層接地系統的運行狀況的目的。

電纜護層接地環流在線監測系統可以對電力電纜運行過程中的重要參數、參量進行在線實時監測，監測的參量主要是護層接地環流，是電力電纜運行過程中的重要故障測巡手段，有效減少人工巡視，保障電網的安全運行。

2.3電纜分布式光纖測溫系統

10分布式光纖溫度傳感系統是基于光纖拉曼（Raman）散射現象。激光器光源發出的光脈沖與光纖分子相互作用，發生散射，散射光有多種類型，如：瑞利（Rayleigh）散射、布里淵（Brillouin）散射和拉曼（Raman）散射等。其中拉曼散射是與光纖分子的熱振動相關聯的，因而對溫度有敏感，可以用來進行溫度測量。

常用的測溫光纖為外置式通用型鎧裝感溫光纖，光纖本質絕緣，適合易燃、易爆及對光纖抗破壞能力要求高的環境，光纖采用雙層不銹鋼鎧裝結構，纖細柔軟，易于安裝且抗強電磁干擾可實現溫度的分布式測量。光纖測溫傳感器安裝形態如圖所示。

2.4電纜終端視頻監控系統

視頻監控設備一般設置于電纜終端塔/場內，通過在電纜終端塔/場內安裝具有紅外夜視功能的網絡高速攝像機、紅外對射與報警主機等監控設備，既可以全天候對電纜終端塔/場內的重要設備進行360度范圍監控，也可以對終端場外的周圍環境進行監控，減少人為巡檢工作量，節省人力資料，提高經濟效益。

3結論

電纜在線監測系統應遵循先進性、安全穩定性、統一性、可擴展性等原則，構建最適合于電力目前和未來發展需要的管理信息平臺架構，保證電網運行的安全可靠。