110kV海纜實(shí)時(shí)在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

于大為

摘 要：長島縣電網(wǎng)各級變電站主要為串供結(jié)構(gòu)，一旦海底電纜受到破壞，就會影響其他島嶼的正常供電。傳統(tǒng)海纜監(jiān)測依靠人為巡邏已經(jīng)無法滿足海底電纜監(jiān)測的需求，新型海纜在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)在傳統(tǒng)海纜監(jiān)測基礎(chǔ)上，利用互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了海纜的實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證了供電的可靠性和安全性。

關(guān)鍵詞：海纜實(shí)時(shí)在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)；實(shí)時(shí)監(jiān)控；安全性；可靠性

中圖分類號：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）04-0044-03

Abstract： The substation of power grid in Changdao county is mainly a series of power supply structure. Once the submarine cable is damaged， it will affect the normal power supply of other islands. Traditional submarine cable monitoring depends on human patrol， which can not meet the needs of submarine cable monitoring， while a new submarine cable on-line monitoring and early warning system based on the traditional submarine cable monitoring， by the use of Internet communication technology， realizes real-time monitoring of submarine cable， thus the reliability and safety of power supply are guaranteed.

Keywords： submarine cable real-time on-line monitoring and warning system； real-time monitoring； security； reliability

1 概述

長島縣是山東省唯一一個(gè)海島縣，共有32座島嶼組成，地理環(huán)境特殊。長島電網(wǎng)目前為11座有居民和駐軍的島嶼提供網(wǎng)電能，地理接線圖如圖1，島島之間通過海底電纜聯(lián)接實(shí)現(xiàn)供電。其中，110kV變電站1座，35kV變電站4座。海纜長度達(dá)到了171km，其中，110kV海纜1條，長度20km，實(shí)現(xiàn)雙回路供電；35kV海纜4條，長度72km，1條實(shí)現(xiàn)雙回路供電。由于長島各級變電站主要為串供結(jié)構(gòu)，一旦海底電纜受到破壞，會影響到其他島嶼的正常供電，可以說海底電纜就是長島電網(wǎng)的生命線，看護(hù)海底電纜的安全、可靠運(yùn)行是長島電網(wǎng)的重中之重。

海底電纜主要遭受破壞情況發(fā)生于船舶在海纜區(qū)域拋錨、從事機(jī)械海底作業(yè)等人為活動中，這就對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了巨大的安全隱患。在海纜的看護(hù)過程中長島電網(wǎng)主要經(jīng)歷了3個(gè)階段：第一階段，為人+望遠(yuǎn)鏡+喊話筒（年均發(fā)生外力破壞事件12次），主要通過人為巡邏，喊話筒驅(qū)趕海纜區(qū)域從事作業(yè)船只維護(hù)海纜；第二階段，為人+雷達(dá)+海纜船（年均發(fā)生外力破壞事件7次），主要通過巡邏及雷達(dá)定位確定船只位置，現(xiàn)場驅(qū)趕海纜區(qū)域從事作業(yè)船只；第三階段，為人+雷達(dá)+巡邏艇+互聯(lián)網(wǎng)（目前設(shè)計(jì)了海纜實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)），相較前兩種階段，巡邏艇能夠快速到達(dá)現(xiàn)場，爭取了寶貴的時(shí)間，互聯(lián)網(wǎng)的利用更能精確定位過往船只信息，達(dá)到更好地監(jiān)控作用。隨著本島經(jīng)濟(jì)發(fā)展居民生活水平不斷提高以及供電量的增加，海纜數(shù)量和長度也在增加，監(jiān)控難度也越來越大，單純投入人力、物力以物理方式看護(hù)無法確保海纜的安全、可靠運(yùn)行。要做到24小時(shí)不間斷的監(jiān)控海纜運(yùn)行情況困難可想而知。為了適應(yīng)現(xiàn)代化電網(wǎng)需要，我們在充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源的前提下，對第三方所開發(fā)的剩余資源加以利用，長島電力控制中心研究設(shè)計(jì)了海纜實(shí)時(shí)在線監(jiān)測系統(tǒng)，24小時(shí)不間斷的監(jiān)控海纜運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)了電子預(yù)警與海纜巡護(hù)艇及路基雷達(dá)人員聯(lián)動機(jī)制。

2 海纜監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)原理

（1）第一步：與船訊網(wǎng)合作，獲得互聯(lián)網(wǎng)操作權(quán)限。在互聯(lián)網(wǎng)開源狀態(tài)下注冊并登陸，與開源后臺取得聯(lián)系并確認(rèn)注冊信息一致性。第二步：海纜敷設(shè)數(shù)據(jù)錄入互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，確認(rèn)登陸點(diǎn)經(jīng)緯度。利用坐標(biāo)定位功能將海纜敷設(shè)過程中保存的數(shù)據(jù)（海纜長度、型號、回路數(shù)、敷設(shè)路徑等）依次輸入系統(tǒng)內(nèi)，坐標(biāo)輸入可分段，每個(gè)坐標(biāo)段以及數(shù)量控制在200個(gè)以內(nèi)。當(dāng)坐標(biāo)輸入完畢時(shí)，利用衛(wèi)星圖層找到海纜登陸點(diǎn)并記下登陸點(diǎn)經(jīng)緯度。第三步：繪制完善海纜圖。返回到海圖部分，采用區(qū)域功能將坐標(biāo)點(diǎn)連接并將圖形最大化。注意，在登陸點(diǎn)輸入時(shí)不能在衛(wèi)星圖層處輸入坐標(biāo)（衛(wèi)星陸基圖與衛(wèi)星海基圖因使用坐標(biāo)系不同且國家規(guī)定不能出現(xiàn)一致性，目的是為了保密層面，尤其是因地理位置特殊如軍事基地等重要場所，長島由于存在駐軍島嶼，在衛(wèi)星圖層無法操作），再將區(qū)域劃分欄中輸入該海纜的名稱，并以保存。當(dāng)出現(xiàn)無法查詢區(qū)域時(shí)可以采用刷新功能，對方服務(wù)器會及時(shí)響應(yīng)并記錄保存，從而做到數(shù)據(jù)不丟失。第四步：連接電力調(diào)控分中心。通過互聯(lián)網(wǎng)連接到調(diào)控分中心海纜實(shí)時(shí)監(jiān)測預(yù)警PC機(jī)，工作人員通過PC機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警海纜運(yùn)行情況。

（2）統(tǒng)一制定海纜預(yù)警保護(hù)應(yīng)急預(yù)案，成立海纜應(yīng)急故障處理小組。實(shí)現(xiàn)電子預(yù)警與海纜巡護(hù)艇及路基雷達(dá)人員聯(lián)動機(jī)制。通過互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控海纜區(qū)域內(nèi)過往船只，當(dāng)發(fā)現(xiàn)可疑船只在海纜區(qū)域行駛過程中，驟然減速或原地緩慢移動時(shí)，系統(tǒng)自動記錄并儲存該船只出發(fā)港、目的港、船只屬性及歸屬地（國）以報(bào)告形式發(fā)送于指定郵箱，當(dāng)郵箱收到信息時(shí)以手機(jī)短信形式提醒并發(fā)送至海纜看護(hù)巡邏艇人員與配合海纜陸基看護(hù)人員，實(shí)現(xiàn)三方聯(lián)動做到“發(fā)現(xiàn)一處異常即避免一起事故”的意識，做到早發(fā)現(xiàn)早制止。endprint

3 海纜實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用效果展示

海里與公里之間的換算率為1.84：1，海圖中的船只在實(shí)際情況下是連續(xù)行駛的，而我們看到的現(xiàn)實(shí)圖像中間會出現(xiàn)5-15秒的延遲，圖中為某時(shí)刻圖像。圖中虛線為海纜敷設(shè)確權(quán)使用區(qū)域，這些線路就是目前海纜的實(shí)際走向，海底也像大自然中一樣，有溝有壑，海纜在敷設(shè)過程中要避開海溝盡量從海底平原敷設(shè)，長島海域因潮汐、暗流所致海底平原相對較少，所以在敷設(shè)過程中就會產(chǎn)生島陸距離與實(shí)際距離不相符的事情發(fā)生，因此海纜敷設(shè)路徑在海底是彎曲的，圖中三角符號代表船只實(shí)時(shí)狀態(tài)。當(dāng)點(diǎn)擊三角符號的時(shí)候就會顯示出通過船舶識別系統(tǒng)（AIS）上傳的該船只的所有信息，當(dāng)船只在設(shè)定的海纜敷設(shè)范圍內(nèi)出現(xiàn)航速驟降或原地自轉(zhuǎn)的形式行駛時(shí)，該系統(tǒng)會將信息通過互聯(lián)網(wǎng)自行發(fā)送到調(diào)控人員的信箱里，同時(shí)提醒調(diào)度值班人員，由值班人員通知工作人員，工作人員根據(jù)通知信息立即安排陸基海岸雷達(dá)站進(jìn)行確認(rèn)。經(jīng)認(rèn)證后通知海岸巡邏艇前往事發(fā)海域進(jìn)行實(shí)地查看并引導(dǎo)事發(fā)船只駛離海纜保護(hù)區(qū)域。

4 海纜實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)性能分析

船只在海纜區(qū)域行駛過程中，通過船舶識別系統(tǒng)（AIS）上傳的該船只的所有信息，當(dāng)船只在設(shè)定的海纜敷設(shè)范圍內(nèi)停泊或緩慢移動時(shí)，系統(tǒng)自動記錄并儲存該船只出發(fā)港、目的港、船只屬性及歸屬地（國）以報(bào)告形式發(fā)送于指定郵箱，當(dāng)郵箱收到信息時(shí)以手機(jī)短信形式提醒并發(fā)送至海纜看護(hù)巡邏艇人員與配合海纜陸基看護(hù)人員，第一時(shí)間對船只進(jìn)行驅(qū)趕，從而保證早發(fā)現(xiàn)早制止，將所有潛在危險(xiǎn)消滅在事故初發(fā)期，取得了很好的效果。自我們研發(fā)以來，共驅(qū)離、制止海纜保護(hù)區(qū)內(nèi)船只11艘，記錄備案可疑船只18艘。如9月23日系統(tǒng)報(bào)警發(fā)現(xiàn)一艘由黃驊港始發(fā)的上海籍貨輪在行駛至蓬長110kV海底電纜指定區(qū)域時(shí)由12.5節(jié)航速驟然減至5.1節(jié)。看護(hù)人員從系統(tǒng)報(bào)警到巡護(hù)艇至指定區(qū)域用時(shí)14分鐘，后經(jīng)落實(shí)是該船在此區(qū)域因故障停機(jī)造成減速，雖然這次是船只本身原因造成的報(bào)警，但依然能夠證明該系統(tǒng)具有一定的實(shí)時(shí)性和可靠性，能夠在第一時(shí)間內(nèi)就發(fā)現(xiàn)事故隱患苗頭，使看護(hù)人員及時(shí)預(yù)防外力破壞造成海纜事故的發(fā)生。

該系統(tǒng)還具備反向偵查的功能，由于海纜本身的特性，當(dāng)受到輕微破壞時(shí)不會立刻發(fā)生故障，可能會有1到15天左右的間隔期，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)就可以利用該系統(tǒng)的反向偵查的功能，根據(jù)海纜的故障位置反向追查近30天內(nèi)經(jīng)過該區(qū)域的船只，然后工作人員對船只經(jīng)過時(shí)的情況進(jìn)行分析排除，進(jìn)一步縮小偵查范圍，提高偵破效率，同時(shí)掌握第一手資料，為維權(quán)提供有力保障。

5 海纜實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃

電網(wǎng)的飛速發(fā)展對海纜監(jiān)測提出了越來越高的要求。以前，海纜監(jiān)測主要通過雷達(dá)監(jiān)測定位來實(shí)現(xiàn)。新型的人+雷達(dá)+巡邏艇+互聯(lián)網(wǎng)的看護(hù)模式對互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用提高了海纜監(jiān)測的質(zhì)量、效率和水平，這也對雷達(dá)監(jiān)測提出了更高的要求。由于長島島嶼眾多，靠單一雷達(dá)輻射掃描船只已無法滿足需求，已計(jì)劃安裝兩部地面雷達(dá)接收站。同時(shí)，將雷達(dá)監(jiān)控接入互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，從而改變雷達(dá)傳統(tǒng)監(jiān)控模式，真正意義上實(shí)現(xiàn)24小時(shí)無人值守，24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警的功能。

本次設(shè)計(jì)的海纜實(shí)時(shí)在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)針對長島特殊的地理?xiàng)l件，在電網(wǎng)專業(yè)技術(shù)人員及導(dǎo)師的指導(dǎo)下不斷進(jìn)行修改完善，最終投入使用，改變長島電網(wǎng)傳統(tǒng)單純依靠人力進(jìn)行海纜維護(hù)的狀況，提升了電網(wǎng)監(jiān)控的自動化水平。本著實(shí)用、高效、節(jié)儉的原則，我們將在今后的應(yīng)用中不斷完善海纜實(shí)時(shí)在線監(jiān)測系統(tǒng)，為確保長島電網(wǎng)海底電纜的安全運(yùn)行和可靠性打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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