高壓電力電纜實時在線監測主站系統應用研究

陳海雷，王大雷，劉作鵬

（國網大連供電公司電纜運檢室 遼寧 大連 116000）

1 主站系統目標和意義

高壓電力電纜作為電網系統的“大動脈”樞紐，擔負著部署區域的供電任務，其能夠安全運行直接關系到國家經濟發展和民生發展，所以有效的保證高壓電力電纜的安全、可靠、穩定運行，實現對對電力電纜的智能化管理，提高電網系統的工作效率具有十分重要的意義。

為了解決高壓電力電纜的安全隱患問題，使用可行的故障檢測手段，保證電纜安全運行，已經引起國網部門的密切關注。電纜監測智能化手段對傳統的管理方式提出諸多挑戰，要求并促使整合拓展原有監控系統，構建綜合性的在線監測主站系統具有重要的意義。電纜在線監測主站系統是保障電力電纜安全運行有力保證，它通過使用先進的通信手段，并結合物聯網和大數據分析技術，不斷地提升著電力電纜運行能力監管水平，尤其在電纜溫度實時、環境氣體、視頻監控等方面發揮著統一管理的作用。

2 主站系統設計原則

為確保系統的實施成功與可持續發展，應該遵循“規范統一，技術先進，穩定性和高可靠性，可擴展性好，開放性和標準化”等原則。

2.1 規范統一

統一的設計原則和規范，系統參考國家電網《集中監控中心主站監控系統技術及功能規范》說明進行設計[2]，為適應國網公司生產運行精益化管理需要，滿足變電站集中監控標準化建設對技術支持體系的需要，主站系統開發和設計遵循規范統一。

2.2 技術先進性

主站系統設計兼顧當前和未來需求，并結合物聯網、三維可視化以及光纖傳感技術，從而促進電力電纜監控的智能化集成，系統在國內領域處于領先水平。

2.3 穩定性和高可靠性

主站系統設計充分考慮軟件架構設計和數據架構設計，通過有效地集成智能傳感器、采集終端、網絡通信技術，實現系統的系統的穩定性和可靠性。

2.4 可擴展性

主站系統設計保證當前數據要求外，也要考慮將來的系統擴容、功能擴容和結構上易于擴展，應對需求變化。

2.5 開放性和標準化

主站系統具有統一的對外接口，如IEC-104規約、IEC-61850規約[3]等，從而應對來自第三方系統或者設備的接入。

3 主站系統總體架構

在線監測系統在高壓電纜監測中應用較為廣泛，通過傳感器采集數據，將現場情況實時直觀地展現在維護人員面前，無需人員去現場就可以掌握第一手現場情況報告，大大提升了高壓電纜維護和管理的效率[4]。在線監測系統通過現場傳回的實時數據，實時分析和及時預警、告警，給高壓電纜的監測帶來了數字化、流程化、實時化的方便。

根據系統架構各個監測數據采集系統將數據通過104規約制定的數據規則上傳至主站系統，以主站總覽監控的角度對數據進行展示、處理、分析和調度，實現主站平臺統一管理的目的。主站系統平臺可以分為如下幾層：

應用層：主要用于系統管理和數據展示以及數據分析和應用，展示形式可以通過三維、GIS和組態方式等。

平臺層：提供應用層使用的后臺服務，如GIS地圖服務，Grafana大屏數據展示服務，以及Unity組態服務等。

Postgresql數據庫層：該數據庫具有強大的數據存儲能力，較為靈活，有效的應對實時數據和歷史數據的長期存儲。

外部數據接入層：提供各個采集終端設備數據接入，接入方式通過標準的通信協議和規約實現設備狀態、故障信息、報警信息等數據接入平臺。

電纜本體溫度可以通過光纖傳感技術實現監測，即在電纜上布上無源、抗電磁干擾的光纖，以光纖作為感溫介質和傳輸通道將整個沿線的電纜的溫度傳回監控平臺系統，通過觀察光纖傳回的溫度曲線，及時發現溫度升高位置，結合其他傳感設備，定位故障點，及時解除警情，有效控制事故的發生[5]。

4 主站系統特點

4.1 主站系統功能

高壓電力電纜實時在線監測主站系統功能總結如下：

（1）環境監測功能，實時監測電纜隧道內的溫濕度、有害氣體等環境參數；

（2）電纜本體溫度監測功能，通過DTS（分布式感溫探測儀），利用光線傳感技術對電纜本體溫度進行監測；

（3）視頻監控功能，對電纜隧道防火門，出入口，電纜接頭等重點位置進行視頻監控，實時查看監測點視頻信息；

（4）防入侵檢測功能，通過智能電子井蓋來監控隧道出入口和井蓋出口位置；

（5）設備聯動控制功能，系統通過遠程控制或者自動聯動實現設備控制；

（6）實時組態展示功能，通過三維場景，組態，進行數據展示，當有報警發生時，通過組態信息進行報警展示；

（7）GIS地圖顯示功能可將管轄范圍內的設備準確地在GIS地圖上顯示，方便設備故障定位及時搶修。

4.2 主站系統特點

（1）實現電纜狀態信息多維度展示：系統將三維、GIS、和實時組態完美結合，對電纜線路狀態進行全方位監測，結合各類傳感器對電纜進行實時監控。

（2）電纜運行狀態的評價：系統通過對各個終端采集進行數據分析，結合數據報警狀態，設備應用狀態，將電纜線路運行狀態進行量化評估，為運維人員實時展示現場狀態。

（3）系統自動輪詢訪問機制：主站系統可以自動的對各個站端系統進行數據輪詢監測，以總召喚的方式向各個站端進行數據通信，提高了電纜運維人員巡檢力度。

（4）智能聯動控制：主站系統可以對設備進行遠程控制，并將設備報警與傳感器進行自動聯動處理，有效的解決報警問題。

（5）組態式監控：主站系統采用組態技術進行開發，實時場景可進行'搭積木'式開發，并具有豐富的隧道專用圖元，能夠使監控實時畫面靈活定制。

5 結語

高壓電力電纜實時在線監測主站的實施和應用，是國家電網針對變電站智能化管理的產物，從而進一步實現了無人變電站智能化應用能力[6]。物聯網時代的開啟，更是為監測高壓電力電纜注入了新的技術資源，結合傳統的技術手段，有效控制高壓電纜的事故發生率，為電力系統安全穩定運行提供可靠保障，使電力系統向良性循環發展。

[1] 卞佳音.高壓電力電纜故障監測技術的研究[D].廣州：華南理工大學，2012.

[2] 朱博.長距離電力電纜絕緣在線監測及故障定位技術研究[D].哈爾濱：哈爾濱理工大學，2015.

[3] 賀繼鑫，郭圣偉.高壓電纜故障檢測和交流耐壓試驗的應用[J].電源技術與應用，2012(9)：21-22.

[4] 蔡楚寶，周長城.高壓電力電纜故障監測技術的研究[J].中國科技投資，2013(26)：90.

[5] 王愛華.高壓電力電纜故障監測技術的研究[D].大連理工大學，2009.

[6] 屈光宇，沈菲等.高壓電纜故障分析及檢測方法研究[J].能源與節能，2017(2)：50-52.