電力電纜線路回流纜防盜報(bào)警裝置的研制與應(yīng)用

黃肖為 婁雨風(fēng) 周銘權(quán) 董琪

摘 要：電力電纜回流纜防盜報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對電力電纜回流纜狀態(tài)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，及時(shí)反映報(bào)警信息，可有效預(yù)測回流纜被盜。對電纜線路回流纜經(jīng)常出現(xiàn)偷盜、挖掘、觸碰、敲打等情況及時(shí)防盜報(bào)警和防區(qū)定位，并將報(bào)警信息及時(shí)反饋給運(yùn)維工作人員，降低了被盜的發(fā)生率。

關(guān)鍵詞：回流纜；防盜；報(bào)警；防區(qū)；定位

中圖分類號：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）13-0182-03

Abstract： The anti-theft alarm system of power cable reflux cable can monitor the status of power cable reflux cable in real time and reflect alarm information in time， which can effectively predict the theft of reflux cable. The backflow cable of cable line often has theft， excavation， touch， knock and other situations such as timely burglar alarm and district positioning， and timely feedback of alarm information to the operation and maintenance staff reduces the incidence of theft.

Keywords： reflux cable； anti-theft； alarm； defensive zone； location

引言

輸電電纜近十年的發(fā)展可謂是突飛猛進(jìn)，無論是從電力設(shè)施的規(guī)模上還是供電質(zhì)量的可靠性上，都取得了不菲的成績。與此同時(shí)，輸電電纜也引了不少設(shè)備被盜問題。其中，電纜回流纜是最具代表性的，對電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行直接構(gòu)成了威脅。

作為電纜管理人員，我們對打擊盜竊或破壞電纜設(shè)施、危害電網(wǎng)安全的犯罪義不容辭。因此遏制回流纜被盜成為當(dāng)務(wù)之急。

1 項(xiàng)目概述

近年來，電纜等長距離系統(tǒng)的電力電纜回流纜、光纜偷盜情況屢見不鮮，包括視頻監(jiān)控的各種措施，也難以在成本可接受的前提下提供可靠的防盜預(yù)警方案。作為電纜綜合環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的重要保障部分，我公司自主研發(fā)的回流纜防盜報(bào)警基于RFID技術(shù)的回流纜防盜報(bào)警系統(tǒng)，內(nèi)嵌式振動(dòng)傳感器的智能報(bào)警模塊，當(dāng)其姿態(tài)、位置或狀態(tài)發(fā)生異常變化時(shí)，其上的智能報(bào)警模塊通過傳感器立即感知，并向附近的智能數(shù)據(jù)監(jiān)測主機(jī)發(fā)送報(bào)警信息，智能數(shù)據(jù)監(jiān)測主機(jī)通過RFID技術(shù)接收相關(guān)信號并完成數(shù)據(jù)處理，并通過GPRS通信方式，將信息傳送至電力管理中心的信息中心，將前端感應(yīng)裝置編碼、編號和位置信息與GIS地圖結(jié)合，迅速判斷被監(jiān)控對象的位置與狀態(tài)并進(jìn)行報(bào)警，報(bào)警將通知電力部門管理中心。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是靈敏度高，測量距離長。

對電纜中的電纜和光纜被盜、被破壞時(shí)出現(xiàn)的觸纜、拉拽行為，監(jiān)控主機(jī)可及時(shí)定位行為發(fā)生點(diǎn)并進(jìn)行報(bào)警，從而使得相關(guān)工作人員了解是否有盜纜行為的發(fā)生，并且采取相關(guān)禁止措施。

回流纜防盜報(bào)警系統(tǒng)使用光纜作為傳感單元，利用計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和控制并實(shí)現(xiàn)長距離、大范圍防區(qū)的探測，每防區(qū)的長度可達(dá)數(shù)百米至數(shù)千米。系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的不同可分為外露式和隱藏式兩種。報(bào)警信號可能過有線或無線兩種傳輸方式，既可以應(yīng)用于各種類型防盜設(shè)施設(shè)備及防范區(qū)域圍墻等各類周界，也適用于草坪、砂礫層、地磚、地板、水泥地面、普通土壤下，其技術(shù)達(dá)到同類產(chǎn)品的國際先進(jìn)水平。系統(tǒng)采用一纜式結(jié)構(gòu)，在保護(hù)范圍不需鋪設(shè)任何供電及通信線路，可廣泛應(yīng)用各種電纜通道、工井、接頭井、野外環(huán)境、邊界線等不便鋪設(shè)供電線路的場所，可為客戶大大節(jié)約供電設(shè)備與線路的成本，并簡化施工。該系統(tǒng)不受地形、地面不平坦等因素的影響，其探測靈敏度不受潮濕、溫度、雨雪等天氣的影響，支持全天候工作。

2 設(shè)計(jì)原則

（1）以確保電纜運(yùn)行，人身安全和電纜輸送能力為目的，對電纜實(shí)行統(tǒng)一監(jiān)控和集中管理。

（2）建立全方面的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，完成智能監(jiān)控、操作、維護(hù)、通信、資源共享等功能，各子系統(tǒng)保持相對獨(dú)立性，且均有自診斷功能，以便及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)異常和故障，并能迅速地清除故障。

（3）考慮到了電纜敷設(shè)復(fù)雜的地理環(huán)境，采用了成熟技術(shù)及產(chǎn)品，關(guān)鍵的設(shè)備采用了全新的冗余配置，以保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

（4）系統(tǒng)具有開放性、可靠性、先進(jìn)性、可擴(kuò)展性等特點(diǎn)，同時(shí)具有高速、實(shí)時(shí)、可靠監(jiān)測電纜內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)以及監(jiān)測各類事故、災(zāi)情的能力，還能掌握各類管理信息，及時(shí)做出有效的措施。主系統(tǒng)具有開放性，子系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性余留管理的網(wǎng)絡(luò)接口和通信接口。

（5）為便于對電纜進(jìn)行科學(xué)化管理，從“人性化”的角度將多個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行整合。

3 系統(tǒng)架構(gòu)

3.1 總述

本系統(tǒng)主要建設(shè)對電纜本體、回流纜、通道和環(huán)境振動(dòng)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并探測盜纜、破壞電纜回流纜的事件，進(jìn)行定位報(bào)警和聲光報(bào)警，主要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)方面：

采用分布式光纖傳感技術(shù)，通過建立監(jiān)控中心，及時(shí)地掌握各個(gè)電纜內(nèi)的環(huán)境情況及各控制設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)。集中化管理電纜防盜報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)對報(bào)警的統(tǒng)計(jì)和分析，實(shí)現(xiàn)環(huán)境異常與現(xiàn)場聲光報(bào)警設(shè)備的聯(lián)動(dòng)控制。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)圖（見圖1）

3.3 基本原理

當(dāng)光纖傳感器受到外界干擾影響時(shí)，光纖中傳輸光的部分特性就發(fā)生改變，通過配置特殊的倍感測設(shè)備，經(jīng)過信號采集與分析，能檢測光的特性（即衰減、相位、波長、極化、模場分布和傳播時(shí)間）變化。光的特性變化通過報(bào)警控制器的特殊計(jì)算法和光數(shù)據(jù)分析處理，區(qū)分第三方入侵行為與外力破壞或正常干擾，實(shí)現(xiàn)報(bào)警及定位功能。

光纖中傳輸?shù)墓庹顟B(tài)及受干擾狀態(tài)傳播方式的圖形比較如下（如圖2）。

本系統(tǒng)主要基于“光纖干涉儀”原理。為了檢測微弱振動(dòng)，采用兩芯單模光纖構(gòu)成平衡光纖干涉儀，當(dāng)用相干激光器向其發(fā)射一束激光，由這兩根光纖組成的干涉儀輸出干涉光信號，當(dāng)光纖受到外界侵?jǐn)_，如：偷盜、挖掘、觸碰、敲打等，則干涉光的輸出波形改變，并產(chǎn)生干涉圖像，通過光探測器可檢測到這一波形變化，通過軟件分析變化波形的特征，可以分辯出事件的真實(shí)情況，從而達(dá)到“入侵模式識別”的效果，低誤報(bào)，高靈敏度防盜效果。

3.4 基本特性

長距離無源監(jiān)控、防雷、防火、防爆、防偵測，抗干擾。

長距離定位算法。

施工簡單，系統(tǒng)安全可靠，易維護(hù)、成本極低。

可直接利用單模通訊光纜中的一芯進(jìn)行分布式振動(dòng)測量，無需敷設(shè)專用光纜。

3.5 系統(tǒng)特點(diǎn)

測量距離遠(yuǎn)：探測距離可達(dá)30km，并能精確定位侵害點(diǎn)。

連續(xù)分布式測量：可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)多事件同時(shí)監(jiān)測，且互不影響。

靈敏度高，精度高：系統(tǒng)參數(shù)根據(jù)環(huán)境配置，可直接使用標(biāo)準(zhǔn)通信光纜，監(jiān)測區(qū)域根據(jù)現(xiàn)場劃分。

反應(yīng)迅速：單通道掃描周期低至1s。

豐富的模式識別：后臺模式識別，經(jīng)過模式分析準(zhǔn)確判定入侵事件。

極佳的穩(wěn)定性：可在風(fēng)雨、雷電、海底等危險(xiǎn)及惡劣環(huán)境中使用，抗誤報(bào)性強(qiáng)。

電磁絕緣性極好，不受電磁干擾，本質(zhì)防雷：傳感光纖其材質(zhì)是石英，完全絕緣、防腐蝕；光纖中傳輸?shù)募す饷}沖的頻段遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電磁場的頻段，完全不受電磁干擾，因此即使在強(qiáng)電磁場環(huán)境下工作也完全不受影響。

本征安全可靠：完全不會產(chǎn)生電火花，光纖中傳輸?shù)募す饷}沖平均功率很低，即使光纖斷裂，也不會產(chǎn)生任何危險(xiǎn)。

施工簡單，維護(hù)方便：有極好的抗壓抗拉強(qiáng)度，施工方便簡單，在使用過程中很難出現(xiàn)問題，即使出現(xiàn)破壞，經(jīng)專業(yè)人員重新熔接后便可恢復(fù)工作。

附加損耗容忍度高： 均能容忍3db的附加損耗，既在除去衰減損耗以后，出現(xiàn)50%的額外損耗，均能正常工作。

高度智能化，輕松實(shí)現(xiàn)無人值守：在檢測到異常時(shí)可以通過短信、手機(jī)APP軟件和互聯(lián)網(wǎng)將報(bào)告發(fā)送給直接負(fù)責(zé)人。開放性設(shè)計(jì)，便于數(shù)據(jù)管理及現(xiàn)場控制。

4 系統(tǒng)軟件功能

通過實(shí)時(shí)監(jiān)測電纜沿線的振動(dòng)信號分布，分析傳感信號的強(qiáng)度幅值、空間尺度、時(shí)間、頻率等參數(shù)，判斷出盜取電纜時(shí)的動(dòng)纜和割取事件，并采用光時(shí)域反射原理（OTDR）對事件信號進(jìn)行精確定位，從而實(shí)現(xiàn)對應(yīng)電纜位置的報(bào)警。界面可導(dǎo)入真實(shí)電纜分布地圖，并在軟件后臺進(jìn)行分區(qū)定位和報(bào)警參數(shù)設(shè)置，即可在主界面的地圖上實(shí)時(shí)顯示報(bào)警事件的點(diǎn)位信息，人機(jī)互動(dòng)直觀生動(dòng)。

同時(shí)，通過不同選單，本軟件還可實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)存儲、查詢；帳戶登陸設(shè)置；地圖編輯分類等多種功能，可完全滿足多種電纜防盜環(huán)境的現(xiàn)場條件和應(yīng)用需求。

界面設(shè)計(jì)非常個(gè)性化，具有直觀、簡單、方便的特點(diǎn)，可以滿足客戶個(gè)性化的操作要求，同時(shí)本系統(tǒng)的開發(fā)是具有針對性的，因此操作界面可以充分滿足客戶個(gè)性化的要求。

軟件主要功能：

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)控電纜溝電纜安全狀況，并將每隔固定時(shí)間的相關(guān)信息記錄，可隨時(shí)調(diào)檔進(jìn)行查閱或打印。

（2）可自設(shè)定預(yù)警和報(bào)警參數(shù)。

（3）查詢多點(diǎn)的歷史記錄，支持?jǐn)?shù)據(jù)回放功能：可隨時(shí)調(diào)用、分析歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行最大值篩選及疲勞分析，并同時(shí)顯示圖形曲線及實(shí)測數(shù)值。

（4）軟件預(yù)先設(shè)計(jì)有預(yù)留模塊，以備以后擴(kuò)充使用。

（5）可根據(jù)路由標(biāo)定，針對不同區(qū)域設(shè)定不用報(bào)警閾值，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)零誤報(bào)，無漏報(bào)。

（6）系統(tǒng)自檢：可對系統(tǒng)內(nèi)的信號處理器、傳輸光纜、探測器的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)自檢，如故障及時(shí)報(bào)警，巡檢周期為0.2s。

（7）報(bào)警記錄查詢：可記錄系統(tǒng)終生所有的報(bào)警記錄，并可查詢、可導(dǎo)出、可打印。

（8）歷史數(shù)據(jù)查詢：可記錄不少于1年的歷史數(shù)據(jù)，并可查詢、可導(dǎo)出、可打印。

（9）系統(tǒng)管理功能：可對系統(tǒng)進(jìn)行用戶管理、數(shù)據(jù)管理、權(quán)限管理等。

5 安裝說明及安裝工藝

振動(dòng)傳感光纜的安裝：

電力電纜回流纜：在接頭井接地箱內(nèi)旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)采集器，如圖3所示的采集器位置，防區(qū)設(shè)定可根據(jù)全線接頭井位置進(jìn)行防范區(qū)域區(qū)分。在一個(gè)防區(qū)內(nèi)接頭井位置須將振動(dòng)光纜與回流纜靠近固定，在回流纜入排管或直埋時(shí)可分開敷設(shè)，如振動(dòng)光纜須直接敷設(shè)與土層時(shí)須深度保持在50cm左右位置，工井內(nèi)的振動(dòng)光纜的敷設(shè)方式與接頭井內(nèi)的敷設(shè)方式一致。

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