電力電纜線路回流纜防盜報警裝置的研制與應用

黃肖為 婁雨風 周銘權 董琪

摘 要：電力電纜回流纜防盜報警系統，實現對電力電纜回流纜狀態實時在線監測，及時反映報警信息，可有效預測回流纜被盜。對電纜線路回流纜經常出現偷盜、挖掘、觸碰、敲打等情況及時防盜報警和防區定位，并將報警信息及時反饋給運維工作人員，降低了被盜的發生率。

關鍵詞：回流纜；防盜；報警；防區；定位

中圖分類號：TM75 文獻標志碼：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展可謂是突飛猛進，無論是從電力設施的規模上還是供電質量的可靠性上，都取得了不菲的成績。與此同時，輸電電纜也引了不少設備被盜問題。其中，電纜回流纜是最具代表性的，對電網系統的安全穩定運行直接構成了威脅。

作為電纜管理人員，我們對打擊盜竊或破壞電纜設施、危害電網安全的犯罪義不容辭。因此遏制回流纜被盜成為當務之急。

1 項目概述

近年來，電纜等長距離系統的電力電纜回流纜、光纜偷盜情況屢見不鮮，包括視頻監控的各種措施，也難以在成本可接受的前提下提供可靠的防盜預警方案。作為電纜綜合環境監測系統的重要保障部分，我公司自主研發的回流纜防盜報警基于RFID技術的回流纜防盜報警系統，內嵌式振動傳感器的智能報警模塊，當其姿態、位置或狀態發生異常變化時，其上的智能報警模塊通過傳感器立即感知，并向附近的智能數據監測主機發送報警信息，智能數據監測主機通過RFID技術接收相關信號并完成數據處理，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，將前端感應裝置編碼、編號和位置信息與GIS地圖結合，迅速判斷被監控對象的位置與狀態并進行報警，報警將通知電力部門管理中心。該系統的特點是靈敏度高，測量距離長。

對電纜中的電纜和光纜被盜、被破壞時出現的觸纜、拉拽行為，監控主機可及時定位行為發生點并進行報警，從而使得相關工作人員了解是否有盜纜行為的發生，并且采取相關禁止措施。

回流纜防盜報警系統使用光纜作為傳感單元，利用計算機對數據進行采集和控制并實現長距離、大范圍防區的探測，每防區的長度可達數百米至數千米。系統根據實際應用的不同可分為外露式和隱藏式兩種。報警信號可能過有線或無線兩種傳輸方式，既可以應用于各種類型防盜設施設備及防范區域圍墻等各類周界，也適用于草坪、砂礫層、地磚、地板、水泥地面、普通土壤下，其技術達到同類產品的國際先進水平。系統采用一纜式結構，在保護范圍不需鋪設任何供電及通信線路，可廣泛應用各種電纜通道、工井、接頭井、野外環境、邊界線等不便鋪設供電線路的場所，可為客戶大大節約供電設備與線路的成本，并簡化施工。該系統不受地形、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 設計原則

（1）以確保電纜運行，人身安全和電纜輸送能力為目的，對電纜實行統一監控和集中管理。

（2）建立全方面的計算機網絡系統，完成智能監控、操作、維護、通信、資源共享等功能，各子系統保持相對獨立性，且均有自診斷功能，以便及時準確地發現異常和故障，并能迅速地清除故障。

（3）考慮到了電纜敷設復雜的地理環境，采用了成熟技術及產品，關鍵的設備采用了全新的冗余配置，以保證系統運行的可靠性。

（4）系統具有開放性、可靠性、先進性、可擴展性等特點，同時具有高速、實時、可靠監測電纜內運行狀態以及監測各類事故、災情的能力，還能掌握各類管理信息，及時做出有效的措施。主系統具有開放性，子系統具有可擴展性余留管理的網絡接口和通信接口。

（5）為便于對電纜進行科學化管理，從“人性化”的角度將多個子系統進行整合。

3 系統架構

3.1 總述

本系統主要建設對電纜本體、回流纜、通道和環境振動信息的實時監測，并探測盜纜、破壞電纜回流纜的事件，進行定位報警和聲光報警，主要實現以下幾個方面：

采用分布式光纖傳感技術，通過建立監控中心，及時地掌握各個電纜內的環境情況及各控制設施的運行狀態。集中化管理電纜防盜報警信息，實現對報警的統計和分析，實現環境異常與現場聲光報警設備的聯動控制。

3.2 系統架構圖（見圖1）

3.3 基本原理

當光纖傳感器受到外界干擾影響時，光纖中傳輸光的部分特性就發生改變，通過配置特殊的倍感測設備，經過信號采集與分析，能檢測光的特性（即衰減、相位、波長、極化、模場分布和傳播時間）變化。光的特性變化通過報警控制器的特殊計算法和光數據分析處理，區分第三方入侵行為與外力破壞或正常干擾，實現報警及定位功能。

光纖中傳輸的光正常狀態及受干擾狀態傳播方式的圖形比較如下（如圖2）。

本系統主要基于“光纖干涉儀”原理。為了檢測微弱振動，采用兩芯單模光纖構成平衡光纖干涉儀，當用相干激光器向其發射一束激光，由這兩根光纖組成的干涉儀輸出干涉光信號，當光纖受到外界侵擾，如：偷盜、挖掘、觸碰、敲打等，則干涉光的輸出波形改變，并產生干涉圖像，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情況，從而達到“入侵模式識別”的效果，低誤報，高靈敏度防盜效果。

3.4 基本特性

長距離無源監控、防雷、防火、防爆、防偵測，抗干擾。

長距離定位算法。

施工簡單，系統安全可靠，易維護、成本極低。

可直接利用單模通訊光纜中的一芯進行分布式振動測量，無需敷設專用光纜。

3.5 系統特點

測量距離遠：探測距離可達30km，并能精確定位侵害點。

連續分布式測量：可實現多點多事件同時監測，且互不影響。

靈敏度高，精度高：系統參數根據環境配置，可直接使用標準通信光纜，監測區域根據現場劃分。

反應迅速：單通道掃描周期低至1s。

豐富的模式識別：后臺模式識別，經過模式分析準確判定入侵事件。

極佳的穩定性：可在風雨、雷電、海底等危險及惡劣環境中使用，抗誤報性強。

電磁絕緣性極好，不受電磁干擾，本質防雷：傳感光纖其材質是石英，完全絕緣、防腐蝕；光纖中傳輸的激光脈沖的頻段遠遠高于電磁場的頻段，完全不受電磁干擾，因此即使在強電磁場環境下工作也完全不受影響。

本征安全可靠：完全不會產生電火花，光纖中傳輸的激光脈沖平均功率很低，即使光纖斷裂，也不會產生任何危險。

施工簡單，維護方便：有極好的抗壓抗拉強度，施工方便簡單，在使用過程中很難出現問題，即使出現破壞，經專業人員重新熔接后便可恢復工作。

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50%的額外損耗，均能正常工作。

高度智能化，輕松實現無人值守：在檢測到異常時可以通過短信、手機APP軟件和互聯網將報告發送給直接負責人。開放性設計，便于數據管理及現場控制。

4 系統軟件功能

通過實時監測電纜沿線的振動信號分布，分析傳感信號的強度幅值、空間尺度、時間、頻率等參數，判斷出盜取電纜時的動纜和割取事件，并采用光時域反射原理（OTDR）對事件信號進行精確定位，從而實現對應電纜位置的報警。界面可導入真實電纜分布地圖，并在軟件后臺進行分區定位和報警參數設置，即可在主界面的地圖上實時顯示報警事件的點位信息，人機互動直觀生動。

同時，通過不同選單，本軟件還可實現歷史數據存儲、查詢；帳戶登陸設置；地圖編輯分類等多種功能，可完全滿足多種電纜防盜環境的現場條件和應用需求。

界面設計非常個性化，具有直觀、簡單、方便的特點，可以滿足客戶個性化的操作要求，同時本系統的開發是具有針對性的，因此操作界面可以充分滿足客戶個性化的要求。

軟件主要功能：

（1）實時監控電纜溝電纜安全狀況，并將每隔固定時間的相關信息記錄，可隨時調檔進行查閱或打印。

（2）可自設定預警和報警參數。

（3）查詢多點的歷史記錄，支持數據回放功能：可隨時調用、分析歷史數據，進行最大值篩選及疲勞分析，并同時顯示圖形曲線及實測數值。

（4）軟件預先設計有預留模塊，以備以后擴充使用。

（5）可根據路由標定，針對不同區域設定不用報警閾值，實現系統零誤報，無漏報。

（6）系統自檢：可對系統內的信號處理器、傳輸光纜、探測器的運行狀況進行實時自檢，如故障及時報警，巡檢周期為0.2s。

（7）報警記錄查詢：可記錄系統終生所有的報警記錄，并可查詢、可導出、可打印。

（8）歷史數據查詢：可記錄不少于1年的歷史數據，并可查詢、可導出、可打印。

（9）系統管理功能：可對系統進行用戶管理、數據管理、權限管理等。

5 安裝說明及安裝工藝

振動傳感光纜的安裝：

電力電纜回流纜：在接頭井接地箱內旋轉數據采集器，如圖3所示的采集器位置，防區設定可根據全線接頭井位置進行防范區域區分。在一個防區內接頭井位置須將振動光纜與回流纜靠近固定，在回流纜入排管或直埋時可分開敷設，如振動光纜須直接敷設與土層時須深度保持在50cm左右位置，工井內的振動光纜的敷設方式與接頭井內的敷設方式一致。

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