一種電纜防外力破壞智能預警系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

張四維，趙彥杰，翟超超，王雨陽

（南京供電公司運維檢修部，江蘇 南京 210000）

0 引 言

隨著城市電網(wǎng)的快速發(fā)展，電纜線路日益密集。在城市建設、地鐵施工以及道路改造等施工環(huán)節(jié)中，對電纜線路造成破壞的事故發(fā)生概率越來越高，不但影響電網(wǎng)運行的可靠性和安全性，而且會危及人們的財產(chǎn)安全。長久以來，我國電纜線路巡檢主要依靠巡檢人員定期定時進行人工巡檢。由于受氣候條件、環(huán)境因素、人員素質(zhì)和責任心等多方面因素制約，巡檢質(zhì)量和到位率無法保證。同時，對反映電纜線路運行狀態(tài)、缺陷等信息得不到及時反饋，電纜線路隱患不能及時發(fā)現(xiàn)，遭受外力破壞時得不到及時修復，從而引發(fā)大面積的停電故障。另外，利用傳統(tǒng)的巡檢管理方法難以有效監(jiān)督巡檢人員，而巡檢不到位而引發(fā)的電纜線路事故屢見不鮮。為了保證電纜線路安全可靠運行，減少遭受外力破壞的概率，改革傳統(tǒng)落后巡檢方式的呼聲越來越高。因此，需要有一套科學、可靠的智能預警系統(tǒng)實時監(jiān)控電纜線路，防止和降低電纜線路遭受外力破壞的事故發(fā)生，同時監(jiān)督巡檢人員巡檢路線的到位情況、工作狀態(tài)以及對電纜線路巡檢工作進行規(guī)范化管理，全方位立體確保電纜線路的安全可靠運行。

1 電纜線路外破壞成因

市政施工是電纜線路外力破壞的主要原因之一[1]。隨著城市建設的快速發(fā)展，地鐵施工、道路改造等地下工程項目大規(guī)模展開，相關的電力電纜圖樣資料落后于實際，電纜線路方位標記不準、不符合實際情況的現(xiàn)象屢有發(fā)生。如果施工方不進行現(xiàn)場勘察，盲目施工，會給電纜線路的運行環(huán)境造成很大困擾，增加其遭受外力破壞的可能性。

現(xiàn)階段，國家電網(wǎng)快速發(fā)展，導致高壓電纜運行力量不足。部分維護人員責任心不強，巡視不到位，遺漏現(xiàn)象較為普遍，影響電纜線路的日常維護。再加上一些地方監(jiān)管不到位，盜竊問題嚴重，造成電纜設備被盜和外力破壞事故。此外，導致電纜線路外力破壞的一個重要原因是電力部門缺乏行之有效的管理措施。由于缺乏嚴厲的保護措施，無法對肇事者或者單位采取有效的制裁手段，使其得不到應有的懲罰，造成難以有效控制電纜外力破壞事故的局面。

2 電纜防外力破壞智能預警系統(tǒng)設計

電纜線路防外力破壞智能預警系統(tǒng)通過全天候方式，對電纜線路下車輛超高作業(yè)、樹木生長過快、超高建筑、塔基傾斜、道路建設以及地鐵施工等外力破壞進行監(jiān)控和預警。監(jiān)測到外力破壞時，前端將及時發(fā)出語音警告，并借助無線通信實時將外力破壞視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶蠖吮O(jiān)控分析中心，同時以手機短信方式發(fā)送到設置好的值班人員手持設備上，提示相關人員重視告警區(qū)域，降低電纜線路受外力破壞造成的停電影響。電纜線路防外力破壞智能預警系統(tǒng)采用模塊化設計，由前端視頻采集單元、聲音報警器、圖像處理模塊、主控制單元、通信模塊、后臺監(jiān)測模塊組成以及電源模塊成組成[2]。電纜線路防外力破壞智能預警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

2.1 數(shù)據(jù)采集模塊

電纜線路防外力破壞智能預警系統(tǒng)的主控單元控制攝像機和視頻采集模塊，電纜線路現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)信息，通過屏蔽電纜引入中央數(shù)據(jù)處理單元的微處理器，從而對采集的視頻進行壓縮處理，再由微處理器對采樣數(shù)據(jù)進行視頻差異分析處理后，將采集結(jié)果打包、存儲生成報警數(shù)據(jù)，實現(xiàn)后臺數(shù)據(jù)的對接，從而將電纜線路報警提示發(fā)送給前端聲音裝置進行聲音報警，對現(xiàn)場危險人員或車輛進行警示[3]。通過數(shù)據(jù)采集模塊可以實現(xiàn)全天候的視頻監(jiān)測、對電纜線路異常情況進行智能分析、及時將突發(fā)情況上傳圖像至后臺監(jiān)控中心并自動進行告警，對于外在因素破壞電力設施而引起的電纜線路故障具有科學有效的預警作用。

圖1 智能預警系統(tǒng)安裝結(jié)構(gòu)圖

2.2 后臺監(jiān)控模塊

通過無線通信網(wǎng)絡將電纜線路運行狀態(tài)的相關數(shù)據(jù)回傳到后臺控制中心，并存儲到數(shù)據(jù)庫中供用戶瀏覽、查詢和分析，同時將報警信息和報警圖片發(fā)送給值班人員。數(shù)據(jù)庫中，可以直接讀取電纜線路防外力破壞智能預警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成信息，不用給在線監(jiān)測子系統(tǒng)安裝其他支撐軟件，只需要將電纜線路防外力破壞智能預警系統(tǒng)與中心數(shù)據(jù)庫服務器組建在一個局域網(wǎng)內(nèi)即可[4]。標準通信協(xié)議便于系統(tǒng)擴展，當有新的在線監(jiān)測系統(tǒng)添加時，只要該子系統(tǒng)滿足標準通信協(xié)議，這些電纜線路的數(shù)據(jù)信息即可順利上傳到中心數(shù)據(jù)庫，極大地提升了資源的使用便利性。

2.3 電源支撐模塊

為了能夠給電纜線路防外力破壞智能預警系統(tǒng)提供可靠的電源供應，使用太陽能和風力發(fā)電組的設計模式，提供恒流充電、恒壓充電以及分預充電等多形式對蓄電池進行充電，確保電源供應，便于后臺實時了解和掌握電纜線路的實時情況。通過可持續(xù)電源供應，電纜線路防外力破壞智能預警系統(tǒng)可以對電纜線路進行全方位不間斷實時監(jiān)控，極大地減輕了巡視人員的勞動強度，為企業(yè)提供直觀、可靠的線路狀態(tài)信息，提高了線路安全運行水平。它可用于電力搶修現(xiàn)場實時傳輸搶修事件情形，同時支持管理監(jiān)測搶修維護，為電纜線路的安全運行提供了有力保障。

3 結(jié) 論

隨著國家電網(wǎng)的快速發(fā)展，人們的生產(chǎn)生活對電能的依賴程度越來越高，對電力設備的維護也有了更高要求，需提升電網(wǎng)設備的運行效率，延長使用壽命，提供更加安全可靠的電能輸送環(huán)境。因此，基于智能信息技術設計了一種電纜防外力破壞智能預警系統(tǒng)，試圖為電纜安全運行提供行之有效的可行性建議。