基于电子标识及天地图的配电网10kV电缆管理的研究

广东电网有限责任公司江门新会供电局　冯志坚



基于电子标识及天地图的配电网10kV电缆管理的研究

广东电网有限责任公司江门新会供电局冯志坚

【摘要】针对城市配电网地下10kV电缆走向不明问题，通过为电缆安装电子标识器，重新标识电缆走向，利用非接触式读写装置实现对电缆的现场快速定位。根据现场收集的电缆路径数据在天地图基础上绘制电缆路径图，建立城市地下电缆管线管理系统，达到电缆管线的信息化管理的目的。

【关键词】电子标识；天地图；电缆

0　引言

城市地区早期敷设的地下10kV电缆由于电缆本体缺乏有效标识，加上多年来市政道路和城区改造，容易出现电缆路径走向不明，电缆中间接头位置不明确的问题，为电缆的运行维护，故障排查带来很大的困难。利用电子标签及非接触式读写技术进行电缆路径标识和现场识别，通过电子地图建立电缆路径管理系统，能有效提升电缆的管理效果。

1　配电网地下10kV电缆路径探测与定位

在进行电子标识安装和系统建立前，需要摸清地下电缆管线现状，对现有电缆线路进行路径探测和定位。电缆探测使用地下管线定位仪进行，其利用的是电磁法探测原理：将发射机的交变低频(577Hz或33KHz)一次场源信号在顶管沿线进行分布，并在其周围空间产生交变的电磁场，探测人员在地面上用探测仪追踪该信号，从而探测出管线的路径及深度。这种方法的具有信号强，定位、定深精度高，易分辨临近管线的特点。探测到电缆路径后，再通过电缆相别识别仪，对同沟电缆线路进行回路识别。对准确识别后的电缆本体，粘贴电缆标识牌以标识电缆回路信息。

2　电子标识系统的构建

电子标识系统(EMS)是基于无线射频即RFID技术构建，由一组接收/发射信号的非接触式读写装置和电子信息标识器组成。电子信息标识器内部设置一个无源电路，由于记录和反馈标识器信息。标识器本体无需工作电源，外壳采用防腐合成非导电材料制成，达到防潮防腐抗冲击的效果。电子标识器分为三种：电子标识球、电子标识桩和电子标签，可用于标识电缆通道(电子标识球、标识桩)和电缆本体(电子标签)。

非接触式读写装置是一个电磁波发生接收装置，用于对电子标识器进行读写操作。其工作原理是，读写装置发出一定频率的电磁波信号(激励信号)，当靠近标识器时，标识器内无源电路感应激励信号后，产生感应电流，标识器内电路开始工作，并以电磁波方式反馈电子标签信息(回波信号)，回波信号由读写装置接收。通过调制读写装置和电子标识产生的电磁波的波长、频率、幅值等参数，可以实现电子标识器的非接触式读写操作[1]。

电子标识读(见图1)写器根据电子标识回波信号的返回时间和方向，可以计算出读写器与电子标识之间的距离和角度关系，可以实现对标识器的定位。由于标识器是沿电缆方向安装设置，因此跟踪标识器的位置即可实现电缆的路径的现场跟踪定位。

3　电子标识的安装

在完成电缆路径探测后，在电缆沟道路径上，安装电子标识球和电子标识桩，以标识电缆沟路径。电子标识球用于安装到电缆沟内，若电缆通过电缆沟敷设，电缆沟可以打开的情况下，可以在电缆沟内安装电子标识球。若电缆为直埋电缆或者电缆沟无法打开时，则在电缆路径上方安装电子标识桩。安装的电子标识器内存储的数据包括业主单位、线路名称、电压等级、距离电缆沟底深度以及设备描述5项。

图1　电子标识读写原理示意图

电子标识球和标识桩的装设标准为：电缆直线段每20米装设一个标识器；电缆中间接头，电缆转弯起点、终点及转弯半径顶点位置装设标识器。若转弯半径过大，可每隔0.3 米装设1个标识器以便更精确定位。地下电缆与其他地下设施和管线交越处，与建筑物的交越处的起点及终点，电缆横过道路、河流的两端，装设标识器。直埋电缆的盘留区；电缆保护管道的两端；非开挖敷设的地下管线的两端安装标识器[2]。

由于存在多条电缆共沟敷设的情况，因此还需要为电缆沟内的多条电缆安装电子标签，以区分不同的电缆。电子标签记录电缆本体、电缆中间接头属性信息，包括设备生产厂家、安装日期、安装人员等生产信息，也可以根据实际需要进行调整。

4　地下管线综合管理系统的构建

电缆完成现场探测和电子标识安装后，所形成的电缆基础数据量庞大，需要设计一个可视化信息系统进行管理。管理系统使用B/S模式构建，用户通过浏览器即可访问使用。系统包含电缆数据管理模块和电缆可视化展示模块两大部分。

(1)电缆数据管理模块构建

电缆数据管理模块用于存储电缆线路、电缆通道、电子标识器三类数据。管理模块由底层数据库，中间控制层和数据展示层三个层次构成。底层数据库采用Oracle构建，中间控制层使用JAVA编写，通过函数封包SQL数据库查询指令，为生产提供数据数据库查询功能。数据展示层使用PHP编写，使用网页形式进行展示，展示层通过表格方式，提供用于需要的数据，并提供搜索筛选等基础功能。

(2)电缆可视化展示模块

电缆可视化展示模块以天地图作为底图进行构建。天地图是2010年由国家测绘局发布的自主电子地图，是目前国内数据资源最全的地理信息服务系统[3]。在天地图基础上，采用分层分色方式，显示多项内容。首先是显示内容分层，系统建立5个显示层次。第一层是地图层，用于显示天地图地图数据；第二层为电缆通道层，用于绘制和显示电缆通道走向；第三层是电缆线路层，绘制和显示每条电缆的走向；第四层标识器层，绘制和显示已安装的电子标识器信息；第五层是建筑物层，用于绘制和显示相关地面建筑物信息，如变电站，配电站等。通过分层展示方式，用户可以根据需要灵活选择需要显示的内容，提高显示针对性。为提升图形辨识度，优化用户体验，系统上的电缆将根据敷设形式的不同，以不同的颜色和线型进行绘制，如图2所示，使电缆图形显示更加清晰明了。

图2　电缆路径和电子表示器在天地图上显示

(3)数据录入和路径生成

通过excel导入模板，用户可以把电缆现场定位得到的节点坐标数据，标识器坐标和属性数据批量导入系统内的数据库中。数据导入后，电缆数据管理模块可以实现数据的分类查询。电缆可视化展示模块可根据电缆节点坐标信息，电缆信息，电子标识器坐标和属性数据，在天地图地图上绘制出电缆走向和标识器图标，达到显示电缆走向的目标。

5　应用效果

电缆现场标识和地下管线综合管理系统的建立可有效提高配电网地下电缆管理效率。(1)实现地下电缆准确快速现场定位。配电网运行人员使用手持电子标识读写装置，在无需打开电缆沟盖板情况下，在电缆通道上方临近位置即可读取地下电缆沟内电子标识球和电缆上电子标签的信息，获取通道内每条电缆的详细信息，并能按照读写器上的方向指示，进行电缆路径跟踪，实现电缆的快速定位。该电缆现场定位方法，能有效提高电缆故障点定位速度，缩短电缆故障处理时间。(2)电缆信息的高效管理。通过地下管线综合管理系统内的电缆走向沿布图，可以直观快速的掌握全区地下电缆的分布情况，为电力线路规划、地下管道和路面施工管理提供准确有效的数据支持。系统记录电子标识的位置以及现场的安装照片及周边环境情况，使运行管理人员足不出户即可掌握电缆沿线的情况，对标识器的维护，电缆维护提高有力的支持。

6　结束语

通过电缆路径测量和电缆识别，在电缆路径沿线安装电子标识器，地下管线综合管理系统，实现电缆现场的快速定位，实现电缆数据的信息化管理，解决了以往城市地下缺乏标识，电缆路径不明的问题，达到缩短电缆故障点定位时间，提高地下管理效率的目的。

参考文献

[1]白红墙.无线射频技术在物流系统中的应用[J].人工智能与识别技术.2011(10).

[2]苏国胜,吴彬基.无线射频技术在电缆管理中的应用研究[J].企业技术开发.2014(33).

[3]邱海光.天地图在地震信息发布中的应用[J].微型机与应用.2012(31).

冯志坚（1984-），男，广东江门人，硕士，研究方向：配电网自动化。

作者简介：