电缆线路在线监测系统研究分析

薛明岭

摘要：电缆在线监测系统主要有电缆局部放电在线监测系统、电缆护层接地环流监测系统、电缆分布式光纤测温系统及视频监控系统，通过这些监控系统能够在电缆正常运行及无需拆动电缆任何部件的条件下，对其电缆及接头的局部放电、接地环流突变、温度变化等缺陷情况进行监测，及早发现电缆状态缺陷并了解其严重程度和发展趋势，实现电缆线路的状态维修，减少停电时间和节省维修费用，保障电缆线路的长期安全运行。

关键词：在线监测；局部放电；光纤测温；视频监控。

1概述

近几年，随着经济持续高速发展，电网规模迅速扩大和电压等级的不断提高，电力运营的安全性问题日益突出。特别是高压电缆在城市电网中广泛使用，产生了新的安全问题。

由于受规划和投资的约束，常见的设计是在电缆隧道或沟道内敷设若干回路电缆。而这种设计在获得良好的维护性的同时，具有明显的脆弱性，一旦某根电缆故障恶化引发明火，可能迅速殃及周围电缆和建筑结构，导致该管道内所有线路瘫痪。另外，公众和企业对共用设施的服务水平的要求迅速提升，不仅因为断电可能给企业造成巨额经济损失，还因为现代社会文明要求共用设施管理部门给予更高的服务承诺。所有这些都促使电力部门采取各种强有力的措施，来尽可能保证电网的可靠。

电缆在线监测系统为上述问题提供一个很好的解决方案，主要有电缆局部放电在线监测系统、电缆护层接地环流监测系统、电缆分布式光纤测温系统及视频监控系统。通过这些监控系统能够在电缆正常运行及无需拆动电缆任何部件的条件下，对其电缆及接头的局部放电、接地环流突变、温度变化等缺陷情况进行监测，及早发现电缆状态缺陷并了解其严重程度和发展趋势，实现电缆线路的状态维修，减少停电时间和节省维修费用，保障电缆线路的长期安全运行。

2电缆线路在线监测系统

2.1电缆局部放电在线监测系统

局部放电是发生在高压设备绝缘结构中局部区域内的放电现象，这种放电只是绝缘在局部范围内被击穿，而导体间绝缘并未发生贯穿性击穿。但如果局部放电长期存在，则在一定条件下将会造成设备电气绝缘强度的破坏。

脉冲电流法作为目前较为灵敏的局部放电检测法，早已经成为一种成熟的检测方法，在电力设备局部放电检测领域得到较为广泛的应用。近年来，随着交流耐压试验取代直流耐压试验成为电力电缆交接和预防性试验的主要手段，脉冲电流法将会更加广泛地应用到电力电缆局部放电检测和定位中去。

脉冲电流法的基本原理是：试品在加压情况下发生局部放电时，两端会产生一个瞬时的电压变化，此时如果经过一个耦合电容耦合到一个检测阻抗上，回路中就会产生一个脉冲电流，将该脉冲电流流经检测阻抗产生的脉冲电压予以采集、放大和显示处理，就可测定局部放电基本量。

电缆局放监测系统主要由局放传感器、局放信号处理器和局放监测主机构成。

1）局放传感器：安装在电缆接头接地线上，实时感应电缆局部放电信号，通过BNC接口输出至局放信号处理器。

2）局放信号处理器（PD Check）：局放信号处理器是前端高速宽带采样及信号传输单元，安装在现场监测点，可监测电缆左右各1km范围内的局放信号。

3）局放监测主机：安装在输电管理所，后台安装有上位局放信号监测软件，通过DTU无线传输器接收各PD传感器的检测信号。对接收到的监测数据进行分析处理，评估电缆的缺陷状态，如有任何局放指标超标，立即输出报警。

2.2电缆护层接地环流在线监测系统

电缆护层接地环流在线监测系统主要用于电力系统110kV及以上电缆金属护层接地环流的监测跟踪，利用无线网络传输模式实现信号的远距离传送。电缆护层接地环流的大小对电缆线路的安全稳定运行有着重要的作用。当金属护层接地环流异常时，系统会自动报警，信号被实时传送到集中监控中心，将接地环流在线监测设备测量数据与电缆负荷数据（从电力调度中心提供）进行对比和综合分析，从而达到实时掌握电缆金属护层接地系统的运行状况的目的。

电缆护层接地环流在线监测系统可以对电力电缆运行过程中的重要参数、参量进行在线实时监测，监测的参量主要是护层接地环流，是电力电缆运行过程中的重要故障测巡手段，有效减少人工巡视，保障电网的安全运行。

2.3电缆分布式光纤测温系统

10分布式光纤温度传感系统是基于光纤拉曼（Raman）散射现象。激光器光源发出的光脉冲与光纤分子相互作用，发生散射，散射光有多种类型，如：瑞利（Rayleigh）散射、布里渊（Brillouin）散射和拉曼（Raman）散射等。其中拉曼散射是与光纤分子的热振动相關联的，因而对温度有敏感，可以用来进行温度测量。

常用的测温光纤为外置式通用型铠装感温光纤，光纤本质绝缘，适合易燃、易爆及对光纤抗破坏能力要求高的环境，光纤采用双层不锈钢铠装结构，纤细柔软，易于安装且抗强电磁干扰可实现温度的分布式测量。光纤测温传感器安装形态如图所示。

2.4电缆终端视频监控系统

视频监控设备一般设置于电缆终端塔/场内，通过在电缆终端塔/场内安装具有红外夜视功能的网络高速摄像机、红外对射与报警主机等监控设备，既可以全天候对电缆终端塔/场内的重要设备进行360度范围监控，也可以对终端场外的周围环境进行监控，减少人为巡检工作量，节省人力资料，提高经济效益。

3结论

电缆在线监测系统应遵循先进性、安全稳定性、统一性、可扩展性等原则，构建最适合于电力目前和未来发展需要的管理信息平台架构，保证电网运行的安全可靠。