110kV海缆实时在线监测预警系统

于大为

摘 要：长岛县电网各级变电站主要为串供结构，一旦海底电缆受到破坏，就会影响其他岛屿的正常供电。传统海缆监测依靠人为巡逻已经无法满足海底电缆监测的需求，新型海缆在线监测预警系统在传统海缆监测基础上，利用互联网通信技术，实现了海缆的实时监控，保证了供电的可靠性和安全性。

关键词：海缆实时在线监测预警系统；实时监控；安全性；可靠性

中图分类号：TP274 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）04-0044-03

Abstract： The substation of power grid in Changdao county is mainly a series of power supply structure. Once the submarine cable is damaged， it will affect the normal power supply of other islands. Traditional submarine cable monitoring depends on human patrol， which can not meet the needs of submarine cable monitoring， while a new submarine cable on-line monitoring and early warning system based on the traditional submarine cable monitoring， by the use of Internet communication technology， realizes real-time monitoring of submarine cable， thus the reliability and safety of power supply are guaranteed.

Keywords： submarine cable real-time on-line monitoring and warning system； real-time monitoring； security； reliability

1 概述

長岛县是山东省唯一一个海岛县，共有32座岛屿组成，地理环境特殊。长岛电网目前为11座有居民和驻军的岛屿提供网电能，地理接线图如图1，岛岛之间通过海底电缆联接实现供电。其中，110kV变电站1座，35kV变电站4座。海缆长度达到了171km，其中，110kV海缆1条，长度20km，实现双回路供电；35kV海缆4条，长度72km，1条实现双回路供电。由于长岛各级变电站主要为串供结构，一旦海底电缆受到破坏，会影响到其他岛屿的正常供电，可以说海底电缆就是长岛电网的生命线，看护海底电缆的安全、可靠运行是长岛电网的重中之重。

海底电缆主要遭受破坏情况发生于船舶在海缆区域抛锚、从事机械海底作业等人为活动中，这就对电网的安全稳定运行造成了巨大的安全隐患。在海缆的看护过程中长岛电网主要经历了3个阶段：第一阶段，为人+望远镜+喊话筒（年均发生外力破坏事件12次），主要通过人为巡逻，喊话筒驱赶海缆区域从事作业船只维护海缆；第二阶段，为人+雷达+海缆船（年均发生外力破坏事件7次），主要通过巡逻及雷达定位确定船只位置，现场驱赶海缆区域从事作业船只；第三阶段，为人+雷达+巡逻艇+互联网（目前设计了海缆实时监测系统），相较前两种阶段，巡逻艇能够快速到达现场，争取了宝贵的时间，互联网的利用更能精确定位过往船只信息，达到更好地监控作用。随着本岛经济发展居民生活水平不断提高以及供电量的增加，海缆数量和长度也在增加，监控难度也越来越大，单纯投入人力、物力以物理方式看护无法确保海缆的安全、可靠运行。要做到24小时不间断的监控海缆运行情况困难可想而知。为了适应现代化电网需要，我们在充分利用互联网资源的前提下，对第三方所开发的剩余资源加以利用，长岛电力控制中心研究设计了海缆实时在线监测系统，24小时不间断的监控海缆运行情况，实现了电子预警与海缆巡护艇及路基雷达人员联动机制。

2 海缆监测系统技术原理

（1）第一步：与船讯网合作，获得互联网操作权限。在互联网开源状态下注册并登陆，与开源后台取得联系并确认注册信息一致性。第二步：海缆敷设数据录入互联网系统，确认登陆点经纬度。利用坐标定位功能将海缆敷设过程中保存的数据（海缆长度、型号、回路数、敷设路径等）依次输入系统内，坐标输入可分段，每个坐标段以及数量控制在200个以内。当坐标输入完毕时，利用卫星图层找到海缆登陆点并记下登陆点经纬度。第三步：绘制完善海缆图。返回到海图部分，采用区域功能将坐标点连接并将图形最大化。注意，在登陆点输入时不能在卫星图层处输入坐标（卫星陆基图与卫星海基图因使用坐标系不同且国家规定不能出现一致性，目的是为了保密层面，尤其是因地理位置特殊如军事基地等重要场所，长岛由于存在驻军岛屿，在卫星图层无法操作），再将区域划分栏中输入该海缆的名称，并以保存。当出现无法查询区域时可以采用刷新功能，对方服务器会及时响应并记录保存，从而做到数据不丢失。第四步：连接电力调控分中心。通过互联网连接到调控分中心海缆实时监测预警PC机，工作人员通过PC机实时监控预警海缆运行情况。

（2）统一制定海缆预警保护应急预案，成立海缆应急故障处理小组。实现电子预警与海缆巡护艇及路基雷达人员联动机制。通过互联网监控海缆区域内过往船只，当发现可疑船只在海缆区域行驶过程中，骤然减速或原地缓慢移动时，系统自动记录并储存该船只出发港、目的港、船只属性及归属地（国）以报告形式发送于指定邮箱，当邮箱收到信息时以手机短信形式提醒并发送至海缆看护巡逻艇人员与配合海缆陆基看护人员，实现三方联动做到“发现一处异常即避免一起事故”的意识，做到早发现早制止。endprint

3 海缆实时监测系统应用效果展示

海里与公里之间的换算率为1.84：1，海图中的船只在实际情况下是连续行驶的，而我们看到的现实图像中间会出现5-15秒的延迟，图中为某时刻图像。图中虚线为海缆敷设确权使用区域，这些线路就是目前海缆的实际走向，海底也像大自然中一样，有沟有壑，海缆在敷设过程中要避开海沟尽量从海底平原敷设，长岛海域因潮汐、暗流所致海底平原相对较少，所以在敷设过程中就会产生岛陆距离与实际距离不相符的事情发生，因此海缆敷设路径在海底是弯曲的，图中三角符号代表船只实时状态。当点击三角符号的时候就会显示出通过船舶识别系统（AIS）上传的该船只的所有信息，当船只在设定的海缆敷设范围内出现航速骤降或原地自转的形式行驶时，该系统会将信息通过互联网自行发送到调控人员的信箱里，同时提醒调度值班人员，由值班人员通知工作人员，工作人员根据通知信息立即安排陆基海岸雷达站进行确认。经认证后通知海岸巡逻艇前往事发海域进行实地查看并引导事发船只驶离海缆保护区域。

4 海缆实时监测系统性能分析

船只在海缆区域行驶过程中，通过船舶识别系统（AIS）上传的该船只的所有信息，当船只在设定的海缆敷设范围内停泊或缓慢移动时，系统自动记录并储存该船只出发港、目的港、船只属性及归属地（国）以报告形式发送于指定邮箱，当邮箱收到信息时以手机短信形式提醒并发送至海缆看护巡逻艇人员与配合海缆陆基看护人员，第一时间对船只进行驱赶，从而保证早发现早制止，将所有潜在危险消灭在事故初发期，取得了很好的效果。自我们研发以来，共驱离、制止海缆保护区内船只11艘，记录备案可疑船只18艘。如9月23日系统报警发现一艘由黄骅港始发的上海籍货轮在行驶至蓬长110kV海底电缆指定区域时由12.5节航速骤然减至5.1节。看护人员从系统报警到巡护艇至指定区域用时14分钟，后经落实是该船在此区域因故障停机造成减速，虽然这次是船只本身原因造成的报警，但依然能够证明该系统具有一定的实时性和可靠性，能够在第一时间内就发现事故隐患苗头，使看护人员及时预防外力破坏造成海缆事故的发生。

该系统还具备反向侦查的功能，由于海缆本身的特性，当受到轻微破坏时不会立刻发生故障，可能会有1到15天左右的间隔期，当故障发生时就可以利用该系统的反向侦查的功能，根据海缆的故障位置反向追查近30天内经过该区域的船只，然后工作人员对船只经过时的情况进行分析排除，进一步缩小侦查范围，提高侦破效率，同时掌握第一手资料，为维权提供有力保障。

5 海缆实时监测系统发展规划

电网的飞速发展对海缆监测提出了越来越高的要求。以前，海缆监测主要通过雷达监测定位来实现。新型的人+雷达+巡逻艇+互联网的看护模式对互联网的应用提高了海缆监测的质量、效率和水平，这也对雷达监测提出了更高的要求。由于长岛岛屿众多，靠单一雷达辐射扫描船只已无法滿足需求，已计划安装两部地面雷达接收站。同时，将雷达监控接入互联网系统，从而改变雷达传统监控模式，真正意义上实现24小时无人值守，24小时实时监控预警的功能。

本次设计的海缆实时在线监测预警系统针对长岛特殊的地理条件，在电网专业技术人员及导师的指导下不断进行修改完善，最终投入使用，改变长岛电网传统单纯依靠人力进行海缆维护的状况，提升了电网监控的自动化水平。本着实用、高效、节俭的原则，我们将在今后的应用中不断完善海缆实时在线监测系统，为确保长岛电网海底电缆的安全运行和可靠性打下了坚实基础。

参考文献：

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