高压电缆线路接地系统在线监测分析

秦钟 王海默

【摘 要】高压电缆已取代架空线成为城市核心区电网的首选，高压电缆金属护层合理接地是其安全运行的保证。目前国内 大多数主干电缆主要通过计划检修实现高压电缆接地电流 检测和接地线防盗割。该方式操作简单，但增加了运维成本，且无法实时监测。接地电流在线监测和接地线防盗割系统引 起了广泛关注，但目前该领域仍处于尝试和探索阶段，所采 用的监测系统常从敷设环境出发，停留在隧道和环境监测等方面，功能单一。基于综合数据智能监测管理平台，采用远程 供电和通讯信号共缆传输技术、EMC电磁兼容设计、低功耗 设计、终端防护设计、无线传输理论等，建立了高压电缆线路 接地系统在线监测系统，实现了接地电流在线监测和接地线 防盗割功能。

【关键词】接地电流在线监测；接地线防盗割；综合数据智能监测管理平台；无线传输

引文

高压电缆美观、可靠性高、节约用地，符合城市 电网的发展需求，在我国各大城市主要区域已基本 取代架空线路成为城市核心区电网的首选[1]。现阶 段国内大多数主干电缆的管理仍然处于计划检修 阶段，即采用定期巡视和检测电缆护层接地线和接 地电流的方法对电缆运行状况进行检查。而定期试 验和检修不仅大大增加了运维的人力成本，而且由 于计划检修的非连续性无法保障电缆绝缘缺陷和 潜在故障排查的实时性。为此，本文围绕高压电缆线路护层接地电流及 接地线防盗割在线监测技术开展研究，弥补电缆线 路状态监测的空白，提高电缆线路状态检修水平和 管理水平。

1工程现状

1.1监测电缆

以常见110 kV送电工程为例，在电缆线路较短 时，电缆金属护套采用单端接地加回流线的接地方式。双回电缆共4组直接接地箱，建立接地电流在线 监测和接地线防盗割系统.

1.2存在的问题

从电缆及隧道运行安全性方面考虑，主要包括 外力破坏、绝缘老化、电缆外护层损坏。这些问题威 胁设备、人身安全，易造成电网停电事故。高压电缆网、电力隧道突发事故的预警，报警 及应急指挥缺少一个集中的监控平台，制约了主系 统电缆网突发事故的应急响应速度和效率。仅靠大 量增加运行人员数量来应对电力隧道的迅速增长 和管理压力已经不现实，采用现代化的技术手段来 提高电力隧道运行维护水平是当务之急。

1.3技术方案

综上，需要建立了一个稳定可靠的系统，为电 力日常巡检及状态检修工作提供可靠保证，实现高 效化管理，以推动了智能电网信息化、自动化、互动 化的进程，提高电网状态检修的管理水平，最大限 度地降低事故的发生，实现电缆接地线接地电流0～ 100 A精确测量及超过500 A以上时超限信号锁定、电缆线路护层电流暂态录波实时展示，有效判断接 地箱或铜芯接地线是否被盗割，为故障抢修提供参 考数据。

2 高压电缆线路接地系统在线监测系统

2.1 系统网络

借鉴国际国内成熟的地下空间及高压电缆线 路护层接地电流及接地线防盗割在线监测系统建 设管理模式，建设该供电公司车变电站高压电缆线 路护层接地电流及接地线防盗割在线监测系统。该高压电缆线路护层接地电流及接地线防盗 割在线监测系统是利用现代电子技术、计算机技术和无线（3G/GPRS/CDMA1X/专用无线网络等）通讯 技术基于REAL-TIME综合数据智能监测管理平台 为基础和核心而研制的，由针对于“架空入地”后采 用隧道、排管及管沟方式敷设的缆化高压电缆采用 基于远程供电和载波通讯信号同芯线对共缆传输、抗干扰及保护技术的“N合一”有线传输解决方案和 针对于“架空入地”后采用短沟及直埋方式敷设的 高压电缆采用基于无线通讯技术、非接触式感应取 电技术的无线传输解决方案组成。

2.1.1 系统网络结构

为了建立在线监测系统，必须建立合理、完整 的网络系统。为了保证监测系统的实时性，该高压 电缆线路护层接地电流及接地线防盗割在线监测 系统从结构层次的角度可分为4層：第一层是由各 种应用服务器、数据库服务器、打印终端、存储设 备、显示大屏、综合数据智能监测管理平台软件等 软硬件设备组建的电缆网运行监控应急调度中心 综合数据智能监测管理平台。第二层是由无线综合监控主机等软硬 件设备组成的无线型电缆状态监测子站；本期工程 主要涉无线综合监控主机、主线感应取电电源装置。通常部署在电缆通道等应用现场内。第三层是 实现采集、数字化预处理、通讯、控制功能的传输采 集装置，本期工程主要涉及集成式护层电流采集 器、防盗割状态监测单元等，部署在电缆接头井内。第四层是终端监测装置，属于系统的最底层，本期 工程主要涉及三合一CT电流互感器、防盗割报警 传感器，通常部署在电缆通道等应用现场内。

2.1.2 系统采用技术

数字的排版远程供电和载波通讯信号同芯 线对共缆传输技术 采用远程供电和载波通讯信号同芯线对共缆 传输技术（CT-CPbus技术），低压远程供电（10千米 以内）和载波通讯通过一对双绞线传输；一对双绞 线可挂接多个终端监测装置，通过主机配置通讯和 终端供电的时间比，在保证通讯稳定、可靠的情况下，最大效率地提高了对电源的应用，达到供电和 通讯共缆传输的平衡，节省了大量的电缆线路资源 的同时，实现一缆多用，把各种不同功能的多个子 系统共用一条电缆上。

2.1.3 系统技术优势

线路传输资源稳定可靠：电力隧道和管道内 的低烟无卤阻燃通信电缆资源，实现远程供电和 载波通讯信号同芯线对共缆传输，在传输线路上 由于没有任何光电转换装置（光端机、光纤收发器 等），线路直接从终端监测装置到变电站的多状态 综合监控主机，电缆接头直接充油封包，可以使用 30年以上，适用于隧道和管沟内的恶劣环境；尤其 适用于经常积水、过热等环境比较恶劣的电力电缆 沟道。线路资源投资省：电缆通道内数字编址总线式 通信网络的低烟无卤阻燃通信电缆资源，且由一对 双绞低烟无卤阻燃通信电缆实现远程供电及载波 通讯信号传输，一对双绞低烟无卤阻燃通信电缆上 可以复接8～16个传输采集装置，线路利用率高，同 时无需专门敷设220 V供电线路，线路投资大大 节省。体积小、易安装：安装在电力隧道和电力管井 中的终端监测装置体积小巧，可以灵活安装在井口 的垂直部分或者隧道内的任意位置，基本不占用隧 道和电力管道的有效空间，安装布设灵活。

2.2 系统设计方案

2.2.1 一级监控中心输配电电缆网综合监测平台

系统功能：一级监控中心输配电电缆网综合监 测平台承担了各应用系统数据接入、短信报警等支 撑功能；电缆网综合智能数据管理平台建设功能齐 全、安全可靠的基础支撑系统，同时应满足电缆集 中监控、系统展示介绍的功能需要。设计方案：一级集中监控中心设置在供电公司 电缆管理部门，一级集中监控中心的电缆网综合智 能数据管理平台软硬件设备主要包括系统报警数 据服务器和综合智能数据管理平台软件等设备。

2.2.2 二级远程集控监测平台监控屏

系统功能：二级远程集控监测平台监控屏的所 有数据信息传送至一级监控中心输配电电缆网综 合监测平台，同时可以接收一级集中监控中心的远 程控制命令，达到远程集中监测、集中显示报警、集 中联动控制和集中管理的目标。设计方案：二级远程集控监测平台是由无线综 合监控主机等软硬件设备组成的无线型电缆状态 监测子站，二级远程集控监测平台通过供电公司现 有的市调通信网或综合数据网以TCP/IP以太网接口 的通信方式将全断面监测数据信息传送至一级集 中监控中心电缆网综合智能数据管理平台，同时可 以接收一级集中监控中心电缆网综合智能数据管 理平台的远程控制命令，达到远程集中监测、集中 显示报警、集中联动控制和集中管理的目标；考虑 到综合监测预警系统数据有效交互和执行，网络通 信带宽不应低于6 Mbit。

结束语

在线监测系统的建立在保障电网安全稳定运 行的工作中占有举足轻重的地位。随着电网建设的 高速发展，管理电网安全运行的任务越来越重，这 就给管理信息化提出了更高的要求，加快信息化 建设、提高各系統的工作效率和现代化管理水平，已经成为提高电缆运行水平的战略抉择，建设电缆 隧道多状态在线监控系统已迫在眉睫。本文以实际 工程为例，实施结果表明：通过加装综合智能监控 系统，可以为电缆状态检修和评价工作提供可靠依 据，提高电缆健康水平，提升精益化管理水平；可 以降低工作人员的风险系数和劳动强度，有效缓解 目前存在的结构性缺员问题；可以降低环境及突 发事件影响，提高应急事件的处置能力，提高设备可 靠性。

参考文献：

[1] 郑麟骥.高压电缆线路[M].北京：水利电力出版社，2014

[2] 彭超，张宇娇，秦威南.基于有限体积法的超高压电力 接头绝缘性能研究[J].高电压技术，2014，40（12）：

[3] 陈向荣，徐阳，王猛，等.高温下110 kV交联聚乙烯电 缆电树枝生长及局部放电特性[J].高电压技术，2012，38（3）：645-654.

（作者单位：国网银川供电公司）