高压电缆在线监测技术分析

戚梦辉 张承习 袁大玲 韩磊

摘要：在当前城市输配电网中，高压电缆有着广泛的应用，但是目前的电缆在线监测技术还不够成熟。为了保护电缆的安全运行，需要做好高压电缆线路在线监测技术的合理分析，才能满足其实际的应用要求。本文在分析电缆分布式光纤测温、电缆金属护套环流监测系统的基础上，对高压电缆线路在线监测技术进行探讨。

关键词：高压电缆;在线监测;分布式光纤测温;环流监测

1高压电缆

高压电缆在我们的生活中起着非常重要的作用，总体来讲高压电缆是电力电缆中的一种类型，主要是传输10kV及以上电压等级电力，在我国很多地方的电力传输都处于主干道的地位。高压电缆的主要类型包含VV电缆、VLV电缆、以及YJV电缆等。不同的电缆在材质以及结构上都包含很多不同。由于性质原因，当前应用比较多的属于铜导体的电缆，选择这种材质作为电缆的主干线，是因为铜导体本身就具有非常强的导电性。由于电力电缆的经营以及管理需要，电力公司在高压电缆方面每年都会投入大量的资金，耗费大量的人力物力。对高压电缆沟井中的积水等进行定期排查，很多时候不能及时掌握或是全面掌握高压电缆的情况，因此需要利用高压电缆设计在线监测技术，在线监测高压电缆发生的状况以及运行状态，出现问题能够及时进行处理。

2分布式光纤测温系统

2.1分布式光纤测温系统的介绍

分布式光纤测温系统是一种可以在线监测高压电缆温度的系统，监测数据可以连续、实时传回监控后台。系统主要由光纤测温主机、相应后台软件、测温光纤及相关附件组成。系统能准确探测高压电缆沿线所有测量点的温度，具有测温精度高、不受电磁干扰等优点。系统主要特点如下：采用温度在线监测技术，在电缆非金属外护套表面采用测温光纤监测温度，根据经验公式反推所监测电缆导体运行温度，并记录电缆导体运行温度，积累数据，寻找电缆导体运行温度在不同季节和每天不同时段的变化规律，实时监视电缆的运行状况，为实行电缆状态检修提供依据。分布式光纤测温系统的主要特点如下：（1）具有实时性、精确性、连续性等特点;抗电磁干扰能力强、耐腐蚀性能好;（2）对电缆中间接头采用多匝缠绕方式进行重点监测;（3）可以通过软件设置多级高温报警和温升速率报警;（4）采用国际通用的TCP协议，可方便与第三方系统进行数据传输和系统融合。

2.2分布式光纤测温系统的应用

针对本项目电缆线路情况，选用1台10km、8通道的分布式光纤测温主机，本工程使用8通道中的2个光通道，剩余通道作为备用，方便系统未来扩展。光纤测温主机设置于某变电站内专用监控房内，再通过内部网络将测温数据转发至调度室和电缆监控中心，实现在调度室和监控中心均可对电缆运行状况进行实时监测。

3电缆金属护套环流监测系统

3.1电缆金属护套环流环流监测系统的介绍

高压电缆的金属护套是电力电缆的重要组成部分，位于电缆主绝缘与非金属外护套之间。当单芯电缆导体通过电流时，由于电磁感应，金属护层上会产生感应电压，从而在金属护套上引起环流。电缆金属护套环流监测系统可实时、在线监测电缆金属接地电流的有效值、频率，当接地电流有异常变化时及时发出警报，保障电力电缆安全运行。电缆护套电流监测系统主要特点如下：（1）实时、精确、在线监测，可实时监测高压电缆的每个高压电缆金属护层接地点的0～300A（AC）范围的实时电流参数，取代传统人工方式的定期接地电流巡测，大大减轻现场测量的劳动强度，提高系统维护效率;（2）具备电流超标自动报警及电流异常变化自动报警功能，当电缆接地环流超过系统预设值时发出视听警报，在监控系统的图形界面上闪烁红灯报警，还可以通过发送短信或打电话的方式自动通知电缆运维人员;（3）系统为独立运行的系统，不依赖于后台系统，具备独立的存储设备，能按照监控要求留存所有相关数据;（4）电流传感器磁芯可以采用差异化材料，可满足各种场合各种精度要求的电流监测;传感器采用开合式钳型设计，内径可定制，方便安装;（5）采用光纤传输网络，传输距离远，稳定可靠;（6）系统具备高度开放性，可开放协议，与上级平台无缝对接，兼容性强;（7）监测系统可选择交流供电、CT取电等供电方式，可根据实际场合灵活选取，并采用低功耗、抗干扰技术设计。

电缆金属护套环流监测系统主要由护套环流监测主机、护套环流采集器、护套环流传感器、相应后台软件及附件组成。护套环流监测主机可完成对环流数据的采集、监测、计算和存储等功能，还可以对采集时间进行远程控制，而且能独立地执行预设的监测程序、执行上位机的指令，并将执行结果与监测数据回传至上位机。护套环流采集器一般采用全封闭式铸铝外壳，可长期在潮湿环境中正常工作。电路板采用大规模集成电路与多层板设计技术，使设备小型化。采集器同时设置有防雷、防静电设计，可有效防止现场噪声的干扰。系统主要技术参数如下：环流测量范围：0～300A;（可根据实际要求定制）;电流检测精度：1级;采样周期：可小于1s;外接传感器接口：9个;工作温度：-40～70℃;工作湿度：0～98%;电磁兼容性：满足GB17625.1要求。

3.3环流监测系统的应用

针对本项目电缆金属护套接线型式，在每组电缆接头处设置2套接地电流采集装置（每套装置可采集3路接地电流），在线路两端变电站GIS终端处各增加1套接地电流采集装置，共计48套接地电流采集装置。然后通过通信光缆将监测到的信号传输至接地电流采集主站。光纤测温主机设置于某变电站内专用监控房内，再通过内部网络将环流数据实时转发至调度室和输电管理所监控中心，实现在调度室和电缆监控中心均可对电缆隧道内电缆护套环流情况进行实时监测。

结语

电力电缆的在线监测是以提高供电可靠性为目的，实现实时对接地環流等指标的在线监测，达到及时查找排除电缆及接头等隐患的目的，使电力系统从预防性阶段过渡到预知性阶段，从而进一步提高电力电缆的安全可靠供电，减少突发性的事故，缩短停电户时时间，减少停电户时数，确保电力电网的稳定运行，提高电网的供电可靠性。

参考文献

[1]彭超，赵健康，苗付贵.分布式光纤监测技术在线监测电缆温度[J].高电压技术，2006，8（32）：43～45.

[2]徐绍军，黄鹤鸣，陈平.单芯高压电缆金属护套环流异常分析及对策[J].供用电，2007，24（5）：50～51.