摘要：电力电缆线路投入电力系统运行后，其工作状态直接影响电缆线路设备的供电可靠性、线路使用率和电缆运行事故率。为了保持电缆及附件始终处于良好运行状态，需要对电缆线路的运行工作状态进行实时监测，根据累积的电缆运行的状态参数，合理有效地提供电缆运行状态预测信息以及电缆运行智能化分析评测。主要完成的功能为：实时数据监测显示、历史数据存储分析、运行数据分包处理、运行设备台帐管理、实时视频监控、远端设备操控、电缆运行智能分析、地理分布信息显示等。本文针对沈阳地区现有电缆运行监控网络，整合现有电缆运行监测采集的数据，满足多方面参数传输要求，依托现代网络通信及计算机数据管理技术，搭建电缆运行智能化操控平台。在提供数据存储分析及日常管理的基础上，提供系统数据功能扩展功能，并根据历史经验数据结合实时电缆运行参数，得出电缆运行智能分析评测结论。以电力电缆网设备信息、运营信息及空间信息为支撑，整合多种运行检测及控制功能，纳入日常巡视和检测工作，形成一体化的电缆网监控平台，将传统粗放的电缆专业管理模式转变为“专业化、精益化”的新电缆管理模式。

 一、国内外电缆专业管理模式的现状

目前欧美日等国家非常重视输电线路安全运行技术及IT技术在管理和运行维护中的应用，都在更加深入研究输电线路数据采集、处理、存储的方法，研究使用新的诊断工具和方法来评估运行中设备的预期使用寿命、运行风险和维修策略。

国内电缆运行专业管理方式大都属于粗放式的管理模式，电缆线路的运行巡视和检修工作主要是按照周期机械地进行，对巡视间隔期内可能发生的情况一无所知；缺乏对电缆及通道运行状态检测的手段，电缆线路及隧道信息分散，没有建立一个可以实现数据共享的平台，难以得到准确的设备运行状况；没有开展对电缆系统和隧道网络的监控，无法实现电缆网络和路径资源的有效管控。近年来，国内发生了多起电力隧道火灾、高压电缆故障、电力隧道内可燃气体爆炸等事故，造成了重大的经济损失和社会影响，这给国内传统的电缆专业管理模式严厉一击。

电缆线路发生故障的原因可以分为两大部分。第一部分属于电缆和附件的内在因素，例如绝缘老化、护套浸水、设计、施工不良和制造及材料缺陷等。第二部分属于电缆线路的运行环境问题。两方面的原因，大约各占一半。电缆运行管理部门要为电缆线路造就一个良好的运行环境，从而尽量避免事故，使电缆能充分发挥其传输电力的功能。这方面的工作，主要有以下几项。

 (1)依法做好电缆线路保护，防止机械外力损坏。根据《电力法》和国务院《电力设施保护条例》，运行管理单位应会同当地政府部门制定有关法规，建立保护地下电力电缆的管理制度。同时配备足够的电缆护线人员，设立护线专责部门。

 (2)防止电缆护层遭受化学腐蚀或电解腐蚀。电缆直埋敷设，当金属护套受到化学腐蚀或杂散电流的电解腐蚀时，会导致护套穿孔，使水分侵入。油纸电缆侵入水分后，绝缘立即遭到破坏，交联聚乙烯电缆浸水后将引发水树枝。防止化学腐蚀的措施是控制土壤的酸碱度，要求土壤呈中性，即PH值在6～8之间。

结合电网电力电缆线路现有的主要敷设方式、电力电缆标准段的建设、发展方向以及运行状态检测技术的应用研究，来保证高压电力电缆线路的运行安全。因此必须把电力电缆和电缆设备进行标准化的建设和管理，以科学的手段检测电缆运行情况，实现电缆运行维护智能化建设。

二、电缆网运行监控系统的研究及建设

2.1沈阳供电公司电缆工区电缆网运行监控系统要达到的目标

沈阳电缆网运行监控系统要达到以高压电缆网设备信息、运营信息及空间地理信息（GIS）为支撑，整合多种运行检测及控制功能，纳入日常巡视和检测工作，形成一体化的电缆网监控平台，将传统粗放的电缆专业管理模式转变为“专业化、精益化”的新电缆管理模式。

2.2硬件组成

图1 系统结构框图

按照沈阳电缆网运行监控系统接入的检测系统项目和规模的统一规划，并根据研究论证阶段积累及测算的数据量和硬件性能消耗，确定了沈阳电缆网运行监控系统的硬件规模。硬件系统配置如图1所示，具体包含以下四个部分：

a.监控与指挥中心：完成整个沈阳地区隧道、开闭站及节点电力电缆运行情况的总体监控，具有视频监控、电话会议、远程智能操控、现场指挥及电缆运行数据处理与实时显示等功能；监控中心操作平台，提供数据存储分析及系统功能扩展；

b.数据传输系统：采用内部局域网，完成系统中参数数据、图像数据和控制命令的传输；

c.井盖及开闭站节点子系统：完成排管内电缆接头温度监测、开闭站电缆端头温度监测、开闭站视频监控和门禁控制、工作井盖状态监测；

d.隧道环境监控子系统：隧道监控子系统完成隧道内定点视频监控、隧道内电缆接头温度、环境温度、湿度、有害气体含量、隧道积水监测，隧道排水、排风控制（对已安装监控系统隧道的各种信息进行整合）。

其中监控与指挥中心的机房和控制室是整个监控系统的核心部分，主要包括：中央屏幕显示系统、数据管理中心、监控中心配套系统、实时视频监控及视频会议系统、专用控制中心软件系统、电缆网GIS系统、电缆运行智能分析、控制中心操控平台等几部分组成。其主要完成的功能为：实时数据显示、历史数据分析、运行数据分包处理、实时视频及远端设备操控、地理分布信息显示等。

2.3软件体系构架

专用控制中心软件系统是实时监控管理软件，能够提供电缆多状态监控管理，直接面向用户，为用户提供直观、方便的人机界面，能够实现查看井盖的开关状态、开闭站的开关状态、电力电缆的运行状态、工作人员、开闭站与井盖的档案管理、历史记录登记等功能。

专用控制中心软件采用先进的多层客户机/服务器体系结构，将系统的功能分别构建为独立的软件模块，各软件模块可以运行在同一台计算机上，也可以分布运行在计算机网络中的任意不同位置上，组网灵活方便，便于系统扩展。系统数据库支持从小型的Microsoft Access，到中型Microsoft SQL Server，直到大型数据库如：Sybase、Oracle。根据系统规模、成本以及效率需求确定使用中型Microsoft SQL Server数据库，其数据容量及规模能满足需要。

三、系统运行模式及效果分析

3.1总体方案

图2 电缆网运行系统总体结构图

沈阳供电公司电缆工区负责沈阳市内220kV、66kV和10kV输配电网络的电缆运行维护和施工任务，共有沈张、热张、张河甲乙、崇山隧道等40余条隧道，792个开闭站，7600多个工作井分布于整个沈阳市区，目前我工区和全国大多数电缆工区一样，对电力隧道和管井内主干电缆的管理还处于计划检修阶段，一般采用定期巡视的方法对电缆的运行状况进行检查。隧道内巡视一般3个月1次，重点隧道一周巡视一次；地面巡视一般一个月一次，重点地区采用特巡方式，加强巡视密度。从经济角度和技术角度来说，计划巡检都有很大的局限性，如定期试验和检修造成了很大的经济和人力浪费，而且花费大量人力物力开展周期性巡检也不见得能找出潜在的缺陷。为了提高管理水平，提高工作效率，降低劳动强度，我工区提出建设智能化电缆网监控与管理系统，本系统总体结构如图2所示。

3.2电缆及隧道运行状态多参数检测

在全部主网电缆设备及电力隧道电缆节点安装分布式光纤测温系统，检测电缆表面温度、隧道温度，温度曲线、地理热谱图等多种温度显示方式在主控室屏幕上显示。当电缆及隧道温度超过报警限值时发出报警信息，并显示报警点位置信息及温度信息，实现了电缆运行及隧道温度检测及火灾预警、报警。电缆网综合管理平台初始界面如图3所示。温度和环境参数监测界面如图4、图5所示。

图3 电缆网综合管理平台初始界面

图4 隧道内电缆及环境温度监控界面

图5 隧道环境参数实时监控界面

a.电缆负荷及负载率监测，实时显示电缆负荷及负载率，负载率超过50%后及时报警，与调控中心交互电缆实测负载率，优化系统调度，提高电缆运营能力。

b.电缆金属护层接地电流监测。检测电缆金属护层接地电流的变化，对电缆负荷数据综合分析，实时掌握电缆金属护层接地系统的运行状况。

c.中高压电缆局部放电状态监测。对中高压电缆及附件进行局部放电周期性现场检测和中短期在线监测，利用超高频、高频、超声波、高速示波器、频谱仪等技术手段进行现场检测，及时发现电缆绝缘缺陷；对重点电缆或有疑似缺陷的电缆进行中短期局部放电在线监测及时掌握设备运行状况及发展变化趋势。

d.红外成像检测，定期对电缆及附属设备、电力隧道等进行红外成像测温，及时发现设备隐患。

e.电力隧道环境监测。实时监测重点区域电力隧道内水位情况，隧道内氧气、一氧化碳、硫化氢、甲烷等气体含量情况，出现异常及时报警。

f.电力隧道风机及防火门自动控制。当检测到隧道环境温度和电缆接头温度升高到一定程度，气体检测出现异常时，风机将自动启动，次区段防火门将自动关闭。

3.3电缆网运行自动化巡检

固定式摄像头，实时查看各监控点视频信息。与井盖监控系统形成报警联动，当井盖非法开启时，相应报警装置自动打开，记录入侵者图像信息。远程调节监控装置焦距，实现对电力隧道及电缆设备的远程巡视。把手持智能终端与电缆巡视检测工作结合到一起，将信息系统延伸到工作现场，实现电缆巡检工作的便捷、高效、规范。在电缆网运行监控平台上记录巡检人员巡视轨迹，实现监控中心与现场人员的双向信息交互，紧急情况下，对运行抢修人员就进调配指挥。

3.4高压电缆网突发事故应急指挥

事故相关信息收集整理，出现隧道火灾、隧道塌陷、高压电缆故障等突发事故后，迅速收集电缆设备台账信息，相关电缆系统信息、隧道情况信息、备品备件信息，以及根据现有检测系统能初步判断的事故位置，故障点附近录像监控图像等信息，为应急抢险指挥提供信息支撑。

四、结束语

电缆网运行监控系统建设前一定要严密规划，充分考虑到以后嵌入子系统范畴及规模，在硬件配置及系统软件架构设计上做好预留。

沈阳电缆网运行综合管理及智能操控平台系统，将全面提升沈阳地区电力隧道和主网电缆线路的自动化管理水平，实现全局电缆网数据管理精细化、标准化和智能化。

参考文献

• 国家电网公司，智能电网关键设备（系统）研制规划，国家电网，2010.06，P41-49；
• 罗俊华、杨黎明、姜芸等，电力电缆运行故障及试验综述，《电力设备》，2004.8，P4-8；
• 张文新、李华春、周作春，电力电缆运行状态的监测研究，《电力设备》，2007.4，P39-42；
• 王治华，上海市一体化调度技术支持系统建设方案的研究，《上海电力》，2009.3，P222-225；
• 孙宏斌、张伯明、吴文传等，面向中国智能输电网的智能控制中心，《电力科学与技术学报》，2009.6，P2-7；

作者简介：谭德清，高级工程师，从事电力电缆检修管理工作，沈阳供电公司电缆工程局。