电力电缆运行状态在线监测系统的设计

电力电缆运行状态在线监测系统的设计

摘要：在电力电缆在运行过程中，为了能够及时发现线路故障，及时对故障进

行排查，传统的方法是安排专门人员定期对线路进行检修和巡视。该方法存在一

定缺点，影响电缆的稳定运行和人们的正常用电需求。在线监测系统的设计，可

以对线路运行状态实时在线监测，及时发现线路出现的故障，以便及时排除线路

故障，确保电力电缆安全稳定运行。

关键词：电力电缆；运行状态；在线监测系统；设计

引言

随着社会经济的不断发展，人们对电能的需求也越来越大，所以现代社会对

电力的传输质量和安全性就有了更高的要求。但是，电力电缆的复杂性越来越高，电缆出现故障的现象逐渐明显，所以及时对配电网中的故障电缆进行点位一直被

研究的课题。因此有效的故障定位方法，准确的找出故障点，对保证电力运输畅

通具有重要的意义。

1电力电缆故障原因

（1）生产质量问题。电缆材料本事和电缆制造设计终端在制作过程中不可避免存在的缺陷，并且受到环境、化学、运输过程中的电热等因素影响，从而造成

电缆使用之间就存在问题。

（2）施工质量问题。电力电缆没有按照施工设计进行施工，从而造成线路出现问题。如：相关安装设备在作业时不小心砸到电缆，或者是由于密封措施不当，导致潮气渗入，都会影响电缆的质量。

（3）管理维护的问题。当施工结束后，相关部门必须定期的对电缆进行检查维护，对长期过载运转没有做到及时调整；以及长期在有腐蚀性的环境工作；以

及在跟热力管道相交接的地方，由于温度过高，没有采取相应的放热措施，这些

情况都会造成电缆损坏，影响电力的正常传输。

（4）电缆中间接头不良。大部分的电缆故障都是因为电缆接头不良引起的，在潮气或者湿度比较大的环境里没有采取防护措施；由于电缆接触不良，接头规

格不合理；或者是接头密封不良的时候，电缆会受到潮气水分的侵蚀，从而导致

电缆使用寿命下降，从而出现安全隐患。

2在线监测系统的设计与研发

2.1在线监测系统的架构组成

(1)污秽泄漏电流监测子系统

污秽泄漏电流监测子系统，主要由七个部分组成，分别为泄漏电流卡环、电

流传感器、信号处理单元、数据采集器、保护装置、环境温湿度分析系统、专家

系统。该系统的环境适应能力很强，能够在气候恶劣条件下进行高精度检测。

(2)微气象区气象信息监测子系统

该系统主要在线监测输电线路所处环境的温度、湿度、大气压力、风速和风

向等参数。系统在采集这些参数信息之后，需要对信息进行压缩处理，然后选择

合适的通讯方式将数据传输至监测中心。监测中心的专家分析系统会对线路污染

情况进行分析，同时将分析结果以报表、统计图或者是曲线图的方式展示给用户，一旦出现异常情况，分析系统会自动报警，并且自动向工作人员的手机发送预警

短信。

(3)危险点视频图像信息监测子系统

该系统的主要功能是判断电力电缆输电线路当前覆冰量的大小以及导线的舞

动幅度，判断依据是导线的重力变化和震动频率变化。系统将分析后得到的数据

传输至监测中心，经过专家分析系统的进一步分析预测覆冰的程度以及发展趋势，以便进行及时预警，并且辅助工作人员制定预警方案。

2.2在线监测系统的软件设计

电力电缆输电线路在线监测系统的软件设计基于B/S模式体系结构进行。该

体系结构有效结合了WEB和数据库，最终形成基于WEB的计算模式，该计算模

式很容易在Internet网络中应用。软件系统的设计可以分为五步进行:系统分析、

基本结构设计、组件设计、应用程序设计、系统调试。软件系统的运行程序是基

于C++语言编制的，在WindowsS2000Server平台上运行。程序功能非常强大，可

以提供报告查询、专家诊断等功能。

2.3硬件设计

系统监测终端能实现电缆护套电流检测、电缆护套电压检测、电缆回路接地

电流监测、电缆护套温度采集、电缆井环境监测功能，方便工作人员掌握线路的

运行状态，在线路负荷或温度发生大幅变动时进行负荷调整，在电缆出现劣化征

兆时进行抢修。终端装置每天都将进行一次自检，检查自身的通信及供电等是否

正常，自检完毕后将发送相关信息到系统主站；主站若持续２４ｈ未接收到相应

终端的自检信息则将发出提示信息，提醒工作人员进行处理。此设计提高了终端

装置的可靠性，保证了终端装置可长期稳定运行。

2.4系统主要功能描述

（１）数据无线传输。ＧＰＲＳ（通用分组无线服务技术）是基于ＧＳＭ

（全球移动通信系统）网络发展起来的一种新的分组数据承载业务。ＧＰＲＳ以

分组交换技术为基础，支持Ｘ．２５协议和ＩＰ数据网络协议，提供了直接、无

缝的Ｉｎ－ｔｅｒｎｅｔ网连接。ＧＰＲＳ能根据用户需求灵活地动态分配无线

资源，从而实现多用户共享。（２）电缆隧道内部环境监测数据管理分析。该模

块利用安装在电缆隧道内的前端采集系统，准确记录隧道内部的环境数据，包括

环境温湿度、有害气体参数和烟雾相关数据，并对这些数据进行处理，分析其变

化趋势。系统建立了内部数据库，便于查询历史数据，一旦发生事故，可进行调用，查看相关记录。（３）电缆接头温度监测分析。实际运行经验表明，电缆接

头温度是反映电缆接头质量的主要参数。电缆接头处温度升高会加速接头氧化，

使电缆接头接触电阻增加，从而进一步导致电缆接头温度上升，影响绝缘材料寿命，加剧绝缘老化。在不同的负载电流下，电缆接头的表面温度与线芯温度具有

函数关系。在已知具体的电缆接头结构和其参数的前提下，利用数据库的数据处

理技术可预测电缆接头温度。

结束语

综上所述，电力电缆故障时在生活中比较常见的现象，由于其种类多样化，

必须要采用相对应的方法和专业测量设备才能及时对故障进行定位，从而为排除

故障做好基础工作。另外，还是要加强电力电缆的预防措施，才能有效地降低故

障出现的频率。因此，只有把查找故障技术与防范措施相结合，才能保证电能的

安全输送，提高我国电力故障维修的整体水平，进而保障了城市用电的安全可靠性。

参考文献：

[1]姜德，徐晓冬，薛松，张华．基于GPRS的电缆在线监测系统的设计［J］．电力科学与工程，2016，32(1):69-73．

[2]黄新波．输电线路在线监测与故障诊断［M］．北京:中国电力出版社，