电缆多状态在线监测系统

电缆多状态在线监测系统

一、综述

目前全国大多数电力公司一样，对电力隧道、沟道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。从经济角度和技术角度来说，计划检修都有很大的局限性，例如定期试验和检修造成了很大的直接和间接经济浪费，许多绝缘缺陷和潜在的故障无法及时发现。

随着国家电力基础设施投入的逐年增大，电力隧道的长度也正在迅速增加，由于运行维护人员的增长速度远远跟不上电力基础设施的增长速度，致使电力隧道运行工作面临着巨大压力，再者随着城市的加速发展，电力沟道和高压管线的迅速增长，电力负荷的急剧增加，电力公司对隧道的运行维护工作面临着巨大压力。如何保证隧道内电缆不因过载、过热等情况突发大的运行安全事故，隧道内积水、可燃气体等不影响到供电系统的安全等新的要求，想解决当前面临的种种问题，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。电力隧道加装水位、气体探测装置，可有效监测到隧道内水位及气体情况，及时发现由于外部跑水至电力隧道内，外部可燃气体进入隧道内等情况。通过水位、气体监测报警，及时发现隐患点所在位置及水位数值、气体成分含量等情况，为及时有效处置提供技术支撑，改善电力隧道运行环境，保证电力隧道及隧道内电力电缆的安全稳定运行有重要意义。

电缆是电缆网发生故障几率较大的设施，分别通过传感器耦合电缆接地线的信号、传感器对电缆接头的局部放电及分布式光纤测温系统对电缆进行监测数据采集，将其采集到的接地电流参量、局部放电参量及电缆温度参量传送到监测中心，对电缆的运行状态进行分析评估，实现电缆运行状态的时时监控，从而为电力部门有效的预防事故灾害的发生提供有力的的保障。

二、总体结构

电力电缆多状态在线监测系统，主要对电缆局部放电、温度、接地电流、有害气体及水位，井盖进行在线监测，将监测信号上传至工业服务器进行处理存储，可实现对各技术监测量进行界面显示，谱图分析，报表打印，数据查询，报警等功能。系统结构图如下：

1、电缆接头局放在线监测系统

² 能检测放电量，放电相位，放电次数等基本局部放电参数，并可按照客户要求，提供有关参数的统计量。

² 最小测量放电量：20pC；测量频带:500kHz－20MHz；放电脉冲分辨率：10µs；相位分辨率：0.18°。

² 能显示工频周期放电图、二维（Q-φ,N-φ,N-Q）及三维（N-Q-φ）放电谱图。

² 可记录测量相序、放电量、放电相位、测量时间等相关参数，可提供放电趋势图并具有预警和报警功能，可对数据库进行查询、删除、备份以及生成报表等。

功能和特点

² 安装方便，局部放电和接地电流均采用开合式钳型传感器。

² 局放抗干扰能力强，系统采用宽频带检测技术；接地电流测量准确，有完备的接口保护电路，有效对抗大电流冲击，且功耗低。

² 采用无线传输GPRS传输网络，传输距离远，稳定可靠，结构紧凑，安装方便。

² 采用电缆本体取电，现场无需铺设任何线缆，安全性高。

² 采用虚拟仪器技术，将硬件模块与计算机结合，利用LabVIEW编写软件，通过界面操作，实现各种功能，并便于进一步开拓。

2、分布式光纤测温系统

与传统传感器相比较，具有许多天然的优势，主要包括：

1）连续分布式测量

分布式光纤传感器是真正的分布式测量，可以连续的得到沿着探测光缆几

十公里的测量信息，误报和漏报率大大降低。同时实现实时监测。

2）抗电磁干扰，在高电磁环境中可以正常的工作

光纤本身是由石英材料组成的，完全的电绝缘；同时光纤传感器的信号是以光纤为载体的，本征安全，不受任何外界电磁环境的干扰。

3）本征防雷

雷电经常破坏大量的电测传感器。光纤传感器由于完全的电绝缘，可以抵抗高电压和高电流的冲击。

4）测量距离远，适于远程监控

光纤的两个突出优点就是传输数据量大和损耗小，在无需中继的情况下，可以实现几十公里的远程监测。

5）灵敏度高，测量精度高

理论上大多数光纤传感器的灵敏度和测量精度都优于一般的传感器，实际已成熟的产品也证明了这一点。

6）寿命长，成本低，系统简单

光纤的材料一般皆为石英玻璃，其具有不腐蚀、耐火、耐水及寿命长的特性，通常可以服役30年。综合考虑传感器的自身成本以及以后的维护费用，使用光纤传感器可以大大降低整个工程的最终经营成本。

特点：

l 整条光纤既传输信号又感应被测量

l 空间分辨率高：2m

l 温度分辨率可达0.1 o C

l 特殊设计的传感光缆

l 多种温度报警方式

l 嵌入的网络接口和调制解调器

3、接地电流监测系统

可以对电缆的护套电流的波形、幅值大小进行监测和报警，可以对电缆护套的历史电流进行取样存盘并通过电流曲线分析其性能的变化。

各项技术指标：

采样分辨率：12位

延迟时间为10μs

电缆金属护套电流的测量精度为：10%

数据存盘频率为：60分钟

历史数据有效时间为：2年

故障电流记录的显示大小为8192个

故障报警电流是22A

4、水位与有害气体监控子系统

4.1系统概述

隧道环境监测子系统通过CT-RJ-D1监控主机和现场采集单元对隧道内各种环境参量的综合采集和远程控制，可以采集的参量包括：

⑴.空气含氧量

⑵.人体有害气体监测（PPM级微量：一氧化碳、甲烷、硫化氢）

⑶.水位

可以远程控制的参量包括：

⑴.风机

⑵.换气扇

⑶.照明系统

4.2系统构成

隧道环境监测子系统由系列多状态监控主机、采集器和传感器组成，采用总线通信方式，节省线路资源，多状态监控主机安装在变电站内，通过专业通信电缆与隧道内的采集器相连，采集器的供电由监控主机远程供给，所以采集器无需外接电源，基于线径为0.5毫米的通信电缆，最大支持10KM的远程供电和通信。采集器与监控主机采用总线式通信方式，多状态监控主机的每个端口最大可以下带16个采集器，复接在一对通信电缆上。

4.3系统功能

采集的内容包括：PPM级微量有毒其他的监测，一氧化碳、硫化氢、空气含氧量等，可燃气体的监测：一氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、氢气