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一、系統(tǒng)概述

　　隨著社會的進(jìn)步和國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)對電力的需求呈逐年上升之勢，與此相適應(yīng)，電力電纜的使用量也正在逐年增加。但由于電纜運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，運(yùn)行方式獨(dú)特，造成故障點查找困難、檢測與修復(fù)時間更長等問題。因此電力部門希望在故障發(fā)生之前能夠給出報警信息，提前采取處理措施消除故障隱患，避免永久故障發(fā)生時造成的突發(fā)停電和因電纜短路造成的火災(zāi)等事故。

　　日新電氣研制的電纜在線監(jiān)測及故障預(yù)警測距系統(tǒng)，通過對電纜運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，收集電纜運(yùn)行過程的暫態(tài)行波和穩(wěn)態(tài)分量，對其進(jìn)行分析處理，預(yù)測電纜運(yùn)行狀況，并對故障電纜提供報警和故障診斷信息，對電纜的絕緣狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，對永久故障進(jìn)行預(yù)警，并且實現(xiàn)故障測距和故障選線。為狀態(tài)檢修提供可靠依據(jù)，這也為電纜線路由傳統(tǒng)的定期檢修轉(zhuǎn)變到狀態(tài)檢修提供了可能，不僅可以減少計劃停電時間，還可以降低高壓預(yù)防性試驗對電纜的損傷。

二、分布式電纜故障預(yù)警及測距系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)概述

　　本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由測溫光纖、光分析儀組成。利用拉曼散射和光時域反射，拉曼散射技術(shù)實現(xiàn)溫度測量，光時域反射實現(xiàn)溫度定位。當(dāng)向光纖中注入光脈沖，會發(fā)生拉曼散射，一部分是背向散射，一部分前向散射光，光纖上都會有不用的散射點，根據(jù)背向散射信號的時間和強(qiáng)度可以分析出具體的溫度和溫度位置。

2.1.1 系統(tǒng)特點：

　　※ 本系統(tǒng)產(chǎn)品使用的故障定位光纜，適用于高電壓、強(qiáng)腐蝕、核輻射和強(qiáng)電磁干擾等惡劣環(huán)境，傳感光纜具有堅固耐用，易于組網(wǎng)等優(yōu)點；

　　※ 一根光纖能夠提供上萬個測量點的信息，安裝快捷簡便且成本低廉；

　　※ 光纖具有耐高溫（能夠承受超過700℃的高溫）、抗腐蝕、抗電磁、無靜電、無輻射干擾和長壽命的特質(zhì)，適用于各種復(fù)雜惡劣環(huán)境；

　　※ 系統(tǒng)提供多分區(qū)、實時監(jiān)測和報警功能。 自動數(shù)據(jù)和報警傳輸；

　　※ 整個電纜隧道溫度實時監(jiān)控；

　　※ 多條電纜同時進(jìn)行溫度監(jiān)測；

　　※ 電纜接頭重點監(jiān)控；

　　※ 實時溫度曲線；

　　※ 及時的高溫、溫升報警信息；

　　※ 歷史數(shù)據(jù)查詢；

　　※ 精準(zhǔn)位置定位。

2.2 系統(tǒng)優(yōu)勢

　　※ 整根光纜不僅用作信號傳輸，更全被用作溫度探測用，感溫探測覆蓋范圍為其全長 100%，報警區(qū)域的設(shè)置可以通過軟件在光纜全長內(nèi)自由設(shè)置，報警定位精度高，其  探測區(qū)域最小可達(dá)1米，無論現(xiàn)場分區(qū)怎樣變動，皆能滿足要求；

　　※ 對每個分區(qū)的報警探測邏輯可以實現(xiàn)分區(qū)內(nèi)最大溫度（定溫）、分區(qū)內(nèi)溫升速率（差溫）、分區(qū)內(nèi)最高溫度與分區(qū)平均溫度之間差值（分區(qū)溫度均勻程度）三種方式的任意組合，保證實現(xiàn)早期和可靠的報警；

　　※ 系統(tǒng)可配置圖形化監(jiān)控軟件，軟件可以圖形化實時顯示各分區(qū)的定溫、差溫和極均差值等探測數(shù)據(jù)，并可以在控制中心設(shè)定各種探測數(shù)據(jù)的報警閾值；

　　※ 可以對光纜全線提供連續(xù)的溫度監(jiān)測，可以顯示全線的溫度分布曲線，不僅有利于值班人員監(jiān)控操作，而且系統(tǒng)兼?zhèn)涔收献詸z測功能，光纜發(fā)生故障時可以在光纜全長曲線上指示出斷點的具體位置，有利于系統(tǒng)的故障監(jiān)測與迅速維修；

　　※ 系統(tǒng)安裝非常簡便，信號傳輸和探測用一根光纜，安裝至現(xiàn)場僅需將探測光纜固定即可輕松完成安裝工作；

　　※ 探測部分完全采用光傳輸方式，光纖本征安全防爆防雷，并可以完全杜絕電磁干擾影響；

　　※ 光纜耐用性設(shè)計優(yōu)異，探測光纜的壽命可達(dá)30年之久，對環(huán)境影響如溫度，壓力和濕度波動有抵抗力，同樣也適用于較多灰塵和含有腐蝕性物質(zhì)的空氣中；

　　※ 可自成系統(tǒng)，系統(tǒng)自帶全線溫度曲線圖形顯示和配置軟件，所有設(shè)置都可以通過軟件進(jìn)行，直觀易用；

　　※ 系統(tǒng)集成方便，控制器提供干接點輸入輸出至火災(zāi)報警系統(tǒng)。此外，控制器支持開放的通訊接口，易于實現(xiàn)控制器一級的系統(tǒng)集成。

2.3 安裝方式

　　對于動力電纜的監(jiān)測，采取得是把光纜沿動力電纜的方向，緊貼敷設(shè)到動力電纜的表面，并每隔1米，用捆扎帶綁好。具體見如下圖：

　　在電纜接頭處或者電纜終端處，探測光纜采用雙環(huán)型纏繞方式固定在電纜的終端及電纜接頭處，保證測溫光纜與電纜終端或電纜接頭緊密接觸。雙環(huán)型光纜展開長度分別為10～20米。

將電纜終端或電纜接頭處的10～20米光纜盤成環(huán)型（光纜的彎曲半徑需大于50mm），光纜環(huán)緊貼附于其表面，并使用絕緣膠帶綁縛固定。如下圖所示：

三、電纜故障預(yù)警及行波測距系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)概述

　　電力電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)針對6-220kV電力電纜的實際特點研制，采用分層分布式結(jié)構(gòu)，集各種先進(jìn)的數(shù)字傳感技術(shù)、微電子技術(shù)、通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)為一體，能夠適應(yīng)惡劣的運(yùn)行環(huán)境。通過對運(yùn)行電壓下的電力電纜進(jìn)行絕緣狀態(tài)監(jiān)測，實時分析電力電纜接地感應(yīng)環(huán)流信號的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)特征，判定絕緣狀態(tài)變化趨勢，從變化趨勢中尋找危險征兆，從檢測結(jié)果來綜合判斷電纜運(yùn)行狀況，提前發(fā)現(xiàn)電力電纜的絕緣故障隱患并及時預(yù)報。

　　系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了對電力電纜的實時在線監(jiān)測、預(yù)警、選線，而且具有準(zhǔn)確指示故障點距離的功能使得故障的發(fā)生變得顯而易見，供電部門無需費(fèi)力就可根據(jù)預(yù)警提示和故障點提示提前做好故障點檢修，避免因電纜突發(fā)故障造成停電，減少因停電所造成的經(jīng)濟(jì)損失以及對企業(yè)生產(chǎn)和人民生活帶來不利影響，提高供電可靠性。并且系統(tǒng)利用通訊技術(shù)將故障信息實時提報檢修人員，從而達(dá)到事故之前的計劃檢修，避免事故擴(kuò)大、減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

3.2 系統(tǒng)功能

3.2.1 故障預(yù)警

　　保證監(jiān)視范圍內(nèi)的線路發(fā)生“可恢復(fù)性故障”時，裝置能夠可靠預(yù)警，監(jiān)視范圍外的線路發(fā)生故障時裝置能夠可靠不預(yù)警。

　　通過對電纜劣化程度的判別，對故障預(yù)警進(jìn)行分級管理，并按照不同的故障預(yù)警等級而啟動相應(yīng)等級應(yīng)急處理報警信息，避免了傳統(tǒng)的計劃性型式實驗等檢測方法。

3.2.2 故障測距

　　利用行波故障測距技術(shù)，實現(xiàn)故障點距離測算。

　　為了提高測距精確度，日新電氣采用多次測距綜合分析的方法進(jìn)行故障測距，對故障的及時發(fā)現(xiàn)、準(zhǔn)確的修復(fù)起到至關(guān)重要作用，保證整個電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3.2.3 故障選線

　　系統(tǒng)實時在線監(jiān)測每條被測電纜的運(yùn)行情況，通過對故障后各線路之前暫態(tài)的相同時刻數(shù)據(jù)的綜合相關(guān)分析，獲得按照發(fā)生“可恢復(fù)性故障”可能性大小排列的選線序列。根據(jù)具體電纜發(fā)出的預(yù)警信息確定故障線路。

　　系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，不受系統(tǒng)運(yùn)行方式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、中性點經(jīng)消諧裝置接地方式等的影響。

3.2.4 狀態(tài)檢修

　　系統(tǒng)對每條電纜進(jìn)行實時監(jiān)測，對故障進(jìn)行預(yù)警、判定，從而通過實時的狀態(tài)檢修代替之前的計劃檢修，提高故障判斷準(zhǔn)確性。

　　在電纜發(fā)生永久性故障前，準(zhǔn)確的故障測距提供有效的故障查找依據(jù)，減少因突發(fā)停電造成的損失，減少人工查找故障的勞動強(qiáng)度。

　　將維修方式從事后維修、定期維修轉(zhuǎn)變?yōu)橐暻榫S修、預(yù)防性維修。大大降低了維修保障費(fèi)用、縮短維修時間、提高電纜的完好率，加快電纜維修方式向狀態(tài)維修轉(zhuǎn)變的過程。

3.3 主要技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo)

　　主站系統(tǒng)負(fù)責(zé)調(diào)取各監(jiān)測終端記錄到的電纜在線監(jiān)測波形數(shù)據(jù)，通過分級報警顯示提醒值班員注意觀察線路運(yùn)行情況。系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)使用內(nèi)部數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，分布式采集終端采集到波形數(shù)據(jù)后經(jīng)由交換機(jī)匯總通過內(nèi)網(wǎng)通訊上傳至主控室的上位機(jī)。