一、系統概述

　　隨著(zhù)社會(huì )的進(jìn)步和國民經(jīng)濟的快速發(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，電力電纜的使用量也正在逐年增加。但由于電纜運行環(huán)境復雜，運行方式獨特，造成故障點(diǎn)查找困難、檢測與修復時(shí)間更長(cháng)等問(wèn)題。因此電力部門(mén)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(shí)造成的突發(fā)停電和因電纜短路造成的火災等事故。

　　日新電氣研制的電纜在線(xiàn)監測及故障預警測距系統，通過(guò)對電纜運行狀態(tài)進(jìn)行監測，收集電纜運行過(guò)程的暫態(tài)行波和穩態(tài)分量，對其進(jìn)行分析處理，預測電纜運行狀況，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)行監測，對永久故障進(jìn)行預警，并且實(shí)現故障測距和故障選線(xiàn)。為狀態(tài)檢修提供可靠依據，這也為電纜線(xiàn)路由傳統的定期檢修轉變到狀態(tài)檢修提供了可能，不僅可以減少計劃停電時(shí)間，還可以降低高壓預防性試驗對電纜的損傷。

二、分布式電纜故障預警及測距系統

2.1 系統概述

　　本系統結構由測溫光纖、光分析儀組成。利用拉曼散射和光時(shí)域反射，拉曼散射技術(shù)實(shí)現溫度測量，光時(shí)域反射實(shí)現溫度定位。當向光纖中注入光脈沖，會(huì )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(huì )有不用的散射點(diǎn)，根據背向散射信號的時(shí)間和強度可以分析出具體的溫度和溫度位置。

2.1.1 系統特點(diǎn)：

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

　　※ 一根光纖能夠提供上萬(wàn)個(gè)測量點(diǎn)的信息，安裝快捷簡(jiǎn)便且成本低廉；

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

　　※ 系統提供多分區、實(shí)時(shí)監測和報警功能。 自動(dòng)數據和報警傳輸；

　　※ 整個(gè)電纜隧道溫度實(shí)時(shí)監控；

　　※ 多條電纜同時(shí)進(jìn)行溫度監測；

　　※ 電纜接頭重點(diǎn)監控；

　　※ 實(shí)時(shí)溫度曲線(xiàn)；

　　※ 及時(shí)的高溫、溫升報警信息；

　　※ 歷史數據查詢(xún)；

　　※ 精準位置定位。

2.2 系統優(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(cháng) 100%，報警區域的設置可以通過(guò)軟件在光纜全長(cháng)內自由設置，報警定位精度高，其  探測區域最小可達1米，無(wú)論現場(chǎng)分區怎樣變動(dòng)，皆能滿(mǎn)足要求；

　　※ 對每個(gè)分區的報警探測邏輯可以實(shí)現分區內最大溫度（定溫）、分區內溫升速率（差溫）、分區內最高溫度與分區平均溫度之間差值（分區溫度均勻程度）三種方式的任意組合，保證實(shí)現早期和可靠的報警；

　　※ 系統可配置圖形化監控軟件，軟件可以圖形化實(shí)時(shí)顯示各分區的定溫、差溫和極均差值等探測數據，并可以在控制中心設定各種探測數據的報警閾值；

　　※ 可以對光纜全線(xiàn)提供連續的溫度監測，可以顯示全線(xiàn)的溫度分布曲線(xiàn)，不僅有利于值班人員監控操作，而且系統兼備故障自檢測功能，光纜發(fā)生故障時(shí)可以在光纜全長(cháng)曲線(xiàn)上指示出斷點(diǎn)的具體位置，有利于系統的故障監測與迅速維修；

　　※ 系統安裝非常簡(jiǎn)便，信號傳輸和探測用一根光纜，安裝至現場(chǎng)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；

　　※ 光纜耐用性設計優(yōu)異，探測光纜的壽命可達30年之久，對環(huán)境影響如溫度，壓力和濕度波動(dòng)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，系統自帶全線(xiàn)溫度曲線(xiàn)圖形顯示和配置軟件，所有設置都可以通過(guò)軟件進(jìn)行，直觀(guān)易用；

　　※ 系統集成方便，控制器提供干接點(diǎn)輸入輸出至火災報警系統。此外，控制器支持開(kāi)放的通訊接口，易于實(shí)現控制器一級的系統集成。

2.3 安裝方式

　　對于動(dòng)力電纜的監測，采取得是把光纜沿動(dòng)力電纜的方向，緊貼敷設到動(dòng)力電纜的表面，并每隔1米，用捆扎帶綁好。具體見(jiàn)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(kāi)長(cháng)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(pán)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、電纜故障預警及行波測距系統

3.1 系統概述

　　電力電纜在線(xiàn)監測系統針對6-220kV電力電纜的實(shí)際特點(diǎn)研制，采用分層分布式結構，集各種先進(jìn)的數字傳感技術(shù)、微電子技術(shù)、通信技術(shù)和計算機技術(shù)為一體，能夠適應惡劣的運行環(huán)境。通過(guò)對運行電壓下的電力電纜進(jìn)行絕緣狀態(tài)監測，實(shí)時(shí)分析電力電纜接地感應環(huán)流信號的穩態(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，從檢測結果來(lái)綜合判斷電纜運行狀況，提前發(fā)現電力電纜的絕緣故障隱患并及時(shí)預報。

　　系統不僅實(shí)現了對電力電纜的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測、預警、選線(xiàn)，而且具有準確指示故障點(diǎn)距離的功能使得故障的發(fā)生變得顯而易見(jiàn)，供電部門(mén)無(wú)需費力就可根據預警提示和故障點(diǎn)提示提前做好故障點(diǎn)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)濟損失以及對企業(yè)生產(chǎn)和人民生活帶來(lái)不利影響，提高供電可靠性。并且系統利用通訊技術(shù)將故障信息實(shí)時(shí)提報檢修人員，從而達到事故之前的計劃檢修，避免事故擴大、減少不必要的經(jīng)濟損失。

3.2 系統功能

3.2.1 故障預警

　　保證監視范圍內的線(xiàn)路發(fā)生“可恢復性故障”時(shí)，裝置能夠可靠預警，監視范圍外的線(xiàn)路發(fā)生故障時(shí)裝置能夠可靠不預警。

　　通過(guò)對電纜劣化程度的判別，對故障預警進(jìn)行分級管理，并按照不同的故障預警等級而啟動(dòng)相應等級應急處理報警信息，避免了傳統的計劃性型式實(shí)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(shí)現故障點(diǎn)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(shí)發(fā)現、準確的修復起到至關(guān)重要作用，保證整個(gè)電力系統安全、穩定和經(jīng)濟運行。

3.2.3 故障選線(xiàn)

　　系統實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測每條被測電纜的運行情況，通過(guò)對故障后各線(xiàn)路之前暫態(tài)的相同時(shí)刻數據的綜合相關(guān)分析，獲得按照發(fā)生“可恢復性故障”可能性大小排列的選線(xiàn)序列。根據具體電纜發(fā)出的預警信息確定故障線(xiàn)路。

　　系統抗干擾能力強，結果準確可靠，不受系統運行方式拓撲結構、中性點(diǎn)經(jīng)消諧裝置接地方式等的影響。

3.2.4 狀態(tài)檢修

　　系統對每條電纜進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，對故障進(jìn)行預警、判定，從而通過(guò)實(shí)時(shí)的狀態(tài)檢修代替之前的計劃檢修，提高故障判斷準確性。

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

　　將維修方式從事后維修、定期維修轉變?yōu)橐暻榫S修、預防性維修。大大降低了維修保障費用、縮短維修時(shí)間、提高電纜的完好率，加快電纜維修方式向狀態(tài)維修轉變的過(guò)程。

3.3 主要技術(shù)參數及性能指標

　　主站系統負責調取各監測終端記錄到的電纜在線(xiàn)監測波形數據，通過(guò)分級報警顯示提醒值班員注意觀(guān)察線(xiàn)路運行情況。系統通訊網(wǎng)絡(luò )使用內部數據通信網(wǎng)，分布式采集終端采集到波形數據后經(jīng)由交換機匯總通過(guò)內網(wǎng)通訊上傳至主控室的上位機。