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摘要：高压电力电缆实时在线监测主站系统是以电网运行状态智能监测、故障分析和故障排除为目的，系统集成环境与设备监控系统、预警与报警系统、地理信息系统和统一台账管理信息系统组成，针对 220kV、66kV 及 10kV 电缆线路进行状态实时检测，系统建立基于物联网、三维可视化、智能传感器等技术、促进电力电缆的智能化转型，实现对电力电缆的基础数据及动态信息共享、资源整合、精准管控及智能决策等，从而为电力电缆智能化管理提供有效支撑。使得电网及相关配套设施隐患早知道、早发现、早处理，减少事故发生。
关键词：电力电缆；实时；在线监测；主站系统
1 高压电缆在线监测系统的构成及作用
1.1 系统概述
如图1所示，高压电缆在线监测系统主要由在线监测软件平台、分布式光纤测温系统、护套环流监测系统、电缆故障定位系统、终端塔视频监控系统等构成。
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图1 系统组成结构图
1.2 分布式光纤测温系统
电力电缆安全运行是确保供电系统可靠运行的一个关键因素。无论电缆长期过载运行，还是电缆结构缺陷、绝缘层老化、外护层破损等造成的电缆事故，其表征之一都是温度过高。对高压电缆表面温度进行实时监测可及时发现电缆潜在
缺陷与风险，提高高压电缆运维质量，确保供电系统可靠运行。分布式光纤测温系统（DTS）是一种实时、在线、连续的高压电缆温度监测系统，如图2所示，它由光纤测温主机、测温光纤、监控管理软件及相关附件组成。其中分布式光纤测温主机是光纤测温系统的主体，它担负着整个系统的信号采集、信号处理、数据分析、超温报警、网络传输等功能；光纤测温主机采用拉曼散射、OTDR技术实现温度监测和定位。分布式光纤测温系统能准确探测高压电缆沿线所有测量点的温度，具有实时在线、测温精度高、本质安全和不受电磁干扰等优点。
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图2 分布式光纤测温系统架构图
1.3 护套环流监测系统
金属护层是高压电缆的重要组成部分，当缆芯通过电流时，会在金属护层上产生环流，外护套的绝缘状态差、接地不良、金属护层接地方式不正确等等都会引起护套环流异常现象，严重威胁电缆运行安全。当电缆金属护层环流出现异常时会产生多方面的危害，如造成电缆绝缘局部高温损耗发热，加速绝缘老化，缩短电缆使用寿命，严重时可能导致电缆发生直接击穿接地故障；使电缆外护套破损，出现多点接地现象；直接影响载流量，产生较大的电能损耗，浪费资源等。
1.4 电缆故障定位系统
电缆故障定位系统是在运行电压下对电缆的绝缘状态进行检测，能真实反映电缆的绝缘水平。它能在自动连续检测状态下，依据大量的数据及判据的数模分析，判定绝缘状态变化趋势，从变化趋势中寻找危险征兆，从检测结果来综合判断电缆运行状况，并利用通讯技术实时提报检修及其他相关人员，从而实现事故之前的计划检修，避免事故扩大和不必要的经济损失。
电缆故障定位系统集电力电缆的在线监测和故障预警测距指示于一体，预警精确度高、产品性能可靠。运行人员根据预警提示和故障点指示提前做好计划检修，可以避免因电缆突发故障造成的进一步损失，提高供电可靠性。利用高频电流传感器从电缆一端接地电流处提取“可恢复故障”的高频信号，高速信号采集单元捕捉、记录“瞬时性可恢复接地故障”信息，可实时在线检测和记录一条或多条被测交联聚乙烯电力电缆，当被测电缆发生“可恢复故障”时，将会产生金属屏蔽层或钢铠等接地导体的瞬时电磁暂态信号，利用特定判据或人工分析方法即可对被测电力电缆进行故障预警，并指示故障点距离。
1.5 终端塔视频监控系统
终端塔视频监控系统能够对电缆终端塔（场）的重要设备和基础设施等重要位置处实施全方位的图像监控，使监控中心值班人员清楚了电缆终端塔（场）的实际情况，并及时获得意外情况的图像信息，以保障设施安全和实时远程监控终端场。现场安装户外视频摄像机，视频信号通过光端机传输至电缆终端场的光纤交换机，终端场的光纤交换机通过管道通信光纤2芯通道组成光纤环网将信号送至变电站内的硬盘录像机NVR。监控中心内可随时调取网络摄像机的实时视频信号和历史回放图像，并投放到显示大屏上。视频监控系统采用太阳能取电装置进行供电。
2主站系统总体架构
在线监测系统在高压电缆监测中应用较为广泛，通过传感器采集数据，将现场情况实时直观地展现在维护人员面前，无需人员去现场就可以掌握第一手现场情况报告，大大提升了高压电缆维护和管理的效率H3。在线监测系统通过现场传回的实时数据，实时分析和及时预警、告警，给高压电缆的监测带来了数字化、流程化、实时化的方便。根据系统架构各个监测数据采集系统将数据通过104规约制定的数据规则上传至主站系统，以主站总览监控的角度对数据进行展示、处理、分析和调度，实现主站平台统一管理的目的。主站系统平台可以分为如下几层：应用层：主要用于系统管理和数据展示以及数据分析和应用，展示形式可以通过三维、GIS和组态方式等。平台层提供应用层使用的后台服务，如GIS地图服务，Grafana大屏数据展示服务，以及Uni ty组态服务等。
Postgresql 数据库层：该数据库具有强大的数据存储能力，较为灵活，有效的应对实时数据和历史数据的长期存储。
外部数据接入层：提供各个采集终端设备数据接入，接入方式通过标准的通信协议和规约实现设备状态、故障信息、报警信息等数据接入平台。电缆本体温度可以通过光纤传感技术实现监测，即在电缆上布上无源、抗电磁干扰的光纤，以光纤作为感温介质和传输通道将整个沿线的电缆的温度传回监控平台系统，通过观察光纤传回的温度曲线，及时发现温度升高位置，结合其他传感设备，定位故障点，及时解除警情，有效控制事故的发生晦一。
3主站系统特点
（1）实现电缆状态信息多维度展示：系统将三维、GIS、和实时组态完美结合，对电缆线路状态进行全方位监测，结合各类传感器对电缆进行实时监控。
（2）电缆运行状态的评价：系统通过对各个终端采集进行数据分析，结合数据报警状态，设备应用状态，将电缆线路运行状态进行量化评估，为运维人员实时展示现场状态。
（3）系统自动轮询访问机制：主站系统可以自动的对各个站端系统进行数据轮询监测，以总召唤的方式向各个站端进行数据通信，提高了电缆运维人员巡检力度。
（4）智能联动控制：主站系统可以对设备进行远程控制，并将设备报警与传感器进行自动联动处理，有效的解决报警问题。
参考文献：
[1]陈海雷，王大雷，刘作鹏. 高压电力电缆实时在线监测主站系统应用研究[J]. 信息记录材料，2018，19（06）：96-97.
[2]李展. 电缆综合在线监测系统研究[D].天津大学，2015.
[3]王忠兴. 高压电缆接地电流在线监测系统研究与应用[D].吉林大学，2016.