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一、系統概述

　　隨著社會的進步和國民經濟的快速發展，各行各業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。但由于電纜運行環境復雜，運行方式獨特，造成故障點查找困難、檢測與修復時間更長等問題。因此電力部門希望在故障發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，避免永久故障發生時造成的突發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監測及故障預警測距系統，通過對電纜運行狀態進行監測，收集電纜運行過程的暫態行波和穩態分量，對其進行分析處理，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，對電纜的絕緣狀態進行監測，對永久故障進行預警，并且實現故障測距和故障選線。為狀態檢修提供可靠依據，這也為電纜線路由傳統的定期檢修轉變到狀態檢修提供了可能，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域反射，拉曼散射技術實現溫度測量，光時域反射實現溫度定位。當向光纖中注入光脈沖，會發生拉曼散射，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，根據背向散射信號的時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：

　　※ 本系統產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境，傳感光纜具有堅固耐用，易于組網等優點；

　　※ 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，適用于各種復雜惡劣環境；

　　※ 系統提供多分區、實時監測和報警功能。 自動數據和報警傳輸；

　　※ 整個電纜隧道溫度實時監控；

　　※ 多條電纜同時進行溫度監測；

　　※ 電纜接頭重點監控；

　　※ 實時溫度曲線；

　　※ 及時的高溫、溫升報警信息；

　　※ 歷史數據查詢；

　　※ 精準位置定位。

2.2 系統優勢

　　※ 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%，報警區域的設置可以通過軟件在光纜全長內自由設置，報警定位精度高，其  探測區域最小可達1米，無論現場分區怎樣變動，皆能滿足要求；

　　※ 對每個分區的報警探測邏輯可以實現分區內最大溫度（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，軟件可以圖形化實時顯示各分區的定溫、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；

　　※ 可以對光纜全線提供連續的溫度監測，可以顯示全線的溫度分布曲線，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，有利于系統的故障監測與迅速維修；

　　※ 系統安裝非常簡便，信號傳輸和探測用一根光纜，安裝至現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；

　　※ 光纜耐用性設計優異，探測光纜的壽命可達30年之久，對環境影響如溫度，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的空氣中；

　　※ 可自成系統，系統自帶全線溫度曲線圖形顯示和配置軟件，所有設置都可以通過軟件進行，直觀易用；

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

2.3 安裝方式

　　對于動力電纜的監測，采取得是把光纜沿動力電纜的方向，緊貼敷設到動力電纜的表面，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米光纜盤成環型（光纜的彎曲半徑需大于50mm），光纜環緊貼附于其表面，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

　　電力電纜在線監測系統針對6-220kV電力電纜的實際特點研制，采用分層分布式結構，集各種先進的數字傳感技術、微電子技術、通信技術和計算機技術為一體，能夠適應惡劣的運行環境。通過對運行電壓下的電力電纜進行絕緣狀態監測，實時分析電力電纜接地感應環流信號的穩態和暫態特征，判定絕緣狀態變化趨勢，從變化趨勢中尋找危險征兆，從檢測結果來綜合判斷電纜運行狀況，提前發現電力電纜的絕緣故障隱患并及時預報。

　　系統不僅實現了對電力電纜的實時在線監測、預警、選線，而且具有準確指示故障點距離的功能使得故障的發生變得顯而易見，供電部門無需費力就可根據預警提示和故障點提示提前做好故障點檢修，避免因電纜突發故障造成停電，減少因停電所造成的經濟損失以及對企業生產和人民生活帶來不利影響，提高供電可靠性。并且系統利用通訊技術將故障信息實時提報檢修人員，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路發生“可恢復性故障”時，裝置能夠可靠預警，監視范圍外的線路發生故障時裝置能夠可靠不預警。

　　通過對電纜劣化程度的判別，對故障預警進行分級管理，并按照不同的故障預警等級而啟動相應等級應急處理報警信息，避免了傳統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，實現故障點距離測算。

　　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行故障測距，對故障的及時發現、準確的修復起到至關重要作用，保證整個電力系統安全、穩定和經濟運行。

3.2.3 故障選線

　　系統實時在線監測每條被測電纜的運行情況，通過對故障后各線路之前暫態的相同時刻數據的綜合相關分析，獲得按照發生“可恢復性故障”可能性大小排列的選線序列。根據具體電纜發出的預警信息確定故障線路。

　　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、中性點經消諧裝置接地方式等的影響。

3.2.4 狀態檢修

　　系統對每條電纜進行實時監測，對故障進行預警、判定，從而通過實時的狀態檢修代替之前的計劃檢修，提高故障判斷準確性。

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

　　將維修方式從事后維修、定期維修轉變為視情維修、預防性維修。大大降低了維修保障費用、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維修轉變的過程。

3.3 主要技術參數及性能指標

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