高压电缆线路接地系统在线监测分析

作者:未知

  【摘 要】高压电缆已取代架空线成为城市核心区电网的首选,高压电缆金属护层合理接地是其安全运行的保证。目前国内 大多数主干电缆主要通过计划检修实现高压电缆接地电流 检测和接地线防盗割。该方式操作简单,但增加了运维成本,且无法实时监测。接地电流在线监测和接地线防盗割系统引 起了广泛关注,但目前该领域仍处于尝试和探索阶段,所采 用的监测系统常从敷设环境出发,停留在隧道和环境监测等方面,功能单一。基于综合数据智能监测管理平台,采用远程 供电和通讯信号共缆传输技术、EMC电磁兼容设计、低功耗 设计、终端防护设计、无线传输理论等,建立了高压电缆线路 接地系统在线监测系统,实现了接地电流在线监测和接地线 防盗割功能。
  【关键词】接地电流在线监测;接地线防盗割;综合数据智能监测管理平台;无线传输
  引文
  高压电缆美观、可靠性高、节约用地,符合城市 电网的发展需求,在我国各大城市主要区域已基本 取代架空线路成为城市核心区电网的首选[1]。现阶 段国内大多数主干电缆的管理仍然处于计划检修 阶段,即采用定期巡视和检测电缆护层接地线和接 地电流的方法对电缆运行状况进行检查。而定期试 验和检修不仅大大增加了运维的人力成本,而且由 于计划检修的非连续性无法保障电缆绝缘缺陷和 潜在故障排查的实时性。为此,本文围绕高压电缆线路护层接地电流及 接地线防盗割在线监测技术开展研究,弥补电缆线 路状态监测的空白,提高电缆线路状态检修水平和 管理水平。
  1工程现状
  1.1监测电缆
  以常见110 kV送电工程为例,在电缆线路较短 时,电缆金属护套采用单端接地加回流线的接地方式。双回电缆共4组直接接地箱,建立接地电流在线 监测和接地线防盗割系统.
  1.2存在的问题
  从电缆及隧道运行安全性方面考虑,主要包括 外力破坏、绝缘老化、电缆外护层损坏。这些问题威 胁设备、人身安全,易造成电网停电事故。高压电缆网、电力隧道突发事故的预警,报警 及应急指挥缺少一个集中的监控平台,制约了主系 统电缆网突发事故的应急响应速度和效率。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。
  1.3技术方案
  综上,需要建立了一个稳定可靠的系统,为电 力日常巡检及状态检修工作提供可靠保证,实现高 效化管理,以推动了智能电网信息化、自动化、互动 化的进程,提高电网状态检修的管理水平,最大限 度地降低事故的发生,实现电缆接地线接地电流0~ 100 A精确测量及超过500 A以上时超限信号锁定、电缆线路护层电流暂态录波实时展示,有效判断接 地箱或铜芯接地线是否被盗割,为故障抢修提供参 考数据。
  2 高压电缆线路接地系统在线监测系统
  2.1 系统网络
  借鉴国际国内成熟的地下空间及高压电缆线 路护层接地电流及接地线防盗割在线监测系统建 设管理模式,建设该供电公司车变电站高压电缆线 路护层接地电流及接地线防盗割在线监测系统。该高压电缆线路护层接地电流及接地线防盗 割在线监测系统是利用现代电子技术、计算机技术和无线(3G/GPRS/CDMA1X/专用无线网络等)通讯 技术基于REAL-TIME综合数据智能监测管理平台 为基础和核心而研制的,由针对于“架空入地”后采 用隧道、排管及管沟方式敷设的缆化高压电缆采用 基于远程供电和载波通讯信号同芯线对共缆传输、抗干扰及保护技术的“N合一”有线传输解决方案和 针对于“架空入地”后采用短沟及直埋方式敷设的 高压电缆采用基于无线通讯技术、非接触式感应取 电技术的无线传输解决方案组成。
  2.1.1 系统网络结构
  为了建立在线监测系统,必须建立合理、完整 的网络系统。为了保证监测系统的实时性,该高压 电缆线路护层接地电流及接地线防盗割在线监测 系统从结构层次的角度可分为4層:第一层是由各 种应用服务器、数据库服务器、打印终端、存储设 备、显示大屏、综合数据智能监测管理平台软件等 软硬件设备组建的电缆网运行监控应急调度中心 综合数据智能监测管理平台。第二层是由无线综合监控主机等软硬 件设备组成的无线型电缆状态监测子站;本期工程 主要涉无线综合监控主机、主线感应取电电源装置。通常部署在电缆通道等应用现场内。第三层是 实现采集、数字化预处理、通讯、控制功能的传输采 集装置,本期工程主要涉及集成式护层电流采集 器、防盗割状态监测单元等,部署在电缆接头井内。第四层是终端监测装置,属于系统的最底层,本期 工程主要涉及三合一CT电流互感器、防盗割报警 传感器,通常部署在电缆通道等应用现场内。
  2.1.2 系统采用技术
  数字的排版远程供电和载波通讯信号同芯 线对共缆传输技术 采用远程供电和载波通讯信号同芯线对共缆 传输技术(CT-CPbus技术),低压远程供电(10千米 以内)和载波通讯通过一对双绞线传输;一对双绞 线可挂接多个终端监测装置,通过主机配置通讯和 终端供电的时间比,在保证通讯稳定、可靠的情况下,最大效率地提高了对电源的应用,达到供电和 通讯共缆传输的平衡,节省了大量的电缆线路资源 的同时,实现一缆多用,把各种不同功能的多个子 系统共用一条电缆上。
  2.1.3 系统技术优势
  线路传输资源稳定可靠:电力隧道和管道内 的低烟无卤阻燃通信电缆资源,实现远程供电和 载波通讯信号同芯线对共缆传输,在传输线路上 由于没有任何光电转换装置(光端机、光纤收发器 等),线路直接从终端监测装置到变电站的多状态 综合监控主机,电缆接头直接充油封包,可以使用 30年以上,适用于隧道和管沟内的恶劣环境;尤其 适用于经常积水、过热等环境比较恶劣的电力电缆 沟道。线路资源投资省:电缆通道内数字编址总线式 通信网络的低烟无卤阻燃通信电缆资源,且由一对 双绞低烟无卤阻燃通信电缆实现远程供电及载波 通讯信号传输,一对双绞低烟无卤阻燃通信电缆上 可以复接8~16个传输采集装置,线路利用率高,同 时无需专门敷设220 V供电线路,线路投资大大 节省。体积小、易安装:安装在电力隧道和电力管井 中的终端监测装置体积小巧,可以灵活安装在井口 的垂直部分或者隧道内的任意位置,基本不占用隧 道和电力管道的有效空间,安装布设灵活。   2.2 系统设计方案
  2.2.1 一级监控中心输配电电缆网综合监测平台
  系统功能:一级监控中心输配电电缆网综合监 测平台承担了各应用系统数据接入、短信报警等支 撑功能;电缆网综合智能数据管理平台建设功能齐 全、安全可靠的基础支撑系统,同时应满足电缆集 中监控、系统展示介绍的功能需要。设计方案:一级集中监控中心设置在供电公司 电缆管理部门,一级集中监控中心的电缆网综合智 能数据管理平台软硬件设备主要包括系统报警数 据服务器和综合智能数据管理平台软件等设备。
  2.2.2 二级远程集控监测平台监控屏
  系统功能:二级远程集控监测平台监控屏的所 有数据信息传送至一级监控中心输配电电缆网综 合监测平台,同时可以接收一级集中监控中心的远 程控制命令,达到远程集中监测、集中显示报警、集 中联动控制和集中管理的目标。设计方案:二级远程集控监测平台是由无线综 合监控主机等软硬件设备组成的无线型电缆状态 监测子站,二级远程集控监测平台通过供电公司现 有的市调通信网或综合数据网以TCP/IP以太网接口 的通信方式将全断面监测数据信息传送至一级集 中监控中心电缆网综合智能数据管理平台,同时可 以接收一级集中监控中心电缆网综合智能数据管 理平台的远程控制命令,达到远程集中监测、集中 显示报警、集中联动控制和集中管理的目标;考虑 到综合监测预警系统数据有效交互和执行,网络通 信带宽不应低于6 Mbit。
  结束语
  在线监测系统的建立在保障电网安全稳定运 行的工作中占有举足轻重的地位。随着电网建设的 高速发展,管理电网安全运行的任务越来越重,这 就给管理信息化提出了更高的要求,加快信息化 建设、提高各系統的工作效率和现代化管理水平,已经成为提高电缆运行水平的战略抉择,建设电缆 隧道多状态在线监控系统已迫在眉睫。本文以实际 工程为例,实施结果表明:通过加装综合智能监控 系统,可以为电缆状态检修和评价工作提供可靠依 据,提高电缆健康水平,提升精益化管理水平;可 以降低工作人员的风险系数和劳动强度,有效缓解 目前存在的结构性缺员问题;可以降低环境及突 发事件影响,提高应急事件的处置能力,提高设备可 靠性。
  参考文献:
  [1] 郑麟骥.高压电缆线路[M].北京:水利电力出版社,2014
  [2] 彭超,张宇娇,秦威南.基于有限体积法的超高压电力 接头绝缘性能研究[J].高电压技术,2014,40(12):
  [3] 陈向荣,徐阳,王猛,等.高温下110 kV交联聚乙烯电 缆电树枝生长及局部放电特性[J].高电压技术,2012,38(3):645-654.
  (作者单位:国网银川供电公司)
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