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电缆及电缆沟实时综合防控系统的开发探讨

电缆环流监测装置 2020-08-13 技术论文 726 ℃ 0 评论

[摘 要] 深圳电缆沟分布广、 距离长、 环境复杂, 时常受外力破坏、 人为偷盗影响。 基于单模通讯光纤的分布式传感技术,提出电缆沟防外破监测系统, 通过对高速数据采集和分析技术研究, 达到在短时间内完成大量数据的采集并分析, 做到系统实时监测, 应用在长距离分布式振动监测系统, 避免报警信号的遗漏。 对不同振动信号的波形建立数据库样本并进行分析, 提高系统在复杂环境条件下的信号分析和报警能力, 最终提前感知电缆沟外力破坏点, 保证电力电缆的安全运行。

随着配电网建设投入加大,城市10 kV 配网电缆化率大幅提高,深圳供电辖区电缆化率达98% 以上,系统运行中存在电网日常数据监测等问题,由于电缆皮具有较高价值,导致电缆被频繁偷盗,由于电缆沟为公共市政设施,大量非电网管线在电缆沟中施工运行,导致电力电缆损坏,电缆运行故障造成电力故障。电缆沟变排水沟,电缆沟内电缆拥挤成堆不上架等现象普遍,目前电缆运行安全面临多种问题,对电缆沟设计实时综合防控系统具有重要意义。故障自动隔离是电网出现安全故障时系统做出的自动判断,为提前预防安全隐患, 需设计超前预防系统, 监测电缆线路中的安全故障因素,利用自动控制改善电缆运行环境,使其在未形成故障前预警,保障电缆良好的运行环境。

1 电缆沟安全防控系统设计
为解决电缆安全防控问题,最初主要针对电缆被盗黑点加大巡视力度,加装防盗盖板,及时更换破损电缆沟盖板,电缆重新有序摆放上架等,取得了一定成效。但由于电缆被盗通常发生在深夜,人防控制手段难以发挥作用,防盗盖板容易被窃贼破解,犯罪分子可以从容偷盗电缆,普通防控手段在防范电缆被盗方面效果有限。
自2015年开始,通过在黑点区加装防盗报警器手段防范电缆被盗,在室内外环境中大量运用铠装电缆防盗报警器,值班人员可以及时赶到现场,起到良好的防盗效果。通过在黑点区加装电缆防盗报警器,可以成功防止电缆大量被盗。探讨在电缆防盗报警器基础上,盖板被打开可以及时发现阻止,利用先进科技手段解决电缆面临的其他安全防控问题。如对电缆沟内部燃烧引起的电缆火灾事故,电缆沟内部过热导致的故障如何及早检测报警。针对电缆沟安全防控中的问题,有必要建立实时综合防控系统予以解决 [1]。

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图1 直线型矩形电缆沟电磁波模型
表1 不同频率电磁波衰减


表1为不同频率电磁波衰减,同样隧道截面下,频率高衰减小。整体解决方案是防控系统全面应对安全隐患,可以监测非法偷盗,监测未经许可电缆沟使用、沟道积水等各种安全隐患,实现电缆沟安全防控的整体解决。图1为直线矩形沟电磁波模型。电缆沟道的高度约1 m,狭小空间分布10~24根铠装电缆,电缆沟具有网格分布等特点,为沟道内部布线造成较大的障碍,面向电缆沟道的综合防空系统,需要满足无需外部供电的要求,安全、简单、便捷是综合防控系统的技术难点。
系统应配套监控中心,使配网自动化与其有机结合,对各种现场检测单元状态进行集中管理,实现电缆沟隐患信息动态监测,确保信息采集有效性。对各种隐患信息实时监测,可以实现针对性的电缆维护。逐步完善电缆的安全防控预警机制,实现对电缆及其运行的实时精细化管理。电缆沟实时综合防控系统应具有拓扑结构 [2]。

2 电缆沟综合防控系统方案
2.1 电缆隐患超前预控系统设计配电电缆沟地处市政道路人行道,由于存在安全隐患,不允许辐射低压供电电源,制约了系统技术方案选择,监测模块能量采集与节能管理成为必须解决的问题。每年出现长期阴雨天气,必须采取超低功耗设计,确保设备满足续航时间要求。监控终端消耗3 ma,按五年消耗量计算为131.4 Ah,选用152 Ah/3.6 V 高能电池组,电池组成本合理。由10节锂亚电池并联组成,媒介电池正负极有反向保护二极管,将电池组设计为平板状,控制板供电时带有低电压检测功能,发出电池电压低的报警信号及时更换电池组。
现场主机靠近环网柜,电源采用 PT 为主,较好地解决了供电问题。沟道外主机采用太阳能板供电,现场主机工号 1 W,深圳日照时间 5.2 h/d,太阳能最小功率选择24/5.2× 1=4.6 W,选用6 W/12 V 太阳能电池板,蓄电池选用2.3 Ah/12 V 免维护电池 [3]。

电力设备为专业设备,具有很大的危险性,对安全性能提出较高的要求,门禁单元重点对电缆隧道门监测,为日后施工运行等相关工作提供便利 。电缆工井中易出现积水问题,对其进行实时监测,可以有效预防由于水灾形成的电缆事故,水灾监控预防单元可以自动监控,排除积水。铠甲接地准确性对电缆运行安全十分重要,利用在线监测动态监测接地电流,确定影响因素,避免出现过电压安全隐患。

2.2 电缆故障预防管理
安装系统保证金属外壳盖板正常工作时可能发生接触金属部位,接地保护端子截面积不小于20 mm2,不能在接地回路上添加电感与电容等器件,输入输出接插线使用内径不小于1.0 mm2的信号线,输入数字信号幅度高水电平> 4.5 V,低电平> 0V < .0.3 V[5]。
选择电缆路径需要考虑电缆过热等多种影响因素,为避免电缆敷设集中性过大,需合理设置电缆敷设间隔,双回路供电电缆路径不得在同一路径管道敷设,避免双回路电缆造成损害。电缆头制作人员要进行专业技术的评定,通过考核后持证上岗,对保质期中由于制作问题出现故障的人员取消工作资格,重新参与培训考核通过后再次上岗 [5]。要落实电缆附件型号选择, 保证电缆附件质量, 产品检验时要有生产厂商、施工单位等主体在场,根据装箱清单详细点检产品,针对易受潮元件检验完成后立即密封。
2.3 电缆防盗应用
完成部分特定区域电缆防盗技术,运行中取得较好防盗效果。针对电缆选取原则,通信要求作出规定,确保设备安全稳定运行。结合技术特点,在电缆被盗高发路段应用电缆沟井盖防盗技术及视频监控技术对电缆沟运行状况进行实时状态监测,辅助后台视频监控等实现快速反应、快速处置的应急防控作业。
深圳气候条件能保证设备正常运行,设备部件运行中未出现温湿度故障。系统部件中太阳能电池板运行受光照影响大,深圳市年日照时数为2060h,太阳辐射量大,运行中光照满足设备运行要求,但出现部分设备太阳能供电板供电不足情况,设备安装时受条件限制周边光照不足,设备配备高能电池续航能力不足,造成设备运行可靠性下降。系统综合布放系统应用中,各监控模块运行满足电力部门运行要求,为保证系统各模块安全运行,应用中对系统监测模块运行环境及管理需求等方面进行实验总结,为系统应用打下基础。
3 结语
由于各种原因,电缆安全防控形势严峻,必须加大电缆人防与技防力度,开展震荡波实验的技防手段取得良好效果,探索电缆实时综合防控系统建设途径,系统建设可以有效改善基层配电网电缆运行环境,有效监管非电力管线在电缆沟中的运行,防止电缆被盗等安全事故,产生显著的经济社会效益。电力电缆担负着我国电力资源传输、分配及使用的重任,能否正常运行直接影响到经济的发展以及人们的日常生活,因此必须要对其易发生的故障情况加以重视,加强施工环境控制,多方面提高电缆施工的整体水平,为我国电力事业的科学发展提供有力支持。

参考文献
[1] 王辉 . 电缆隐患超前预控系统的运用 [J]. 自动化与仪器仪表, 2017(11): 168-170.
[2] 刘馨宜 . 浅析电网客户端常见安全风险及防控对策 [J]. 科技与创新,2014(22): 58, 62.
[3] 张文涛 . 电缆及电缆沟实时综合防控系统初探 [J]. 企业技术开发,2015, 34(29): 15-16.
[4] 任艳霞,刘明光,史雪明 . 电力电缆故障探测方法探讨 [J]. 电力科学与工程, 2008, 24(1): 30-33.
[5] 杨孝志,陆巍,吴少雷,等 . 电力电缆故障定位技术与方法 [J]. 电力设备, 2007, 8(11): 22-24.

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