一、系统概述

　　随着社会的进步和国民经济的快速发展，各行各业对电力的需求呈逐年上升之势，与此相适应，电力电缆的使用量也正在逐年增加。但由于电缆运行环境复杂，运行方式独特，造成故障点查找困难、检测与修复时间更长等问题。因此电力部门希望在故障发生之前能够给出报警信息，提前采取处理措施消除故障隐患，避免永久故障发生时造成的突发停电和因电缆短路造成的火灾等事故。

　　日新电气研制的电缆在线监测及故障预警测距系统，通过对电缆运行状态进行监测，收集电缆运行过程的暂态行波和稳态分量，对其进行分析处理，预测电缆运行状况，并对故障电缆提供报警和故障诊断信息，对电缆的绝缘状态进行监测，对永久故障进行预警，并且实现故障测距和故障选线。为状态检修提供可靠依据，这也为电缆线路由传统的定期检修转变到状态检修提供了可能，不仅可以减少计划停电时间，还可以降低高压预防性试验对电缆的损伤。

二、分布式电缆故障预警及测距系统

2.1 系统概述

　　本系统结构由测温光纤、光分析仪组成。利用拉曼散射和光时域反射，拉曼散射技术实现温度测量，光时域反射实现温度定位。当向光纤中注入光脉冲，会发生拉曼散射，一部分是背向散射，一部分前向散射光，光纤上都会有不用的散射点，根据背向散射信号的时间和强度可以分析出具体的温度和温度位置。

2.1.1 系统特点：

　　※ 本系统产品使用的故障定位光缆，适用于高电压、强腐蚀、核辐射和强电磁干扰等恶劣环境，传感光缆具有坚固耐用，易于组网等优点；

　　※ 一根光纤能够提供上万个测量点的信息，安装快捷简便且成本低廉；

　　※ 光纤具有耐高温（能够承受超过700℃的高温）、抗腐蚀、抗电磁、无静电、无辐射干扰和长寿命的特质，适用于各种复杂恶劣环境；

　　※ 系统提供多分区、实时监测和报警功能。 自动数据和报警传输；

　　※ 整个电缆隧道温度实时监控；

　　※ 多条电缆同时进行温度监测；

　　※ 电缆接头重点监控；

　　※ 实时温度曲线；

　　※ 及时的高温、温升报警信息；

　　※ 历史数据查询；

　　※ 精准位置定位。

2.2 系统优势

　　※ 整根光缆不仅用作信号传输，更全被用作温度探测用，感温探测覆盖范围为其全长 100%，报警区域的设置可以通过软件在光缆全长内自由设置，报警定位精度高，其  探测区域最小可达1米，无论现场分区怎样变动，皆能满足要求；

　　※ 对每个分区的报警探测逻辑可以实现分区内最大温度（定温）、分区内温升速率（差温）、分区内最高温度与分区平均温度之间差值（分区温度均匀程度）三种方式的任意组合，保证实现早期和可靠的报警；

　　※ 系统可配置图形化监控软件，软件可以图形化实时显示各分区的定温、差温和极均差值等探测数据，并可以在控制中心设定各种探测数据的报警阈值；

　　※ 可以对光缆全线提供连续的温度监测，可以显示全线的温度分布曲线，不仅有利于值班人员监控操作，而且系统兼备故障自检测功能，光缆发生故障时可以在光缆全长曲线上指示出断点的具体位置，有利于系统的故障监测与迅速维修；

　　※ 系统安装非常简便，信号传输和探测用一根光缆，安装至现场仅需将探测光缆固定即可轻松完成安装工作；

　　※ 探测部分完全采用光传输方式，光纤本征安全防爆防雷，并可以完全杜绝电磁干扰影响；

　　※ 光缆耐用性设计优异，探测光缆的寿命可达30年之久，对环境影响如温度，压力和湿度波动有抵抗力，同样也适用于较多灰尘和含有腐蚀性物质的空气中；

　　※ 可自成系统，系统自带全线温度曲线图形显示和配置软件，所有设置都可以通过软件进行，直观易用；

　　※ 系统集成方便，控制器提供干接点输入输出至火灾报警系统。此外，控制器支持开放的通讯接口，易于实现控制器一级的系统集成。

2.3 安装方式

　　对于动力电缆的监测，采取得是把光缆沿动力电缆的方向，紧贴敷设到动力电缆的表面，并每隔1米，用捆扎带绑好。具体见如下图：

　　在电缆接头处或者电缆终端处，探测光缆采用双环型缠绕方式固定在电缆的终端及电缆接头处，保证测温光缆与电缆终端或电缆接头紧密接触。双环型光缆展开长度分别为10～20米。

将电缆终端或电缆接头处的10～20米光缆盘成环型（光缆的弯曲半径需大于50mm），光缆环紧贴附于其表面，并使用绝缘胶带绑缚固定。如下图所示：

三、电缆故障预警及行波测距系统

3.1 系统概述

　　电力电缆在线监测系统针对6-220kV电力电缆的实际特点研制，采用分层分布式结构，集各种先进的数字传感技术、微电子技术、通信技术和计算机技术为一体，能够适应恶劣的运行环境。通过对运行电压下的电力电缆进行绝缘状态监测，实时分析电力电缆接地感应环流信号的稳态和暂态特征，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，提前发现电力电缆的绝缘故障隐患并及时预报。

　　系统不仅实现了对电力电缆的实时在线监测、预警、选线，而且具有准确指示故障点距离的功能使得故障的发生变得显而易见，供电部门无需费力就可根据预警提示和故障点提示提前做好故障点检修，避免因电缆突发故障造成停电，减少因停电所造成的经济损失以及对企业生产和人民生活带来不利影响，提高供电可靠性。并且系统利用通讯技术将故障信息实时提报检修人员，从而达到事故之前的计划检修，避免事故扩大、减少不必要的经济损失。

3.2 系统功能

3.2.1 故障预警

　　保证监视范围内的线路发生“可恢复性故障”时，装置能够可靠预警，监视范围外的线路发生故障时装置能够可靠不预警。

　　通过对电缆劣化程度的判别，对故障预警进行分级管理，并按照不同的故障预警等级而启动相应等级应急处理报警信息，避免了传统的计划性型式实验等检测方法。

3.2.2 故障测距

　　利用行波故障测距技术，实现故障点距离测算。

　　为了提高测距精确度，日新电气采用多次测距综合分析的方法进行故障测距，对故障的及时发现、准确的修复起到至关重要作用，保证整个电力系统安全、稳定和经济运行。

3.2.3 故障选线

　　系统实时在线监测每条被测电缆的运行情况，通过对故障后各线路之前暂态的相同时刻数据的综合相关分析，获得按照发生“可恢复性故障”可能性大小排列的选线序列。根据具体电缆发出的预警信息确定故障线路。

　　系统抗干扰能力强，结果准确可靠，不受系统运行方式拓扑结构、中性点经消谐装置接地方式等的影响。

3.2.4 状态检修

　　系统对每条电缆进行实时监测，对故障进行预警、判定，从而通过实时的状态检修代替之前的计划检修，提高故障判断准确性。

　　在电缆发生永久性故障前，准确的故障测距提供有效的故障查找依据，减少因突发停电造成的损失，减少人工查找故障的劳动强度。

　　将维修方式从事后维修、定期维修转变为视情维修、预防性维修。大大降低了维修保障费用、缩短维修时间、提高电缆的完好率，加快电缆维修方式向状态维修转变的过程。

3.3 主要技术参数及性能指标

　　主站系统负责调取各监测终端记录到的电缆在线监测波形数据，通过分级报警显示提醒值班员注意观察线路运行情况。系统通讯网络使用内部数据通信网，分布式采集终端采集到波形数据后经由交换机汇总通过内网通讯上传至主控室的上位机。