目前国内对于电缆的管理还处于计划检修阶段，一般采用定期进行主绝缘和交叉互联系统的预防性试验以及测温测负荷的方法对电缆的运行状况进行检查。通过将上述检查结果与规程中的标准值进行比较，若是超标则安排维修计划对设备进行停电检修。从经济角度和技术角度来说，计划检修都有很大的局限性。例如定期试验和检修造成了巨大的经济浪费：据统计在定期检查和维修中，仅有60％的花费是必要的。

此外，在不同于设备运行条件的低压下检查，许多绝缘缺陷和潜在的故障无法及时发现，且为了对电缆进行预防性试验，还要定期安排运行电缆停电，增加了电缆设备的停电时间，与社会发展对电网高可靠性，低停电率的要求越来越不相适应，因此，提高监测电缆状态的技术水平，实现电缆的智能化监测及状态检修势在必行。

青岛市电力隧道数量和规模在国内外都处于领先地位，目前已实现分散的变电站及电力电缆监控，但仍然没有实现全市电缆网监控。山东省集团公司生技部正在建设山东省配电网指挥调度系统，目前青岛市生产PMS已正常投入运行，深入开展电缆及其沟井智能监测技术研究已具备条件。本文在积累电缆网状态监测数据及状态诊断的基础上，开发电缆网运行状态诊断评估系统，实现了电缆网系统的运行专家库、设备评估、状态检修等功能。

1 系统架构分析

1.1 总体架构分析

电力电缆隧道集控中心采用分布式分层设计的原则，总体架构如图1所示。

图1 总体架构图

1.2 软件结构

系统通过模块化设计、使用标准产品和接口、遵循国际软硬件标准、使用标准工具箱，尽可能地提高软、硬件的相互独立程度，使得系统易于扩充和升级。组成系统的各节点统一的、风格一致的运行信息输出体系，方便使用及对系统的日常管理。

图2 软件架构图

1.3 网络安全架构设计

电缆隧道集控系统从电网二次系统安全防护体系的角度进行设计，采用了以下的安全管理措施：

1)依据全国电力二次系统安全防护总体框架的“三层四安全区”，采取整体规划设计[3]。电缆隧道集控系统属于安全区Ⅱ，与属于安全区Ⅲ的各业务系统采用硬件防火墙，安全区Ⅱ与属于安全区Ⅲ的WEB服务器间采用网络安全物理隔离设备。电缆隧道集控系统与外部边界通信、访问其它不同安全等级系统都采取严格的安全措施。

“三层四区”安全防护体系不降低电缆隧道集控系统运行的可靠性，并保证系统实时、连续的运行，不影响电缆隧道集控系统本身业务的运行，采取的安全隔离措施可以适应未来电缆隧道集控系统的升级和新技术的应用。

2)通过系统统一的身份认证，判断登入网络的人的身份，验证用户的身份与所宣称的是否一致，以保证非法者无法进入。

3)数据通信使用电力系统专用调度数据网络，配置高性能防火墙或具有物理隔离功能的网关，防止外部非法入侵，这种网关/防火墙对网络控制管理是透明的。

图3 网络安全架构

2 系统功能分析

2.1 基本功能分析

1)井盖监控子系统

集中式井盖监控子系统主要实现电缆通道电缆井盖的集中监控和管理，在总站主机授权核准的情况下完成远程主控开启命令的下达。方便的实时监视井盖锁的状态，实现维护人员与井盖控制终端的档案管理、工作记录、非法开启报警等功能。

2)视频监控子系统

电力电缆隧道视频监控是在隧道内安装监控摄像机和智能视频分析服务器，形电缆隧道提供状态实时监控管理系统，是基于数字视频、语音信号、远程监控等技术，监控摄像机采集各点的实时状况视频信号，将视频信号接入到电缆运行监控总控中心，相关监控部门和人员通过远程实时浏览视频图像；图像监控报警联动功能，起到对突发事件及时预警和及时处理的作用，避免人工值守的传统方式容易因疲劳或疏忽而错失及时发现并制止安全事件的时机。

图4 事故信号回路图

3)告警管理。所有告警信息均在告警窗实时显示，显示内容包括日期时间、地区及厂站名、监控设备、告警内容及其它信息；不同级别的告警信息分色显示，其色可设置；可按分层分区分类选择显示，以卡片方式分类提示和选择

4)隧道多气体监测。多气体监测系统采用近红外光谱吸收技术，用半导体激光器和光纤进行测量和传输，在测量现场实现了传感器不带电检测，安全可靠。具有测量精度高，测量范围大，响应时间短，不受环境中其他气体影响，稳定性好，校正周期长等特点。

2.2 高级应用功能分析

1)载流量分析。载流量分析基于分布式光纤测温得到的实时及历史数据。测得电缆的外护套表面温度或绝缘表面温度后，一项重要的工作就是要建立护套表面温度或绝缘表面温度与电缆线芯温度或载流量之间的对应关系，从而可以根据测得的温度值推算电缆线芯温度，评估实际负荷情况，了解负载裕度，并进一步对负荷进行合理调度。

2)事故追忆与重演。事故追忆功能将事件发生前后较长一段时间内的电缆隧道系统的运行状况记录下来，供值班员事后真实、方便地分析、研究、重演。重演内容包括电缆隧道集中监控系统功能、告警功能，辅助功能有告警报告一览、追忆过程趋势曲线记录、追忆文件管理等。

追忆重演通过专用的播放器完成，操作简单直观，类似于电影播放机。可以控制重演的所有过程，包括：前行、回退、暂停、播放、停止、退出等功能；演示模式有单步、连续两种；可以按时间寻找演示点。

3)电力电缆分析预警。基于改进非等间隔差分方程的高压电力电缆温度预测，通过对专家库的分析和计算，结合影响数据变化的其它因素，预测未来指定时间段内的温度变化情况。有助于了解系统未来的运行状况，尤其是对可能发生的运行缺陷提前掌握，做好应对准备，保证电缆的可靠运行。

图5 电力电缆分析预警图

3 结论

青岛市供电公司对电缆及其沟井智能监测技术研究可以保证电力电缆系统正常运行，确保城市供电安全，提升智能化城市电缆网管理。更好开展输电电缆的状态检修、强化高压电缆运行维护管理、细化高压电缆及附属设施方面的缺陷管理、完善高压电缆集中监控管理，逐步实现电力电缆网的自动化、智能化管理，建立统一完善的电力电缆网的远程监控管理中心。

青岛市供电公司对电缆及其沟井智能监测技术研究填补了国内空白，其中该系统中的电力电缆温度分析预警、电力电缆安全运行评估的建立在国内都是首次提出的，相关技术在国内处于领先水平，应用系统完成了由被动抢修变为主动抢修的转化，实现了电力电缆及电缆隧道监控管理模式的创新。

本文编自《电气技术》，作者为时翔、赵生传 等。