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1、高压电缆隧道智能化建设和高压电缆运行管理的新模式 张文新1李华春2周作春1 丛光3 王立2（1北京市电力公司 100031；2北京市电力电缆公司 100027；北京电力设计院 100055）摘要结合北京电网高压电力电缆线路现有的主要敷设方式、电缆标准段的建设、发展方向以及状态监测技术的应用研究，为保证高压电力电缆线路运行安全，必须把电缆隧道以电力设备的标准进行建设和管理，提出了电缆隧道智能化建设的方法；对于高压电缆线路，不仅要采用科学的手段加强巡视，而且要大力开展电缆线路的运行状态监测。为了实现集中控制和管理，建立集电缆隧道智能化管理、电缆线路状态监测与PDA巡视的实时监控平台是适时和必要的。
2、用多状态监测逐渐取代电缆线路预防性试验将成为高压电缆运行管理的新模式。关键词 电缆隧道建设高压电缆运行管理0序言截止到2008年6月底，北京地区共有220千伏电缆线路64路164.1公里，110千伏电缆线路565路647.4公里，电缆隧道495公里，97.6的高压电缆都敷设在电缆隧道内。近年来，北京地区高压电力电缆及电缆隧道设备增长迅速，110千伏及以上电缆每年以100公里左右的速度增长，电缆隧道每年以40公里左右的速度增长。根据北京市电力公司十一五规划，到2010年，北京地区500千伏电缆将达到12公里，220千伏电缆将达到449.1公里，110千伏电缆将达到782.4公里，电缆隧道将达到6
3、98公里。但北京地区原先建设的电缆隧道只是一条地下深沟，没有电源照明以及其它监控设备。多次发生电缆和其他附属设施的失窃；隧道内长期存在积水和污浊气体，对电缆安全运行和工作人员人身安全形成严重的威胁。按照传统的电缆运行管理模式，就是对电缆线路进行半个月一次的地面巡视，三个月一次的隧道内巡视，重点地区隧道采用特巡方式，加强巡视密度。地面巡视主要看隧道附近有没有施工隐患，隧道和直埋电缆上方有没有占压，隧道井盖有没有丢失。隧道内巡视主要看隧道内设备有没有丢失、破坏。隧道本体和电缆外表面有没有破损，等等。状态监测方面主要工作是定期对电缆终端进行红外成像监测，三个月对电缆线路接地电流进行测量。在电缆线路的
4、巡视过程中，虽然能够发现周围环境对电缆造成的威胁和伤害并及时排出这些威胁和伤害。但在某些情况下，对电缆已经造成了较大的伤害，而对电缆形成伤害的环境已经消失或恢复正常，巡视人员就不能发现电缆中的伤害而形成隐患。总体来说原来的运行管理模式，比较粗放，难以实现对电缆系统和地下设施资源的有效管控。为保证高压电力电缆线路运行安全，就要对电缆隧道进行智能化建设和监控，及时发现威胁并予以消除。由于绝大多数故障事前都有先兆，发展连续或选时的电缆运行状态监测技术，以便做出设备是否需要维修的结论。本文认为要对电缆运行的环境电缆隧道按照电力设备的标准加强管理，实现电缆隧道管理的智能化，同时对电缆线路采用多种在线监测
5、技术，监测电缆的实时运行状况，并建立专家系统进行异常分析和解决。1电缆隧道的智能化建设电缆隧道的智能化建设主要包括照明、机械通风、自动排水、光纤测温、井盖集中监控、视频监控等系统。1.1隧道内照明系统的建设1.1.1控制回路对隧道全线的照明灯具实行分段控制，250米左右为一段，一般情况下，隧道内可以只有一段灯具同时开启，当然，需要时可以同时开启多段，但不允许同时开启三段以上的照明灯具。图1所示是照明系统图。图1照明系统图照明系统共分为三个回路，L1(主电源回路)、L2（开关控制回路）、L3（照明灯具安装回路）。考虑到三相负载平衡，每段照明电路分别接在A、B、C三相上。所有的双控开关均选用防潮防
6、爆型，安装在沟道顶板灯具电源线旁，位置尽量靠近隧道人井口。工作人员进入隧道出入口控制室时可打开第一段灯具开关，走至第二段时，打开第二段灯具开关，并关闭第一段灯具开关。依次类推，巡完整个隧道，人员从另一个出入口离开时，关闭照明电源。1.1.2照明灯具为确保灯具在复杂环境中的使用寿命及隧道道内工作人员的人身安全，灯具必须选用防潮防爆型。为避免灯具的大量发热引起隧道环境温度的升高，每个照明灯的发热量要尽量小，因此需选用冷光源灯具。另外还要求灯具体积小，使用寿命长。1.1.3隧道内照明照度的确定单位时间内向周围空间辐射出的能使人眼产生光感的能量称之为光通量（lm），单位面积上接受的光通量称为照度E（L
7、x）。隧道内灯光的照度值除与灯具本身的光通量有关外，还与灯具安装的位置、间距、隧道内空间的大小、隧道内侧墙采用的材质反射系数等都有关系，甚至隧道内电缆的条数、敷设位置都会对隧道内照度值产生一定影响。隧道内照明主要为满足人员对隧道的巡视和施工方便。城市电力电缆线路设计技术规定（DL/T 5221-2005）第12.3.2条规定：在隧道内人行通道上的平均照度不应小于10Lx、最小照度不应小于2Lx。我们将照明灯具安装于隧道的顶部或侧顶部，灯具间距为5m，来满足照明度的需要。图2所示是安装了照明灯的隧道。图2安装了照明灯的隧道1.2隧道内机械通风系统的建设1.2.1隧道内机械通风的基本原则当电缆隧道
8、长度超过100米但在300米以内时，应在在电力隧道的一端出入口处通风亭内应安装混流风机一台，当隧道长度超过300米的，应在电力隧道出入口、竖井以及每隔250米通风井上的通风亭内依次安装进风混流风机和出风混流风机。电力隧道内风速不小于2米/秒，隧道内换气次数应满足隧道内电缆运行的要求。电力隧道内机械通风分区长度为500米，在每个电力隧道出入口控制室或电力隧道应井内应安装向左右两个隧道方向的风机电源箱，由控制室或应井内安装的电源系统电源控制箱内各引出两路380V交流电源至风机电源箱，风机电源箱应能控制一个通风分区内的风机的启动。风机的开启采用人工开启方式。为防止电缆隧道火灾事故的扩大，风机前必须安
9、装防火排烟阀并设置温感控制装置。当发生火灾时，所有风机前的防火排烟阀要立即关闭，使隧道火灾段缺氧而熄灭，减少其它电缆的损失。等到确认火灾熄灭时，才重新打开防火阀。1.2.2隧道内机械通风的安装电缆隧道出入口控制室内设有风机启动控制箱，方便人员进入隧道前对隧道进行通风换气。风机固定安装在自然通风亭内，如图3。风机根据电缆隧道的地势进行安装，地势高处排风，地势低处进风。风机电源线穿管后沿通风亭与隧道相连的800内径水泥管敷设并固定在其管壁上，电源线进入隧道后，摆放在位于第一层支架上的防火槽盒内。图3风机安装示意图1.3隧道内自动排水系统的建设北京地区电缆隧道由于起步早、建设标准低等原因，防水效果差
10、，隧道渗漏水现象时有发生。部分电缆及隧道长期浸泡在水里，在需进入隧道前才组织人员带着发电机和潜水泵到现场抽水。不仅消耗大量的人力、物力，而且严重影响了电缆设备的正常运行、巡视和检修。采取措施改变这种现状，在隧道内安装自动排水装置是很有必要的。1.3.1隧道内机械排水的控制隧道内自动排水依据水位控制原理，即采用浮球感受积水的水位，水位控制系统与水泵联动，水位到达一定值时，水泵启动，将积水提出排至隧道附近的市政雨水管线内。在图4中，SA为水泵手动、自动切换开关，KM为电机主交流接触器，KA为水位控制中间接触器。SA选择手动位置时，按下SB，KM吸合，潜水泵启动。SA选择自动位置时，当积水井水位升高
11、至设定位置时，启动水位继电器KA,KA一闭合，主交流接触器KM吸合，潜水泵电机启动，当水位降至设定低水位时，KA释放，KM解锁，潜水泵停止抽水。图4机械排水原理图 图5 水泵安装示意图1.3.2隧道内自动排水水泵的安装排水装置与市政雨水管线相连通，将隧道内积水及时排出。自动排水水泵的安装如图5所示，水泵安装在集水坑中。水泵装置设有止回阀，防止污水回流。排污水的镀塑钢管贴墙固定，通过弯管与水泵及穿墙管连接。1.4隧道内通信系统的建设图6 挂钩固定光缆图电缆隧道内的通信系统采用有线电话的通信方式，即在有条件的出入口控制室内安装电话电源箱及电话交换机箱各一套，在隧道第一层支架上的槽盒内敷设通信缆，建
12、立起隧道内部的有线通信网。在隧道转弯处、直线间距约250米处预留电话插口。两部控制室内的电话选用同一号，隧道内电话插口选用同一号。工作人员进入隧道内，需随身携带与插口配套的移动电话，在隧道内互相通话及与留在出入口控制室内的工作人员联系。1.5隧道内分布式光纤测温系统的建设隧道内安装光纤主要是为了监测隧道环境温度，并完成火灾预警，这项工作可以结合电缆分布式光纤测温系统同时进行，在特别重要的电缆隧道中，独立安装了光缆。测温光缆安装在隧道顶部，如图6所示。光缆通过间距为1m的光缆挂钩固定，并与隧道顶板保持约2cm的垂直距离，以保持良好的通风和温度响应。光缆随时可以取下，方便日后检修。1.6隧道井盖集
13、中监控系统的建设建设电缆隧道人孔集中监控系统，实现电缆隧道人孔井盖的远程开启、集中控制和非法进入报警，可以打击非法进入电缆隧道的行为，规范电缆隧道管理流程，防止隧道内各种线路的私拉乱放，保证电缆线路的安全稳定运行。井盖监控系统采用有线方式，使用安全可靠，功能扩展性强。可以利用井盖监控的数据线同时实现隧道内环境因素监测和在线局部放电监测等。1.6.1隧道井盖集中监控系统的网络建设 如图7所示，隧道井盖实时监控系统由实时监控平台、监控主机和电控人井内盖组成，监控主机安装在变电站内，电控人井内盖安装在人井内。通过在人孔专用内井盖上安装电子锁将内井盖锁住，同时通过在变电站内安装的人孔远端监控主机实时采
14、集人孔电子锁的状态信息，并传输到电缆公司集中监控中心集中监控管理。变电站内井盖监控主机和电缆隧道电力井下的电子锁之间通过新布放的监控电缆进行连接并通讯，电缆公司集控中心和变电站内井盖监控主机之间通过电力公司局域网络连接。人孔监控系统告警信息的上传、主控开锁命令的下达、以及人孔锁各种状态信息的管理全部由监控总中心实现。若人孔被非法开启时，系统可通过电话、BP机、声光和语音等多种方式进行告警，及时通知各责任人。图7井盖集中监控系统结构图1.6.2隧道井盖集中监控系统的安装如图8所示每个井口下安装一套带电子锁的玻璃钢井盖一套。井盖监控信号缆敷设在电缆隧道侧壁的防火槽盒内，过井盖处需分支时，线缆从防火
15、槽盒引出，沿侧壁、顶板及井脖子壁敷设至电子锁井盖。图8井盖监控系统安装图1.7隧道视频监控系统的建设在隧道内安装视频监控系统，可使值班人员在远程就能及时直观了解隧道内所有设备、线缆的运行情况，保证隧道内设备安全运行，有效遏制非法分子的犯罪活动。在北京市电力公司标准段隧道中安装了视频摄像头，与井盖监控系统实现联动。奥体中心区隧道摄像头对移动物体报警。如图9所示，视频监控系统由实时监控平台、监控主机和隧道内摄像机组成。视频监控系统利用安装在变电站内的硬盘刻录机和安装在电缆隧道内的摄像机采集有关图像信息，通过有线通信方式，将被监视目标的动态图像及报警信号传输到监控端的控制主机上，并实施数据处理、图像
16、存储、显示、报警联动等功能。图10是草广标准段断面图，图11是奥体中心区隧道摄像头拍摄的画面。图9摄像监控系统机构图图10试验段隧道断面图图11电缆隧道摄像监控画面1.8其他监控系统的建设为了更多掌握电缆隧道的状态，还应建设诸如水位监控、空气含氧量和有害气体监控等系统。如图12所示，水位传感器安装在隧道墙壁上，贴近地面来监测隧道中的水位，空气含氧量和有害气体检测传感器安装在隧道顶板上来监测隧道中的空气质量。图12传感器安装位置2电缆线路的状态监测2.1分布式光纤测温2.1.1分布式光纤测温原理当光在光纤中的传输时，在每一点上激光都会与光纤分子相互作用而产生后向散射，既有Rayleigh散射，也
17、有Raman散射。Raman散射是处于微观热振荡状态下的固态SiO2晶格与入射光相互作用，产生与温度有关系的比原光波波长较长的斯托克斯光和波长较短的反斯托克斯光。这两种光的一部分沿光纤被反射回来，通过检测出Raman散射光的比值，可以确定光纤沿线的温度。通过沿电缆线路通长敷设一根光纤或将光纤在电缆生产时加装在电缆以内，可以沿着探测光纤，实现连续、实时、在线测量温度信息的目的。2.1.2分布式光纤测温系统的构成该系统组成并不复杂，主要包括：一台主处理机，一台当地控制电脑，一台远端用户控制电脑，一条或几条传感光纤，使用时将传感光纤制造于电缆内部或直接敷设在电缆表面即可。测温数据通过测温主机实现本地
18、存储、报警信号生成等，并通过TCP/IP网络协议，将测温主机与变电站计算机网络系统相连。测温数据和报警信息除在测温主机本地存储、显示外，还通过电力公司内部网络上传到电缆公司集控中心对北京地区的分布式光纤测温系统集中管理与监视。图13系统构成示意图当采用外敷式光缆时，测温光缆紧贴在电缆表面固定于三相电缆温度相对最高的一相上，在电缆中间接头部位采用跨越布置方式，缠绕固定在中间接头上，之后测温光缆再回复到电缆上。为确保电缆与光缆能够充分接触，采用如图14所示的固定夹具来固定光缆。测温光缆绑扎固定方式为可拆卸式，为避免意外损伤，测温光缆安装在电缆侧面，固定间距为0.5m。图14固定夹具来固定光纤图2.
19、1.3分布式光纤测温系统的主要性能指标（1）测试通道端口为816个。（2）系统测量的空间分辨率为+/-1米。（3）测量时间分辨率：秒（4）系统的温度精度好于+/-1.0度。（5）由于使用mW级的喇曼激光源，其工作寿命大于10年。2.1.4分布式光纤测温的适用范围和主要用途 分布式光纤测温适用于电力电缆全线，并进行全天候的实时测量。2.1.4.1合理调整电缆的载流量 根据IEC60287标准，电缆的最大载流量是由一系列参数决定的，如所敷设位置的周围媒质的温度和热阻。在电缆长期的运行中，环境条件是不断变化的。因此为了确定电缆系统最佳的和最安全的载流量，有必要对电缆及其环境进行实时的精确的温度监测。
20、2.1.4.2防止电缆及隧道发生火灾 引起电缆及隧道火灾的直接原因是电缆及中间头固有缺陷、制作质量不良、压接不紧、接触电阻过大，长期运行造成电缆头过热而烧穿绝缘，最后导致火灾的发生。分布式光纤测温系统能早期进行预警，迅速采取措施，将能有效的避免火灾事故的发生。2.1.5特点 （1）适合用于110kV及以上电缆线路。 （2）能够直接找出故障或隐患点。 （3）能作为调整运行载流量的根据。 （4）受环境等因素的干扰。 （5）能全天候实时监测。2.2局部放电量的测量作为评估高压电缆绝缘状况的基本手段之一，局部放电的测量可以反映多种局部绝缘劣化的发展状况，可以作为一个重要指标来检测一些危及电缆整体绝缘的
21、有害缺陷。选用英国DMS或意大利TECHIMP（特因普）局部放电测试设备。2.2.1测量原理简介 交联聚乙烯电缆线路，由于电缆本体或附件绝缘中存在某一点或多点的缺陷如微孔、杂质、半导电层表面突起或凹陷等，使得该点局部电场强度增加。当电场强度超过绝缘介质的耐电强度时，就会在该点发生局部击穿放电现象，所产生的放电脉冲电流，会在电缆线路回路中传播，如果在线路中接上检测传感元件，就可以测量到这一局部放电量，但只是所谓的视在局部放电量，与放电点的真是放电量有一定的相关性，但也存在很大差异。电缆线路局部放电常用的检测方法为脉冲电流法。2.2.2测量方法测量局部放电的方法很多，主要有：差分法，现场在接头表面
22、贴金属箔和接头金属屏蔽构成电容传感器，现场使用耗时长，测试和分析需要长期专业经验。方向耦合法，需要在电缆接头内安装传感器，破坏密封结构，在接头制作时容易留下质量隐患，极少使用。超高频电感耦合法。这种检测方法要求被测电缆金属屏蔽为螺旋带状绕制而成的，无法用于国内的高压电缆。超高频电容耦合法，还停留在实验室测量阶段。电磁耦合法，利用高频CT从接地线和交叉互联线或电缆本体取局放信号，适合现场使用。PDCheck是基于不同的放电信号会产生具有不同随机特征的脉冲这一假设的基础上，利用高频CT对放电的电流脉冲信号进行高速宽带采样获取信号完整的时域波形，针对不同放电及噪声间的差异提取多种信号特征，从而将不同
23、的放电分离开来，在此基础上，运用模糊逻辑的方法对采集数据进行分析判断，剔除噪声干扰，分类识别局部放电类型，达到发现运行电缆绝缘缺陷，预防电力电缆突发性运行故障，实现状态检修的目的。PDCheck局放测量系统如图15所示。从传感器中取得的局放信号与低频同步信号都通过同轴电缆传入主机内，主机对数据进行初步处理，提取波形特征，并通过光纤、光电转换器与便携式电脑的RS232串口或USB口通讯，将特征传到电脑，再用专门的软件进行分离、分类及放电模式的识别。图15PDCheck系统示意图2.2.3建议的判别标准表1终端判别标准测试值（PC）判别及措施110正常10100要注意确认，延长测试时间，观察变化倾
24、向100300作出对策，密切追踪，进行其它试验，定位3001000调查确认，作出更换方案1000以上立即停止试验，作出更换方案表2中间接头判别标准测试值（PC）判别及措施13正常310要注意确认，延长测试时间，观察变化倾向10100作出对策，密切追踪，进行其它试验，定位100300调查确认，作出更换方案300以上立即停止试验，作出更换方案2.2.4特点 （1）适合用于交联聚乙烯电缆线路。 （2）能够最早发现电缆及附件中的缺陷。 （3）易受环境等因素的干扰。 （4）可分时或在线监测。2.3.红外热成像技术监测热故障2.3.1原理简介 由辐射理论可知，一切温度高于绝对零度的物体，每时每刻都会向外辐
25、射人眼看不见的红外线，也同时发射辐射能量。物体的温度越高，发射的能量也越大。根据斯蒂芬玻尔兹曼定律，辐射能量W=AT4 式中 W发热体发射的功率； 发射体的黑度（也称发射率）； 玻尔兹曼常数； A发射体表面积，cm2； T发射体的绝对温度（K）。 只要知道发射体表面的反射率，再检测出红外辐射能量，就可推断出发射体的温度。2.3.2电缆线路热故障的分类 当带电电缆线路有了热故障，其特点是过热点为最高温度，形成一个特定的热场，并向外辐射能量。通过红外成像仪的光扫描系统，可以把这一热场直观的反映在荧光屏上。根据这个热像图，很容易找出热场中的最高温度点，这个最高温度点就是热故障点。电缆线路热故障多种多
26、样，但一般分为两类：5接触热故障（如导体连接件接触不良，接地线连接不良，电流流过时发热）和绝缘材料固有缺陷以及变质老化。2.3.3几种主要材料的发射率表3几种主要材料的发射率材料温度（）发射率铝抛光501000.040.06表面粗糙氧化的505000.20.3合金铝200.550.6铜表面氧化的500.60.7表面深度氧化的50.88铁表面氧化的1000.741255250.780.82瓷涂釉的200.92白色光滑的常温0.70.75橡胶硬的200952.3.4建议的热故障判别标准表4接线端子处温度（）判别及措施1015存在疑点，查明原因后处理1525存在热隐患，安排处理2540存在热故障，必
27、须安排处理4060存在严重热故障，建议马上停电处理60以上存在恶性热故障，一定停电及时处理表5电缆附件内部接地线连接处，应力锥尾部温度（）判别及措施35存在疑点，需进行观察监测，查明原因后处理5以上存在接触不良故障，一定停电及时处理表6接地线外部螺丝连接处温度（）判别及措施13存在疑点，查明原因后处理3以上存在接触不良故障，一定停电及时处理表7附件抱箍、卡具处温度（）判别及措施13存在疑点，查明原因后处理35存在热隐患，安排处理5以上存在恶性热故障，一定停电及时处理2.3.5特点 （1）适合用于所有绝缘电缆线路。 （2）能够直接找出故障或隐患点。 （3）不容易也不适合发现电缆及附件中的缺陷和绝
28、缘老化。 （4）易受环境等因素的干扰。 （5）一般不能全天候实时监测。2.3.6应用红外成像监测的注意事项为了保证红外成像监测结果正确，必须注意以下几点：（1）为了防止太阳辐射与背景辐射影响。户外终端监测应选择在阴天、日出前或日落后，最好在晚上。户内终端监测时，应关闭照明灯。当附近有高温设备时，应进行遮挡或选择合适的监测方向。（2）应避开环境温度过高和过低的夏季和冬季，以防止环境温度的影响。（3）防止气象条件的影响。（4）监测时应正确设定发射率，并在监测结果处理时，进行发射率修正。（5）监测接触类时，应选择在满负荷下监测，监测内部绝缘类时，保证在额定电压下，电流越小越好。（但本文不建议用此种方
29、法监测内部绝缘）2.4电缆线路交叉互联系统接地电流的监测2.4.1原理简介 在交流电压作用下，电流的监测一般都采用穿心电流互感器（罗哥夫斯基线圈），它是在一个环形铁芯上绕上线圈，流过被测电流的导线穿过铁芯。当被测的交流电流通过时，线圈两端就会出现感应电动势，于是只要用仪表测出线圈两端的电动势，就可换算出被测的电流。实际工作中使用钳行电流表，在每个交叉互联段的直接接地箱处测量每相电流和接地电流。测量仪表穿心导体铁心线圈图16原理图 110kV及以上电缆线路的交叉互联段是按把感应电压限制在65V或100V内设计的，每一分段长度是等长的，如果电缆排列对称，三相载流量平衡，系统中的环流为0，一般情况下
30、也很小。通过监测电流的大小，就可以判断交叉互联系统的好坏。2.4.2监测交叉互联系统电流的用途 （1）检验电缆分段长度是否相等。 （2）检查接线是否正确。 （3）检查互联线是否受潮，交叉互联箱、接地箱是否进水。 （4）检查电缆外护套是否破损或受到外力破坏而形成多点接地。2.4.3特点 （1）适合用于所有绝缘交叉互联电缆线路。 （2）不受环境等因素的干扰。 （3）一般不能够直接找出故障或隐患点。（4）一般不能全天候实时监测。3电缆隧道和电缆路径的巡视与监测3.1电缆隧道地质雷达检测北京地区最早修建的电缆隧道距今已近30年，设计寿命为50年，目前已经普遍出现开裂、钢筋锈蚀等情况，这些老隧道结构安全
31、性能如何，需要有一个评估，以便为今后的技术决策提供依据。新建的电缆隧道质量检查采用的是施工过程检查，分部验收，竣工验收，而且往往以外观检查为主，缺乏一套先进的电缆隧道质量检查技术手段。通过采用地质雷达技术对电缆隧道进行检查可以发现隧道本体及隧道外的地质情况，可以用来对新建隧道进行验收检查和对老旧隧道进行定期状态评估。地质雷达是一种宽带高频电磁波信号探测介质分布的非破坏性的探测仪器。它通过天线连续拖动的方式获得断面的扫描图像。雷达利用向地下发射高频电磁波，电磁波信号在物体内部传播时遇到不同介质的界面时，就会反射、透射和折射。介质的介电常数差异越大，反射的电磁波能量也越大；反射的电磁波被与发射天线
32、同步移动的接收天线接收后，通过雷达主机精确记录反射回的电磁波的运动特征，再通过数据的技术处理，形成断面的扫描图，通过对图像的判读，判断出地下目标物的实际情况。 地质雷达技术能有效探测电缆隧道衬砌厚度、密实度、钢筋分布、衬砌与背后土层之间的空洞等情况，能满足电缆隧道主体结构探测的需要，可作为电缆隧道质量检测、结构安全评估的重要技术手段。3.2PDA智能巡检系统 我们开发了PDA智能巡检系统，通过运行监控中心，将PDA智能终端与电缆运行巡视结合在一起，使原有的信息系统延伸到了工作现场，实现了在任何时候、任何地点都可以获得工作所需要信息的目的，解决了现场工作人员对大量数据的查询需要；同时将数字化管理
33、延伸到现场运行巡视人员，及时掌握现场信息，将现场获得的设备运行数据及时进行分析并录入设备档案。PDA智能巡检系统核心设备主要包括手持PDA巡检终端、虚拟网关、通讯服务器。图17PDA工作原理图PDA智能巡检系统包括三层结构：GPS卫星实时定位层、数据无线传输层和电缆网运行监控中心数据处理层，如图17所示。GPS卫星实时定位层是指手持PDA自带的GPS配件与卫星进行数据传输的过程；数据无线传输层是指PDA巡检终端通过GPRS功能与公司内网进行数据交互的过程；电缆网运行监控中心数据处理层是指中心在与PDA巡检终端进行数据交互时，在GIS服务器、MIS服务器等生产管理相关服务器以及智能巡检系统终端之
34、间所进行的数据处理过程。PDA巡检终端配置了GPS(全球卫星定位系统)，可以用卫星定位的手段记录运行人员巡视的路线，加强了具体工作人员的责任心；系统的业务操作采取规程方式，真正实现业务的标准化与信息化；系统提供的业务管理功能，能把现场工作人员的工作和公司内部的生产管理系统整合在一起。 4多状态监控系统 电缆隧道的智能化控制以及电缆线路的状态监测会采用许多相同的传输线路，如果各成体系，不仅浪费资源，而且不便于集中管理和控制，这就需要建立一个实时多状态监控系统，在一个监控平台上实时各个子系统的集中管控。4.1系统结构系统为四层拓扑结构，第一层是隧道内的各类多状态传感器；第二层是负责采集传感器数据的
35、采集器，每个采集器都接入一个或多个传感器；第三层是变电站内的监控主机，隧道内的采集器都接入就近变电站的监控主机上，数据实现汇集；第四层是电缆网运行监控中心，通过TCP/IP网络与各变电站监控主机连接，实现电网数据的汇总和集中监测，如图18所示。图18系统四层拓扑结构4.2系统构成系统由一个集中监控平台和三个应用子系统构成。即，集中监控平台：REAL-TIME电力监控平台，可实现多级多状态远程实时监控。三个子系统：隧道环境综合在线监控子系统；护层接地电流及电缆接头温度在线监测子系统；局部放电在线监测子系统。4.2.1REAL-TIME电力实时监控平台REAL-TIME电力监控平台是系统的核心，以
36、该平台为基础，通过模块化扩展，可构建多个应用子系统和并实现多种监控功能，如图19所示。该平台具备可叠加的模块化结构，便于用户扩展新的功能模块，如光纤测温、局部放电、接地电流、隧道环境综合监控和智能视频监控等不同功能模块，把多个子系统有机的整合到一起，避免出现多套监控系统各自为政的混乱局面。此外，平台自身拥有监控常用的语音接口、短信接口、报警管理和远程控制模块，通过不同监控模块的有机组合，可以提供个性化、针对性强的各种监控业务。图19REAL-TIME电力监控平台5结论随着全国电缆隧道建设的发展，国内电缆隧道的规模越来越大，隧道内敷设的电力电缆数量也随着电缆隧道的规模增长而越来越多。城市电网的发
37、展决定了电缆网的发展会越来越快，而城市电缆网对于城市供电的重要性也越来越大。以管理电力设备的标准来监控和管理电缆隧道，实现电缆隧道的智能化，是保证电缆线路安全运行的前提和基础。应在隧道内加装有害气体、水位检测装置，对隧道内气体和水量进行实时检测。为了防止人员非法进入电缆隧道造成电力设施破坏，应在人员进出井口加装井盖监控和视频监控系统，对井盖实现远程监控和非法进入报警功能。照明、机械通风、自动排水的功能能够能够改善隧道的环境。重要隧道内单独设置光纤测温并设置温度异常报警实时监测环境温度。另外以科学的手段来检测电缆隧道的本体情况也是不可缺少的。用状态监测逐渐取代预防性试验是发展的趋势，在线测量可以
38、及时了解电缆线路的运行状态，以求维护的合理化。状态监测技术的关键是被测信息的采集和抗干扰，测量装置必须保证不影响电缆线路安全正常运行，同时还要保证人身安全。单一或者分散的电缆运行状态监测已无法满足实际运行管理的需要，必须建立多状态监控系统，开展多状态、多参数的电缆在线监测，对电缆线路本体和外界环境实现集中管控。周期巡视和计划检修从安全型和经济技术角度来说有很大的局限性，无法保证电缆网的安全运行，更谈不上及时发现问题预防事故。在靠大量增加运行维护人员数量来应对已经不现实的情况下，必须转换电缆运行管理模式，依靠电缆隧道的智能化和对状态监控系统，将运行管理模式由原来的粗放式的周期运行巡视和周期检修模
39、式逐步转换到状态监测和状态检修，实现电缆网的“可控，在控”，达到预防事故、运行安全可靠的目的。参考文献1北京市电力公司 北京电力公司电力隧道“首都标准”实施细则（试行） 20062电力设备交接和预防性试验规程 20073史传卿 电力电缆 北京 中国电力出版社 20054冯伟杰，陈平，李华春等 草桥站至广安门站电力隧道试验段建设5张文新，李华春，周作春 电力电缆运行状态的监测研究 电力设备 2007年第4期39页6赵宇，刘青，高援利等 高压电缆局放测试系统在北京的应用7邱昌荣 曹晓珑 电气绝缘测试技术 北京 机械工业出版社 20028成永红 电力设备绝缘检测与诊断 北京 中国电力出版社 2001
40、9陈天翔 王寅仲 电气试验北京 中国电力出版社 200510王立，李华春，霍振星等 电力电缆在线监测技术研究现状11王立，李华春，薛强等井盖监控系统在北京地区电力隧道的应用12王立，王伟波，陈明等地质雷达技术在电力隧道检测中的应用13丛光，韩晓鹏，周作春等 隧道电缆火灾成因及对策分析14周作春，王立，薛强等 北京电网高压电缆及隧道多状态监控系统的应用15电力工程电缆设计规范16电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范 2007作者简介张文新（1966-）男，高级工程师,北京市电力公司电缆专业首席工程师，主要从事电缆技术工作。联系电话：（010）63678137； E-mail：zwx李华春（19
41、71-），男，工学硕士，高级工程师，北京市电力公司电缆公司副经理，主管高压电缆运行、技术、状态监测工作。联系电话：（010）63677771； E-mail：lhc92周作春（1973-），男，高级工程师,北京市电力公司生产技术部电缆主管，主要从事高压电缆生产技术管理工作。联系电话：（010）63121767，E-mail：zhouzuochun丛光（1973-），男，工学硕士，高级工程师，现于北京电力设计院任设总，从事高压电缆、线路设计管理工作。联系电话：（010）63678531王立 1979-,男，工学学士，助理工程师，毕业于上海交通大学电机系，从事高压电缆状态监测技术工作。联系电话：（010）63677837 ；E-mail：wanglisjtu
