电力电缆线路回流缆防盗报警装置的研制与应用

黄肖为 娄雨风 周铭权 董琪

摘 要：电力电缆回流缆防盗报警系统，实现对电力电缆回流缆状态实时在线监测，及时反映报警信息，可有效预测回流缆被盗。对电缆线路回流缆经常出现偷盗、挖掘、触碰、敲打等情况及时防盗报警和防区定位，并将报警信息及时反馈给运维工作人员，降低了被盗的发生率。

关键词：回流缆；防盗；报警；防区；定位

中图分类号：TM75 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）13-0182-03

Abstract： The anti-theft alarm system of power cable reflux cable can monitor the status of power cable reflux cable in real time and reflect alarm information in time， which can effectively predict the theft of reflux cable. The backflow cable of cable line often has theft， excavation， touch， knock and other situations such as timely burglar alarm and district positioning， and timely feedback of alarm information to the operation and maintenance staff reduces the incidence of theft.

Keywords： reflux cable； anti-theft； alarm； defensive zone； location

引言

輸电电缆近十年的发展可谓是突飞猛进，无论是从电力设施的规模上还是供电质量的可靠性上，都取得了不菲的成绩。与此同时，输电电缆也引了不少设备被盗问题。其中，电缆回流缆是最具代表性的，对电网系统的安全稳定运行直接构成了威胁。

作为电缆管理人员，我们对打击盗窃或破坏电缆设施、危害电网安全的犯罪义不容辞。因此遏制回流缆被盗成为当务之急。

1 项目概述

近年来，电缆等长距离系统的电力电缆回流缆、光缆偷盗情况屡见不鲜，包括视频监控的各种措施，也难以在成本可接受的前提下提供可靠的防盗预警方案。作为电缆综合环境监测系统的重要保障部分，我公司自主研发的回流缆防盗报警基于RFID技术的回流缆防盗报警系统，内嵌式振动传感器的智能报警模块，当其姿态、位置或状态发生异常变化时，其上的智能报警模块通过传感器立即感知，并向附近的智能数据监测主机发送报警信息，智能数据监测主机通过RFID技术接收相关信号并完成数据处理，并通过GPRS通信方式，将信息传送至电力管理中心的信息中心，将前端感应装置编码、编号和位置信息与GIS地图结合，迅速判断被监控对象的位置与状态并进行报警，报警将通知电力部门管理中心。该系统的特点是灵敏度高，测量距离长。

对电缆中的电缆和光缆被盗、被破坏时出现的触缆、拉拽行为，监控主机可及时定位行为发生点并进行报警，从而使得相关工作人员了解是否有盗缆行为的发生，并且采取相关禁止措施。

回流缆防盗报警系统使用光缆作为传感单元，利用计算机对数据进行采集和控制并实现长距离、大范围防区的探测，每防区的长度可达数百米至数千米。系统根据实际应用的不同可分为外露式和隐藏式两种。报警信号可能过有线或无线两种传输方式，既可以应用于各种类型防盗设施设备及防范区域围墙等各类周界，也适用于草坪、砂砾层、地砖、地板、水泥地面、普通土壤下，其技术达到同类产品的国际先进水平。系统采用一缆式结构，在保护范围不需铺设任何供电及通信线路，可广泛应用各种电缆通道、工井、接头井、野外环境、边界线等不便铺设供电线路的场所，可为客户大大节约供电设备与线路的成本，并简化施工。该系统不受地形、地面不平坦等因素的影响，其探测灵敏度不受潮湿、温度、雨雪等天气的影响，支持全天候工作。

2 设计原则

（1）以确保电缆运行，人身安全和电缆输送能力为目的，对电缆实行统一监控和集中管理。

（2）建立全方面的计算机网络系统，完成智能监控、操作、维护、通信、资源共享等功能，各子系统保持相对独立性，且均有自诊断功能，以便及时准确地发现异常和故障，并能迅速地清除故障。

（3）考虑到了电缆敷设复杂的地理环境，采用了成熟技术及产品，关键的设备采用了全新的冗余配置，以保证系统运行的可靠性。

（4）系统具有开放性、可靠性、先进性、可扩展性等特点，同时具有高速、实时、可靠监测电缆内运行状态以及监测各类事故、灾情的能力，还能掌握各类管理信息，及时做出有效的措施。主系统具有开放性，子系统具有可扩展性余留管理的网络接口和通信接口。

（5）为便于对电缆进行科学化管理，从“人性化”的角度将多个子系统进行整合。

3 系统架构

3.1 总述

本系统主要建设对电缆本体、回流缆、通道和环境振动信息的实时监测，并探测盗缆、破坏电缆回流缆的事件，进行定位报警和声光报警，主要实现以下几个方面：

采用分布式光纤传感技术，通过建立监控中心，及时地掌握各个电缆内的环境情况及各控制设施的运行状态。集中化管理电缆防盗报警信息，实现对报警的统计和分析，实现环境异常与现场声光报警设备的联动控制。

3.2 系统架构图（见图1）

3.3 基本原理

当光纤传感器受到外界干扰影响时，光纤中传输光的部分特性就发生改变，通过配置特殊的倍感测设备，经过信号采集与分析，能检测光的特性（即衰减、相位、波长、极化、模场分布和传播时间）变化。光的特性变化通过报警控制器的特殊计算法和光数据分析处理，区分第三方入侵行为与外力破坏或正常干扰，实现报警及定位功能。

光纤中传输的光正常状态及受干扰状态传播方式的图形比较如下（如图2）。

本系统主要基于“光纤干涉仪”原理。为了检测微弱振动，采用两芯单模光纤构成平衡光纤干涉仪，当用相干激光器向其发射一束激光，由这两根光纤组成的干涉仪输出干涉光信号，当光纤受到外界侵扰，如：偷盗、挖掘、触碰、敲打等，则干涉光的输出波形改变，并产生干涉图像，通过光探测器可检测到这一波形变化，通过软件分析变化波形的特征，可以分辩出事件的真实情况，从而达到“入侵模式识别”的效果，低误报，高灵敏度防盗效果。

3.4 基本特性

长距离无源监控、防雷、防火、防爆、防侦测，抗干扰。

长距离定位算法。

施工简单，系统安全可靠，易维护、成本极低。

可直接利用单模通讯光缆中的一芯进行分布式振动测量，无需敷设专用光缆。

3.5 系統特点

测量距离远：探测距离可达30km，并能精确定位侵害点。

连续分布式测量：可实现多点多事件同时监测，且互不影响。

灵敏度高，精度高：系统参数根据环境配置，可直接使用标准通信光缆，监测区域根据现场划分。

反应迅速：单通道扫描周期低至1s。

丰富的模式识别：后台模式识别，经过模式分析准确判定入侵事件。

极佳的稳定性：可在风雨、雷电、海底等危险及恶劣环境中使用，抗误报性强。

电磁绝缘性极好，不受电磁干扰，本质防雷：传感光纤其材质是石英，完全绝缘、防腐蚀；光纤中传输的激光脉冲的频段远远高于电磁场的频段，完全不受电磁干扰，因此即使在强电磁场环境下工作也完全不受影响。

本征安全可靠：完全不会产生电火花，光纤中传输的激光脉冲平均功率很低，即使光纤断裂，也不会产生任何危险。

施工简单，维护方便：有极好的抗压抗拉强度，施工方便简单，在使用过程中很难出现问题，即使出现破坏，经专业人员重新熔接后便可恢复工作。

附加损耗容忍度高： 均能容忍3db的附加损耗，既在除去衰减损耗以后，出现50%的额外损耗，均能正常工作。

高度智能化，轻松实现无人值守：在检测到异常时可以通过短信、手机APP软件和互联网将报告发送给直接负责人。开放性设计，便于数据管理及现场控制。

4 系统软件功能

通过实时监测电缆沿线的振动信号分布，分析传感信号的强度幅值、空间尺度、时间、频率等参数，判断出盗取电缆时的动缆和割取事件，并采用光时域反射原理（OTDR）对事件信号进行精确定位，从而实现对应电缆位置的报警。界面可导入真实电缆分布地图，并在软件后台进行分区定位和报警参数设置，即可在主界面的地图上实时显示报警事件的点位信息，人机互动直观生动。

同时，通过不同选单，本软件还可实现历史数据存储、查询；帐户登陆设置；地图编辑分类等多种功能，可完全满足多种电缆防盗环境的现场条件和应用需求。

界面设计非常个性化，具有直观、简单、方便的特点，可以满足客户个性化的操作要求，同时本系统的开发是具有针对性的，因此操作界面可以充分满足客户个性化的要求。

软件主要功能：

（1）实时监控电缆沟电缆安全状况，并将每隔固定时间的相关信息记录，可随时调档进行查阅或打印。

（2）可自设定预警和报警参数。

（3）查询多点的历史记录，支持数据回放功能：可随时调用、分析历史数据，进行最大值筛选及疲劳分析，并同时显示图形曲线及实测数值。

（4）软件预先设计有预留模块，以备以后扩充使用。

（5）可根据路由标定，针对不同区域设定不用报警阈值，实现系统零误报，无漏报。

（6）系统自检：可对系统内的信号处理器、传输光缆、探测器的运行状况进行实时自检，如故障及时报警，巡检周期为0.2s。

（7）报警记录查询：可记录系统终生所有的报警记录，并可查询、可导出、可打印。

（8）历史数据查询：可记录不少于1年的历史数据，并可查询、可导出、可打印。

（9）系统管理功能：可对系统进行用户管理、数据管理、权限管理等。

5 安装说明及安装工艺

振动传感光缆的安装：

电力电缆回流缆：在接头井接地箱内旋转数据采集器，如图3所示的采集器位置，防区设定可根据全线接头井位置进行防范区域区分。在一个防区内接头井位置须将振动光缆与回流缆靠近固定，在回流缆入排管或直埋时可分开敷设，如振动光缆须直接敷设与土层时须深度保持在50cm左右位置，工井内的振动光缆的敷设方式与接头井内的敷设方式一致。

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