一种电缆防外力破坏智能预警系统设计与实现

2019-11-27张四维赵彦杰翟超超王雨阳

通信电源技术 2019年11期

张四维，赵彦杰，翟超超，王雨阳

（南京供电公司运维检修部，江苏南京 210000）

0 引言

随着城市电网的快速发展，电缆线路日益密集。在城市建设、地铁施工以及道路改造等施工环节中，对电缆线路造成破坏的事故发生概率越来越高，不但影响电网运行的可靠性和安全性，而且会危及人们的财产安全。长久以来，我国电缆线路巡检主要依靠巡检人员定期定时进行人工巡检。由于受气候条件、环境因素、人员素质和责任心等多方面因素制约，巡检质量和到位率无法保证。同时，对反映电缆线路运行状态、缺陷等信息得不到及时反馈，电缆线路隐患不能及时发现，遭受外力破坏时得不到及时修复，从而引发大面积的停电故障。另外，利用传统的巡检管理方法难以有效监督巡检人员，而巡检不到位而引发的电缆线路事故屡见不鲜。为了保证电缆线路安全可靠运行，减少遭受外力破坏的概率，改革传统落后巡检方式的呼声越来越高。因此，需要有一套科学、可靠的智能预警系统实时监控电缆线路，防止和降低电缆线路遭受外力破坏的事故发生，同时监督巡检人员巡检路线的到位情况、工作状态以及对电缆线路巡检工作进行规范化管理，全方位立体确保电缆线路的安全可靠运行。

1 电缆线路外破坏成因

市政施工是电缆线路外力破坏的主要原因之一[1]。随着城市建设的快速发展，地铁施工、道路改造等地下工程项目大规模展开，相关的电力电缆图样资料落后于实际，电缆线路方位标记不准、不符合实际情况的现象屡有发生。如果施工方不进行现场勘察，盲目施工，会给电缆线路的运行环境造成很大困扰，增加其遭受外力破坏的可能性。

现阶段，国家电网快速发展，导致高压电缆运行力量不足。部分维护人员责任心不强，巡视不到位，遗漏现象较为普遍，影响电缆线路的日常维护。再加上一些地方监管不到位，盗窃问题严重，造成电缆设备被盗和外力破坏事故。此外，导致电缆线路外力破坏的一个重要原因是电力部门缺乏行之有效的管理措施。由于缺乏严厉的保护措施，无法对肇事者或者单位采取有效的制裁手段，使其得不到应有的惩罚，造成难以有效控制电缆外力破坏事故的局面。

2 电缆防外力破坏智能预警系统设计

电缆线路防外力破坏智能预警系统通过全天候方式，对电缆线路下车辆超高作业、树木生长过快、超高建筑、塔基倾斜、道路建设以及地铁施工等外力破坏进行监控和预警。监测到外力破坏时，前端将及时发出语音警告，并借助无线通信实时将外力破坏视频数据传输到后端监控分析中心，同时以手机短信方式发送到设置好的值班人员手持设备上，提示相关人员重视告警区域，降低电缆线路受外力破坏造成的停电影响。电缆线路防外力破坏智能预警系统采用模块化设计，由前端视频采集单元、声音报警器、图像处理模块、主控制单元、通信模块、后台监测模块组成以及电源模块成组成[2]。电缆线路防外力破坏智能预警系统结构，如图1所示。

2.1 数据采集模块

电缆线路防外力破坏智能预警系统的主控单元控制摄像机和视频采集模块，电缆线路现场运行数据信息，通过屏蔽电缆引入中央数据处理单元的微处理器，从而对采集的视频进行压缩处理，再由微处理器对采样数据进行视频差异分析处理后，将采集结果打包、存储生成报警数据，实现后台数据的对接，从而将电缆线路报警提示发送给前端声音装置进行声音报警，对现场危险人员或车辆进行警示[3]。通过数据采集模块可以实现全天候的视频监测、对电缆线路异常情况进行智能分析、及时将突发情况上传图像至后台监控中心并自动进行告警，对于外在因素破坏电力设施而引起的电缆线路故障具有科学有效的预警作用。

图1 智能预警系统安装结构图

2.2 后台监控模块

通过无线通信网络将电缆线路运行状态的相关数据回传到后台控制中心，并存储到数据库中供用户浏览、查询和分析，同时将报警信息和报警图片发送给值班人员。数据库中，可以直接读取电缆线路防外力破坏智能预警系统的数据集成信息，不用给在线监测子系统安装其他支撑软件，只需要将电缆线路防外力破坏智能预警系统与中心数据库服务器组建在一个局域网内即可[4]。标准通信协议便于系统扩展，当有新的在线监测系统添加时，只要该子系统满足标准通信协议，这些电缆线路的数据信息即可顺利上传到中心数据库，极大地提升了资源的使用便利性。

2.3 电源支撑模块

为了能够给电缆线路防外力破坏智能预警系统提供可靠的电源供应，使用太阳能和风力发电组的设计模式，提供恒流充电、恒压充电以及分预充电等多形式对蓄电池进行充电，确保电源供应，便于后台实时了解和掌握电缆线路的实时情况。通过可持续电源供应，电缆线路防外力破坏智能预警系统可以对电缆线路进行全方位不间断实时监控，极大地减轻了巡视人员的劳动强度，为企业提供直观、可靠的线路状态信息，提高了线路安全运行水平。它可用于电力抢修现场实时传输抢修事件情形，同时支持管理监测抢修维护，为电缆线路的安全运行提供了有力保障。