未来配网电缆通道智能化运检管理新模式探索

黄震希

(国网福州供电公司，福州 350009)

0 引言

随着架空线路缆化入地项目不断推进，电力电缆在城市建设中得到广泛应用。以福州市区为例，2019年在运10 kV电缆线路总长度近8 000 km，城区缆化率近85%。电力电缆及通道的管理和维护也愈发受到重视，国网公司规程规定：(1)电缆通道路面及户外终端巡视，66 kV及以上电缆线路每半个月巡视一次，35 kV及以下电缆线路每月巡视一次，发电厂、变电站内电缆线路每三个月巡视一次；(2)其他电缆线路每三个月巡视一次；(3)电缆线路巡视应结合运行状态评价结果，适当调整巡视周期。这些规程规定可以保证电力电缆及通道的巡视勘察工作质量，提高巡视勘察工作效率有助于提升电力电缆安全稳定运行，保障居民用电质量。

2019年，国网公司围绕“三型两网”世界一流能源互联网企业建设目标，强化技术创新，对内提升质效，对外融通发展，加快建设泛在电力物联网。在此背景下，电力电缆及通道的数字化运维管理成为其中一项重要课题。国网福州供电公司遵循世界一流城市配电网和泛在电力物联网建设目标重要指示，通过应用智能巡检装置和在线可视化平台，建立完善的配电电缆及通道闭环运行管控机制，打破传统电缆及通道运维管理模式，全面提升电缆及通道数字化管理水平，提质增效、迭代升级，有效实现“数据一个源、电网一张图、业务一条线”。目前，国网福州供电公司正在开展电力电缆及通道信息采集和数据录入建模工作，所有电力电缆及所在电力工井的信息数据(井内照片、管孔资源、电缆信息等)均可在国网公司设备(资产)运维精益管理系统和福州公司电缆巡检移动终端内查看。福州城区电力电缆及电力工井已全面覆盖安装电缆RFID电子标识，通过特定信息读取装置读取后，即可在电缆巡检移动终端中获取对应电缆数据信息。如何充分利用现已全面覆盖的电缆RFID电子标识开展运维管理，如何更加顺畅地对接电力电缆数字化运维管理新模式值得思考[1-2]。

本文将基于目前国网福州供电公司在配网电力电缆及通道领域的创新成果对未来配网电缆通道智能化运检管理新模式加以探讨。

1 未来配网电缆通道智能化运检管理新模式

1.1 技术框架

未来配网电缆通道智能化运检管理新模式以电缆通道智能管控及巡检移动终端系统为核心，实现电缆通道资源线上审批应用，简化审批流程，提高审批效率。同时，该模式利用智能化仪器设备和现代化信息技术加强电缆通道日常巡检管理，包括：电缆通道智能监测装置可实现电缆通道实时在线监测以及大数据智能化分析；电缆通道智能探测设备全方位探测电缆工作井及管道情况，自动精准采集信息并完成三维建模和测绘工作；利用RFID电子标识即可识别并查询电缆和工井的身份信息。智能化设备装置的数据均同步上传至移动终端系统，完成一平台管理、多场景应用。通过该模式实现了配网电缆通道全过程多环节多维度管控，实现精益化、可视化、智能化主动运维管理的目标，做到“数据一个源，电网一张图，业务一条线”。

1.2 RFID及电缆通道智能移动终端系统

RFID[3]技术又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无须识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。在电缆和工井上均加挂RFID标识牌，通过特定扫描仪器扫描标识牌即可识别并在移动终端中查询电缆和工井的身份信息，高效快捷，大大降低巡检时间，提高巡检效率。因工井的井内环境恶劣，悬挂安装的RFID标识牌选择穿透性强、防干扰能力强的高频RFID作为此次巡检系统使用的RFID标识牌，而电缆井上的RFID标识牌，则选择读写距离长、传送速度快的超高频RFID作为此次巡检系统使用的RFID标识牌，相应的扫描仪器也有所不同。

电缆通道智能管控及巡检移动终端系统[4]主要功能包括：通道验收检查记录、资料上传、通道信息采集建模、通道信息查询、运维巡视记录、异常消缺报修、通道资源使用审批、申请流程查询等。通过移动终端实现对配网电缆通道的建设、验收、资料审核、信息采集、数据建模、勘察、运维、检修、通道资源使用审批等的一平台、全过程可视化线上管控。该系统可实现供电企业、市政管理单位、施工单位、设计单位、监理及运维人员等多方信息同步共享，可对配网电缆通道建设的施工质量加强管控，减少纸质图纸资料数量，提高通道信息采集建模的数据正确性，另外还可提高日常电缆及走廊通道巡视、运维的工作效率，增强电缆通道异常消缺的及时性，节约故障巡检和抢修时间。

1.3 电缆通道资源线上审批

目前对于配网电缆通道资源的使用管理多数需由使用单位及人员向供电企业提交申请审批材料[5]，但审批工作流程中的各环节均较为繁琐。申请人需要到多个部门科室逐一审批，存在纸质材料多、耗时长、效率低等问题，而且审批人员在核实电缆通道资源现状以及可用管孔数时也较为困难，极大影响审批效率。

使用在线审批电缆管沟资源可解决以上难题，所有审批流程均可线上完成操作，在线跟踪审批进度并核查电缆通道资源使用情况，及时反馈审批存在的问题。另外，系统具有智能路径规划功能，合理规划所使用的走廊路径和管孔位置，科学管控电缆通道资源。

1.4 电缆及通道智能监测装置

在电缆通道内加装智能监测装置[6]，可实时在线监测电缆及通道走廊的运行情况，监测数据包括：通道内水位、工况环境、有毒气体、火灾报警、电力盖板移位传感、人员下井记录，另外还可对电缆本体和中间接头的运行温度、局放、载流情况等在线监测，全方位保障电缆及通道走廊的安全稳定运行和使用，防止因通道内积水或外部恶意排入污水、废料等破坏电缆的良好运行环境，或因电力盖板遗失等造成人员伤亡事件。

以泛在电力物联网的设计思路构建功能体系框架，包括感知层、网络层、平台层、应用层四层结构。感知层通过在电缆及工井上安装实时感知装置实现电缆及工井状态的在线动态监测；网络层通过NB-IoT物联网通信技术解决数据传输问题，建立统一通信接口和协议，另外通过边缘计算完成数据就地处理，减少主站负担，保证数据流通顺畅和高效传输；平台层汇集上送数据，建立统一物联代理，通过云平台和边缘计算实现“云雾协同”的技术架构；应用层通过“电缆及工井运维”APP可使运维人员实时获知电缆及工井的运行状态，及时收悉异常和故障报警信息，做到在线定位、精准研判、强化数据、应用共享，真正实现万物互联、人机交互。

1.5 电缆通道智能探测设备

《电力工程电缆设计规范》(GB 50217—2018)中规定：封闭式工井净高不宜小于1.9 m。较大的工井深度往往对电缆通道的巡视勘察带来不便，另外，电缆管道内部破损、堵塞等隐患排查以及管线路径测绘也需要简便、智能化的设备工具来辅助完成。所以电缆通道智能探测设备包括两个部分：(1)电缆工井便携式探测装置；(2)电缆管道智能探测机器人[7-8]。

在泛在电力物联网的建设环境下，电缆及工井巡视勘察和信息采集工作已不仅仅只是简单的影像探测，而是影像可视化与信息可视化的有机融合。传统工井探测装置已无法满足电缆及工井数据快速获取、信息高效处理、应用便捷灵活的巡视勘察和信息采集工作要求。

通过便携式电力工井可视化探测装置，可实现智能远端探测电力工井，即无需现场人员下井，在地面即可全景高像素探测勘查电力工井内状况，并采集和获取电缆及工井信息，提高电力工井的验收、日常巡视及采集建模等工作效率。便携式电力工井可视化探测装置采用手持式便携设计，可自动补光并全景环绕拍摄工井影像，其杆体可自动延伸，并配置即插即用式气体检测装置，可扫读RFID标识信息，实现数据自动采集，并依托系统全景展示。

电缆管道智能探测机器人可实现电力管道探测小型化、轻便化、智能化，可与合适的软件算法共同完成管道三维测绘。通过探测机器人可有效排查电缆管道存在破损、堵塞的隐患风险，精准采集定位管道路径，三维测绘电缆管道[9-10]。相比目前因无法准确排查和定位管道异常情况而导致盲目地试开挖定点方式，此方法可以节约70%以上的经济成本、时间成本，消除工程的不确定因素，同时能解决目前电力管线资料缺失的难题，所以该技术在电力管道的运行维护中具有较高的经济效益和推广价值。

电缆工井以及管道的勘察、通管、采集信息、建模、测绘将全部由智能化设备装置完成，无需人员下井巡视查看。通过智能设备全方位探测工井及管道情况，自动精准采集信息并完成三维建模和测绘工作，所有数据将同步上传至电缆通道智能管控及巡检移动终端系统，保证系统数据的及时、完整和准确。

2 结论

未来配网电缆通道智能化运检管理新模式以电缆通道智能管控及巡检移动终端系统为核心，实现电缆通道资源线上审批，并通过电缆通道智能监测装置和电缆通道智能探测设备等智能化设备以及RFID电子标识等现代化信息技术，实现电缆通道全过程多环节、多维度管控，实现精益化、可视化、智能化主动运维管理的目标。以上多项技术和设备已在国网福州供电公司研发和使用。