随着城市电网全面电缆化改造,隧道、综合管廊、电缆井内10kV~1000kV高压电缆规模持续扩容。

地下电缆隐蔽敷设的特性,带来三大高频运维痛点:护层绝缘破损诱发异常环流、接头过热起火、工程机械盗挖/误挖外力损毁。传统月度人工开井巡检模式存在盲区大、数据滞后、无法捕捉瞬时故障信号等短板,一旦隐患漏判,轻则电缆绝缘加速老化,重则大面积停电、设备永久损毁,给供电企业带来巨额抢修成本与民生损失。

电缆护层接地环流监测系统,融合MEMS传感、CT无源取电、国网加密4G传输技术,一站式实现护层环流、接头温度、外力振动三维度全天候在线感知,推动电缆运维从“事后抢修”向“事前预警”数字化转型,是国内地下电缆综合监测标杆方案。

图一 FH-900L-II 电缆护层接地环流在线监测装置硬件组成示意图
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图一 FH-900L-II 电缆护层接地环流在线监测装置硬件组成示意图

三重监测原理,精准识别电缆全维度故障:

护层环流监测:捕捉绝缘破损核心信号

35kV及以上单芯高压电缆金属护套设计为单点接地,正常运行时护套环流仅微弱容性电流;若护套腐蚀、破损形成多点接地,环流会激增数十倍,最高可达主回路电流90%,持续发热击穿主绝缘。系统配套开合式高精度CT互感器,实时采集A/B/C三相护层接地电流,以环流幅值、变化速率双重阈值判定绝缘故障,微小异常即可提前告警,从根源规避护层烧毁事故。

电缆温度监测:预判过热起火风险

电缆接头接触不良、过载、局部放电均会造成温升。无线NTC测温传感器紧贴电缆本体、中间接头,测温覆盖-80℃~+200℃区间,精度±1℃,持续跟踪温度变化曲线,温升突变第一时间推送预警,杜绝隧道电缆自燃火情。

MEMS振动防外破:双重判据拦截野蛮施工

系统搭载高灵敏度三轴振动传感单元,量程±6g,可精准识别挖掘机挖掘、盗割冲击产生的特征振动波形;同步联动接地电流突变信号,通过 “振动 + 电流” 双重逻辑过滤车辆通行、环境震动等干扰,避免误报。施工机械靠近电缆通道即可远程推送告警,彻底解决电缆盲挖损毁难题。

图二 系统整体组网架构图
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图二 系统整体组网架构图

产品核心硬核优势,适配全地下电缆工况

无源CT取电,免布线免市电创新感应取电线圈套接主电缆,依靠负荷电流自主供电;配套锂电池、太阳能光伏双备用方案,阴雨天气连续稳定工作15天以上,电缆井无外接电源场景可直接部署,施工零停电、不破坏原有电缆结构。

工业级全密封防护,地下恶劣环境长效稳定监测主机、全部传感器整机IP68防水防尘,不锈钢防腐机箱适配高湿、积水、盐雾近海电缆通道;工作温度覆盖- 40℃~+85℃,抗震8级,MTBF超50000小时,全年7×24小时不间断采集数据。

多通道加密通信,适配国网规范支持4G四频段国网APN加密专网,兼容ZigBee、光纤、GPRS多传输链路;数据本地存储+云端双备份,北斗卫星定位误差≤10m,报警点位精准锁定电缆井编号、地理坐标。

轻量化模块化,灵活按需配置标准配置三相环流CT、三路无线温度、三路振动传感器,可拓展图像抓拍、隧道水位、环境温湿度、红外入侵模块;开合式互感器无需剪断接地线,单人半小时完成单井整套设备安装,大幅压缩施工周期。

多终端智能预警闭环管控配套B/S+C/S双架构监控平台,同步支持PC网页、手机APP、微信、短信多级告警推送;实时数据、历史曲线、故障报表一键导出,可无缝对接国网PMS3.0运维管理系统,省、市、县多级平台数据互通。

图三 电流传感器/接地电流互感器采集接线示意图
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图三 电流传感器/接地电流互感器采集接线示意图

完整软硬件架构,端云一体化监测闭环

整套系统分为现场感知硬件、远程监控软件两大板块: 硬件端由FH-900L-II监测主机、开合式接地CT、感应取电线圈、无线温振传感器组成,负责就地采集、本地存储、信号预处理;主机集成充放电管理、故障自诊断、远程复位模块,支持远程修改采集周期(5s~15min可调)、告警阈值、设备参数。

软件端搭载综合监测后台,具备设备台账管理、实时工况看板、环流 / 温度趋势分析、报警事件归档功能。

后台界面以折线图、数据表格直观展示三相护层电流变化,异常点位地图标红高亮,运维人员足不出户即可掌握全线电缆健康状态。

图四 监控后台工况界面
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图四 监控后台工况界面

应用场景与项目实践

FH-900L-II已批量落地安徽宣城、广东佛山、山东、广东多地供电公司电缆隧道、城市综合管廊、厂区电缆沟项目,覆盖110kV、220kV、500kV多电压等级线路。设备长期部署于积水密闭电缆井、城郊野外电缆通道,成功预警多起护套破损、施工误挖隐患,将电缆故障处置响应时长缩短90%,大幅削减人工巡检频次与停电抢修损失。