2高压终端场在线监测系统总体设计方案书Word格式.docx
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主要监测终端场非法入侵、非法接近电缆终端等事件。
10.报警：
电缆表面温度超过设定值、护层绝缘不良、单相中的二根电缆负荷电流不均匀和终端场非法入侵等报警信息随时以短信发至值班人员手机，值班人员根据需要，可通过手机查询当前温度值和电流值。
11.电源：
现场电缆监测数采器采用从高压电缆感应取电方式获取现场设备所需电能；
视频监控使用太阳能电池供电，无需另外敷设电源线路。
12.后台数据管理中心：
所有监测数据都是实时采集的，时间间隔≥3s。
采用Brower/Sever结构设计，SQL数据库，用户可通过IE等浏览软件浏览各监测点状态。
数据管理软件包含专家诊断系统、通讯人机接口界面。
目录
一、高压电缆状态监测的原理及意义1
二、高压电缆状态监测项目方案设计2
2.1监测对象2
2.2系统架构示意图3
2.3系统基本构成4
2.4系统基本功能4
2.5系统数据传输方式6
2.6系统数据采集终端供电要求7
2.7系统性能指标7
2.8系统后台数据管理软件8
2.9系统遵循的技术标准10
三、系统安装说明12
3.1数据管理中心服务器12
3.2电缆在线监测现场设备安装12
3.3视频监测现场设备安装13
四、基于GPRS的电缆状态监测系统优点14
一、高压电缆状态监测的原理及意义
随着现代化的城市建设对电力输送提出了更高的要求，高压电缆的使用量急剧上升，确保高压电缆安全运行就变得极为重要。
通过电缆在线监测系统对电缆线路进行维护管理，对于供电部门生产、建设、经营管理具有重要的指导意义。
与架空线路不同，由于电缆线路运行条件严格、所处环境复杂（如敷设方式、环境温度等），这给电缆运行维护带来了不少困难。
通常对于高压电缆线路要做以下运行维护和检修试验工作：
1、定期或不定期巡检，以便发现电缆及其附属设施的异常和隐患，并及时处理。
2、每季度对电缆终端、中间接头和附属设施进行一次红外热成像测试。
3、每季度测量一次电缆护层循环电流。
4、在新电缆投运一年后进行一次预防性试验，此后每6年进行一次预防性试验。
主要项目是测试主绝缘电阻、护层绝缘电阻和主绝缘做交流耐压试验。
35kV及以上电压等级的XLPE电力电缆主要是单芯电缆，在运行过程中护层绝缘常受到破坏，出现2点或多点接地故障而发生电力事故。
在我国，电缆在敷设过程中护层绝缘遭到机械损坏，运行中受到化学腐蚀、被老鼠、白蚁咬坏，甚至有些地区还发生接地线偷盗的恶劣事件，这些都是造成运行电缆发生事故的主要原因。
所以作为电缆安全运行的重要指标，电缆运行维护部门需要定期测量护层循环电流和绝缘电阻来保证电缆安全运行。
但是这两个指标的传统人工测量方法都存在一定不足。
需要运行维护人员定期到现场测量、记录，然后人工分析数据，而测量绝缘电阻时电缆必须停运，因此这种传统测量方法不仅费时、费力，还不能及时发现电缆护层绝缘缺陷。
所以，在高压电缆的实际运行中，电缆芯线运行电流是否超负荷、主绝缘及护层绝缘是否存在缺陷，都可以从电缆金属护层循环电流的变化反映出来。
若能实时监测运行电缆金属护层的循环电流等指标，对于避免电缆长期过载运行，负荷调节，安全运行维护等方面都具有重要意义。
二、高压电缆状态监测项目方案设计
2.1监测对象
此次项目监测的对象为XX供电局220kV输电线路终端场，其中A终端场电缆部分线路单线长度为595m，B终端场电缆部分线路单线长度为590m。
电缆铜导体截面选用2500mm2，采用干式交联聚乙烯绝缘波纹铝护套电缆；
电缆两终端均为户外瓷套终端，护层一端接地，另一端经保护器接地。
通过实时监测电缆接头表面温度、金属护层循环电流、运行电流，瞬间电流故障等数据来推断电缆运行状态，为运行维护人员提供可靠数据资料。
其线路的具体情况如图2-1，图2-2。
图2-1现场照片
图2-2装置安装在电缆的＃19号终端场
查阅资料，设计在线路护层直接接地终端场中，花罗、花泮线现场数据采集装置，实时监测每条线路的电缆运行情况，包括电缆终端头附近表面温度、护层循环电流、运行电流等；
同时，视频实时监测终端场的情况，监测终端场非法入侵等事件。
所有现场采集的数据以GPRS方式上报至数据管理中心服务器,客户端可通过“IE”等浏览器访问该中心。
2.2系统架构示意图
高压电缆状态监测系统网络架构示意图见图2-3。
图2-3输电线路终端场电缆运行在线监测系统架构图
2.3系统基本构成
从输电线路终端场电缆运行在线监测系统架构图中可以看出，此次方案设计的系统主要有二部分构成：
安装在控制中心的数据管理服务器和安装在现场的数据采集终端。
前者是一个基于GPRS远程数据通信的MIS系统，主要功能包括：
监测对象基本信息设置、远程数据接收处理、监测数据管理分析及GSM短信发送等。
后者是一个基于GPRS远程通信的现场数据采集与控制系统，主要功能包括现场数据采集、处理、发送，数据中心远程控制命令的接收与执行等。
2.4系统基本功能
1．接地线防盗
2．护层绝缘监测
3．电缆实时负荷电流监测：
4．平衡电流监测
5．电缆瞬态故障电流监测
6．电缆表面温度监测
7．导线温度的实时计算
8．电缆载流量计算软件
9．终端场视频监控
10．报警
11．电源
12．后台数据管理中心
2.5系统数据传输方式
系统以二种方式传输监测数据：
GPRS方式和以太网方式。
1、GPRS方式：
数据管理中心服务器与安装在现场的采集终端之间采用的通讯方式，向采集终端发送指令及接收采集终端上报的监测数据。
GPRS的英文全称为GeneralPacketRadioService，即通用分组无线业务，这种无线业务是在现有GSM网络上开通的一种新型的分组数据传输业务，它是利用"
分封交换"
（Packet-Switched）的概念所发展出的一套无线传输方式。
GPRS采用分组交换技术，它可以让多个用户共享某些固定的信道资源。
GPRS特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输，具有“实时在线”、“按量计费”、“快捷登录”、“高速传输”、“自如切换”的优点。
通过中国移动的GPRS网络系统，电力部门可以将生产现场的设备运行数据、状态数据等送到地、市、省级实时监控中心，以实现对电力监测设备的统一监控和分布式管理，为变电站实现无人值守提供了前提。
此次方案设计的数据采集终端与数据管理中心服务器通讯中，设备双方均有自己的IP地址，因此数据通讯可借助与TCP/IP协议或UDP协议的Socket技术，通讯链路安全可靠。
2、以太网方式：
客户端访问数据管理中心服务器所采用的方式。
2.6系统数据采集终端供电要求
该系统现场装置安装，采用二种供电方式：
1、电缆在线监测装置使用取能互感器从运行电缆上获取电能，要求最低运行电流大于50A。
2、终端场视频及红外监控装置使用太阳能电池供电。
2.7系统性能指标
1、电缆在线监测装置性能指标
电缆表面温度监测
范围：
-20℃～+120℃
金属护层接地电流监测
AC0.0A～300.0A
电缆负荷电流监测
AC0A～2000A
分辨率：
1A
环境温湿度监测
（1）温度
范围：
-40℃～+120℃
精度：
0.5℃
（2）相对湿度
0～100％RH
3.5％RH（20～80％RH）
数据采集终端供电电源
AC220V/50Hz或从运行电缆上取电（运行电流≥50A）
数据采集终端功耗
≤3W
系统响应时间
现场数采器响应时间可调，最小时间为5s
现场数采器通讯方式
无线GPRS方式
数据采集终端使用温度
-20℃～50℃
数据采集终端储存温度
-20℃～60℃
数据采集终端防护等级
IP65
2、视频监控系统性能指标
彩色云台高速摄像球
（1）有低温自热、红外夜视功能。
（2）水平清晰度彩色480线/黑白520线。
最高分辨率640×
480
（3）16倍光学变焦。
（4）可转动方向，水平355°
，垂直81°
。
红外对射探测器
（1）光束数：
2束
（2）对射距离：
100m
防水门磁
常闭型，无源门磁
太阳能电池板
（1）太阳能板硅体：
单晶
（2）太阳能板尺寸：
300mm*500mm；
300mm*800mm
（3）输出电压：
12VDC
锂电池
（1）摄像头主机：
11Ah×
6=66Ah，充电时间10小时
（2）红外报警主机：
9Ah×
2=18Ah，充电时间12小时
2.8系统后台数据管理软件
详细说明见系统软件操作手册。
1.软件用途
该软件针对高压电缆行业，通过在线监测运行电缆的金属护层电流、运行电流、电缆表面温度、电流故障信号等数据，对高压电缆的运行状态作出科学评估。
该系统实时记录及显示测量数据的曲线走势图、日最大和最小曲线图，变化速度的曲线图，测量数据之间的比值关系及其变化速度，对电缆接头或本体的故障趋势进行预测，及时给运行维护人员提供电缆故障部位和检修指导，避免发生重大事故。
同时该系统的视频监控装置可以实时监测终端场非法入侵等事件。
2.运行环境和编程语言
硬件环境：
1.0GHz处理器、256M内存
软件环境：
WindowsXP/Windows2000/Windows2003，IE6.0
编程语言：
VisualBasic6.0，asp1.0
数据库：
SQL或ACCESS数据库
3.硬件接口
数据管理中心服务器可以通过以太网或RS485/232与其他设备的服务器之间进行数据交流。
4.软件功能
后台监控软件具有电缆运行状态诊断功能和终端场视频监控功能，安装在高压电缆在线监测系统服务器上，用来接收和处理采集单元传送的监测数据，并保存至数据库，供用户浏览使用。
①高压电缆运行状态在线监测系统软件
监控软件可以实时显示各测点的数据和曲线，也可以定义系统参数，并对各检测点报警参数进行设定。
软件中使用的高压电缆护层绝缘状况的独特判据通已在多个现场使用，为用户解决了许多实际问题。
后台监控软件采用Browser/Server（浏览器/服务器）结构，就是系统只需在集控中心安装维护一个服务器（Server），而客户端采用浏览器（Browser）运行软件，查看、分析系统测量的数据。
这种利用不断成熟的WWW浏览器技术，结合多种Script语言（VBScript、JavaScript）设计监控软件的方案，是一种全新的软件系统构造技术。
在B/S体系结构系统中，用户通过浏览器向分布在网络上的多个服务器发出请求，服务器对浏览器的请求进行处理，将用户所需信息返回到浏览器，对于其他请求，如数据查询、分析、结果返回、动态网页生成、访问数据库以及应用程序的执行等工作全部由WebServer完成。
显然B/S结构应用程序相对于传统的C/S结构应用程序是一个非常大的进步。
B/S结构的主要特点是分布性强、维护方便、开发简单，共享性强、总体设计成本低。
由于本系统数据安全性要求一般、数据传输量不大，所以能充分发挥B/S结构的特点。
②终端场视频监控软件
服务器软件主要用来接收现场数据采集装置传来的数据，为客户机提供浏览支持，管理客户机用户。
客户机软件分为普通用户和超级用户。
普通用户只具有浏览功能，不能管理服务器数据。
超级用户可以管理服务器数据，包括添加用户，设置权限，控制摄像头上线，下线等功能
5.软件特点
安全性：
只有通过授权的用户才可访问数据服务器。
数据库可采用双机或多机备份，保证数据完整和可靠。
易用性：
软件为简体中文操作界面，具有详细的帮助文档，并具有远程维护功能。
2.9系统遵循的技术标准
遵循的主要技术标准：
[1]GB/T12706.1～GB/T12706.4-2002额定电压1kV（Um=1.2kV）到35kV（Um=40.5kV）挤包绝缘电力电缆及附件
[2]GB/T11017.1～GB/T11017.2-2002额定电压110kV交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件
[3]GB/Z18890.1～18890.2-2002额定电压220kV（Um=252kV）交联聚乙烯绝缘电缆及其附件
[4]GB50217-1994《电力工程电缆设计规程》
[5]国家电网《电业安全工作规程》
[6]郑肇骥，王琨明.高压电缆线路[M].北京：
水利电力出版社，1983
[7]刘子玉，王惠明.电力电缆结构设计原理[M].西安：
西安交通大学出版社，1995
[8]马国栋.电线电缆载流量[M].北京：
中国电力出版社，2003
[9]贾欣，曹晓珑，喻明.单芯电缆计及护套环流时的载流量[J].高电压技术，2001，27
（1）：
25-26
[10]杨守信，杨力.110KV长庆电缆护套绝缘过电压保护分析计算[J].高电压技术，2004，30（4）：
22-24
[11]王敏.10KV单相电力电缆屏蔽层的感应电压和环流[J].高电压技术，2002，28（5）：
30-32
[12]欧景茹.高压单芯电缆金属护套感应电压计算及其保护方式.吉林电力,2001,（3）:
14
[13]姜芸等.电力电缆保护接地.高电压技术,1998,24（4）:
36
其它相关标准：
[1]GB191-2000包装储运图示标志
[2]GB/T11463电子测量仪器可靠性试验
[3]GB/T4793.1测量、控制和试验室用电气设备的安全要求
[4]GB/T6587.1电子测量仪器环境试验总纲
[5]GB/T6587.2电子测量仪器温度试验
[6]GB/T6587.3电子测量仪器湿度试验
[7]GB/T6587.4电子测量仪器振动试验
[8]GB/T6587.5电子测量仪器冲击试验
[9]GB/T6587.8电子测量仪器电源频率与电压试验
[10]GB/T6593电子测量仪器质量检验规则
[11]GB/T2423电工电子产品环境试验规程
[12]GB2887计算站场地技术要求
[13]GB9361计算站场地安全要求
[14]GB/T15532计算站软件单件测试
[15]GB/T17626.2电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验
[16]GB/T17626.6射频场感应的传导骚扰抗扰度
[17]GB/T17626.8工频磁场的抗扰度试验
[18]DL/T713500KV变电所和控制设备的抗扰度要求
[19]DL/T720电网继电保护及故障信息系统功能规范
[20]IEC61850变电站通信网络和系统系列标准，全国电力二次系统安全防护总体方案
[21]GB/T13730-92地区电网数据采集与监控系统通用技术条件
[22]GB/T13729-92远动终端通用技术条件
[23]GB/T2887-2000电子计算机场地通用规范
[24]GB/T14598.9辐射电磁场干扰试验（Ⅲ级）
[25]GB/T14598.10快速瞬变干扰试验（Ⅳ级）
[26]GB/T14598.3-936.0绝缘试验（2kV/50Hz1min）
[27]DL/T667-1999继电保护设备信息接口配套标准
三、系统安装说明
系统的安装可分为两个部分：
电缆在线监测装置和视频监控装置现场设备安装；
后台数据管理中心服务器及监控软件安装。
详见系统安装及维护手册。
3.1数据管理中心服务器
数据管理中心的服务器是一台标准配置的网络服务器，可安装在集控楼的标准机柜中，也可放置在高压电缆运行维护人员的办公室中。
为保证数据可靠采集和保存，避免数据丢失，可根据用户需要采用双机热备份方案。
使用在线监测软件的安装光盘在服务器上安装后台软件，设置好各测点定义及报警整定值，在服务器上或网络中其他客户机通过IE等浏览器即可浏览现场监测数据。
如图3-1。
图3-1数据管理中心服务器安装示意图
3.2电缆在线监测现场设备安装
现场数据采集系统安装在花泮、花罗线路＃19号终端场中。
如图3-2。
图3-2现场数据采集器安装示意图
现场数据采集终端主机安装在相应线路的支架上，监测用的传感器安装电缆终端头的相应位置，使用绝缘胶带或捆扎线等将各传感器固定牢固。
现场总线应穿PVC管。
现场布线要保证连接可靠、路径合理、整体美观。
3.3视频监测现场设备安装
视频主机、摄像头、太阳能电池板安装在终端场的电缆杆塔上约8m高的位置；
红外对射探头成对安装在终端场的围墙上；
防水门磁安装在终端场的2个门上。
如图3-3。
图3-3终端场视频监控设备
四、基于GPRS的电缆状态监测系统优点
1、替代光纤和专线，降低了网络建设成本，为用户节省大量的费用。
2、工程建设周期短，扩容性强，可灵活方便地进行安装布置。
3、提供高可靠性，保证不间断地实时监控。
4、数据传输速率高、实时性强。
5、支持远程数据监控。
6、设备成本低，性价比高。
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