(大唐陕西发电有限公司延安热电厂 陕西延安 71600)
摘要：随着国家电力事业的迅猛发展，电缆故障监测以及预警成为电力系统稳定运行的保障。电力电缆监测能够及时准确地获取电力电缆的运行数据，有助于电力技术人员全面深入地把握电力电缆运行状况，避免电力电缆故障造成的经济损失，从而提高电力运行的安全水平。文章通过对电力电缆故障监测及预警系统设计进行研究，旨在能够利用电子信息技术来增强电力运行保障能力。
关键词：电力电缆故障；监测；预警系统；设计
在城市化发展进程中，社会各个领域都离不开电力供应服务。电力电缆是电力供应服务中的基础设施，其安全稳定性直接影响到电力服务的效果。电力电缆在长时间的运行过程中，不可避免会出现一些故障问题，电力行业可以设计故障监测及预警系统，以辅助电力监测人员开展故障判断和排除工作。电力电缆故障监测及预警系统设计中，要全面掌握引起电缆运行故障的原因，并在系统设计中强化电缆数据的收集和分析能力，避免出现电缆故障隐患。
一、电力电缆运行故障的分析
（一）电力电缆运行的机械性故障
电力电缆在运行中，由于长时间的运行会对电力电缆造成一定的机械性损伤。当电力电缆机械性损伤出现后，如果不能及时发现并维修，有可能造成大规模的停电断电。根据电力电缆机械性故障产生的原因，可以将电力电缆故障分为安装因素故障、外力因素故障、自然因素故障和质量因素故障。安装因素故障主要是电力电缆在安装过程中，由于安装人员技术能力或者责任心不足，在使用牵引机械对电力电缆进行搬运时，牵引机械用力过大造成电缆过度弯曲，从而损伤电缆[1]。外力因素故障则主要发生在电力电缆使用过程中，如果电力电缆工程周围有工程施工，而工程施工单位对电缆的具体铺设位置掌握不足，则容易出现施工机械等在挖掘时，损伤电力电缆的情形。自然因素故障一般发生在电力电缆铺设区域发生地震等自然现象，过大的冲击力造成的电缆破坏。
（二）电力电缆运行的绝缘性故障
电力电缆是一种带电作业设施，其安全稳定的运行必然需要电力电缆具有较好的绝缘性能，当电力电缆的绝缘性能出现问题时，就会造成电缆运行的绝缘性故障。电缆绝缘故障会造成电力电缆发生局部放电现象以及电路、电缆老化等问题。电缆绝缘层如果密实性不够，大量的灰尘杂质等就会在绝缘层缝隙中不断积累，这些灰尘杂质会由于自身存在的导电等性质，造成电缆内部的电场分布不均匀。电缆内的电场分布不均匀，会引起电缆局部产生过高的电压，最后形成局部电流而放电[2]。电缆长时间处于电力运行状态下，一旦绝缘性能下降，会大大提高电缆表面的温度，而电缆温度的提高又会反作用于绝缘性层，导致绝缘部分过热氧化而发生质变，从而引起电缆出现热击穿事故。
（三）电力电缆运行的质量性故障
电力电缆是重要的电力设施，电缆产品的质量也直接影响到电力电缆的运行稳定性。如果在电力电缆的设计和生产过程中，设计不严谨、制造工艺不良、材料不合格等质量因素都会导致电力电缆接头和终端的防水性能不达标，或者电缆绝缘介质内部存在气隙，使绝缘性能下降[3]。电力电缆在使用过程中，气隙中的物质腐蚀绝缘层，使得电缆的电流等与环境当中的水等发生反应，从而导致电力电缆运行故障。
二、电力电缆监测及预警系统设计
（一）电力电缆监测及预警系统的硬件设计
电力电缆故障监测及预警系统，离不开性能优良、匹配性好的硬件基础。电缆运行时，对各项数据的采集需要依靠系统硬件完成。这就需要设计人员要重视电缆监测及预警系统的硬件设计，保证硬件设备的可靠性。电缆监测及预警系统的硬件构成中，需要具有识别电缆温度的感应装置，保证电缆温度能够始终出乎严密的监控之下，避免热老化等故障的出现。电缆监测及预警系统的硬件还要有数据传输装置，能够将采集到的数据及时准确地传递给电力电缆监测人员[4]。目前，电力电缆监测中主要使用光纤线路，将数据快速温蒂地传输到变电站控制端。电力电缆监测及预警系统设计构造中，要充分利用计算机及电子技术的优势，通过编程逻辑控制器，控制电缆监测及预警系统的各种装置，以实现监测及预警的自动化。监测及预警设备的数据利用以太网通信技术，使用交换机来实现网络连接和数据传输，为电力电缆监控和预警通信提供强大的支持平台。
（二）电力电缆监测及预警系统的软件设计
电力电缆监测及预警系统的软件设计主要是程序设计。根据程序功能的差异，可以分为系统程序和用户程序。系统程序是电缆监测及预警的固化程序，用来控制系统的启动、数据传输，处理中断和错误等。用户程序则是具体的电缆监测及预警功能执行程序。用户程序主要是通过不同的功能模块来实现电缆监测及预警的指令要求。功能模块能够为用户提供便捷的程序编辑、修改等支持，使电缆监测及预警系统的整体程序组织变得简单[5]。电力电缆监测及预警系统采集到的相关数据，需要在系统内部有稳定的存储空间，这就需要在系统的软件设计中强化系巧数据库功能，保证数据的存储、使用和管理需求。电缆监测及预警系统设计中，数据库就像心脏一样，为系统各项功能的执行提供数据支撑，以满足电力电缆监测和预警的目的。电力电缆始终处于工作状态，会产生庞大的监测数据量，数据库的数据写入和调用效率会影响到整个系统的电缆监测及预警效果，因此可以设计一个包含所有数据信息的数据表来提高用户的访问效率。
（三）电力电缆监测及预警系统的分析设计
电力电缆监测及预警系统运行中，需要将采集到的大量电力电缆数据信息传输到主控设备上。系统软件设计还要考虑对采集的数据进行深度分析，为电缆监测工作人员提供准确的数据分析结构进行电缆故障的有效判断。电缆监测工作人员可以根据数据分析情况去现场检测，从而提高了电缆故障检测的效率[6]。电力电缆故障监测及预警系统，对电缆运行处于二十四小时不间断的监测中，电缆运行数据也处于实时动态过程中，随着实时数据的采集，之前的数据也成为历史数据。电缆监测及预警系统的设计人员，还要充分考虑到历史数据与实时数据的对比分析价值，通过对历史数据的分析来排查故障，结合实时数据变化趋势来进行预测。为了做好分析工作，还要科学合理地选择恃定的时间段的历史数据，并根据异常数据来发出预警，帮助电缆监测及时采取相应的措施。
结束语：
电力电缆故障监测及预警系统，是维护电力服务体系安全稳定运行的关键。随着电力电缆的普及应用，如何监测电缆故障并进行预警，成为电力行业发展的必然要求。电力电缆运行故障有机械性故障、绝缘性故障和质量性故障，电力电缆监测及预警系统设计当中，要强化硬件设计、软件设计和分析设计，以便提高系统的整体故障应对能力。
参考文献：
[1]卢忠亮.电缆在线监测及故障预警测距系统方案实践[J].冶金动力,2019(11):11-15.
[2]付亮,杨千帆,余年春,高新昀.电力电缆故障原因与检测技术[J].中小企业管理与科技(中旬刊),2019(09):143-144.
[3]许永锋,张剑,郭伟,董于琛.行波技术在电缆线路故障预警领域的应用研究[J].电器工业,2019(08):60-62.
[4]杨涛,白晗,刘洋,王云龙,张楚曼.基于EEMD和改进Elman神经网络的电力电缆故障监测及预警算法研究[J].实验室研究与探索,2018,37(10):59-62.
[5]黄志文.高压电缆在线监测系统及其配置方案研究[J].机电信息,2017(12):22-23+25.
[6]吴飞龙,徐杰,郑小莉,杨力帆,李永倩,吕安强.光纤传感技术在海底电缆监测中的研究及应用[J].电力信息与通信技术,2016,14(03):72-76.