變電站電纜溝代運維系統的開發及應用

周小娜，章忠，謝旭峰，周宇翔，楊佳欣

（國網浙江省電力有限公司泰順縣供電公司，浙江 泰順 325500）

0 引言

隨著電網智能化程度的提高，在電力系統中采用了很多信息化設備，以保證電網智能化功能的實現，這也使得變電站電纜溝中的線纜數量得到了增加，給變電站運維人員帶來了較大的運維工作量。由于電纜溝上面覆蓋了一層水泥蓋板，使得對電纜溝內部情況的監測相對不足，一旦電纜溝中的線纜因小動物啃咬而出現了破壞，則可能會導致變電站的重要業務中斷。為此應加強對變電站電纜溝的監測，一旦電纜溝中有小動物入侵，應及時發出報警信息，提高電纜溝的主動防御水平[1]。本文首先分析了人工智能技術的應用現狀，之后闡述了具體的基于人工智能的電纜溝代運維系統的開發原理及裝置的應用情況，對于提高變電站電纜溝的智能巡檢技術水平具有一定的價值。

1 電纜溝的運維現狀

在變電站的主控室中，各個屏柜中放置了很多電力二次設備，各臺設備相互之間要實現網絡通信，需要借助光纖或者網線。同時電力二次設備和位于戶外的智能終端或合并單元之間的通信還需要借助電纜，這些光纖、網線以及電纜都是位于電纜溝中。由于電纜溝中的空間有限，并且也放置了較多的電纜以及網線，變電站運維人員在日常的運維中，不會對電纜溝的內部情況進行過多的巡視。一般都是當變電站中的業務出現了問題時，才會將電纜溝上的蓋板掀開，對電纜溝內的線纜連接情況進行排查[2]。

這種運維方式較為被動，并且等到電纜溝出現故障后，已經對電網的生產運行產生了一定的影響。如果是連接保護裝置的光纖出現了斷裂，則會使得保護裝置失效而無法使用，造成嚴重缺陷。為此可以采用電纜溝代運維系統，當裝置監測到電纜溝出現了小動物非法入侵行為時，可以發出報警信息，從而使得對電纜溝的運維變得主動化。通過應用電纜溝代運維系統，可以有效提高變電站中設備運行的可靠性，保證電力生產業務不輕易發生中斷的情況。

2 基于人工智能的電纜溝代運維系統的開發

在基于人工智能的電纜溝代運維系統中，主要包括了電纜溝監控終端、現場主機和監控平臺服務器等三個主要組成部分。在電纜溝代運維系統開發中，可以利用人工智能技術，構建現場主機系統，通過現場主機，能夠和布置在電纜溝中的監控終端之間相互通信，并對數據進行判斷[3]。當發現電纜溝中存在小動物入侵等異常情況時，則可以發送報警信息給監控管理平臺，同時平臺還可以對產生警報的位置進行查詢，從而快速定位到異常的具體位置，以下詳細分析電纜溝代運維監控終端的硬件結構，以及電纜溝代運維系統中的現場主機控制系統等內容。

2.1 電纜溝代運維監控終端的硬件結構

雖然對于變電站電纜溝上的各個孔洞，都采用了封堵泥進行了封堵，但小動物依然容易入侵到電纜溝內，并且電纜溝也是變電站小動物入侵的重災區。在電纜溝的智能化代運維監控終端中，需要使用到信號處理技術、傳感器技術等，尤其是振動傳感器，以便能夠及時檢測到小動物的入侵情況。在電纜溝代運維監控終端的開發中，首先需要對監控終端的硬件結構進行設計，可以采用模塊化的硬件系統設計思想，系統中的每一個功能分別由不同的功能模塊加以實現。圖1為電纜溝代運維監控終端的硬件結構。

圖1 電纜溝代運維監控終端的硬件結構

從圖1中的電纜溝代運維監控終端的硬件結構中可以看出，在該監控終端中起關鍵作用的是微控制器，通過將傳感器采集到的數據進行分析，輸出控制策略，經過功率放大之后，發出報警信息。電纜溝代運維監控終端在通信方式上，可以選擇無線通信方式，使傳感器設備和現場的主機設備相互之間實現通信和數據共享。同時還應該采取傳感器，用來采集電纜溝外的情況，以便多個角度來判斷是否有小動物入侵[4]。同時在電纜溝代運維監控終端開發中，對于裝置中所采用到的電子元件，應把好質量關，并考慮到電纜溝現場應用的實際條件，應選擇散熱性能較好的電子設備，同時還應選擇在濕度較高的環境下也能夠運行的設備。

同時監控終端應采用多種不同的傳感器，首先是采用溫度傳感器，當采集到的溫度數據超過了所設定的范圍，則自動發出報警信息。其次是采用局部放電傳感器，以便當電纜溝中的設備出現漏電情況時，能夠對微小的電流進行采集。再次是采用紅外線感應器，以便第一時間發現入侵電纜溝的小動物。如果采集到的圖像數據不符合小動物入侵的特征，則應禁止發出警報，為此應加強對小動物入侵數據辨識算法的設計，提高電纜溝代運維系統報警的準確性[5]。

2.2 電纜溝代運維系統中的現場主機控制系統

電纜溝代運維系統主要的分析及控制功能，都需要依靠現場主機實現，利用人工智能技術，可以構建現場主機分析控制系統。通過現場主機系統，能夠發現電纜溝溫度變化、小動物入侵、局部放電、火災等多種異常情況。其中檢測功能主要是通過軟件控制系統來實現，加強電纜溝代運維系統中的軟件控制系統開發，是保障電纜溝代運維系統實際應用效果的關鍵。圖2為電纜溝代運維系統中的現場主機軟件控制系統運行流程圖。

圖2 電纜溝代運維系統中的軟件控制系統運行流程圖

從圖2的電纜溝代運維系統中的軟件控制系統運行流程圖中可知，首先是現場主機程序判斷電纜溝是否出現了入侵信號，如果是入侵信號再接著判斷該信號是否為干擾信號。如果不是干擾信號，并且滿足告警條件，如溫度、局部放電電流值等達到了告警的閾值，就可以啟動告警模塊，發出異常運行信息的告警，并且繼續進行電纜溝的監測。如果軟件控制系統在運行的過程中，收到了一些干擾信號，則應忽略而不啟動告警模塊，防止出現誤告警或者是亂告警的情況發生，保證告警信息采集及上送的準確性[6]。

3 電纜溝代運維系統的應用

在目前的電纜溝運維中，也存在著當小動物入侵時，沒有及時發出告警的運維技術難題。通過應用電纜溝代運維裝置，可以實現電纜溝視頻監測和燈光聯動，一旦電纜溝中出現了小動物入侵，則通過電纜溝代運維裝置中的視頻分析技術，發出相關的聲音及燈光等告警信息，驅趕小動物離開電纜溝，實現電纜溝的主動防御功能，保證電纜溝中的各類線纜不會受到小動物的啃咬而損壞。在變電站電纜溝視頻監測中，可以結合遠紅外成像技術，確定電纜溝中是否是出現了非法入侵行為[7]。

電纜溝代運維系統在使用的過程中，由于電纜溝的內部情況相對較為復雜，既有平直段、也有彎曲段，無論是哪種電纜溝段，都應該保證系統的通信正常。同時對于電纜溝中的監控終端的布置，應根據人工智能中的神經網絡技術，對監控終端進行合理的優化布局，一般在每十五米的距離上就需要設置一個監控終端，這樣就可以取得較好的應用效果。各個監控終端在通信的過程中，除了需要使用路由器之外，還需要使用到協調器，保證通信數據信息能夠可靠傳送。同時利用人工智能技術構建的電纜溝代運維系統，還具有電纜溝火災報警的功能，借助溫度成像技術，對電纜溝中的溫度異常點進行可靠的辨識。一旦發現電纜溝中某個點的溫度達到了可能發生火災的閾值時，則應發出火災預警信息。今后隨著人工智能技術水平的提高，電纜溝代運維系統的智能化功能也將更加完善，對辨識電纜溝中的異常運行情況也更為靈敏，更好地保障電纜溝的可靠運行。

4 結語

強化對變電站電纜溝的運維，對于提高變電站中各類設備的運行可靠性具有重要的意義。本文系統分析了基于人工智能的電纜溝代運維系統的開發及實現原理，并介紹了電纜溝代運維系統的各類功能，在實際的電纜溝運維中可以加以應用。