110kV海纜實時在線監測預警系統

于大為

摘 要：長島縣電網各級變電站主要為串供結構，一旦海底電纜受到破壞，就會影響其他島嶼的正常供電。傳統海纜監測依靠人為巡邏已經無法滿足海底電纜監測的需求，新型海纜在線監測預警系統在傳統海纜監測基礎上，利用互聯網通信技術，實現了海纜的實時監控，保證了供電的可靠性和安全性。

關鍵詞：海纜實時在線監測預警系統；實時監控；安全性；可靠性

中圖分類號：TP274 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）04-0044-03

Abstract： The substation of power grid in Changdao county is mainly a series of power supply structure. Once the submarine cable is damaged， it will affect the normal power supply of other islands. Traditional submarine cable monitoring depends on human patrol， which can not meet the needs of submarine cable monitoring， while a new submarine cable on-line monitoring and early warning system based on the traditional submarine cable monitoring， by the use of Internet communication technology， realizes real-time monitoring of submarine cable， thus the reliability and safety of power supply are guaranteed.

Keywords： submarine cable real-time on-line monitoring and warning system； real-time monitoring； security； reliability

1 概述

長島縣是山東省唯一一個海島縣，共有32座島嶼組成，地理環境特殊。長島電網目前為11座有居民和駐軍的島嶼提供網電能，地理接線圖如圖1，島島之間通過海底電纜聯接實現供電。其中，110kV變電站1座，35kV變電站4座。海纜長度達到了171km，其中，110kV海纜1條，長度20km，實現雙回路供電；35kV海纜4條，長度72km，1條實現雙回路供電。由于長島各級變電站主要為串供結構，一旦海底電纜受到破壞，會影響到其他島嶼的正常供電，可以說海底電纜就是長島電網的生命線，看護海底電纜的安全、可靠運行是長島電網的重中之重。

海底電纜主要遭受破壞情況發生于船舶在海纜區域拋錨、從事機械海底作業等人為活動中，這就對電網的安全穩定運行造成了巨大的安全隱患。在海纜的看護過程中長島電網主要經歷了3個階段：第一階段，為人+望遠鏡+喊話筒（年均發生外力破壞事件12次），主要通過人為巡邏，喊話筒驅趕海纜區域從事作業船只維護海纜；第二階段，為人+雷達+海纜船（年均發生外力破壞事件7次），主要通過巡邏及雷達定位確定船只位置，現場驅趕海纜區域從事作業船只；第三階段，為人+雷達+巡邏艇+互聯網（目前設計了海纜實時監測系統），相較前兩種階段，巡邏艇能夠快速到達現場，爭取了寶貴的時間，互聯網的利用更能精確定位過往船只信息，達到更好地監控作用。隨著本島經濟發展居民生活水平不斷提高以及供電量的增加，海纜數量和長度也在增加，監控難度也越來越大，單純投入人力、物力以物理方式看護無法確保海纜的安全、可靠運行。要做到24小時不間斷的監控海纜運行情況困難可想而知。為了適應現代化電網需要，我們在充分利用互聯網資源的前提下，對第三方所開發的剩余資源加以利用，長島電力控制中心研究設計了海纜實時在線監測系統，24小時不間斷的監控海纜運行情況，實現了電子預警與海纜巡護艇及路基雷達人員聯動機制。

2 海纜監測系統技術原理

（1）第一步：與船訊網合作，獲得互聯網操作權限。在互聯網開源狀態下注冊并登陸，與開源后臺取得聯系并確認注冊信息一致性。第二步：海纜敷設數據錄入互聯網系統，確認登陸點經緯度。利用坐標定位功能將海纜敷設過程中保存的數據（海纜長度、型號、回路數、敷設路徑等）依次輸入系統內，坐標輸入可分段，每個坐標段以及數量控制在200個以內。當坐標輸入完畢時，利用衛星圖層找到海纜登陸點并記下登陸點經緯度。第三步：繪制完善海纜圖。返回到海圖部分，采用區域功能將坐標點連接并將圖形最大化。注意，在登陸點輸入時不能在衛星圖層處輸入坐標（衛星陸基圖與衛星?；鶊D因使用坐標系不同且國家規定不能出現一致性，目的是為了保密層面，尤其是因地理位置特殊如軍事基地等重要場所，長島由于存在駐軍島嶼，在衛星圖層無法操作），再將區域劃分欄中輸入該海纜的名稱，并以保存。當出現無法查詢區域時可以采用刷新功能，對方服務器會及時響應并記錄保存，從而做到數據不丟失。第四步：連接電力調控分中心。通過互聯網連接到調控分中心海纜實時監測預警PC機，工作人員通過PC機實時監控預警海纜運行情況。

（2）統一制定海纜預警保護應急預案，成立海纜應急故障處理小組。實現電子預警與海纜巡護艇及路基雷達人員聯動機制。通過互聯網監控海纜區域內過往船只，當發現可疑船只在海纜區域行駛過程中，驟然減速或原地緩慢移動時，系統自動記錄并儲存該船只出發港、目的港、船只屬性及歸屬地（國）以報告形式發送于指定郵箱，當郵箱收到信息時以手機短信形式提醒并發送至海纜看護巡邏艇人員與配合海纜陸基看護人員，實現三方聯動做到“發現一處異常即避免一起事故”的意識，做到早發現早制止。endprint

3 海纜實時監測系統應用效果展示

海里與公里之間的換算率為1.84：1，海圖中的船只在實際情況下是連續行駛的，而我們看到的現實圖像中間會出現5-15秒的延遲，圖中為某時刻圖像。圖中虛線為海纜敷設確權使用區域，這些線路就是目前海纜的實際走向，海底也像大自然中一樣，有溝有壑，海纜在敷設過程中要避開海溝盡量從海底平原敷設，長島海域因潮汐、暗流所致海底平原相對較少，所以在敷設過程中就會產生島陸距離與實際距離不相符的事情發生，因此海纜敷設路徑在海底是彎曲的，圖中三角符號代表船只實時狀態。當點擊三角符號的時候就會顯示出通過船舶識別系統（AIS）上傳的該船只的所有信息，當船只在設定的海纜敷設范圍內出現航速驟降或原地自轉的形式行駛時，該系統會將信息通過互聯網自行發送到調控人員的信箱里，同時提醒調度值班人員，由值班人員通知工作人員，工作人員根據通知信息立即安排陸基海岸雷達站進行確認。經認證后通知海岸巡邏艇前往事發海域進行實地查看并引導事發船只駛離海纜保護區域。

4 海纜實時監測系統性能分析

船只在海纜區域行駛過程中，通過船舶識別系統（AIS）上傳的該船只的所有信息，當船只在設定的海纜敷設范圍內停泊或緩慢移動時，系統自動記錄并儲存該船只出發港、目的港、船只屬性及歸屬地（國）以報告形式發送于指定郵箱，當郵箱收到信息時以手機短信形式提醒并發送至海纜看護巡邏艇人員與配合海纜陸基看護人員，第一時間對船只進行驅趕，從而保證早發現早制止，將所有潛在危險消滅在事故初發期，取得了很好的效果。自我們研發以來，共驅離、制止海纜保護區內船只11艘，記錄備案可疑船只18艘。如9月23日系統報警發現一艘由黃驊港始發的上海籍貨輪在行駛至蓬長110kV海底電纜指定區域時由12.5節航速驟然減至5.1節?？醋o人員從系統報警到巡護艇至指定區域用時14分鐘，后經落實是該船在此區域因故障停機造成減速，雖然這次是船只本身原因造成的報警，但依然能夠證明該系統具有一定的實時性和可靠性，能夠在第一時間內就發現事故隱患苗頭，使看護人員及時預防外力破壞造成海纜事故的發生。

該系統還具備反向偵查的功能，由于海纜本身的特性，當受到輕微破壞時不會立刻發生故障，可能會有1到15天左右的間隔期，當故障發生時就可以利用該系統的反向偵查的功能，根據海纜的故障位置反向追查近30天內經過該區域的船只，然后工作人員對船只經過時的情況進行分析排除，進一步縮小偵查范圍，提高偵破效率，同時掌握第一手資料，為維權提供有力保障。

5 海纜實時監測系統發展規劃

電網的飛速發展對海纜監測提出了越來越高的要求。以前，海纜監測主要通過雷達監測定位來實現。新型的人+雷達+巡邏艇+互聯網的看護模式對互聯網的應用提高了海纜監測的質量、效率和水平，這也對雷達監測提出了更高的要求。由于長島島嶼眾多，靠單一雷達輻射掃描船只已無法滿足需求，已計劃安裝兩部地面雷達接收站。同時，將雷達監控接入互聯網系統，從而改變雷達傳統監控模式，真正意義上實現24小時無人值守，24小時實時監控預警的功能。

本次設計的海纜實時在線監測預警系統針對長島特殊的地理條件，在電網專業技術人員及導師的指導下不斷進行修改完善，最終投入使用，改變長島電網傳統單純依靠人力進行海纜維護的狀況，提升了電網監控的自動化水平。本著實用、高效、節儉的原則，我們將在今后的應用中不斷完善海纜實時在線監測系統，為確保長島電網海底電纜的安全運行和可靠性打下了堅實基礎。

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