先期故障判定认知在地下电缆维护检修中的应用

摘 要：地下电缆是城市通讯系统规划的关键，是保障民生与经济发展的必要基础。然而，由于其隐蔽性、遮挡性等特殊因素而使得其运营过程中的维护与检修成为了难点。针对上述背景，如果通过故障的先期判断不仅可以形成有效的规避机制，更能够在客观上降低相关线路的维护成本。本文以此为研究对象，探究目前先期故障判定认知的基本方式与特征，并就其在实际的维护与检修过程中的应用要点进行分析。希望通过本文的研究能够为今后的相关运维体系建设提供必要基础。

关键词：先期；故障判断；地下电缆；维修应用

为了保障城市整洁及综合利用，现阶段建成区的电缆体系往往以地下方式来进行组建。此种设计与规划模式的优势与先进性不言而喻。但是，同时其也带来了后续运行过程中维护与检修难度的增加，尤其是在故障判断与排除方面更是如此。基于上述现状，现阶段地下电缆的布线模式主要以固定距离设立检测井的方式来进行。此种模式不仅客观上增加了施工成本，而且会对市政道路等综合性设施建设形成一定的冲击。在此背景下，如何找到一种行之有效的先期故障判定模式成为了相关工作人员广泛关注与研究的热点。

一、先期故障判定在地下电缆维养中的应用优势

在传统地下电缆检测过程中缺乏其故障的早期判断体系，故而往往是采用事故产生后在进行处置的范式来进行。此种模式的弊端不言而喻，一方面是事故产生后势必会带来民生困扰及经济损失；另一方面则是在故障情况下很难判断故障位点。而所谓的先期故障判定主要是指通过电缆在正常运行过程中对其运行状态进行监控，通过故障的早期电流行为对其进行故障隐患进而判断故而处置的一种方式。从原理层面来看，有超过90%的地下电缆故障为相间接地，此种故障模式下的早期行为表现为单相接地或者产生电弧放电。无论是何种方式均会形成电流、电阻等不规律变化。先期故障判定则是通过对上述输电线路运行参数的搜集对其故障产生的先期表现进行评估为线路的维养提供依据。通过此种模式的构建一方面能够做到早发现早处置，避免由于输电线路故障导致的后续经济损失与用电体验降低；另一方面根据梯度检测的方式还能够及时的确定故障位点，为精准维养提供必要保障。除此之外，电网运行指标是一个连续性、时效性较强的系统参数，通过建立实时数据传输与监控系统还能够形成自动化检测与维养提醒的综合机制，进一步提升了地下电缆的维养效能。

二、先期故障判定方式特征分析

在现阶段先期故障判定原理及过程的应用中，其根据电网参数监控的不同角度主要有如下三种方式，其具体内容与特征如下：

一是基于早期故障模型的先期判断模式。影响电弧电阻的因素主要包括固定电阻、时间常数、早期故障电阻、电弧初始长度和电弧伸展率。同时结合Bergeron Model电缆模型，构建起相应的配电网模型，逐步实现对电缆运行中早期故障的仿真。此种模式所涉及的参数相对较多，且参数之前形成广泛的认证。在长期监控的过程中仿真模型能够提供稳定的系统阙值以供参考。故而其精准性相对较高，与此同时对于地下电缆的硬件水平与软件基础要求较高，也带来更大的维养工作量。

二是基于小波变换方法的先期判断模式。小波变换就是比较有效的一种，因为信号很多特征都可以从时域和频域中反映出来，所以该检测方法也主要是通过对信号时域分析，来获取电缆的状态。一般来说，在高频部分，小波变换的频率分辨率较低，时间分辨率相对较高，但在低频部分则正好相反。通过对电缆输电信息的综合判断来进行合理选择。并利用信号中常会带有一些瞬间的反常，小波变换能够对其进行精确地探测分析。具体而言，是通过观察连续讯号中断点的奇异性来加以判断。此种模式相对有效，且精度较高。但是从原理中我们可以发现此种检测模式需要利用时间分辨率或频次分辨率来进行检测，并不适宜于人工检测，需要配套长期检测或者自动检测辅助系统。

三是基于贝叶斯方法的先期判断模式。贝葉斯方法的原理为：在某固定时刻，如果样本服从某特定的概率分布，假设为正态分布，如果原序列与正态分布矛盾，那么就可以用一个数学变化来产生与正态分布相符的新序列。如果序列在某一时刻发生变化，在这一时刻点的前后，对样本服从正态分布的参数进行观察发现，这些参数也必然会发生变化。从实际检测结果来看，贝叶斯变点分析对突变的敏感性较强，但是在变化不明显时的检测准确性较差，所以在实际检测中要根据故障的表现强度来合理选择故障检测方法。

从上述的三种方法来看，其各自具有一定的特征，在实际的相关认知体系建设过程中可以根据地下电缆建设中的软硬件条件来进行灵活选取。

三、先期故障判定在地下电缆维养中的应用策略

从上述的分析过程中我们发现，不同的先期故障判断模式各自存在其应用条件与优缺点，在实际的选择与应用过程中我们要做好如下几个方面：首先，其先期故障判断模式与意识是未来智能输电网建设的必严，也是一种发展趋势。我们在相关模式组建中必须要予以充分考量。对于新建地下电缆建设中要满足同时设计、同时施工、同时验收投用的基本模式。在电网施工中形成有效的先期判断模式与体系。其次，根据实际的建设需要以及设计要点对具体检测方法进行选择，其中模型判断的先期投入相对较少，但是在后期的判定过程中需要手工检测的方式来进行，并参数指标具有一定的广泛性，对于人力资源的需求相对较高；而后两者检测方法则需要在固定距离与位点架设相关的参数检测设备，并形成以无线传输为基本方式的通讯体系，在实际的应用过程中往往配合智能电网信息系统或者GIS系统来综合使用。其前期投入相对较高，但是在后续的检测过程中能够实现进一步的自动化与智能化。最后，无论是何种检测方式仅能够提供先期故障判定的基本范围与基本趋势。在实际的执行过程中必须要形成自动检测与人工检测的配合机制。在相关机制的建设前提下形成较好的检测精准度与效能。同时要建立有效的责任制度与岗位职责体系，形成对于发现的问题要进行及时处理与及时维修。除此之外，值得我们注意的是在实际的地下电缆故障中通过材料质量的检测、施工工艺的改进、组织管理方式的升级等方面构建能够在一定程度上避免或者消除由于认为扰动与不遵从而带来的故障，进而从根本上降低故障率与后续维养的难度。

四、总结

地下电缆输电方式是现阶段智能电网构建中的重要方式。此种方式在使用便捷、易于规划的基础上也带来了后续维养工作量的增加。在这样的前提下，本文对其先期故障判定认知原理进行了总结，并对现阶段三种主要检测体系与方法进行了分析，从而给出了后续的执行策略意见。希望通过本文的研究能够为今后的相关施工与体系建设提供必要基础。

参考文献：

[1] 冯志坚.基于电子标识及天地图的弱电通讯地下电缆管理的研究[J].电子世界，2016，（07）：188-189.

[2] 张义均.基于先期故障判定认知的电缆维护检修解析[J].山东工业技术，2014，（20）：177.

作者简介：

张海宁（1979-），天津人，男，汉族，本科，工程师，研究方向：电力工程。