基于通讯信号共缆传输技术的高压电缆线路接地系统在线监测

国网天津市电力公司培训中心 孙天硕 丁楠 马琳琦 孙正明 王建虎

1 引言

在通信信号技术中，电缆线路接地系统是一种非常重要的设备，具有安全性、可靠性和灵活性等特点，被广泛应用于各种工程场合。但是，对于高压电气线路，设施传输距离长，对环境要求较高。传统应用中使用的是静态接线方式来进行电缆敷设工作，但在实际应用过程中发现一些弊端，比如说漏电、断路等问题。因此需要采用一种新的接地方式来解决这一问题。本文主要研究在无线通信信号技术中电缆线路发生短路故障时如何通过检测系统对其进行实时监测。在实际生活中,由于电力线路的运行环境和工作方式都较为恶劣,需要对系统采取一定措施进行维护。

2 课题背景及现状

随着科学技术的发展，电力行业在我国国民经济中占据越来越重要的地位。电缆线路是由各种不同类型、规格或不同材质等多种材料组成的线缆系统结构体系。在我国的电力系统中，电缆线路是非常重要且关键的部分之一，但是其中所存在的问题较为严重，并且会对人身安全造成危害。所以，为了保证供电质量、提高安全性、减少成本，必须采取多种措施解决一系列技术难题，需要选择更加可靠和经济的连接方法；在电缆线路中加入各种保护设备来保障整个系统能够正常工作[1]。

3 电缆线路接地系统

3.1 电缆线路接地系统分类

电缆线路接地系统的主要作用是通过对各种不同类型信号进行采集和传输，并将其转换为电压，然后由模拟量或数字量输出到计算机接口[2]。电力线缆接地技术可以分为直接接触式的方式，非间接触点间歇电弧放电法。直接接触性电弧回路接地系统中主要有屏蔽型、消阻型、串联补偿类型。其中,串联补偿类型又可以分为短路电流接地系统、并联消阻型、跨步电压接地。非直接触点间歇电弧回路的中性线与导线上的交流零次互耦电路[3]。非接触点间歇电弧回路的中性线和零次互耦电路。一种电缆接地系统如图1所示。

图1 一种电缆接地系统

3.2 电缆线路对接地系统的影响

在对电缆线路进行接地系统的在线监测时，由于受到各种因素影响，导致电缆回路与大地之间存在大量干扰和不稳定性，需要加强对接地点以及连接方式等方面的控制。如果发生问题就要及时采取措施来解决或者是将隐患降低到最小化，但是在进行接地系统的在线监测时，由于受到各种因素影响导致电缆运行状态无法达到预期要求并且对信号传输造成严重干扰，所以在对电缆进行接地监测时，要保证通信线路的安全性，需要将故障排除。

3.3 电缆线路接地系统的防护措施

由于电缆线路在运行过程中容易受到外界环境因素的影响，而导致其自身发生老化、腐蚀等现象。因此为了保证设备安全可靠地接拆,必须对设备进行定期检查维护。首先要对电缆接头以及线槽沟底的绝缘情况和接触电阻值进行检测;其次是通过监测与分析来判断是否有破损出现并及时修复受损处；最后是在电缆线路运行时如果发现异常状况则需要采取相应措施加以解决。将故障部位及原因详细记录下来,并进行分析处理。对于电缆线接地系统中的断路器、接触电阻等问题,可以通过检测其运行状态,判断是否存在故障；对设备所产生的电磁干扰情况进行监测；对出现的故障点制定相应措施[4]。

4 高压电缆线路接地系统在线监测硬件设计

4.1 本次设计数据传输方式的选择

在进行数据传输的时候，可以选择通过光纤或者电缆对通信信号进行处理。因为光纤或者电缆具有较高的抗干扰性以及较强灵活性等优点，因此被广泛地应用于各种领域中。光纤或者电缆也是目前最为常见且最常用、方便使用范围最广和技术成熟度较高的通讯方式。所以，采用光纤传光原理作为主要研究对象，传输过程中数据信息的采集与接收工作状态之间需要达到一定程度上同步进行,并且需要实现对传输数据信息的实时监控[5]。在进行通信信号处理时，可以选择采用光纤传光原理，因为具有很好的抗干扰性、灵活性和稳定性等特点而被广泛应用于各种领域中。光纤传光原理可以分为是物理传输、化学传送。

在实际应用中采用的技术有很多种。一是物理法。物理法主要包括两种方式：模拟电路和数字式电磁场方法。前者以单幅信号为基础进行调制解调、放大或发射等相关操作来完成通信数据信息处理工作并得到结果后再输出到接收设备上而被称为模拟法，后者则是利用光纤通道实现传输数据时也可称之为双波同步的方法。二是化学法。化学法主要包括两种方式：模拟电路和数字信号处理的方法。模拟式电磁场是指用一个特定波长或一定频率来测量介质中离子浓度或电荷量的变化而形成一种特殊波形进行传输，其特点为频率高、信噪比大以及抗干扰性能好等优点；后者则适用于对不同类型信息信号采用相同通道实现通信数据传送工作时可以使用两种方式。在未来发展中，光纤通讯技术也逐渐向着高带宽、多功能等方向进行。所以，为了能够让数据传输更加稳定可靠，需要对其实现高效性、安全性以及兼容性方面进行更深层次研究；还应该从多个方面来提高系统性能，降低成本，才能更好地满足人们对于通信网络信息安全需求；要在设计时充分考虑通信信号之间的关联关系，以满足多种通信技术的要求。最后，应该对通信信号进行全面分析，在保证安全、可靠性同时兼顾经济性和稳定性，从而选择合适的传输方式。

4.2 高压电缆线路接地系统电源选择

在进行接地系统电源设计时，需要考虑到不同的环境因素，例如对高压电缆线缆运行情况、线路参数变化等都会影响到接地性能。为了保证供电可靠性和稳定性就要选择合适的电源，在进行接地系统设计时需要考虑多种方案以满足不同环境因素对高压电缆线缆运行状态监测的需求。由于低压电缆线路的接地电阻较小，且其绝缘水平都比较高，在实际应用过程中需要对高压供电系统进行在线监测。但是高压电源与线路之间存在一定距离时也会造成影响。当电压等级为+6V或-9V以下时，可以采用不同类型的电涌流源来有效检测电力设备运行情况并加以控制；若是低压电源接地电阻较大且绝缘水平比较低则可以将其直接引入到接地点，从而实现对电缆线缆进行保护；而在接地电阻相对较大的情况下，则需要通过对电缆线缆进行接地保护。若是在接地电阻较小的情况下，可以将低压电源直接引入到电缆线缆中。

接地保护措施的目的是提高对电缆线缆进行安全防护，而在实际应用过程中，当高压电源与线路之间存在一定距离时也需要采取相应方法来确保其能够得到良好的维护。

接地选线装置如图2所示。

图2 接地选线装置

4.3 试验数据分析

在接地故障发生时，需要对故障进行分析，根据信号的不同来判断是否存在隐患。首先要检测线路运行中的所有设备和装置。如果有异常情况出现则可以通过观察、测量与测试等方法确定问题所在并找出原因解决；其次是监测系统内部结构以及外部环境因素导致数据采集不精准或不准确（包括电源回路）、通信中断或者故障引起的信息传输延时等等，然后根据不同类型电缆进行分类处理，最后再将其分成几组进行检测分析。在对故障进行分析时,要根据不同的电缆接线方式来确定具体哪一组,并将其分为几组。在故障分析时，要求将不同的接地方式进行综合，然后对所有监测数据都统计处理。对于通信系统来说，由于电缆线路结构复杂、信号传输距离长以及传输环境恶劣等原因造成运行状态出现异常问题是很常见的一种情况。因此需要通过在线实时监控来检测该故障点是否存在隐患；另外还可以利用远程操作技术（GPRS）来完成对通讯通道中数据信息进行采集和分析工作的目的，从而为以后开展事故处理提供依据。

在通信系统的运行状态监测过程中，由于信号传输距离长，信号处理速度慢，因此需要对其进行在线实时监控。首先要保证数据信息采集与分析工作顺利完成；其次是数据处理结果准确、可靠性。通过在线实时监控可以提高通信设备安全性能和可靠性以及降低误报率损失；最后是能够及时发现故障问题，并采取相应措施解决故障难题的发生[5]。在通信系统中加入网络技术来实现信号传输距离短，因此需要加强对安全性的关注。

4.4 接地系统可靠性分析

在进行接地故障检测时，需要对运行状态、数据传输路径以及电源等因素，以保证系统的可靠性。接地形式是利用电缆线与其他设备之间所存在一定距离来实现对信号的采集和传递；而不是使用架空线路将其敷设在地下或者有可能会发生泄漏情况下从而达到保护目的。例如在进行防雷作业时需要在地面埋设避风口、防止工作人员误入到地线上,以避免产生不必要损失以及人身伤亡事故。电源方式是采用此种接地系统,可以实现对信号的采集、传输以及处理。在进行数据收集时需要使用电力线缆来完成供电工作。通过电缆线路与外界相连，会产生大量热电或者是电磁干扰等问题出现在通信网络中去解决其存在的安全隐患，从而保证通信设备能够正常运行和维护。如果需要更换电源则必须将接地系统重新恢复到原来状态下才能实现对信号传输。通信方式是通过对电缆接地系统的监测,可以发现存在安全隐患，从而及时进行故障排除。接地系统的监测是通过对通信线路进行实时监控，能够发现存在的安全隐患，从而及时将故障排除。接地系统的数据采集是通过对通信线路进行实时监控，能够及时发现存在的安全隐患，从而避免了故障。

5 结语

在本课题研究中,主要采用分层管理模式、自适应控制策略以及智能化接地监测技术等来进行电缆线路运行状态及参数变化情况的有效检测和分析；并在此基础上提出提高通讯信号光缆传输系统可靠性的措施建议,以促进我国高压光纤供电网发展水平进一步提升；最后对模拟通信网络中各节点间通信质量评价方法做了深入研究。

本文对电缆线路传输信号特征分析方法研究还不够深入。本文主要是对无线通信系统当中所涉及到的一些技术进行了初步探讨，以期为高压电缆线路接地系统建设提供参考。