电缆在线监测是什么

发布时间：2025年10月22日 19:09:57

核心目标: 实现对高压电力电缆本体及其附件（终端、接头）的关键运行状态进行连续、实时的监测与故障预警，旨在提升电缆线路的运行可靠性，实现从被动抢修向主动性预防性维护的转变。
监测维度: 主要覆盖电缆的绝缘状态、导体与连接点的温度以及外部护套的完整性，这是影响电缆寿命和安全运行的三大核心要素。
关键技术:
- 绝缘监测: 以局部放电（PD）在线监测为核心，通过特高频（UHF）、高频（HFCT）、声学（AE）等多种传感器检测绝缘内部的微弱放电信号。
- 温度监测: 采用分布式光纤测温（DTS）技术实现对电缆全路径的连续温度分布监测，或采用红外热成像、无线无源测温等技术对关键点进行监测。
- 护套监测: 通过监测护套环流或注入直流信号，判断金属护套是否存在接地、腐蚀或外力损伤。
-系统架构: 采用分层分布式架构，包括前端传感器、就地数据采集与处理单元、高速通信网络以及后台智能诊断主站，实现数据的全面感知、智能分析与可视化展示。
应用价值: 能够提前数周甚至数月预警电缆绝缘劣化、接头过热等严重故障隐患，有效避免突发性电缆击穿事故，为城市电网、重要输电通道、核电、轨道交通等关键基础设施的安全运行提供核心技术保障。

一、电缆在线监测的必要性

高压电力电缆，特别是埋设在地下的电缆线路，具有“隐蔽工程”的特性。一旦发生故障，不仅定位困难、修复时间长，而且可能造成大面积停电和巨大的经济损失。传统的人工巡视和定期离线试验（如交流耐压试验）存在盲区，无法及时发现运行中动态发展的内部缺陷。

电缆在线监测装置的核心目的，就是在电缆不停电的运行状态下，捕捉其内部发生的早期劣化特征信号，实现：

故障预警: 在绝缘性能下降到临界点之前发出告警。
精确定位: 指示出缺陷发生的具体位置（如哪个接头、距离终端多少米）。
状态评估: 综合评估电缆线路的整体健康水平，为资产管理和状态检修提供数据支撑。

二、核心监测技术与原理

1. 绝缘状态在线监测：局部放电（Partial Discharge, PD）监测
局部放电是导致电缆绝缘最终击穿的“罪魁祸首”。它是指在电缆绝缘内部（如气隙、杂质处）或附件中发生的微弱、局部的电火花放电。

监测原理: 局部放电在发生时会伴生多种物理信号，在线监测系统通过捕获这些信号来反推放电的存在与严重性。
- 特高频法 (UHF): 放电产生的高频电磁波（300MHz-3GHz）会沿电缆附件表面辐射。在电缆终端或接头处安装UHF传感器，可以高灵敏度地检测到这些信号。此方法信噪比高，抗干扰能力强。
- 高频电流互感器法 (HFCT): 放电产生的脉冲电流会通过电缆的接地线流向大地。将HFCT钳在电缆接地线上，即可耦合出这些高频脉冲电流信号。此方法安装简便，应用广泛。
- 声学法 (AE): 放电会产生超声波。通过在电缆附件表面粘贴声学传感器，可以“听到”放电的声音。结合多个声学传感器，可以实现对放电点的三维声学定位。
诊断与定位: 后台系统对采集到的PD信号进行**PRPD图谱（相位分辨局部放电图谱）**分析，通过图谱的形状可以判断放电的类型（如内部气隙放电、沿面放电等）。通过多个传感器信号到达的时间差（TDOA），可以精确计算出放电源沿电缆线路的传播距离，实现故障定位。

2. 温度在线监测
电缆导体温度是决定其载流量的关键因素，而接头等连接点的异常温升则是最常见的故障前兆。

分布式光纤测温系统 (DTS - Distributed Temperature Sensing): 这是实现电缆全路径温度监测最先进的技术。将一根感温光纤与电力电缆同沟敷设，DTS主机向光纤发射激光脉冲，通过分析激光脉冲在光纤中背向散射的拉曼（Raman）散射光的强度和时间，可以计算出光纤上每一点的温度。其优势在于可以提供一条连续的、无监测盲区的温度曲线，特别适用于长距离、重要的电缆线路。
红外热成像: 对于暴露在空气中的电缆终端和附件，可采用在线式红外热像仪进行非接触式测温，实时监控其表面温度分布，直观地发现过热点。

3. 护套及接地系统在线监测
电缆的金属护套（或屏蔽层）对于保护绝缘、均化电场至关重要。

护套环流监测: 通过在电缆护套接地线上安装电流互感器，监测护套中的感应环流。环流异常增大可能意味着护套多点接地故障，这将导致额外的损耗和局部过热。
护套完整性监测: 对于交叉互联的接地系统，通过监测其保护器的动作情况或注入特定频率的信号，可以判断护套是否存在破损、进水或绝缘损坏。

三、系统架构与数据应用

电缆在线监测装置通常由以下部分构成：

传感器层: 安装在电缆线路沿线的各类传感器（UHF、HFCT、DTS光纤、温度探头等）。
数据采集与边缘计算层: 部署在现场（如电缆隧道、终端塔）的数据采集单元，负责高速数据采集、信号预处理、特征提取和本地告警。
通信网络层: 采用光纤、电力载波或无线公网（4G/5G）将现场数据传输至监控中心。
主站诊断与展示层: 后台服务器部署智能诊断软件，对海量数据进行综合分析、趋势预测、故障定位，并通过Web、移动App等方式向用户提供可视化的电缆健康状态报告和预警信息。

常见问题解答 (FAQ)

1. 电缆在线监测系统能提前多久预警故障？
这取决于故障的发展速度。对于因绝缘逐渐老化、受潮引发的局部放电，从检测到微弱的PD信号到最终发展为击穿故障，这个过程可能持续数周、数月甚至更长，为安排检修提供了充足的时间窗口。对于因外力破坏等突发事件，预警时间则非常短。

2. 分布式光纤测温（DTS）和传统的点式测温有什么本质区别？
点式测温（如热电偶、红外）只能测量特定点的温度，点与点之间是监测盲区。而DTS将整条光纤都变成了传感器，能够提供沿电缆路径每隔一米甚至更短距离的连续温度数据，实现了从“点”到“线”的跨越。这对于发现电缆局部过热点（如接头内部缺陷、外部热源影响）至关重要。

3. 安装在线监测系统是否需要电缆停电？
大部分监测系统的安装可以在电缆带电运行的情况下进行。例如，HFCT是钳在接地线上的，UHF和声学传感器是安装在附件表面的，红外热像仪是非接触式的。只有分布式光纤测温系统的感温光纤需要在电缆敷设时同步进行，或在后续的工程中加装在电缆旁。

4. 系统的监测数据如何转化为维修决策？
系统主站软件是决策的核心。它不仅仅是展示数据，更重要的是内置了专家知识库和智能诊断算法。例如，当系统检测到PD信号时，它会自动分析其PRPD图谱，给出“疑似附件内部存在气隙放电”的诊断结论，并标示出故障位置。当DTS检测到某点温度持续异常升高，它会结合该点的历史数据和负荷电流，判断是负载引起的正常升温还是接头发热缺陷。这些精确的“诊断报告”直接指导运维人员制定“去哪里修、修什么”的精准维护方案。

英诺通达致力于提供业界领先的电缆在线监测解决方案。我们将先进的监测技术融于一体，打造出高度集成化、智能化的产品体系，旨在将您的电缆运维管理提升至全新水平。

我们的核心优势：

全方位、多维度监测: 我们的系统集成了高频/特高频局部放电、分布式光纤测温（DTS）、护套环流及接地电流监测等多种模块，实现对电缆绝半缘、温度、护套状态的360度无死角监控。
核心算法与精准诊断: 搭载自主研发的智能诊断引擎，能够自动进行PRPD图谱分析，精准识别放电类型，并通过多传感器融合定位算法，将故障定位精度提升至米级，为您提供清晰、可执行的诊断报告。
模块化设计与灵活配置: 无论是单条关键线路的重点监控，还是整个电缆网络的全面覆盖，我们都能提供从传感器到主站软件的模块化、可扩展解决方案。产品可灵活适配不同电压等级和应用场景（如城市电缆隧道、变电站、海上风电等）。
一体化智能平台: 提供统一的可视化监控平台，将复杂的监测数据以直观的图形、趋势曲线和三维地图形式呈现。系统支持Web及移动端访问，实现告警实时推送、报表自动生成，让您随时随地掌控电缆健康状况。