李建斌许金彤
（国网浙江杭州市萧山区供电公司，浙江杭州311201）
摘要：为了减少电力电缆线路受到外力破坏，介绍一种可预警及检测电力电缆工作环境的装置。该装置主要由电源采集单元、传感采集单元、防外力破坏系统主机以及现场巡检终端等部分组成，采用卡尔曼滤波器算法，有效消去噪声的干扰影响，同时利用格拉布斯准则来剔除偶然误差。通过采集与处理电力电缆运行环境信息，有效实现了电力电缆线路防外力破坏预警及定位异常点的功能。
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关键词 ：电力电缆；传感采集；现场巡检；外力破坏
0引言
国内对于电力电缆防外力破坏已有相关研究基础。文献［1］讲述了XLPE电力电缆的试验条件、测试环境以及未来的发展前景；文献［2］指出电力电缆运行故障的主要原因是外力破坏，并说明对其研究的重要性；文献［3］设计电缆防外力破坏智能预警机制，进一步提高了系统识别振动事件的能力。
本文介绍的电力电缆防外力破坏的预警及检测装置，使用卡尔曼滤波器算法，有效消去噪声的干扰影响，同时利用格拉布斯准则，可以很好地剔除偶然误差。硬件由电源、传感器、系统主机以及手持终端等部分组成，实现了对电力电缆运行环境的良好检测。
1数据处理
1.1卡尔曼滤波器算法
卡尔曼滤波器是一种利用线性系统状态方程，通过系统输入、输出来观测数据，并对系统状态做出最优估计的算法［4］。具体介绍如下：
电源管理主要由电池管理模块和12V/100Ah蓄电池组成，负责控制蓄电池充放电。电池管理模块主要分预充电、恒流充电、恒压充电3个过程对蓄电池进行充电，便于后端平台人员实时了解和掌握现场设备状态。
防外力破坏系统主机主要由电源管理、多通道A/D检测单元、视频监控模块、中央处理模块、存储模块、报警模块、通讯模块、gps定位模块组成。短距离无线传输模块主要用于同传感采集单元和现场巡检手持终端进行通讯，在传感采集单元中部件功耗较低的情况下，低电量电池能满足传感器长时间工作情况下使用短距离无线传输模块。当工作人员进行现场巡检时，使用现场巡检手持终端可通过短距离无线传输模块与防外力破坏检测装置进行数据交互。光纤传输可以替代GSM传输，从而实现系统后台数据对接。存储模块主要存储系统基础数据，如短信收发电话、传感器报警门限、传感器报警机制、图片等。
3软件设计
当电力电缆存在外力破坏时，传感采集单元中的振动传感器、噪声检测传感器同时触发，通过振动信号和噪声信号将输出的电压信号传输到多通道A/D检测单元进行模数转换后将数据发送至中央处理模块，中央处理模块对传感器采集数据先进行卡尔曼滤波处理，再利用格拉布斯准则有效剔除偶然误差。数据进行滤波后，由中央处理模块对比分析破坏振动源，然后使用GPIO控制打开视频监控模块进行现场图像信息采集，将现场视频或图片信息保存至存储模块，同时通过GPS定位模块记录当前破坏点的地理位置，打开温度检测、湿度检测等综合信息后，通过通讯模块中的GSM模块将告警信息短信发送给相关工作人员，从而实现快速准确的告警，工作人员收到短信后可通过GSM模块进行实时喊话，及时制止现场的破坏行为。具体处理程序如图2所示。
4结语
本装置的视频监控可提高电力电缆管理效率，节约工作记录本、设备资料、复印等费用，大大降低办公费用；通过视频监控系统实时分析的方式，对大型施工机械违章超高作业行为实时抓拍照片，即时自动播报短信和语音提示信息，及时制止危
险作业。该电力电缆防外力破坏装置的提前预警功能和GPS
定位功能，可精确定位到关键区域线路的状态，对破坏行为进行提前预警，使关键区段线路巡视的工作效率提升。
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参考文献］
［1］罗俊华，杨黎明，姜芸，等.电力电缆运行、故障及试验综述［J］.电力设备，2004（8）：4?8.
［2］罗俊华，邱毓昌，杨黎明.10kV及以上电力电缆运行故障统计分析［J］.高压电技术，2003，29（6）：14?16.
［3］谭康.地下电缆防外力破坏监控中的振动信号识别［D］.广州：华南理工大学，2012.
［4］李江，王义伟，魏超，等.卡尔曼滤波理论在电力系统中的应用综述［J］.电力系统保护与控制，2014，42（6）：135?144.
收稿日期：2015?07?22
作者简介：李建斌（1982—），男，山东菏泽人，硕士研究生，送电线路技师，电力工程师，输电运检中心运行班长，研究方向：输配电装备与电网安全。