多功能电缆及电缆沟探测巡视器

何永和,柏林,刘伟鹏,李珣,吴熳红

摘要：随着我国城市经济的快速发展，中心城区对电力需求越来越大，传统架空输电线路以及杆柱设备已不符合城市发展要求，电力电缆以其可靠性高、节省空间的优点，在城市配网中取得大量应用。电缆敷设的常用方式有电缆沟、电缆隧道、排管、直埋、架桥等，其中电缆沟敷设因其投资省、占地少、走向灵活且能容纳较多电缆等特点，是配网中最常用的方式。另一方面，敷设过程中及实际投运后电力电缆受到外力牵引，或弯曲半径超过允许限度容易使得绝缘遭到破坏，但是电缆沟特殊的运行环境，让日常检修维护不方便，且容易积灰积水。

本项目研发多功能电缆沟探测巡视器，通过智能遥控小车携带探测器进入电缆沟巡视，灵活应用于日常运维检查。智能小车携带有探测器和WIFI模块，将与手机或电脑互联，电缆沟里的画面将实时传输回操作端，实现在不停电情况下代替人员进行工作，控制作业风险，提升工作效率。

关键词：多功能电缆；电缆沟探测巡视器；探测器

0引言

随着我国用电量的增加，电网线路覆盖面积不断扩大，为了降低架空线路占用土地所产生的费用以及线路运行的安全性，电力电缆得到了广泛的应用。由于电力电缆不会受到地面、建筑物以及气候等条件的影响，所以与架空线路相比具有较强的经济性、安全性和隐蔽性。但是电力电缆敷设于电缆沟或者地下，日常的运维工作是很难覆盖到的，敷设的电缆因外力牵引、外力破坏或弯曲半径超过允许限度容易使得绝缘遭到破坏而造成电缆故障，直接影响到电力系统运行的稳定性和经济性，所以如何加强对电缆沟电缆的日常巡视维护也是配网运行的重要工作之一。

1配网电力电缆故障及原因分析

1.1机械损伤造成故障

这种损伤造成的故障点是比较容易识别的，但其发生的故障率高，危害性也大。造成机械损伤的常见原因有：一、电缆敷设过程中不注意施工方法，导致电缆受外力牵引过猛，或是转弯半径过大超过了允许限度。二、电缆直接遭受外力的破坏，比如建设项目的盲目施工或人为破坏。三、自然现象造成的机械损伤，如热胀冷缩现象导致绝缘胶的膨胀破裂。

1.2电缆自身故障

由于电缆生产厂商来源不同，部分电缆的性能没有达标，则会影响电缆运行的安全性。同时，施工过程中，施工人员没有严格按照规范进行操作，电缆的密封性不高，或者电缆绝缘皮层受损，在运行一段时间后，电缆的电阻增加，电缆在持续发热的状态下容易产生击穿或者熔断等现象。

1.3长期超负荷运行

电流存在热效应，电缆有负载电流通过时导体会发热；电荷的肌肤效应、涡流损耗、绝缘介质损耗会附加热量到导体上，同时由于电缆所处位置相对封闭，特别是夏天时加重了温度的升高。这种长期超负荷运行，会使电缆承受过高温度，加速绝缘老化，以至于击穿。

2针对故障研发多功能电缆以及电缆沟探测巡视器

2.1项目技术原理

项目将研制一种多功能电缆沟探测巡视器，基本原理是工作人员通过手机远程遥控小车在电缆沟行驶，小车搭载的摄像头观测电缆沟内的画面实时传输回手机，实现在不停电的情况下对电缆沟巡视。装置主要包括以下部分：

（1）本成果由控制核心平台、传输模块、驱动模块、视频模块组成。

（2）控制平台以单片机为核心，拥有多路电机驱动，多路伺服电机驱动，处理速度快编程简单。

（3）传输模块以WIFI模块为核心，配备5DBi高增益天线，传输距离更远。

（4）本品采用履带地盘，通过大扭矩减速电机驱动，拥有较好的跨越障碍能力。

（5）视频模块由高清摄像头和2自由度云台组成，形成多方位的观测视角。

图1探测巡视器探测原理

2.2项目技术点和创新点

本多功能电缆沟探测巡视器结构清晰简单、操作方便，自适应力强，维护方便，它主要有以下几个创新点：

实现数字化远程控制，控制手段灵活，操作起来易上手。采用收发信号强的传输模块。采用履带底盘，拥有较好的跨越障碍能力。

3项目实现探测功能分析

通过无线网络实现对设备的远程控制，利用设备携带的仪器对电缆沟内的电缆进行巡视，对此我们可实现检查外层绝缘是否有异常现象、电缆位置有无变化、电缆中间头是否有损伤变形；检查电缆支架与接地扁钢有无锈蚀、松动现象；检查电缆沟内是否有积水、杂物，及环境的温度湿度情况，巡视过程中的图像将实时传递至手机或电脑，实现代替人工完成对地下电缆沟的常规巡检任务。

4多功能电缆及电缆沟探测巡视器未来改进方向

第一，多功能电缆及电缆沟探测巡视器爬坡功能较薄弱。在坡度较高的电缆排管中，一旦坡度过大时,探测巡视器的爬行能力无法完成管道探测任务,体现了动力不足的缺点，为此探测巡视器的动力装置有待进一步加强。

第二，探测巡视器体积较大，影响了行使的灵活性，车体结构需进一步优化

第三，探测巡视器的无线传输模块加强信号传输使之能更远距离操作`

5论文小结

配网作为电力系统中的重要组成部分，其运行状态直接关系到整个电网运行的安全性和稳定性。在配网运行管理工作中，加强电力电缆故障探测是重要工作，对电缆的故障原因进行分析，能够为故障探测提供更加有力的依据。我国现有的配网电力电缆故障探测技术已经有较高的水平，随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺、新技术的应用，会不断地提升配网电力电缆探测水平，可有效降低电力电缆故障发生概率，为我国供电系统的可持续发展奠定良好基础。

参考文献

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