架空线电缆接地电流监测：保障电力系统安全稳定运行的关键技术

在现代电力系统中，架空线与电缆作为电能传输的重要载体，其安全稳定运行至关重要。接地电流监测作为保障电力系统可靠性的关键环节，对于及时发现并处理潜在故障、提升供电质量具有不可忽视的作用。无论是架空线因复杂环境因素引发的接地异常，还是电缆在长期运行中由于绝缘老化等问题导致的接地电流变化，都可能对电力系统的正常运行构成威胁。深入研究和有效实施架空线电缆接地电流监测技术，已成为电力行业亟待解决的重要课题。

一、电缆接地电流产生原因

1. 绝缘老化：电缆长期运行在复杂的环境中，受到温度、湿度、化学腐蚀等多种因素影响，绝缘层会逐渐老化。以城市地下电缆为例，由于长期处于潮湿的土壤环境中，绝缘层容易受潮变质，导致金属护套与大地之间的绝缘电阻降低，产生接地电流。研究表明，运行 15 年以上的电缆，约有 20% 存在不同程度的绝缘老化问题，进而引发接地电流异常。
2. 施工与安装缺陷：在电缆施工和安装过程中，如果施工工艺不规范，如电缆接头制作不牢固、金属护套接地方式不正确等，都可能为日后接地电流的产生埋下隐患。例如，某工程因电缆接头密封不严，导致水分侵入，运行一段时间后出现了严重的接地电流异常现象。

二、接地电流对电力系统的影响

1. 影响供电可靠性：接地电流的出现往往意味着线路存在故障隐患，若不能及时发现和处理，可能发展为严重故障，导致线路跳闸停电。这不仅会影响用户的正常用电，还可能对一些对供电连续性要求极高的行业，如医院、金融机构等造成巨大损失。据不完全统计，因接地电流引发的停电事故，每年给电力企业和社会带来的经济损失高达数亿元。
2. 损坏电力设备：过大的接地电流会在接地电阻上产生大量热量，可能导致电缆金属护套、接头等部位过热，加速绝缘老化，甚至引发火灾。同时，接地电流产生的电磁干扰还可能影响附近通信线路和电子设备的正常运行。

三、常见的架空线电缆接地电流监测方法

（一）人工巡检与便携式监测设备

1. 人工巡检：人工巡检是最基本的监测方式，巡检人员定期对架空线和电缆进行实地巡查，通过肉眼观察线路外观是否存在破损、放电痕迹等异常情况，同时使用简单工具，如绝缘电阻表，测量线路的绝缘电阻，间接判断接地电流情况。虽然人工巡检具有直观、灵活的优点，但效率低、劳动强度大，且对于一些隐蔽性故障难以发现。例如，对于深埋地下的电缆，人工巡检很难发现其内部绝缘老化导致的接地电流异常。
2. 便携式监测设备：便携式接地电流检测仪是常用的监测设备，如手持式钳形接地电阻测试仪。巡检人员在巡检过程中，可使用该设备钳住电缆或架空线的接地线，快速测量接地电流大小。这类设备具有体积小、携带方便、操作简单等优点，但只能进行单点测量，无法实现实时、连续监测。

（二）在线监测系统

1. 基于物联网的架空线接地电缆电流在线监测系统：该系统利用物联网技术，将分布在架空线和电缆沿线的传感器节点连接成网络，实时采集接地电流、温度、湿度等多种参数，并通过无线通信技术将数据传输至监控中心。在架空线监测中，可通过安装在杆塔上的传感器实时监测接地电流，一旦电流异常，系统立即发出报警信息，通知运维人员及时处理。基于物联网的在线监测系统具有实时性强、监测范围广、数据处理能力强等优点，能有效提高监测效率和准确性。
2. 光纤监测系统：光纤监测系统利用光纤的传感特性，实现对架空线和电缆接地电流的监测。例如，分布式光纤温度传感器可同时监测电缆温度和接地电流情况，当电缆因接地电流过大导致温度升高时，光纤传感器能及时感知并传输信号。光纤监测系统具有抗电磁干扰能力强、测量精度高、可实现分布式测量等优点，特别适用于对电磁环境复杂的区域进行监测。
   

四、架空线电缆接地电流监测系统的组成与功能
（一）监测系统的硬件组成

1. 传感器：传感器是监测系统的关键部件，用于采集接地电流信号。常见的传感器有零序电流互感器、罗氏线圈、电容式传感器等。不同类型的传感器适用于不同的监测场景，如零序电流互感器适用于常规的接地电流监测，罗氏线圈更适合快速变化的接地电流监测。传感器的性能直接影响监测系统的准确性和可靠性，因此在选择传感器时，需根据实际需求综合考虑其精度、灵敏度、线性度等参数。
2. 数据采集与传输装置：数据采集装置负责将传感器采集到的模拟信号转换为数字信号，并进行初步处理和存储。传输装置则将处理后的数据通过有线或无线通信方式传输至监控中心。常见的传输方式有 4G/5G 无线通信、光纤通信等。在一些偏远地区，由于有线通信不便，可采用 4G 无线通信模块实现数据传输；而在对数据传输速度和稳定性要求较高的城市电网中，光纤通信则更为常用。
3. 监控中心设备：监控中心设备主要包括服务器、数据库、监控终端等。服务器负责接收、存储和处理来自各个监测点的数据，数据库用于存储历史数据，以便后续分析和查询。监控终端则为运维人员提供直观的人机交互界面，可实时显示接地电流数据、设备运行状态等信息，并能根据预设规则发出报警信号。

（二）监测系统的软件功能

1. 数据采集与处理：软件系统实时采集各监测点的接地电流数据，并对数据进行滤波、去噪等预处理，以提高数据的准确性和可靠性。同时，采用先进的数据处理算法，如傅里叶变换、小波分析等，对采集到的数据进行深度分析，提取有用的特征信息，为故障诊断提供依据。
2. 实时监测与报警：软件系统实时显示各监测点的接地电流大小、变化趋势等信息，当接地电流超过设定阈值或出现异常变化时，立即发出声光报警信号，并通过短信、邮件等方式通知相关运维人员。此外，系统还可对报警信息进行记录和统计，方便运维人员追溯和分析。
3. 故障诊断与预测：利用大数据分析、人工智能等技术，软件系统对历史数据和实时数据进行综合分析，建立故障诊断模型，实现对架空线和电缆接地故障的快速诊断和准确定位。同时，通过对设备运行状态的持续监测和分析，预测潜在故障的发生，提前采取预防措施，降低故障发生率。
4. 数据存储与查询：软件系统将采集到的大量数据进行分类存储，存储时间可根据实际需求设置，一般为数年至数十年不等。运维人员可通过监控终端随时查询历史数据，生成各种报表和图表，为设备维护和管理提供数据支持。