AR 技术的电缆故障设备动态运维的技术分析

何智频 傅建钢 陈丁 郦永传 陈剑舟

诸暨市东白电力安装工程有限公司 浙江 诸暨 311800

【摘要】近年来在我国科技水平快速发展下，电力企业成为主导国民经济重要部分，在电网+互联网产业融合发展下，AR技术在变电站设备运维中得到有效应用。变电站在运维阶段涉及大量设备维修，后期维护繁琐，经长期训练电器专家才能胜任。变电站运维是集人员调配管理，工作流程规范管理于一体的系统工作，具有工作时间紧等特点，运维成本高，需要有动态运维系统提高工作效率。动态运维系统可以从店里数据网中获取变电站设备模型，通过接口与PMS系统连接，同步备件备品等数据。本文分析电缆故障原因，将电缆故障原因分为线路与环境因素，提出提高电缆线路运维水平的策略。为降低设备现场维修难度，增加相关设备运维技能培训效果，研发基于AR技术的变电站设备运维辅助系统。

【关键词】AR技术；电缆故障；动态运维

随着电网智能化发展，变电站在电力能源输送中扮演核心角色，变电站运维中涉及大量设备维修，后期维护检修繁琐，为降低设备现场维修难度，提高设备运维技能培训效果，需要进行新设备系统研发。配电线路是保障我国人民生活质量的重要内容，随着我国经济的快速发展，配电线路运维水平向现代化发展。电缆大部分以地下铺设方式走线，发生故障难以查找，为故障抢修增加难度。随着互联网计算机技术日益发展，AR技术得到迅速发展，目前推广应用于空间定位注册，图像识别处理，3D动静态图像显示，人机交互等技术应用中。网络多媒体技术创新应用推动AR技术的进步，涉及到航天精工，娱乐游戏等诸多领域，促进社会信息化智能化发展。变电站设备运维流程繁琐，影响范围大，以往变电站电缆故障运维系统不能适应实际需求，运用AR技术研制变电站动态运维系统，利用变电站设备对数据监测，分析变电站电缆设备不同时段运维状态，使运维人员及时了解设备状态。

1.地埋电缆故障分析

地埋电缆故障类型有高低阻短路，相间短路等。常见地埋电缆故障类型包括高低阻短路，开路与闪络故障^【1】。开路故障是电缆出现断开，两侧无法正常传输电流失去带载能力。低阻短路故障是电缆相地与其他电缆出现电流传输通道，电阻值低于100-200Ω。高阻短路故障不同于低阻电路故障，电流传输通道电阻值大于100-200Ω。电缆绝缘性在电压低于某值满足运行要求，电压高于限定值电源绝缘击穿出现短路。

电缆传输电能中具有电力供应距离长，超荷载工作等特性，增大线路故障率。线缆工作中由于电力网络覆盖体系等问题，变电站面临跨级开闸现象，主要原因是故障同时发生，电力系统继电保护装置响应时间存在延时性，荷载电流超出线缆接受范围。电缆故障原因较多，主要包括外力破坏，绝缘老化受潮，材料缺陷等。电缆振动，车辆碾压等引起电缆接头损伤为外力破坏。电缆长期运行后产生绝缘材料老化腐蚀，化学腐蚀导致电缆发生老化；电缆运行环境恶劣，如雨水潮湿腐蚀，终端头绝缘制作不良导致绝缘受潮。雷电击穿及其他情况过电压导致电缆绝缘层击穿。电缆制作使用不合格材料导致电缆出现。

2.AR技术研究内容

AR是现实虚拟连续统，解释对现实世界不同感官形式，由真实环境到虚拟环境的跨度，连续统两端为真实虚拟环境。目前国内对运维工作管理基于PMS系统，业务覆盖网省公司层面，实现对电网生产精细化管理^【2】。PMS是生产管理的工作平台，通过流程监控等手段实现对生产管理风险预控。PMS系统在规范运维检修工作流程中起到积极作用，但PMS是离线管理系统，在变电设备信息查看等方面无法提供更多帮助。

为解决存在的问题，在电力系统中使用AR技术，解决信息获取不及时等问题。目前AR技术大多利用定位系统确定终端所在位置，与图像识别引擎提供相关虚拟内容结合。将AR技术应用于变电站运维中，带来提高工作效率的信息。如智能眼镜为穿戴AR装备现场运维人员看某变电装置，可以为前提形式智能设备。智能眼镜为可视化终端，眼镜侧面安装摄像头为视频采集装置，配备麦克风为声音输入设备，智能眼镜在视野定位到变电装置时进行识别，分为基于标识与无标识识别。标识识别需要在真实物体上贴宝钱，如二维码；无标识不需在实物上贴标签，根据物体形状等信息智能识别。

智能眼镜识别变电站装置，显示装置运维情况等信息，如认为装置情况与作业工作单描述不吻合，可利拍照功能将现场情况发送给指挥中心，指挥中心人员通过视频功能进行问题调查^【3】。穿戴AR装备可显示很多信息，如变电站设备旁添加文字标签，屏柜布置图等。配备穿戴AR系统运维人员拥有数据库的实时帮助信息，为指挥中心提供及时现场情况。

2.变电站电缆设备故障AR技术动态运维

以变电站设备在线监测为数据信息基础，对变电站电缆设备状态诊断技术进行研究，实现变电站装置完整记录跟踪，指挥中心使用智能指挥系统等资源，以视频技术监控现场运维工作。实习三主站多画面监控，通过远程诊断技术查看设备信息。运维工作现场通过AR技术帮助运维人员获取所需设备信息，可用于事故分析，与指挥中心互动交流，提高运维工作效率。

根据运维工作需要扩展在线监测功能，将数据根据变电站设备CIM模型整理统一输出，为设备状态检修工作提供数据源。通过增加AR接口使得动态运维子站具备信息中转站功能，开展对输变电设备动态运维技术研究，提出多场景输变电站设备运维评估策略。AR技术运用到工作中需要研究精确定位技术，基于AR的变电站信息库，视角跟踪技术等。通过穿戴AR系统内置GPS模块获取作业人员位置至关重要。位置信息围绕精确定位建模，利用算法模拟仿真作业人员环境。

环境摄录需要穿戴AR系统配置摄像头完成，在显示屏显示，添加帮助性文字标签等信息，需将当前视角为参数传入系统。使用AR技术目的是帮助运维人员完成工作，大量辅助信息基于AR变电站信息库，建立符合AR技术的高效信息库是应用基础。AR技术核心是实景图形分析，实境图形分析有很多案例，变电站可识别一二次设备，提供有价值信息是未来研究方向。

3.地埋电缆故障运维技术措施

电缆故障可以通过多种方法进行定位查找，地埋电缆故障测距技术包括钻孔分析法，脉冲电流法，二次脉冲法等。阻抗法实现简单，但缺点是无法测量闪络故障，利用阻抗法测量高阻短路故障，回路中电流小，灵敏度检流计难以达到要求。提高施加电压增加电流增加操作风险。阻抗法利用欧美定律计算，引线接触电阻要小。低压脉冲法原理简单，因不需电缆其他参数，可测量电缆分接头与故障点位置，但对高阻短路故障表现不佳。

脉冲电流法接线简单，通过线性电流耦合器测量实现与高圧回路电耦合，清除电缆感抗影响。脉冲电压法与电流法有共同优点，但缺点是存在较大安全风险，测量设备通过电容电阻风雅，使测量设备与电缆高压回路存在电气耦合，对测量人员存在较大安全风险。电缆发生复杂故障，测量波形复杂难以分辨，二次脉冲测距法测量闪络故障，不会产生电磁信号干扰，二次脉冲法可识别有效信号波形。其缺点是所需辅助设备较多。电缆故障出现后可通过多种仪器定位查找，为快速精确查找，建议运维单位建立电缆台账档案，包括起始地点，走向通道等信息。电力系统设计时有电缆清册，电缆通道走向图等信息，运行中有检修维护等活动改变电缆敷设走向，需及时更新。电缆运维中对电缆通道开展防小动物政治，电缆通道检查等工作，防火隔断普查，做好电缆反措。

电缆故障是影响社会生产的重要因素，相关人员必须采取有效措施准确分析电缆故障原因，实现线路稳定运行。提升配电网电缆线路运维水平需要调整辐射安装形式，优化管理模式，合理选取材料。配电网电缆线路安装中以地下敷设为主，可有效节省空间。但地下运营环境不透明工作特性，线路故障增加诊断难度，传统诊断技术下我针对隐性问题给出解决方案。为减少线缆故障发生率，可以针对线缆在电力传输中遇到的问题分析，制定相应计划解决。在线缆辐射牵应全面分析工作区域，如建筑物分布情况，地理为主，电缆数量等。通过详细数据信息调查选取合理的布线路径，如电缆避免在强磁区域，人口密集区域等处安装。

结语

本文介绍AR技术的研究内容，阐述电缆设备故障动态运维关键技术，实际应用中研究精确定位技术，基于AR的变电站信息库等，通过研究技术将AR技术高效应用于变电站电缆设备故障动态维修中。为降低设备现场维修难度，增加相关设备运维技能培训效果，分析客户需求基础上研发基于AR技术的变电站电缆设备运维辅助系统。通过系统研发应用解决内部用户需求，用户利用智能手机获取设备资料，缩短资料的查询时间，保障系统安全稳定。

参考文献

[1]林师玄.电缆故障分析及提升配电网电缆线路运维水平策略[J].数字通信世界,2020(02):110.

[2]赵成斌,徐澄吉,陆海凌,居卫东,黄莺,郭慧敏. 电力电缆故障检测及运维方式研究[C]. 中国电力科学研究院有限公司、国网电投（北京）科技中心、《计算机工程与应用》杂志社.第三届智能电网会议论文集——智能用电.中国电力科学研究院有限公司、国网电投（北京）科技中心、《计算机工程与应用》杂志社:国网电投(北京)科技中心,2019:22-24.

[3]王梓琪,徐国华,范文捷.地埋电缆故障定位方法及日常运维建议[J].水电站机电技术,2017,40(09):45-47.