电缆在线监测系统面向 10kV 及以上高压电缆（隧道、管廊、直埋、海缆），核心目标：由事后抢修转为状态预警，实时感知温度、局放、护层环流、故障行波，识别绝缘老化、护套破损、接地异常、接头过热等隐患，支撑电缆状态检修。整体采用四层架构：感知层→边缘采集层→通信传输层→后台主站应用层。

一、感知层：传感器选型与测点布置（设计核心）

1. 分布式光纤测温 DTS（最常用）

原理：拉曼散射，沿光缆全程连续测温；传感光纤紧贴电缆外护套、接头表面敷设；

测点：全线连续测温，重点加密电缆中间接头、终端、转弯、密集堆叠段；

价值：识别过热、过载、热堆积，动态评估实时载流量；适合隧道、管廊长距离线路。

2. 局部放电监测（绝缘缺陷预警）

HFCT 高频电流传感器：卡装在电缆屏蔽接地线，捕捉接头、绝缘内部放电脉冲；适合电缆接头、终端；

TEV 暂态地电压、UHF 超高频：多用于电缆柜、终端仓；

设计要点：高频采样、降噪，区分背景噪声与真实局放；AI 识别沿面放电、气隙放电、水树放电。

3. 金属护层环流监测（单芯高压电缆必配）

开合式 CT / 罗氏线圈，安装在接地箱、交叉互联箱接地线；监测护套环流幅值、相位、不平衡度； 异常判定：环流偏大，提示护套多点接地、交叉互联接线错误、护套破损，长期大环流会烧蚀金属护套、加速绝缘老化。

4. 行波故障定位传感器

线路两端配置行波采集单元，利用暂态行波时差算法，故障发生后快速定位短路、接地故障点，缩短巡线时间。

5. 环境辅助传感器（隧道 / 管廊）

温湿度、积水液位、可燃气体、视频，监测隧道进水、火灾、通风失效等外部风险。

测点布置原则：全线光纤测温 + 接头局放 + 护层环流，属于高压电缆标准组合；短距离、重要主干线路可增加行波测距。

二、边缘采集层（就地 IED / 采集终端）

功能：信号调理、高速 AD 采样、滤波降噪、时间同步（北斗 / GPS 对时）、边缘计算、本地阈值告警；

就地预处理：提取局放特征、温度曲线、环流趋势，减少上传海量原始波形；网络中断时本地缓存数据；

供电方案：变电站取 AC220V；电缆井、野外井采用太阳能 + 锂电池低功耗方案；

防护等级：IP67，适应电缆沟潮湿、凝露、腐蚀环境。

三、通信传输层设计

优先：工业光纤（环网结构，可靠性最高，隧道、管廊首选）；

备选：4G/5G 无线（分散电缆井、直埋线路）；

协议：Modbus、IEC 61850，对接变电站 SCADA、电网 PMS 运维平台；

安全：加密传输、隔离网闸，防止外网入侵。

四、后台主站与软件功能设计

实时监控：电缆路径地图、全线温度曲线、接头温度、局放趋势、护层环流；

预警分级：一般预警、重要告警、紧急告警，推送短信、平台弹窗；

诊断分析：

温度：过载预警、热载流量动态计算；

局放：趋势跟踪、放电类型识别；

环流：不平衡分析、护套接地故障研判；

故障模块：故障录波、行波测距、故障回放；

台账与报表：历史曲线、检修记录、状态评价报告，支撑状态检修；

权限管理、日志审计。

五、系统设计约束与场景适配

隧道 / 综合管廊电缆：DTS 光纤测温全覆盖 + 全部接头局放 + 护层环流 + 隧道环境监测；

直埋单芯高压电缆：重点在两端接地箱、中间接头井布置环流 + 局放，光纤可选；优先行波故障定位；

海缆：光纤 DTS + 振动 DAS + 护层环流，兼顾锚损、冲刷、外力破坏监测；

三芯 10kV 电缆：一般以测温为主，局放按需选配；

六、可靠性、抗干扰设计（容易忽略）

强电磁环境：传感器屏蔽、同轴屏蔽电缆、接地规范，避免工频干扰淹没局放信号；

传感器不停电安装：HFCT、环流 CT 采用开合式，无需停电破线；

冗余设计：主干光纤环网、关键采集装置双电源；

阈值不能固定：采用基线自学习，区分正常波动和真实缺陷，减少误告警。