引言随着城市化进程的不断深入和工矿企业大规模生产的需要，城市地上空间留给架空线路的空间越来越小，电力电缆地下化已经成为电网建设的发展趋势。电力电缆隧道也逐步取代传统架空线路成为电力电缆的主要通道，这种隧道式的敷设方式不仅节省用地，而且便于维护人员运维，不影响生产运营的安全性[1]。随着电力通道（电缆隧道和综合管廊）规模不断扩大，电力电缆的规模和电压等级都大幅度提升，成为电力系统和工业生产中的重要设施。然而地下空间具有隐蔽性、潮湿性、密闭性等特征，电缆在运行过程中因为环境的恶劣变化而导致起火、断裂等故障，从而引发更大的事故。针对电缆隧道设备的风险评估及检修，对电缆隧道的长期稳定运行十分重要，可以有效提高运维效率，提高运维安全性和可靠性[2-4]。目前电缆隧道的设备风险评估及检修工作主要依靠人工判断和评估风险，日常运维也依赖人员巡检，运维工作量巨大[5-6]。即使少部分电缆隧道安装了在线监测系统，能实时监测设备运行参数，但是其设备风险评估仍需要专业运维人员的决策，且实际发生风险需要操作设备或系统时，需要运维人员确定操作内容、操作顺序及操作参数，对运维人员依然是极大的考验[7-9]。1电力电缆隧道设备风险评估及检修决策系统本研究中设计的电力电缆隧道设备风险及检修决策系统，运用计算机网络技术、智能控制技术、多媒体技术、管理开发技术，采用先进的信息采集与获取、信息传输与管理、信息展示与利用的三层设计理念，提供先进与科学的综合管理机制和联动控制机制，结合移动巡检设备，实现对电力隧道进行集中监控及历史信息进行集中查询。逻辑上由监控层、网络层以及感知层构成。监控层主要包含电力电缆隧道设备风险及检修决策平台，均部署于工作站，服务器用于数据存储、发布、展示。网络层通过光纤网连接实现多专业数据通信，对上将数据传输至监控层，对下连接数采层。另外通过无线网关实现无线监测设备数据的上送监控层。感知层主要包括电缆隧道监测相关系统的采集控制设备和前端传感设备，同时本系统通过软硬件结合方案，实现参数提取单元、风险评估单元、模式识别单元的结合，从而实现电力电缆隧道设备风险及检修决策，提高检修和运维的效率。具体系统架构如图1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.01.001.F001图1设备风险评估及检修决策系统架构具体的参数提取单元基于各监测设备采集到的参数信息，提取出设定的关键参数信息；风险评估单元基于所述参数提取单元输出的关键参数信息进行风险评估，确定电缆隧道的风险等级；模式识别单元基于所述参数提取单元输出的关键参数信息，以及所述风险评估单元输出的电缆隧道的风险等级进行模式识别，确定电缆隧道的运行模式。风险评估单元中包括用于确定风险等级的专家模块，专家模块中包括所有关键参数信息与各风险等级之间的对应关系。专家模块用于基于关键参数以及内部的固定逻辑或算法确定风险等级，所述风险等级将作为反馈信息的一部分，进而作用于控制执行单元。模式识别单元接收各子系统的关键参数信息及所述风险评估单元输出的电缆隧道的风险等级（即反馈参数），通过内部已积累的模式方案，匹配最接近的运行模式，通过与反馈参数不断比较，确定电缆隧道的运行模式。检修方案根据电缆隧道的运行模式控制对应的系统及设备动作，同时实施对比反馈参数的变化趋势，实现检修的闭环控制，从而实现电缆隧道自动化运维及检修。2电力电缆隧道设备风险评估方法本研究设计一种电力电缆隧道设备风险评估方法，电力电缆隧道设备风险评估方法路线如图2所示。从电缆隧道的多个监测系统中获取关键参数，设计参数提取单元，形成参数提取值1，参数提取值2，参数提取值3，建立基于实测数据分析和理论模型的风险评估体系，实现电缆隧道安全状态的量化分级评估、实时预测及预警。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.01.001.F002图2电力电缆隧道设备风险评估方法路线以电力电缆为例，监测系统包括运行环境（温湿度）监测、电缆表面温度监测、电缆载流量评估、电缆护层环流监测、电缆局部放电监测，以上系统中的参数均为电力电缆相关监测系统的关键参数。提取参数获取最能够表征电缆运行状态的参数，基于以上参数提取值建立基于实测数据分析和理论模型的风险评估对照表，即根据理论模型分析，电力电缆从载流量或外部环境变化多种因素导致电力电缆发生超温、护层环流、局部放电的模拟，建立温度、护层环流、局放的多参数风险评估模型。结合故障定位技术、远程移动巡检终端、三维可视化模型，构建可视化电力电缆隧道风险评估平台，解决多系统、多参数故障分析的解耦和风险可视化难题，实现故障精准判断及快速定位。基于以上风险评估方法，监控系统可实现统一的分级告警策略。按照风险等级确定报警优先级，告警频率按照M分钟N次限制告警。逐层上报告警策略：先模块级告警，n分钟未恢复升级，m分钟级未恢复再升级。黑白跳动策略：当系统由正常变为异常，异常恢复正常都通报。以火灾系统为例，与火灾工况相关的子系统包括通风系统、视频监控系统、门禁系统、广播及逃生系统、人员定位系统、综合监控系统，前述的每个子系统各包含不同类别不同数量的监测设备。信号传感器包括感烟传感器、感温传感器（线型或点式感温传感器）、手动报警器、视频系统摄像头或人员定位终端；所述数据采集器为火灾报警控制器、视频录像机或人员定位系统主机；所述监控单元为电缆隧监控自动化后台。进行风险评估的具体过程为：实时在线采集各感烟传感器、感温传感器、手动报警器信息、摄像头、人员定位终端，根据运维检修的要求，火灾系统包含若干风险等级，分别对应该子系统下不同的设备动作，风险等级编号来源按照优先级不同分为手动报警器信息、感温感烟传感器、视频摄像头风险等级的确定，需要参照包含所有关键参数信息与风险等级之间对应关系的列表，即满足某几个关键信息的情况下直接产生对应的风险等级。风险等级确定后将作为整个系统反馈信息的一部分作用于通风系统、视频监控系统、门禁系统、广播及逃生系统、人员定位系统和综合监控系统。3电力电缆隧道设备检修决策方法电力电缆隧道内包含各类监测子系统，每个子系统各包含一定数量不同类别的工业设备，根据运营设计要求每个子系统包含若干运行模式，分别对应该子系统下不同的设备动作，即便有效评估出各个系统风险，其联动各个系统的设备相互耦合，可能导致设备的频繁启停，甚至无法动作的情况。因此模式识别单元的设计至关重要，模式识别模块需要实现当前风险评估下的模式识别、多系统顺序动作、多设备的连锁操作。电力电缆隧道设备检修决策模式识别流程如图3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.01.001.F003图3电力电缆隧道设备检修决策模式识别流程将模式识别单元设计为模式调度、模式识别、执行机构3个环节，具体如下：（1）模式调度。模式调度环节通过模式编号数据库，每个列表以数组形式，在约定位置存放固定的子系统模式编号，以各子系统多种模式编号为来源，通过优先级进行筛选，并判断是本子系统的动作还是需要多系统间互操作，按照预设的互操作模式赋予对应操作系统相应的模式编号，最终得到每个子系统当前实际所需要执行的模式编号，列表作为该模块输出供模式识别环节使用。（2）模式识别。模式识别环节以子系统为单位，不同子系统通过多次调用该模块实现，模块输入为该子系统当前实际所需要执行的模式编号、模式数据和设备层反馈的设备状态信息，该模块通过遍历该子系统模式数据中所有模式编号，与当前实际所需要执行的模式编号进行比较，如果一致就按照对应的设备动作作为输出至执行机构环节，当执行时间到达之后，将设备动作与当前设备实际状态信息进行比较，一致则判定执行成功，反之则判定执行失败，执行结果输出供模式调度环节使用。模式执行时间在设备调试阶段根据实际动作行程时间确定，模拟量执行成功判别条件允许存在一定误差。（3）执行机构。不同设备通过多次调用该模块实现，模块输入包含手动/模式状态、后台操作指令、模式识别环节下发的设备动作指令、使能指令；该模块兼顾3个状态设备的操作，通过对手动/模式状态的判别决定接收后台遥控还是模式控制的指令，并且通过根据操作使能使能开放相应的操作输出，并映射至实际的采集控制装置，采集控制装置可以调节动作时间，实际设备状态反馈至模式识别环节供其判断模式执行结果。电力电缆隧道内设备的单体调试、模式调试、系统调试，分别对应执行机构、模式识别、模式调度等3个环节，可最大化地指导电缆隧道监控系统设备的调试、检修和运行。以火灾系统为例，模式识别单元在进行模式识别的具体过程为：通过通用的规约、硬接点或网络报文方式获取实时的各感烟传感器、感温传感器、手动报警器信息、摄像头、人员定位终端关键信息，根据运维检修的要求火灾系统包含若干运行模式和检修方案，分别对应该子系统下不同的设备动作。运行模式编号来源按照优先级不同分为手动报警器信息、感温感烟传感器、视频摄像头，运行模式的确定需要将所有关键参数信息与运行模式之间对应列表，即满足某几个关键信息的情况下直接产生对应的运行模式，其中视频摄像头主要取代传统火灾的人工确认环节，实现火灾发生、确认、执行的全自动。当运行模式确定后，运行模式和检修方案同样有一张对应列表，即满足某种运行模式下直接产生检修方案。检修方案中涉及各子系统，而各个子系统的运行情况和运行结果直接进入反馈信息中，与风险等级进一步作用于检修方案的各个系统中，从而确定各子系统是否继续运行。以上各个流程均为按顺序执行，各个环节存在一定的超时自动判据，在这段时间内将留出人工介入操作的入口，增加整个电缆隧道检修方案的全面性，在某些特殊工况下，提供人工纠错的考虑。4结语为了保障电缆隧道设备的可靠运行、检修的高效安全，设计三层结构电力电缆隧道设备风险评估及检修决策系统，从感知层、网络层、监控层对电缆隧道进行全方位地监控，尤其设计了参数提取单元、风险评估单元及模式识别单元，实现电缆隧道设备风险的快速评估，进而形成检修决策使检修人员能够直接、及时地获得电缆隧道的工作参数，还能直接根据预定的检修方案对监测系统或装置进行自动化控制，提高检修效率和安全性，大幅提高检修运维的自动化和智能化水平。