高壓電纜及電纜隧道監(jiān)控系統(tǒng)

1、高壓電纜及電纜隧道監(jiān)控系統(tǒng) 摘 要：電力行業(yè)中，高壓電纜及電纜接頭老化、過熱極易造成故障，甚至導(dǎo)致重大事故的發(fā)生。而電纜隧道、電纜井、電纜溝等場所環(huán)境復(fù)雜，易誘發(fā)事故的因素眾多。為了避免惡性事故的發(fā)生，需要對(duì)高壓電纜及布設(shè)場所進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。本文高壓電纜及電纜隧道監(jiān)控系統(tǒng)具有特點(diǎn)：采用光電復(fù)合纜作為電力及通信載體；比單純的光纖測溫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了更多的監(jiān)控功能，易進(jìn)行功能擴(kuò)展；通訊管理器支持220V A/C供電以及太陽能供電，可根據(jù)實(shí)際情況選擇供電方式；友好的人機(jī)交互界面，智能化數(shù)據(jù)處理，支持用戶自設(shè)監(jiān)控閾值及報(bào)警方式（聲音報(bào)警、界面報(bào)警、短信報(bào)警等）。關(guān)鍵詞：電纜隧道監(jiān)控系統(tǒng)；光電復(fù)合纜；采集器；集

2、中器1、項(xiàng)目概況電力行業(yè)中，高壓電纜及電纜接頭老化、過熱極易造成故障，甚至導(dǎo)致重大事故的發(fā)生。而電纜隧道、電纜井、電纜溝等場所環(huán)境復(fù)雜，易誘發(fā)事故的因素眾多。為了避免惡性事故的發(fā)生，需要對(duì)高壓電纜及布設(shè)場所進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。高壓電纜及電纜隧道監(jiān)控系統(tǒng)是一套保護(hù)高壓電纜及電纜接頭等正常工作的預(yù)警系統(tǒng)。它以先進(jìn)的微處理器為控制核心，采用高性能的傳感器，依托光電復(fù)合纜為電力及通信載體，可對(duì)電纜隧道中的電纜溫度、環(huán)境溫濕度、水位、煙霧、有害氣體、可燃?xì)怏w等進(jìn)行監(jiān)測；并通過光電復(fù)合纜進(jìn)行供電及信息傳輸，還可依據(jù)用戶需求實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵、照明系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)能有效地對(duì)電纜隧道、電纜井、電纜溝

3、中由于高壓電纜及電纜接頭的老化、過熱引起的事故進(jìn)行早期的預(yù)警，同時(shí)可對(duì)易誘發(fā)事故的環(huán)境因素進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，為現(xiàn)場設(shè)備安全運(yùn)行提供有力的保障。系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：（1）采用光電復(fù)合纜作為電力及通信載體。用于供電，能有效保證系統(tǒng)取能安全穩(wěn)定，在系統(tǒng)功能擴(kuò)展時(shí)不受電源因素制約；用于通信，傳輸帶寬大，能夠輕易實(shí)現(xiàn)多路信息傳送，包括視頻信號(hào)。（2）比單純的光纖測溫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了更多的監(jiān)控功能，易進(jìn)行功能擴(kuò)展。（3）通訊管理器支持220V A/C供電以及太陽能供電，可根據(jù)實(shí)際情況選擇供電方式。（4）友好的人機(jī)交互界面，智能化數(shù)據(jù)處理，支持用戶自設(shè)監(jiān)控閾值及報(bào)警方式（聲音報(bào)警、界面報(bào)警、短信報(bào)警等）。系統(tǒng)主要性能指

4、標(biāo)如下表所示。系統(tǒng)規(guī)模最大監(jiān)控距離大于10km.最大巡視周期不大于30秒.存儲(chǔ)時(shí)間主機(jī)記錄保存?zhèn)€月以上，故障時(shí)丟失信息時(shí)間長度不大于分鐘；設(shè)備存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)間不小于小時(shí).雙機(jī)切換時(shí)間不大于分鐘.誤碼率不大于10-8.畫面響應(yīng)時(shí)間調(diào)出整幅畫面85%的響應(yīng)時(shí)間不大于秒，其余畫面不大于秒.備用電源工作時(shí)間電網(wǎng)停電后系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控時(shí)間不小于2小時(shí).工作穩(wěn)定性系統(tǒng)在最大傳輸距離，最大監(jiān)控容量，最大巡檢周期滿足要求情況下通電試驗(yàn)時(shí)間不小于天.控制執(zhí)行時(shí)間安全監(jiān)控設(shè)備斷電和閉鎖的控制執(zhí)行時(shí)間應(yīng)不大于秒.調(diào)節(jié)執(zhí)行時(shí)間滿足行業(yè)相關(guān)規(guī)范、要求.2、解決方案在電纜隧道中，每10km（根據(jù)現(xiàn)場情況決定，范圍520km）設(shè)一

5、供電點(diǎn)，供送220v（或380v）低壓電。采集終端采集各傳感器數(shù)據(jù)，通過光電復(fù)合纜匯聚到集中器；而連續(xù)溫度場信息則經(jīng)由測溫光纖分析器輸送到集中器。集中器通過GPRS網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)傳送到后臺(tái)服務(wù)器，由服務(wù)器進(jìn)行進(jìn)一步處理，用戶可通過互聯(lián)網(wǎng)訪問處理后的數(shù)據(jù)信息。同樣，系統(tǒng)也可將控制信號(hào)通過 GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至集中器，再通過光電復(fù)合纜傳送至本地，進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道中的風(fēng)機(jī)、水泵、照明系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。圖 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（1）采集器采集器接收各傳感器測得的數(shù)據(jù)，進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)換編碼后，通過光電復(fù)合纜匯聚到集中器。采集器尺寸大小為：180110（mm）圖 2 采集器（2）光電復(fù)合纜光電復(fù)合纜

6、集光纖、輸電銅線于一體，可以解決多終端接入、設(shè)備用電、信號(hào)傳輸?shù)膯栴}。本系統(tǒng)采用的光電復(fù)合纜以鍍鋅鋼絞絲（鋼絞線外層需要擠一層PE護(hù)套）作為加強(qiáng)構(gòu)件，周圍以SZ絞方式緊密排列著內(nèi)含多芯光纖及油膏的松套管和饋電線，松套管和饋電線的間隙充滿阻水油膏；外護(hù)套采用優(yōu)質(zhì)黑色聚乙烯塑料，也可根據(jù)需要更換為金屬鎧裝。本復(fù)合纜全截面阻水，具有低損耗、低色散的優(yōu)點(diǎn)，適用于復(fù)雜環(huán)境中的供電及信號(hào)傳輸。 圖 3 光電復(fù)合纜（3）集中器傳感器測量到的溫度信息經(jīng)由測溫光纖分析器輸送到集中器，并由集中器通過無線網(wǎng)絡(luò)（GPRS等）把數(shù)據(jù)傳送到后臺(tái)服務(wù)器。集中器體積為：360260163.5（mm）圖 4 集中器3、軟件設(shè)計(jì)

7、及系統(tǒng)功能（1）監(jiān)測功能完成對(duì)系統(tǒng)各設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測，采用實(shí)時(shí)多任務(wù)機(jī)制對(duì)測量數(shù)據(jù)讀取、傳輸、存儲(chǔ)和處理、顯示等。圖 5 主界面監(jiān)控點(diǎn)界面圖 6 電纜溫度顯示界面圖（2）遠(yuǎn)控功能具有對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制功能，如風(fēng)機(jī)、水泵、照明等設(shè)備?？砂凑占s定規(guī)范，掛接多種遠(yuǎn)程終端設(shè)備，增強(qiáng)本系統(tǒng)的監(jiān)測控制特性。（3）顯示打印提供設(shè)備布置圖及列表顯示功能，以及常用業(yè)務(wù)報(bào)表打印功能。顯示內(nèi)容包括：設(shè)備的名稱、相對(duì)位置和運(yùn)行狀態(tài)等，可完成漫游、分頁、局部放大等功能。圖 7 終端實(shí)時(shí)溫度界面圖 8 歷史溫度曲線圖（4）存儲(chǔ)和查詢中心主機(jī)具有數(shù)據(jù)備份、歷史數(shù)據(jù) (參數(shù)設(shè)置及頁面編輯除外)存儲(chǔ)功能；并提供對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行

8、追溯查詢功能。圖 9 歷史界面查詢界面（5）管理功能中心具有人機(jī)對(duì)話及操作權(quán)限設(shè)置功能，以便于系統(tǒng)生成、參數(shù)修改、功能調(diào)用等。提供對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和查詢功能，以及對(duì)設(shè)備的配置管理功能。具有網(wǎng)絡(luò)接口、將有關(guān)信息上傳至各級(jí)主管部門。a、安全監(jiān)控系統(tǒng)具有對(duì)各級(jí)設(shè)備的安全控制功能。系統(tǒng)及各設(shè)備必須具備防雷、防靜電及抗干擾措施。b、自診斷功能系統(tǒng)具有自監(jiān)視、自診斷功能。當(dāng)中心主機(jī)、集中器、采集終端等設(shè)備發(fā)生故障（如電源故障、電量不足、或通信中斷）時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警并記錄故障時(shí)間和故障設(shè)備，以供查詢及打印。c、容錯(cuò)功能后臺(tái)系統(tǒng)支持雙機(jī)熱備功能。同時(shí)，前端設(shè)備具有參數(shù)掉電保護(hù)功能及數(shù)據(jù)的暫存功能，當(dāng)發(fā)生通信中斷時(shí)暫存狀態(tài)信息，等待恢復(fù)正常時(shí)讀取。4、結(jié)束語高壓電纜及電纜隧道監(jiān)控系統(tǒng)試點(diǎn)安裝完成后，首先在電纜網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控中心對(duì)護(hù)層接地電流、電纜接頭表面溫度、有害氣體含量、空氣含氧量、隧道積水水位、溫度檢測進(jìn)行了幾十次模擬