綜合監(jiān)控系統(tǒng)在電力電纜隧道中的應(yīng)用

引言

城市電網(wǎng)中電力線路走線方式通常以架空線路及傳統(tǒng)電纜敷設(shè)為主,架空線路方式占用城市用地、影響美觀、安全可靠性差,已逐步被城市供電系統(tǒng)所淘汰:而傳統(tǒng)地下電纜敷設(shè)方式由于地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜,導(dǎo)致電纜運(yùn)行維護(hù)、故障排除極不方便,還易與市政其他管線沖突、安全可靠性得不到保障,已逐漸不能滿足城市電網(wǎng)健康、穩(wěn)定、安全發(fā)展的需求。

近年來(lái),地下電纜隧道以其安全、可靠、環(huán)保、美觀、管線易于維護(hù)管理等優(yōu)點(diǎn),逐漸成為城市電網(wǎng)電力電纜項(xiàng)目改造、新建及擴(kuò)建的首選方式。由于電纜隧道修建于地下,內(nèi)部往往是封閉的,且距離長(zhǎng)、電纜及管線多、空氣環(huán)境復(fù)雜,如不能有效利用遠(yuǎn)程監(jiān)控通信技術(shù)對(duì)地下隧道內(nèi)部各節(jié)點(diǎn)的電力電纜運(yùn)行、環(huán)境質(zhì)量、防火防盜等進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)、預(yù)防及遇到險(xiǎn)情及時(shí)準(zhǔn)確處理,將會(huì)嚴(yán)重影響城市電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行,重則危害人民生命財(cái)產(chǎn)安全。所以,在電纜隧道工程中,智能化綜合監(jiān)控系統(tǒng)的配置及應(yīng)用將成為保障電纜隧道安全運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)。

智能化電纜隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)主要包括:電纜隧道分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)、電纜隧道護(hù)層接地電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電纜隧道環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電纜隧道視頻監(jiān)控系統(tǒng)、電纜隧道應(yīng)急通信及廣播系統(tǒng)、電纜隧道智能電子井蓋系統(tǒng)、電纜隧道火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、電纜隧道水位監(jiān)測(cè)及排水系統(tǒng)、電纜隧道智能巡檢機(jī)器人、門禁控制系統(tǒng)、獨(dú)立綜合監(jiān)控平臺(tái)等。通過(guò)電纜隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用,可使監(jiān)控中心值班人員對(duì)隧道內(nèi)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)及電纜設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、運(yùn)行管理,還可對(duì)隧道內(nèi)的突發(fā)事故進(jìn)行應(yīng)急指揮。

本文主要選取了電纜隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)中以下幾個(gè)系統(tǒng)功能進(jìn)行簡(jiǎn)要概述:

1分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)

電纜隧道中設(shè)備以電力電纜為主,電力電纜長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載或絕緣層磨損、受潮等均易引起電纜溫度升高,嚴(yán)重時(shí)引起火災(zāi),危害生命財(cái)產(chǎn)安全。所以,運(yùn)用一種能實(shí)時(shí)有效監(jiān)測(cè)電力電纜溫度變化,并能在溫度異常升高時(shí)準(zhǔn)確判斷故障位置的裝置是必要的。分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)主要由測(cè)溫主機(jī)、測(cè)溫系統(tǒng)軟件、測(cè)溫光纜組成,通過(guò)在電纜表面敷設(shè)的測(cè)溫光纜實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜隧道中電力電纜本體、附件、環(huán)境等溫度的監(jiān)測(cè),測(cè)溫光纜由測(cè)溫主機(jī)中引出。分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)主要利用拉曼散射和光時(shí)域反射(0TDR)原理實(shí)現(xiàn)溫度和距離的測(cè)定,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電纜表面溫度的實(shí)時(shí)有效監(jiān)測(cè)、電纜全長(zhǎng)無(wú)盲區(qū)監(jiān)測(cè),可進(jìn)行連續(xù)測(cè)溫,當(dāng)檢測(cè)到溫度異常時(shí),能夠迅速定位并發(fā)出報(bào)警信號(hào),提醒監(jiān)控中心值班人員采取有效手段,用以確保電纜線路的安全運(yùn)行。

2護(hù)層接地電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

單芯電纜的金屬護(hù)套在正常一點(diǎn)接地情況下其上環(huán)流很小,而一旦出現(xiàn)多點(diǎn)接地與大地形成回路后,環(huán)流將明顯增加,電纜環(huán)流會(huì)加劇電纜損耗發(fā)熱,加速絕緣老化,危及電纜運(yùn)行安全,所以,需采取措施實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電纜護(hù)層電流,發(fā)現(xiàn)故

障及時(shí)預(yù)警。護(hù)層接地電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由監(jiān)測(cè)主機(jī)、通信單元、信號(hào)采集裝置、電流互感器組成。護(hù)層接地電流監(jiān)測(cè)裝置可對(duì)金屬護(hù)套環(huán)流及其變化量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),即實(shí)現(xiàn)對(duì)單芯電纜多點(diǎn)接地故障的在線監(jiān)測(cè),從而進(jìn)行電纜接地故障的快速預(yù)警、準(zhǔn)確定位,為線路搶修縮短時(shí)間,從根本上避免電纜事故的發(fā)生,保證電纜安全、可靠運(yùn)行。在接地線上安裝防盜割傳感器,可使本系統(tǒng)同時(shí)實(shí)現(xiàn)接地線防盜割功能。

3環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

電纜隧道為地下封閉結(jié)構(gòu),設(shè)備運(yùn)行期間會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體,如不能有效檢測(cè)有害氣體含量及隧道內(nèi)含氧量濃度,并聯(lián)動(dòng)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通風(fēng)換氣,將會(huì)對(duì)設(shè)備維護(hù)人員人身安全造成威脅。環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由監(jiān)測(cè)主機(jī)、通信單元、區(qū)域控制單元、數(shù)據(jù)采集單元、氣體傳感器、溫濕度傳感器、水位傳感器、水泵聯(lián)動(dòng)控制單元、風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)控制單元組成。環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)隧道內(nèi)有毒有害氣體、環(huán)境含氧量、溫濕度、水位等進(jìn)行在線監(jiān)測(cè),通過(guò)對(duì)隧道內(nèi)環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測(cè),如有害氣體濃度超標(biāo)或含氧量不足,能進(jìn)行聯(lián)動(dòng)風(fēng)機(jī)排風(fēng)換氣,進(jìn)而改善隧道內(nèi)的空氣環(huán)境,為維護(hù)人員人身安全提供有效保障。

(1)通過(guò)氣體傳感器可對(duì)電纜隧道內(nèi)一氧化碳、硫化氫、甲烷等有害氣體濃度及空氣含氧量濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè),一旦檢測(cè)到有害氣體濃度超標(biāo)或空氣含氧量不足,可立即報(bào)警提示,并通過(guò)風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)單元聯(lián)動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行通風(fēng)換氣,通風(fēng)系統(tǒng)主要由風(fēng)機(jī)和風(fēng)機(jī)控制器構(gòu)成。

(2)通過(guò)溫濕度傳感器可對(duì)電纜隧道內(nèi)部溫度及濕度進(jìn)行在線監(jiān)測(cè),使監(jiān)控中心值班人員能實(shí)時(shí)監(jiān)看隧道內(nèi)部環(huán)境溫濕度。

(3)通過(guò)水位傳感器可以對(duì)電纜隧道內(nèi)集水井的水位進(jìn)行在線監(jiān)測(cè),一旦監(jiān)測(cè)到水位異常,可立即報(bào)警提示,并通過(guò)水泵聯(lián)動(dòng)控制單元聯(lián)動(dòng)水泵系統(tǒng)進(jìn)行排水,水泵系統(tǒng)主要由水泵和水泵控制系統(tǒng)構(gòu)成。

4視頻監(jiān)控系統(tǒng)

由于電纜隧道的封閉性、距離長(zhǎng)、巡檢難度大等特點(diǎn),需加裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由視頻服務(wù)器、視頻監(jiān)控顯示屏、網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)、遠(yuǎn)紅外高清攝像機(jī)組成。視頻監(jiān)控系統(tǒng)可通過(guò)電纜隧道內(nèi)的紅外網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電纜隧道內(nèi)重要節(jié)點(diǎn)安全情況和設(shè)備運(yùn)行情況,使監(jiān)控中心值班人員能夠清楚監(jiān)控整個(gè)電纜隧道,發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情可以及時(shí)處理,能有效保證電纜隧道內(nèi)設(shè)備運(yùn)行防護(hù)及維護(hù)人員安全。

5應(yīng)急通信及廣播系統(tǒng)

當(dāng)維修工人在地下電纜隧道進(jìn)行設(shè)備搶修和巡檢時(shí),如發(fā)生緊急險(xiǎn)情,如灌水、火情、有毒有害氣體超標(biāo)等,監(jiān)控中心值班人員能立即做出應(yīng)急處理,通過(guò)應(yīng)急通信廣播系統(tǒng)呼叫隧道內(nèi)工作人員,組織人員緊急疏散撤離,隧道內(nèi)工作人員也可通過(guò)隧道內(nèi)分機(jī)應(yīng)急通信系統(tǒng)呼叫外部救援。應(yīng)急通信及廣播系統(tǒng)包括應(yīng)急通信電話主站、應(yīng)急通信電話主機(jī)、應(yīng)急通信電話分機(jī)、揚(yáng)聲器等。當(dāng)發(fā)生險(xiǎn)情時(shí),監(jiān)控中心值班人員可通過(guò)主機(jī)及時(shí)向隧道分機(jī)系統(tǒng)發(fā)起呼叫,隧道分機(jī)終端啟動(dòng)警報(bào),通過(guò)揚(yáng)聲器發(fā)起應(yīng)急廣播,指揮疏導(dǎo)施工人員迅速撤離。該系統(tǒng)可同時(shí)具備電話對(duì)講功能、外界呼叫功能、一鍵報(bào)警功能,也可與其他公網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)接,有效保障隧道內(nèi)部的通信功能。

6智能電子井蓋系統(tǒng)

為防止一些不法分子從人工井進(jìn)入隧道實(shí)施不法行為,可在人工井井蓋處設(shè)置一套智能電子井蓋系統(tǒng)。電子井蓋可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)出入口開(kāi)閉狀態(tài),當(dāng)井蓋開(kāi)啟或有人非法闖入時(shí),可立即向監(jiān)控中心發(fā)出報(bào)警信息,并能在后臺(tái)顯示被開(kāi)啟井蓋的位置,以有效避免非法入侵風(fēng)險(xiǎn)。

7結(jié)語(yǔ)

電纜隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)利用先進(jìn)的自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù),摒棄了傳統(tǒng)通信及人工巡檢的局限性,監(jiān)控范圍可以全面涵蓋整個(gè)電纜隧道,能遠(yuǎn)程有效實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力設(shè)備及其附屬設(shè)施運(yùn)行情況、隧道空間及環(huán)境情況,保障維護(hù)人員安全等,為電纜隧道安全可靠運(yùn)行提供全面的技術(shù)保障。

綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝時(shí)需滿足可靠運(yùn)行的要求,使監(jiān)控中心綜合監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)與隧道內(nèi)前端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可靠通信,通信傳輸網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用光纖自愈環(huán)網(wǎng),盡量避免單一通信線路:各子監(jiān)測(cè)系統(tǒng)間應(yīng)保證在相互聯(lián)系的基礎(chǔ)上又相互獨(dú)立,一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障不應(yīng)影響其他系統(tǒng)的應(yīng)用:隧道內(nèi)通信線纜應(yīng)選用單獨(dú)耐火防爆槽盒,并避免與電源電纜、照明電纜共用槽盒:隧道內(nèi)的前端通信監(jiān)測(cè)設(shè)備、通信線纜、槽盒等均應(yīng)選用符合規(guī)范要求的防爆、耐火等級(jí),能確保事故時(shí)各通信系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

綜上所述,綜合監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用是電纜隧道安全可靠運(yùn)行的必要條件,如何提升監(jiān)控智能化、便捷化、網(wǎng)絡(luò)通信安全化水平將是未來(lái)隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)研究的主要方向。