電力地下管網綜合監(jiān)控與管理系統(tǒng)的設計與研究

【摘要】隨著城市化的進程，電力設施逐漸地轉入地下，電力管井的數(shù)量迅速增長，加強城市地下電力管網的運行管理工作就顯得尤為重要。本文提出了電力管網綜合監(jiān)控與管理系統(tǒng)設計思路，同時對電力管網綜合監(jiān)控和管理系統(tǒng)的總體框架及業(yè)務功能進行了詳細描述.

【關鍵詞】地下;電力管網;監(jiān)控;系統(tǒng)

引言

城市地下電力管網是城市基礎設施的重要組成部分，是城市賴以生存和發(fā)展的物質基礎，是城市的“生命線”。隨著基礎設施投資加大，住宅、道路交通建設快速發(fā)展，地下電力管線工程的建設和管理任務也越來越重，城市現(xiàn)代化程度越高，對地下電力管線的依賴性越強，地下電力管線的負載也就越重。由于地下電力管線是隱蔽工程，管線深埋地下，如何管理好、應用好電力地下管網就顯得尤為重要。

1、現(xiàn)狀與問題

1.1電纜敷設后維護少，運行環(huán)境復雜。對一些安全隱患缺乏預警和管理手段，安全可靠性無法從根本上得到有效保證。處于一種被動管理模式。

1.2電力地下管網檔案資料不齊全。在目前的城市建設中，“重地上工程、輕地下管網”的現(xiàn)象普遍存在，有的以設計圖、施工圖代替竣工圖，有的甚至憑著當事人的記憶作為判斷管線位置的依據，歸檔的管線檔案質量參差不齊，信息殘缺不全，給地下管線統(tǒng)一管理工作帶來極大的隱患。誤挖、誤傷地下管線的事故時有發(fā)生。

1.3地下電力管網的管理未能實現(xiàn)集中式的在線動態(tài)管理，造成規(guī)劃、設計部門掌握的管線資料不全，信息老化，滯后于通道資源管理和建設發(fā)展的需要。無法做到故障點的快速、準確定位。

2、系統(tǒng)的總體架構

電力地下管網綜合監(jiān)控與管理系統(tǒng)總體架構可以分為三個層次：地下管網采集層，監(jiān)控中心層，指揮調度層。

2.1地下管網采集層。電力地下管網綜合監(jiān)控與管理系統(tǒng)在電力地下管網端主要實現(xiàn)以下監(jiān)控設備信息的集中采集和相關控制輸出，包括：2.1.1防盜安全系統(tǒng)：井蓋監(jiān)控系統(tǒng)：當工井蓋在未撤防的情況下被提起，系統(tǒng)立刻會啟動聲光報警和遠程報警，起到震懾作用，如強行進入隧道會啟動監(jiān)控攝像記錄。布撤防系統(tǒng)：進入地下管網未撤防會及時報警，并可記錄實時影像資料供取證分析。紅外監(jiān)視系統(tǒng)：對每個出入口進行紅外監(jiān)控。2.1.2動力環(huán)境監(jiān)視：光纖測溫：分布式光纖可監(jiān)測空間環(huán)境溫度，為掌握現(xiàn)場火災隱患、電纜早期缺陷提供了可靠的判據和技術支持。氣體質量、水位監(jiān)控：包括對氧氣、一氧化碳、甲烷、硫化氫等等氣體質量及管井水位的監(jiān)控。2.1.3視頻監(jiān)視與控制：包括紅外視頻信號采集和控制、燈光控制聯(lián)動、異常位置聯(lián)動。2.1.4自動控制輸出：包括抽水控制、采暖通風控制、燈光照明控制、防火門控制等。

2.2集控中心層。電力地下管網綜合監(jiān)控與管理系統(tǒng)采用基于多級主站集控的模式，按照不同層次的監(jiān)控要求，提供靈活的組態(tài)模式。系統(tǒng)由通信服務器負責與各段地下管網當?shù)丶叵到y(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據通信，匯總各地下管網采集的實時數(shù)據和狀態(tài)，匯總同步各地下管網監(jiān)控形成的歷史運行數(shù)據、告警數(shù)據、基本配置數(shù)據和視頻數(shù)據，構建基于Web的綜合信息發(fā)布服務。

2.3指揮調度層。指揮調度層是一個集中Web信息發(fā)布和服務平臺，各集控中心的監(jiān)控信息進行集中發(fā)布，供各級管理人員監(jiān)控瀏覽。指揮調度層將基于地理信息的方式展現(xiàn)基礎設施信息，實時與歷史數(shù)據信息，準實時的生產業(yè)務信息?；谶@些信息，可以更好的組織應急指揮，生產調度。

3、系統(tǒng)業(yè)務功能研究

電力地下管網綜合監(jiān)控與管理系統(tǒng)將城市道路、變電站、倉位、管道、電纜、窨井等電力設備要素數(shù)據進行集成、存儲、檢索、操作和分析，完成信息管理、管網規(guī)劃、施工審批等功能，從而為電力管網的工程設計和規(guī)劃、管理決策服務。其業(yè)務功能有以下幾個方面：

3.1基礎資料管理。電力地下管網基礎資料內容分成動態(tài)資料和靜態(tài)資料兩類，靜態(tài)資料包括地下管網基建、設備（型號、廠家、保修卡等）、測繪資料、竣工檔案等。地下管網動態(tài)資料主要記錄巡視記錄，維修記錄、大修記錄等日常巡視管理記錄。

3.2實時的氣體質量監(jiān)控。地下管網的長度和深度都在不斷增長，會造成空氣流動的困難，隨著電纜線路的老化，也在不斷釋放有害氣體。實時的對氣體濃度進行監(jiān)控，臨界報警，自動排風補氧，可杜絕此類安全事故。

3.3及時的環(huán)境保障。地下管網內如果長期處在積水或者高度潮濕的環(huán)境下，對電力電纜的運行情況，將造成不利的影響。尤其是地下管網的各類精密監(jiān)測設備，對環(huán)境要求高，在潮濕的環(huán)境中，正常的工作狀態(tài)將受到很大的影響，不僅縮短工作壽命，還可能引發(fā)誤報等狀況。綜合監(jiān)控與管理系統(tǒng)，通過把測溫測水傳感器與排水排風系統(tǒng)進行聯(lián)動設置，在偵查到非正常環(huán)境時，自動排水排風，及時提供最佳的工作環(huán)境，保障電力生產的安全運行。

3.4面向生產指揮的生產運行。傳統(tǒng)的業(yè)務系統(tǒng)依賴周期性計劃和周期性巡檢，定位在靜態(tài)數(shù)據的維護上，很多時候出現(xiàn)事后補單的方式來補全業(yè)務流程。通過實時監(jiān)控系統(tǒng)與管理系統(tǒng)相結合，從計劃驅動業(yè)務上升到由實時狀態(tài)監(jiān)測驅動業(yè)務，由多種狀態(tài)監(jiān)控信息診斷出真實的故障信息，由故障信息自動轉成工作信息，這種探索，必將改變原來的模式，走出新路子。

3.5可靠的地下管網規(guī)劃。城市電力地下管網是一個縱橫交錯的龐大公共網絡，是城市賴以生存和發(fā)展的“生命線”。隨著城市建設的快速發(fā)展、用電負荷的快速增長及用電客戶對供電質量要求的日益提高，電網的規(guī)劃、改造和擴建成為新時期城市建設進程中重要任務之一。研究快速、高效、可靠的電力地下管網規(guī)劃技術是供電系統(tǒng)適應于現(xiàn)代化城市經濟快速發(fā)展的必備途徑。

4、系統(tǒng)關鍵技術

4.1物聯(lián)網技術。物聯(lián)網技術是系統(tǒng)的核心技術，通過射頻識別RFID、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，將電力地下管網中的設備與網絡相關接，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化感知、定位、可靠傳遞、監(jiān)控和管理。

4.2信息安全防護技術。由于系統(tǒng)采集信息量巨大、覆蓋面廣，面臨的安全隱患較多，需要針對采集系統(tǒng)各環(huán)節(jié)可能存在的安全隱患，全面實施安全防護體系建設方案。系統(tǒng)主站要部署高速密碼機，用于主站側數(shù)據的加解密，主要實現(xiàn)身份認證、密鑰協(xié)商、密鑰更新、關鍵數(shù)據的加解密、消息認證碼、計算和數(shù)據校驗等功能。另外，安全接入平臺的推廣應用進一步完善了采集終端在各種復雜網絡環(huán)境下的實時監(jiān)控、安全接入、數(shù)據安全傳輸與交換、主動防御預警等重要功能。

4.3信息共享與融合技術。目前系統(tǒng)還處于規(guī)?；ㄔO階段，與其他業(yè)務系統(tǒng)之間缺乏有效整合，集成化水平較低，信息資源共享和公共服務功能需要進一步完善，在電力地下管網綜合監(jiān)控系統(tǒng)和既有在線監(jiān)測系統(tǒng)的基礎上，通過信息共享模式創(chuàng)新，利用數(shù)據采集手段和結果，針對系統(tǒng)的異構性和信息共享實際需求，構建基于面向服務架構的配電設備在線監(jiān)測系統(tǒng)信息共享與融合技術方案，解決不同系統(tǒng)之間數(shù)據共享和應用互操作的難題，為系統(tǒng)業(yè)務應用提供多方位、多層次、多渠道的綜合信息服務。

5、結束語

電力地下管網是城市電力系統(tǒng)輸配電網架的重要組成部分，是確保電網安全、可靠、經濟運行的關鍵設施，通過對電力地下管網的規(guī)范、科學管理可以為高壓電力電纜安全運行提供良好的環(huán)境。電力的發(fā)展對電力地下管網的運行管理工作提出了更高的要求，運行工作將依托先進的科技手段，精細化的管理，向著低成本、高效能、全監(jiān)控、低缺陷的方向而努力。

參考文獻

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[3]胡海柯.當前城市地下電力管線的建設問題.地下空間與工程學報，2011.12

作者簡介

程真何（1966-）男，高級工程師，從事電力系統(tǒng)規(guī)劃、運行、研究工作.

吳強（1973-）男，高級工程師，從事電力系統(tǒng)規(guī)劃、運行、研究工作.