電力隧道智能檢測系統(tǒng)建設(shè)

李清玉 陳光 王博龍 倪繼宏 劉成仁

1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司信息通信分公司;2.遼寧郵電規(guī)劃設(shè)計院有限公司

電力隧道智能檢測系統(tǒng)主要涉及對電力隧道內(nèi)運行的電力電纜本體的實時狀態(tài)監(jiān)測,隧道內(nèi)環(huán)境以及特殊事件的預(yù)警。通過獲得的電纜表面溫度數(shù)據(jù),實際運行狀態(tài)信息,綜合計算和深入分析,確保電力電纜的安全可靠。對災(zāi)害、電纜損傷及電網(wǎng)事故等進行準(zhǔn)確報警。

0 引言

近年來,隨著城市的快速建設(shè)與擴張,電力隧道已經(jīng)日益適應(yīng)環(huán)境需求并且普遍應(yīng)用,地埋電力電纜及通道的防外力破壞形勢日趨嚴(yán)峻。各個供電公司電力隧道維護方式為日常巡檢,無其他防護措施,由于外在因素導(dǎo)致隧道損壞,進而形成電纜中斷,對電力系統(tǒng)造成不可預(yù)測的影響。本文通過對電力隧道智能檢測系統(tǒng)的組成及原理進行分析,實現(xiàn)電氣運行設(shè)備實際工況和環(huán)境的實時監(jiān)測和掌握,可以及時通過隧道內(nèi)輔助設(shè)施和預(yù)警及應(yīng)急手段控制事件影響范圍,確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定、保證人身安全、減少經(jīng)濟損失。

1 系統(tǒng)組成及原理

電力隧道智能檢測系統(tǒng)主要由監(jiān)控前臺、數(shù)據(jù)庫、后臺服務(wù)器、應(yīng)用和采集服務(wù)器等幾部分組成。以開放式、互動通信規(guī)約為基礎(chǔ),采用弱耦合方式實現(xiàn)分布式接入多種專業(yè)監(jiān)測子系統(tǒng),并可實現(xiàn)與各子系統(tǒng)的快速、安全聯(lián)動;監(jiān)控中心接收從各個監(jiān)控子站傳輸過來的數(shù)據(jù)信息和讀取所監(jiān)測電力隧道的實時數(shù)據(jù),在監(jiān)控中心的上位機軟件計算出電力隧道溫濕度等內(nèi)容,同時將這些數(shù)據(jù)信息存儲至數(shù)據(jù)庫中,可供歷史查詢;監(jiān)控中心可以通過分析從監(jiān)控子站數(shù)據(jù)對現(xiàn)場的設(shè)備進行相關(guān)的控制和聯(lián)動。正確指導(dǎo)電纜調(diào)度部門采取措施調(diào)度。

1.1 自動排水控制子系統(tǒng)

自動排水控制系統(tǒng)由三部分組成,分別是水泵控制箱、潛水泵、液壓探測器;該系統(tǒng)通過液壓探測器采集積水水量信息,傳送到監(jiān)控子站和監(jiān)控中心,當(dāng)水位高于上限值時,監(jiān)控子站或中心會自動發(fā)出警報,并啟動水泵做排水措施或由現(xiàn)場人員手動操作啟動水泵;當(dāng)水位低于水位下限值時,監(jiān)控子站或中心自動發(fā)出警報,同時發(fā)出停止信號中斷水泵運行或由現(xiàn)場人員手動停止水泵。從而保證了隧道中電纜和其他設(shè)備的正常運行[1]。自動排水控制系統(tǒng)體系架構(gòu)見圖1。

圖1 自動排水控制系統(tǒng)體系架Fig.1 Automatic drainage control system architecture

1.2 智能自動通風(fēng)子系統(tǒng)

智能自動通風(fēng)系統(tǒng)由三部分組成,分別是風(fēng)機控制箱、風(fēng)機、氣體探測器;氣體探測器通過氧氣、可燃?xì)怏w和有害氣體等三種傳感器來分別采集空氣含氧量、可燃?xì)怏w含量以及有害氣體含量,采集到的數(shù)據(jù)傳至監(jiān)控中心,由監(jiān)控中心對數(shù)據(jù)進行分析,滿足報警設(shè)置時,啟動報警聯(lián)動風(fēng)機進行排風(fēng)?？赏ㄟ^簡單的設(shè)置調(diào)節(jié)報警值,從而實現(xiàn)不同等級的換氣控制,而且靈敏度高,保證隧道中空氣質(zhì)量的良好[2]。智能自動通風(fēng)系統(tǒng)體系架構(gòu)見圖2。

圖2 智能自動通風(fēng)系統(tǒng)體系架構(gòu)Fig.2 Intelligent automatic ventilation system architecture

1.3 智能視頻監(jiān)控子系統(tǒng)

視頻監(jiān)控主要監(jiān)測隧道內(nèi)環(huán)境情況及隧道內(nèi)人員出入情況。主要監(jiān)控對象:電纜接頭井及接頭、隧道出入口處、隧道主要積水處、隧道交匯處、其他重點監(jiān)測區(qū)域。在傳統(tǒng)視頻監(jiān)控功能的基礎(chǔ)上通過計算機輔助處理,賦予普通視頻監(jiān)控智能判斷能力,實現(xiàn)遠(yuǎn)程智能視頻監(jiān)控及隧道人員定位,并實現(xiàn)與隧道定位系統(tǒng)的聯(lián)動。當(dāng)有人員進入定位探頭感應(yīng)范圍后,自動偵測人員活動,并在指揮中心的監(jiān)控平臺上實時顯示隧道內(nèi)他段有人員活動,與智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動在監(jiān)控中心顯示該區(qū)域的視頻圖像,可以快速的確認(rèn)該區(qū)域人員是正常施工人員還是非法人闖進隧道內(nèi)破壞電力設(shè)施[3]。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)見圖3。

圖3 智能視頻監(jiān)控原理圖Fig.3 Schematic diagram of intelligent video monitoring

1.4 溫濕度監(jiān)測子系統(tǒng)

溫濕度監(jiān)測單元主要采用溫濕度傳感器對電力隧道遠(yuǎn)離通風(fēng)口區(qū)域以及集水井附近的環(huán)境溫濕度進行采集,傳感器具輸出4～20mA信號到通信子站中,再傳至監(jiān)控中心進行數(shù)據(jù)分析,當(dāng)滿足

測量光纖敷設(shè)在被測物體上,測溫主機激光源發(fā)出高頻的激光脈沖并耦合注入測溫光纖;由于光纖的非線性效應(yīng)會激發(fā)出三種散射信號,并產(chǎn)生一定的波長偏移,其中拉曼散射光信號受光纖分子熱振動影響,可以通過拉曼散射測量光纖周圍的溫度變化;拉曼光被反射回測溫主機后,參考溫度校準(zhǔn)模塊的數(shù)據(jù),測溫主機從中分析出反射點的溫度數(shù)據(jù),并利用光時域技術(shù)計算出反射點的位置信息,得出整條電纜的空間溫度分布曲線。根據(jù)系統(tǒng)報警溫度、報警方式設(shè)置參數(shù),發(fā)出報警信號。分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)還可以通過對電纜的運行狀態(tài)進行在線監(jiān)測,實時掌握線路的運行狀態(tài),有效監(jiān)測電纜在不同負(fù)載下的發(fā)熱狀態(tài),提高電纜管理水平;對電力隧道內(nèi)的火情進行監(jiān)測與報警,識別電力電纜的局部過熱點,提前發(fā)現(xiàn)電纜故障并預(yù)警,預(yù)防事故發(fā)生;可以優(yōu)化輸配電的資本,根據(jù)溫度可以確定電纜的負(fù)荷變化,合理地配置負(fù)荷,增加電纜的工作壽命;可以發(fā)現(xiàn)電纜運行過程中的外力破壞。

1.5 火災(zāi)自動報警子系統(tǒng)

預(yù)防隧道內(nèi)火災(zāi)是一項重要的任務(wù)。自動防火示意圖見圖4。

圖4 自動防火示意圖Fig.4 Automatic fire protection diagram

控制器開機可以自動檢測本機設(shè)備(指示燈、功能鍵等),同時還逐條檢 測外部設(shè)備的注冊信息及聯(lián)動公式信息;除此之外控制器對具有特殊重要意義的氣體噴灑設(shè)備提供了獨立的控制密碼和聯(lián)動編程空間,并有相應(yīng)的聲光指示,使氣體噴灑設(shè)備受到了更嚴(yán)格的監(jiān)控;光電感煙火災(zāi)探測器采用無極性信號二總線技術(shù),內(nèi)置帶A/D 轉(zhuǎn)換的八位單片計算機,通過在探測器內(nèi)部固化的運算程序,可自動完成對外界環(huán)境參數(shù)變化的補償及火警、故障的判斷,存儲環(huán)境參數(shù)變化的特征曲線,極大提高了系統(tǒng)探測火災(zāi)的實時性、準(zhǔn)確性。

2 電力隧道智能檢測系統(tǒng)的意義

隨著城市的建設(shè)電力隧道也越來越多、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、內(nèi)部環(huán)境越來越復(fù)雜,造成維護存在安全問題,電力隧道狀態(tài)感知困難,基于分布式接入多種專業(yè)監(jiān)測子系統(tǒng)可以實時掌握電力隧道內(nèi)部信息,并給出危險預(yù)警,確保運維人員安全,有效解決運營維護問題;同時可以提高電力隧道的安全性,保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟、高效運行。

3 結(jié)語

隨著電力隧道的建設(shè),電力隧道智能檢測系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)變得尤為重要,對隧道內(nèi)水位、空氣質(zhì)量、溫濕度和火災(zāi)等因素進行監(jiān)測,設(shè)置報警值并及時報警;對電力隧道內(nèi)部實時視頻監(jiān)控并對突發(fā)事件進行處理。增強電力隧道的安全性,提高電力系統(tǒng)的可靠性;保證電力系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運行。

引用

[1] 王瑞.光纖傳輸技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用探討[J].計算機產(chǎn)品與流通,2020(1):77.

[2] 王時吉.光纜傳輸網(wǎng)自動監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)分析[J].信息通信,2015(7):164-165.

[3] 趙鵬飛.基于工業(yè)以太網(wǎng)的隧道本地控制系統(tǒng)[J].廣東科技,2009,18(14):55-56.

[4] 王迎春,王仲禹,孫永平,等.電纜隧道智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電子元器件與信息技術(shù),2020(4):161-162.