电力隧道智能检测系统建设

李清玉 陈光 王博龙 倪继宏 刘成仁

1.国网辽宁省电力有限公司信息通信分公司;2.辽宁邮电规划设计院有限公司

电力隧道智能检测系统主要涉及对电力隧道内运行的电力电缆本体的实时状态监测,隧道内环境以及特殊事件的预警。通过获得的电缆表面温度数据,实际运行状态信息,综合计算和深入分析,确保电力电缆的安全可靠。对灾害、电缆损伤及电网事故等进行准确报警。

0 引言

近年来,随着城市的快速建设与扩张,电力隧道已经日益适应环境需求并且普遍应用,地埋电力电缆及通道的防外力破坏形势日趋严峻。各个供电公司电力隧道维护方式为日常巡检,无其他防护措施,由于外在因素导致隧道损坏,进而形成电缆中断,对电力系统造成不可预测的影响。本文通过对电力隧道智能检测系统的组成及原理进行分析,实现电气运行设备实际工况和环境的实时监测和掌握,可以及时通过隧道内辅助设施和预警及应急手段控制事件影响范围,确保电网安全稳定、保证人身安全、减少经济损失。

1 系统组成及原理

电力隧道智能检测系统主要由监控前台、数据库、后台服务器、应用和采集服务器等几部分组成。以开放式、互动通信规约为基础,采用弱耦合方式实现分布式接入多种专业监测子系统,并可实现与各子系统的快速、安全联动;监控中心接收从各个监控子站传输过来的数据信息和读取所监测电力隧道的实时数据,在监控中心的上位机软件计算出电力隧道温湿度等内容,同时将这些数据信息存储至数据库中,可供历史查询;监控中心可以通过分析从监控子站数据对现场的设备进行相关的控制和联动。正确指导电缆调度部门采取措施调度。

1.1 自动排水控制子系统

自动排水控制系统由三部分组成,分别是水泵控制箱、潜水泵、液压探测器;该系统通过液压探测器采集积水水量信息,传送到监控子站和监控中心,当水位高于上限值时,监控子站或中心会自动发出警报,并启动水泵做排水措施或由现场人员手动操作启动水泵;当水位低于水位下限值时,监控子站或中心自动发出警报,同时发出停止信号中断水泵运行或由现场人员手动停止水泵。从而保证了隧道中电缆和其他设备的正常运行[1]。自动排水控制系统体系架构见图1。

图1 自动排水控制系统体系架Fig.1 Automatic drainage control system architecture

1.2 智能自动通风子系统

智能自动通风系统由三部分组成,分别是风机控制箱、风机、气体探测器;气体探测器通过氧气、可燃气体和有害气体等三种传感器来分别采集空气含氧量、可燃气体含量以及有害气体含量,采集到的数据传至监控中心,由监控中心对数据进行分析,满足报警设置时,启动报警联动风机进行排风。可通过简单的设置调节报警值,从而实现不同等级的换气控制,而且灵敏度高,保证隧道中空气质量的良好[2]。智能自动通风系统体系架构见图2。

图2 智能自动通风系统体系架构Fig.2 Intelligent automatic ventilation system architecture

1.3 智能视频监控子系统

视频监控主要监测隧道内环境情况及隧道内人员出入情况。主要监控对象:电缆接头井及接头、隧道出入口处、隧道主要积水处、隧道交汇处、其他重点监测区域。在传统视频监控功能的基础上通过计算机辅助处理,赋予普通视频监控智能判断能力,实现远程智能视频监控及隧道人员定位,并实现与隧道定位系统的联动。当有人员进入定位探头感应范围后,自动侦测人员活动,并在指挥中心的监控平台上实时显示隧道内他段有人员活动,与智能视频监控系统联动在监控中心显示该区域的视频图像,可以快速的确认该区域人员是正常施工人员还是非法人闯进隧道内破坏电力设施[3]。智能视频监控系统见图3。

图3 智能视频监控原理图Fig.3 Schematic diagram of intelligent video monitoring

1.4 温湿度监测子系统

温湿度监测单元主要采用温湿度传感器对电力隧道远离通风口区域以及集水井附近的环境温湿度进行采集,传感器具输出4～20mA信号到通信子站中,再传至监控中心进行数据分析,当满足

测量光纤敷设在被测物体上,测温主机激光源发出高频的激光脉冲并耦合注入测温光纤;由于光纤的非线性效应会激发出三种散射信号,并产生一定的波长偏移,其中拉曼散射光信号受光纤分子热振动影响,可以通过拉曼散射测量光纤周围的温度变化;拉曼光被反射回测温主机后,参考温度校准模块的数据,测温主机从中分析出反射点的温度数据,并利用光时域技术计算出反射点的位置信息,得出整条电缆的空间温度分布曲线。根据系统报警温度、报警方式设置参数,发出报警信号。分布式温度监测系统还可以通过对电缆的运行状态进行在线监测,实时掌握线路的运行状态,有效监测电缆在不同负载下的发热状态,提高电缆管理水平;对电力隧道内的火情进行监测与报警,识别电力电缆的局部过热点,提前发现电缆故障并预警,预防事故发生;可以优化输配电的资本,根据温度可以确定电缆的负荷变化,合理地配置负荷,增加电缆的工作寿命;可以发现电缆运行过程中的外力破坏。

1.5 火灾自动报警子系统

预防隧道内火灾是一项重要的任务。自动防火示意图见图4。

图4 自动防火示意图Fig.4 Automatic fire protection diagram

控制器开机可以自动检测本机设备(指示灯、功能键等),同时还逐条检 测外部设备的注册信息及联动公式信息;除此之外控制器对具有特殊重要意义的气体喷洒设备提供了独立的控制密码和联动编程空间,并有相应的声光指示,使气体喷洒设备受到了更严格的监控;光电感烟火灾探测器采用无极性信号二总线技术,内置带A/D 转换的八位单片计算机,通过在探测器内部固化的运算程序,可自动完成对外界环境参数变化的补偿及火警、故障的判断,存储环境参数变化的特征曲线,极大提高了系统探测火灾的实时性、准确性。

2 电力隧道智能检测系统的意义

随着城市的建设电力隧道也越来越多、拓扑结构、内部环境越来越复杂,造成维护存在安全问题,电力隧道状态感知困难,基于分布式接入多种专业监测子系统可以实时掌握电力隧道内部信息,并给出危险预警,确保运维人员安全,有效解决运营维护问题;同时可以提高电力隧道的安全性,保证电网安全、经济、高效运行。

3 结语

随着电力隧道的建设,电力隧道智能检测系统的应用已经变得尤为重要,对隧道内水位、空气质量、温湿度和火灾等因素进行监测,设置报警值并及时报警;对电力隧道内部实时视频监控并对突发事件进行处理。增强电力隧道的安全性,提高电力系统的可靠性;保证电力系统持续稳定运行。

引用

[1] 王瑞.光纤传输技术在智能电网中的应用探讨[J].计算机产品与流通,2020(1):77.

[2] 王时吉.光缆传输网自动监测系统应用的关键技术分析[J].信息通信,2015(7):164-165.

[3] 赵鹏飞.基于工业以太网的隧道本地控制系统[J].广东科技,2009,18(14):55-56.

[4] 王迎春,王仲禹,孙永平,等.电缆隧道智能综合监控系统的设计与实现[J].电子元器件与信息技术,2020(4):161-162.