中小型电缆隧道在线监测系统.pdf

中小型电缆隧道在线监测系统中小型电缆隧道在线监测系统 保定正源电气科技有限公司 1 目录目录 一、系统简介 . 2 二、系统特点 . 4 三、系统拓扑图 . 5 四、系统硬件配置及功能介绍 . 6 五、监控中心软件功能介绍 . 9 附录、部分电缆事故 . 11 2 一、系统简介一、系统简介 近年来，随着电网的迅猛发展，电缆越来越多的应用到城市电网中。伴随 着电缆线路的日趋庞大，一个严峻的问题日益明显的暴露出来-电缆线路故 障。 一方面，电缆线路在地下运行，相应的检测和维护比较困难，电缆本体的 运行工况在地面无法得知，由于电缆本体浸水、外表绝缘遭到破坏、接头松动 等情况引起的局部小隐患，因为不能及时发现和处理，往往会造成更大的恶性 事故，给电力部门和广大群众带来经济损失和生活的不方便。 另一方面，电缆通道内的环境，如温湿度、水位、有害气体、可燃气体等 等，地面上是无法做到预测的；特别是天然气及其它易燃易爆气体一旦渗入电 缆通道，将给电缆的安全运行乃至社会公共安全带来极大的威胁。电力电缆的 外力破坏现象也越来越多，轻则造成财产损失，重则造成安全事故，给电缆的 安全运行造成重大威胁。因此，电缆通道的防火、防气、防爆、防水、防盗问 题日益重要，为满足电缆通道的“五防”要求，必须对电缆的运行环境进行监 测，提早发现问题，及时处理，避免重大问题的发生。 2010 年 5 月国家电网公司颁发了国家电网公司电缆通道管理规范 ，其 中第二章第十六条要求“重要电缆隧道应采用先进适用的现代监测技术， 加强 对非法侵入、火情、温度、水位、气体成分，以及通风、排水等设备的状态监 控。” 3 保定正源电气科技有限公司根据中小型电缆隧道（电缆沟）实际情况，开 发出一套中小型电缆隧道监测系统，投入运行后可达到如下预期成果： 1、建立一套完整的电缆运行状态及环境状态智能综合监控系统。 该系统能够实现对电缆接头温度、电缆本体表面温度，电缆金属护层接 地电流等参数的实时在线监测。 2、该系统可以为电缆线路的管理提供大量实时有效的数据，完善了电缆管 理工作的信息化建设，符合建设智能电网提出的要求，可以提高电缆精 益化管理的水平。 3、应用该系统后，用户可以从外力破坏、电缆温度异常 2 个方面加强了风 险预测评估的能力，真正可以做到防患于未然。 4、 应用该系统后， 可以降低工作人员日常巡检维护的成本， 提高劳动效率。 4 二、系统特点二、系统特点 1、三化：智能化、信息化、自动化，符合智能电网建设的要求。 2、扩展性：系统采用模块化设计，具有良好的扩展性。 3、高适应性：采用无线+有线混合组网方式，最大化的降低施工难度。 4、功能丰富：可以实时监测电缆表面温度、电缆接头温度以及电缆护层接地 电流。 5、监控中心功能强大，体现了电缆智能化、信息化、自动化、集约化、精益 化管理的思路。 （1）采用 b/s 架构，实现远程浏览和远程控制。 （2）对不同的用户，授予不同的权限，利于信息共享。 （3）可以增加、删除监测设备，保障了监控设备的高效可靠工作，体现了监 控平台的开放性和可扩展性。 （4）显示内容丰富：包括状态参数、测量数据、曲线图、报警信息、地理位 置信息等。 （5）采用先进的故障诊断算法，实现故障准确预判，故障精确定位。 （6）报警方式多样：有报警信息公布栏、声光报警、短消息报警等方式。 （7）建立数据库系统，实现海量数据的保存、备份、调阅、恢复等功能。利 于数据统计分析、电缆故障建模，利于规范电缆系统模型描述。 （8）具有日报、周报、月报、年报等报表输出功能。 5 三、系统拓扑图三、系统拓扑图 （1） 智能、可靠的监控中心 （2） 灵活、高速的通讯网络平台 （3） 本地、远程等多种报警方式 （4） 电缆金属护层接地电流监测（有线） （5） 电缆接头及本体表面温度监测（无线） 6 四、系统硬件配置及功能介绍四、系统硬件配置及功能介绍 1、电缆监测终端功能及主要技术参数、电缆监测终端功能及主要技术参数 电缆监测终端是系统的信息采集装置， 它将电缆接头温度、电缆本地报警情况、 电缆护层泄漏电流情况通过无线+有线相 结合的方式分别采集，并存储在本机，供 监控中心调阅。 采用无线方式采集电缆本地温度主要 目的是从物理上断开电缆与低压电器的 连接，防止意外情况发生导致低压电器的损坏。 主要技术参数：主要技术参数： 供电方式：ac220v 双路互备电源供电。 频率范围：433mhz434.79mhz （免申请） 总线通讯：rs485 通讯协议：modbus-rtu 防护等级：ip65 工作温度：-4085 系统容量：无线传感器 99 路、泄露电流传感器 3 路、1 路环境温湿度 报警输出：2 路 触点容量：ac250v 3a 外形尺寸： 319x294x130 mm 7 2、无线测温功能及主要技术参数、无线测温功能及主要技术参数 无线测温装置采集电缆接头温度及电缆本体运行状态， 采用无线方式通 讯可以彻底隔绝高压电缆与低压电器之间的物理连接，防止出现意外的情 况对人员造成的伤害。 电缆接头温度监测采用半导体测温方式，在工作允许温度范围内，传感 器 5 分钟发送一次温度数据确保通讯链路畅通，出现异常温度以后，无线 测温传感器可以在 10 秒内将报警信息发送给电缆监测终端。 电缆本体测温 采用感温电缆实现， 感温电缆采用热敏材料包裹， 当温度达到临界温度时， 热敏材料短路，无线测温传感器通过采集感温电缆状态从而实现对电缆本 体工作状态的采集。同样，在电缆发生温度异常 10 秒内，无线测温传感器 将数据发送至电缆监测终端。采用双感温电缆同时铺设方式，实现低温预 警高温报警功能。 无线测温传感器（电缆接头及电缆本体） 主要技术参数：主要技术参数： 供电方式：3.6v 锂电池（连续 5 年以上） 。 频率范围：433mhz434.79mhz （免申请） 输出功率：+20dbm 传输距离：800m 防护等级：ip66 8 感温长度：1000m * 2 测量精度：0.5(电缆头) 3、泄露电流传感器功能及主要技术参数、泄露电流传感器功能及主要技术参数 电缆护层正常运行情况下，护层感应电流大多在 10ma 以内，如果接地 系统出现多点接地（外力破坏、动物破坏、盗窃等） ，会导致电缆护层系统 出现水树、环流、发热从而导致主绝缘层劣化，最终酿成事故（见附录） 。 由于泄露电流非常小， 需要采用高精度电流传感器采集信号并通过傅氏 变换（fft）计算实际电流值，供监控中心调阅。 主要技术参数：主要技术参数： 工作频率：50hz 测量范围：0.0130a 输出信号：05a 精度等级：0.2 级 温度范围：-4085 穿心孔径：20，40，70, 100 9 五、监控中心软件功能介绍五、监控中心软件功能介绍 1、远程浏览、控制功能：1、远程浏览、控制功能：软件采用 b/s 架构设计，为用户提供可靠、直观、 人性化的操作界面， 实现了所有数据远程浏览， 控制模块可以远程控制的功能。 2、实时显示功能：2、实时显示功能：软件界面实时显示各种监测模块的状态参数、测量数据、 曲线图、报警信息、地理位置信息等等。 3、 历史数据查询功能：3、 历史数据查询功能： 监控中心建立了数据库， 所有数据保存在磁盘阵列中， 用户随时可以通过软件的操作查询前期的历史数据， 为科学研究和统计分析提 供了依据。 4、报警信息查询功能：4、报警信息查询功能：所有监测模块的报警信息都会及时保存记录，用户随 时可以通过软件的操作查询前期的报警信息， 为设备检修和改造提供判断的部 分依据。 5、报警阀值灵活设置功能：5、报警阀值灵活设置功能：各个监测模块监测的参数各有不同，系统软件的 报警阀值可以灵活设置， 有绝对值报警、 相对值报警、 趋势值报警等设置方法， 满足了用户的多种需求。 6、报警方式灵活应用的功能：6、报警方式灵活应用的功能：系统软件可以根据用户的设置驱动不同的报警 装置，可以实现软件界面显示报警、短信报警、电话报警、声光电报警等等。 7、数据统计功能：7、数据统计功能：软件可以根据用户的设置，按照不同的时间段对所有数据 进行统计，并可以绘制统计表格，方便用户分析研究。 8、数据输出功能：8、数据输出功能：软件支持用户利用硬盘、打印机、网络等手段将所有数据 导出，以便于用户保存数据。 9、用户管理功能：9、用户管理功能：具有安全的用户登录管理，多级别、多权限访问控制的用 10 户管理功能，保证了软件系统访问和操作的安全。 10、设备管理功能：10、设备管理功能：可以根据用户的需求添加、删除和修改需要监控的设备。 实现了灵活、方便的、模块化的监控设备管理。 11、设备及报警信息定位功能：11、设备及报警信息定位功能：软件系统对所有添加的监控设备都编制了详细 的地理位置信息，用户可以随时查看，当有报警信息时，软件可以在固定报警 位置提示，方便用户对设备的及时定位。用户设定的报警方式，自动判断是否 启动报警信号。 11 附录、部分电缆事故附录、部分电缆事故 1、2010 年 8 月 28 日，沈阳铁西万达广场售楼处沙盘模型电路起火，致 9 死 9 伤。 2、2010 年 8 月 9 日，杭州金祝新村门口埋在地下的一根 10 千伏电缆发生起 火爆炸，花岗岩飞起一米多高。 3、2010 年 8 月 6 日，山东招远罗山金矿发生电缆起火事故，造成 16 人死亡。 4、2010 年 7 月 17 日，陕西韩城小南沟煤矿电缆短路着火，造成 28 人遇难。 5、2010 年 1 月 5 日，湖南湘潭县谭家山镇立胜煤矿矿井下 240 米处发生电缆 起火事故，造成 25 名矿工遇难。 6、2009 年 12 月 26 日，贵州省黔南州瓮安县宏福煤矿，电缆接头产生火花导 致瓦斯燃烧，造成 4 人死亡。 7、2009 年 9 月 27 日，大连椒金山隧道地下电缆短路起火，隧道内浓烟滚滚， 照明中断，险象环生。 9、2005 年 12 月 15 日，辽源中心医院因电缆沟内发生电缆短路故障