电缆隧道温度和水位监测系统技术方案.docx

武钢能源动力总厂供电厂AMT-2000电缆温度监测系统技术方案武汉阿米特科技有限公司目录1 概述31.1 电缆隧道安全监测的意义31.2 主要功能42 项目监测目标43 执行/引用标准54 电缆温度监测系统技术方案64.1 系统总体结构64.2 隧道电缆夹层温度监测方案84.2.1 测温主机技术参数：84.2.2 电缆测温系统功能；84.2.3 隧道电缆测温系统的布设94.2.4 电缆测温光缆的敷设方式104.2.5 显示电缆监测温度及报警状况界面图144.3 水位监控子系统154.3.1 系统配置154.3.2 系统功能154.3.3 环境水位监测子系统构成154.3.4 环境水位监测子系统技术要求154.3.5 水位监测系统原理图165 项目设备清单176 培训与技术服务186.1 培训186.1.1 培训内容186.1.2 时间与地点186.2 售后服务196.2.1 售后安装调试196.2.2 电话支持服务196.2.3 现场维修196.2.4 保修期191 概述1.1 电缆隧道安全监测的意义电缆隧道为在其中敷设和运行的电力电缆提供了一个良好运行环境，隧道中电缆敷设方式的优化、环境因素的改善和控制将直接影响到电缆运行效果和运行寿命的提高；就电力电缆本体而言，隧道的建立使得实现对电力电缆的绝缘状况、电缆的运行温度特别是电缆接头的温度变化等关系到电缆运行安全的实时运行状态监视成为可能。电缆隧道中电缆本体温度监测报警是一项对于电缆隧道安全运行至关重要的安全保障手段，通过对电缆本体和电缆接头的实时温度监测，可对电缆事故和异常灾害进行发生前的预警或发生初期的报警及定位，能够让隧道管理部门及时得到相关事故的状况和位置信息，排除故障。同时，隧道中的水位等环境参数也可以对电力设备和工作人员的人身安全造成影响，对他们的监测可通过隧道内各类辅助设施和预警及应急手段，有效控制事件影响范围，确保电网安全稳定、保证人身安全、减少经济损失。针对以上应用背景，我们设计了一种电缆隧道温度和水位监测系统的技术方案，采用分布式的光纤测温系统（DTS）和隧道水位监测技术解决电缆隧道的安全监测问题。1.2 主要功能AMT-2000系统，主要实现以下几个方面：系统将布设于电缆隧道运行管理的指挥、调度中心，其主要功能将涉及对隧道内运行的电力电缆本体的实时状态监测、隧道水位的监测。首先系统应能完成对隧道内电缆实际运行状态的和水位信息的采集，在此基础上实现对电力电缆这一隧道内主要电气运行设备实际工况和环境的实时监测和掌控，确保电缆的安全和性能的可靠，使之正常高效运行并满足电网要求；其次，能对电缆温度异常事故等事件进行尽量准确的预警，并在事件发生时能通过直观软件界面进行定位和报警显示。根据现有电缆隧道运行经验并结合电网不断发展对电缆隧道运行的要求，电缆隧道温度和水位监测系统具体应具备下列监测功能：1、对电缆隧道中的电力电缆夹层进行温度实时监测2、对电缆隧道中的水位进行实时监测上述具体监测功能中，对电力电缆温度状况的实时监测是现行电缆及隧道运行管理的薄弱点，应作为电缆隧道监控主要突破方向，结合隧道的水位监测，是提高电缆运行管理效率和安全可靠性，减轻运行管理人员的劳动强度的有效手段。2 项目监测目标监测对象：隧道长度北部隧道 740M 4层*2排 动力隧道 140M 8层*2排三空压隧道 480M 4层*1排 二炼钢隧道 300M 7层*2排联通道 690M 6层*2排 南部隧道 320M 4层*2排35KV隧道 660M 5层*2排 110KV隧道 1360M 4层*2排 监测目标：隧道中左右两边分别都有电缆夹层，每条夹层长度各不相同，项目需要对这些夹层中的电缆进行分布式的温度实时监测，同时对所有的电缆接头温度进行重点监测。另外安装水位监测系统对隧道中的水位进行实时监测和报警。监测方法：采用四台2通道10公里机型的分布式光纤测温系统(DTS)，分别利用一台测温主机的两个通道光纤对两条隧道夹层中的电缆进行实时温度监测；采用包含8套传感器的隧道水位监测系统对隧道的水位进行实时监测。3 执行/引用标准本系统方案设计遵循“功能齐全，技术先进，实用可靠，扩展性好，有利管理，投资合理”的原则，完全符合国家标准，行业标准以及中华人民共和国公安部有关条例和规范，包括：IEC 62498.3-2010轨道交通设备环境条件 第3部分：通信和信号设备GB/T21197-2007 线型光纤感温火灾探测器SY/T10045-2003工业生产过程中安全仪表系统的应用ISO9001国际标准化管理体系GPT75-94 中华人民共和国公共安全行业标准防盗报警控制器设计规范GAT75-94 中华人民共和国公共安全行业标准安全防范工程程序与要求GBJ23-90、92 电气装置安装工程施工及验收规范JGJ/16-92 民用建筑电气设计规范以上仅列出了主要标准但不是全部,采用上述规范及上述规范所指定的规范应为最新版本。4 电缆温度监测系统技术方案4.1 系统总体结构系统总体简易结构图本系统主要由监控管理中心平台、隧道水位监测分区和电缆温度监测分区三大部分组成。DTS光纤电缆测温主机为2通道机型，由其接出的感温光缆对各电缆夹层的电缆本体和电缆接头进行实时温度监测；隧道水位监测主机采集8个隧道水位传感器的监测数据。隧道电缆温度和水位的数据由各监测主机通过以太网经光端机发送到监控管理中心平台的服务器中，并由服务对各状态数据进行统一的管理和显示，并将报警发送给管理值班人员。系统总体接线图：4.2 隧道电缆夹层温度监测方案4.2.1 测温主机技术参数：型号AMT-2000测量距离10km取样间隔1米定位精度1米测温范围-20+120摄氏度温度精度1摄氏度温度分辨率0.1摄氏度单通道测量时间5秒工作特性工作温度贮存温度工作湿度最大工作海拔光纤类型光纤接无凝结4000米(50/62.5)/125 多模光纤FC/APC尺寸(W x H x D)482 x 177 x 480 mm (19 x 7 x 18.9)重量16.5 kg (31.9 lb)通信接口RS232、Ethernet、USB电源AC220V10%激光辐射等级1M4.2.2 电缆测温系统功能；1) 具有自检功能，可实时监测运行状况，并对故障点进行报警；2) 可进行分区管理，能显示检测分区的温度，并能按分区定位；3) 温度信号（火灾）声光报警；4) 定温报警温度可设置为：6595；5) 报警级别设定：预警、报警2级告警推荐设定级别：预警8090；、报警95以上6) 可进行差温报警，并可设报警值；7) 可根据温度升高的速率进行报警，并可设定报警速率值；8) 可连接至监控计算机实现数据管理功能；9) 报警设备上具有人工复位按钮，出现报警后必须确认复位后才能取消报警4.2.3 隧道电缆测温系统的布设在两个电缆隧道的监测机房中分别设置一台标准机柜，并把2台2通道10公里的DTS主机安装于机柜中，分别从一台测温主机中从中引出2条测温光缆，分别监测一条隧道，按照每条测温光缆进行一条隧道的温度采集，共采用8条测温光缆。系统接线图如下所示：系统原理图如下所示： 如上系统原理图所示，每套测温系统监测两条隧道。4.2.4 电缆测温光缆的敷设方式如下面的测温光缆布设图所示，对电缆夹层的多根电缆部分，采用蛇形铺设，光纤与电缆用专用固定件安装固定。测温光缆布设图4.2.4.1 电缆表面及电缆接头测温光缆的安装光缆固定在待监测电缆回路上，在电缆中间接头采取加强敷设来实现对电缆接头的重点监控。电缆本体绑扎规则：1.探测光缆采用每回路电缆敷设一条测温光缆的方式，在电缆中间接头及终端部位采用双环折返敷设方式。2.探测光缆绑扎固定方式为可拆卸式，固定间距为 100厘米，测温光缆安装在电缆侧面，并保证测温光缆与电缆外护套紧密接触。3.遇到电缆固定夹具时，采用跳跃式敷设测温光缆，在夹具两侧 10cm至 20cm处分别使用绑带进行绑扎；4.测温光缆每 500米预留长度为 10 米的光缆余量环；5.光缆拐弯时，弯曲半径应大于 5 厘米。6.光缆接头处使用光缆接头盒。光缆接头盒、终端保护盒应具备高防水密封性能，光缆 接头盒应固定于高处，不得放置在地面或支架上。7.在电缆监测的始端、终端、机柜底部及中间接头处测温光缆上挂铝质标牌 （40mm40mm），标识测温对象、所在区域、长度等信息。 电缆接头绑扎：1.采用双环折返敷设方式，沿电缆接头的纵向往返敷设三次，每次往返要在不同侧面位 置，光缆之间表面距离不小于 10 厘米；2.使用尼龙扎带将测温光缆绑扎在电缆接头上，绑扎间距应不大于 50 厘米，并且在光缆 环的始端、尾端均应进行绑扎，绑扎时应保证测温光缆有较大的弯曲半径；对于电缆接头平台处的光缆敷设，应遵循以下图纸的要求。4.2.4.2 光缆余量的设置光缆余量，也称之为光缆环，主要用于光纤测温系统定位、测量环境温度、防止测温光缆 敷设过程中光缆损伤所采用的一种措施。其设置场景如下：（1） 测温光缆应每隔 500米设一光缆余量段；（2） 测温光缆穿越不同的区域（如从电缆层进入电缆隧道）应设一光缆余量段；（3） 测温光缆从一个电缆跳转至另一电缆上应设一光缆余量段；（4） 需要测量环境温度时，可通过设置光缆余量段来实现；（5） 在测温光缆的尾端，应设置光缆余量段来实现终端显式定位，并在尾端进行防水处理；（6） 在测温光缆的始端，应设置光缆余量段来实现始端显式定位； 设置要点：（1） 余量段长度为 10 15米；（2） 使用 3 4 个尼龙扎带将余量段绑扎成环状；（3） 牢靠固定，并且保证出入环处的光缆有较大的弯曲半径；4.2.4.3 光缆的熔接在以下三种场景处需要进行光缆的熔接操作：（1） 不同光缆盘之间接续；（2） 光缆断点处；（3） 光缆较大损耗点处； 熔接步骤：（1） 剥开测温光缆长度约 50cm左右；（2） 固定测温光缆剥开部分至接头盒内；（3） 清洗测温光纤；（4） 穿热缩管，对于多纤光缆完成分纤匹对； （5） 制作光纤端面，并熔接；（6） 盘内光纤固定；（7） 密封光缆接头盒，并牢靠固定于高位；4.2.4.4 光缆接头盒固定固定要点:（1） 光缆接头盒应采用螺钉方式进行固定；（2） 测温光缆在接头盒的进出口处应有较大的弯曲半径； （3） 对于潮湿的敷设环境，应对光缆接头盒进行密封处理；（4） 接头盒应固定工作人员不易接触之处；4.2.5 显示电缆监测温度及报警状况界面图PROBE ALARM ZONE:S5/GH4.3 水位监控子系统4.3.1 系统配置利用采集控制单元和液位变送仪表实现对隧道内水位变化的远程监控，远程监控信号通过隧道内远程供电和通讯信号共缆传输网络系统的传输资源上传到武钢电缆状态监测子站。4.3.2 系统功能1) 环境水位监测终端监测水位值，并通过本地通讯网络将监测数据上传到监控系统，系统根据所设定告警水位进行信息发送和执行排水功能。2) 分段式水位监控高度可调。3) 采集设备宽压工作。序号监测参量判断标准备注1水位监控第一告警水位m用户设定第二告警水位m用户设定超高水位m用户设定4.3.3 环境水位监测子系统构成环境水位监测子系统装置采用投入式液位探测器测量，每监测点包含1个环境水位监测器，连接电缆、通讯电缆、系统接地等。所有接头处密封，密封按IP67的要求处理。4.3.4 环境水位监测子系统技术要求环境水位传感器技术参数：技术参数名称规格要求液位传感器安装方式垂直投入式响应时间300mS辅助电源9-36V测量准确度5%通讯MODBUS 485通讯4.3.5 水位监测系统原理图4.3.5.1 水位监测系统接线图通过水位传感器的水位检测，可以监测水位高度，并通过水位监测主机显示，有利于技术人员观察水位变化，做到及时排水。4.3.5.2 水位监测系统原理图5 设备清单序号设备名称规格型号主要技术参数指标单位数量一分布式光纤温度状态监测子站1.1光纤测温主机ATDTS-MK08044公里8通道，具有温度校准功能，管道表面温度测量精度1，环境温度测量精度2，空间精度1米；在空间精度为1米，温度精度为1C条件下，4km测量范围的单通道总测量时间不超过3秒。台41.2温度监测软件包中文版，可显示全程分区图及其温度分布曲线；可显示系统监测曲线、系统参数；可显示重点监测点的温度随时间变化曲线；具有定温报警（设定最大温度/最低温度值）、差温报警（实时温度与平均温度差别过大，用于判别局部过热点）、温升过快报警、光纤破坏报警、装置异常等报警功能。套41.3继电器模块16点输出，高灵敏度，高负载低功耗套41.4光缆终端盒19英寸标准尺寸；熔接盘采用叠加式结构，配置灵活；能提供充足的光缆终端安放和余留光纤存储空间；绝缘电阻大于2104M；光缆、光纤存储半径大于45mm；台4二现场监测传感单元2.1双芯测温光缆ATFB-05外层PE+炭黑材质，金属铠装;纤芯数：2；模态：62.5 /125m多模；光缆重量：20 kg/km；光缆直径： 3.0-5.5 mm；衰减： 2.4dB/km850nm，0.6dB/km1330nm；带宽： 600MHzkm；测量温度范围：-40+120；标准： IEC 60332-3C; 光纤损耗: 施工完成后测试，波长850 nm下损耗不能大于3.0dB/km;长度按4000米计算米200002.2多芯多模通讯光缆ATFB-25GYXTW-16A1室外多芯铠缆米8002.3分线盒台62.4光缆终端接续盒盒体采用增强塑料，强度高，耐腐蚀，结构成熟，密封可靠，施工方便；耐老化性：对热、热能辐射、空气、臭氧等具有良好的稳定性；机械性能：能够忍受恶劣的条件如震动、撞击、光缆拉伸扭曲及强烈的温度变化等；密封技术：采用可重复开启式密封组件，以保证良好的气密防水性能；台642.5现场固定器件固定卡丁，扎带，钢丝绳，钢结构等批1三环境水位监测现场单元3.1水位监控采集器1A3段式水位监测：水位高，水中，水位低。RS485通讯接口，9-26VDC供电台1003.2水位传感器不锈钢浮子开关模式，附带不锈钢安装支架，高低可调（每套配3个）套1003.3防水电源100W，24VDC（根据实际使用情况来设计使用）一台能带5台个203.4防水箱IP54个100四站端汇集采集监测站4.1站端综合服务器2U机架式高度19英寸机架安装机箱，支持各种14槽无源底板或ATX/microATX母板，Intel酷睿i7四核处理器3.2GHz，标配8GB DDR2内存及2T硬盘，支持硬件状态监控，支持HISA驱动器，支持单PS/2电源或冗余电源，支持USB 2.0接口，支持双10/100/1000BASE-T网络控制器，带PFC的高效300W ATX电源和易于维护的双冷却风扇，机箱前面板上的系统状态LED指示灯可显示电源、硬盘和系统运行情况。台14.2网络设备/千兆路由机1U机架式19英寸机架安装，具有32Gbps的总线带宽，提供1个Console管理端口、24个10/100Base-TX以太网端口、2个10/100/1000Base-T以太网端口和2个复用的100/1000Base-X SFP端口台14.3UPS电源系统2U机架在线式UPS，额定容量为1kVA，外接4组2U机架式电池模块(电池规格为12V/7.2Ah电池)，转换时间为0ms，电源效率为95%，输出电压为220(12%)VAC，输出频率范围为50(10.2%)Hz；保证停电后2个小时内可正常供电。套14.4站用标准机柜2100*800*600（H*W*D）mm，RAL7035机柜，含风扇，层板，机柜灯台14.5机架式液晶显示器19寸工业级机架式显示器套14.6工业键盘DX-87F带触摸板，PS/2套14.7光纤收发器HTB-3100对14.8485收发器对1五技术服务5.1软件开发系统接入GIS平台，实现主站平台子站的信息接收和控制。套15.2方案设计现场安装图纸，安装方案设计套15.3系统联调，技术指导包括设备调试，路由标定，光缆敷设技术指导安装套15.4培训套16 培训与技术服务6