引言

城市電網(wǎng)中電力線路走線方式通常以架空線路及傳統(tǒng)電纜敷設為主,架空線路方式占用城市用地、影響美觀、安全可靠性差,已逐步被城市供電系統(tǒng)所淘汰:而傳統(tǒng)地下電纜敷設方式由于地下管線錯綜復雜,導致電纜運行維護、故障排除極不方便,還易與市政其他管線沖突、安全可靠性得不到保障,已逐漸不能滿足城市電網(wǎng)健康、穩(wěn)定、安全發(fā)展的需求。

近年來,地下電纜隧道以其安全、可靠、環(huán)保、美觀、管線易于維護管理等優(yōu)點,逐漸成為城市電網(wǎng)電力電纜項目改造、新建及擴建的首選方式。由于電纜隧道修建于地下,內(nèi)部往往是封閉的,且距離長、電纜及管線多、空氣環(huán)境復雜,如不能有效利用遠程監(jiān)控通信技術對地下隧道內(nèi)部各節(jié)點的電力電纜運行、環(huán)境質(zhì)量、防火防盜等進行有效監(jiān)測、預防及遇到險情及時準確處理,將會嚴重影響城市電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行,重則危害人民生命財產(chǎn)安全。所以,在電纜隧道工程中,智能化綜合監(jiān)控系統(tǒng)的配置及應用將成為保障電纜隧道安全運行的關鍵技術。

智能化電纜隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)主要包括:電纜隧道分布式光纖測溫系統(tǒng)、電纜隧道護層接地電流監(jiān)測系統(tǒng)、電纜隧道環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、電纜隧道視頻監(jiān)控系統(tǒng)、電纜隧道應急通信及廣播系統(tǒng)、電纜隧道智能電子井蓋系統(tǒng)、電纜隧道火災自動報警系統(tǒng)、電纜隧道水位監(jiān)測及排水系統(tǒng)、電纜隧道智能巡檢機器人、門禁控制系統(tǒng)、獨立綜合監(jiān)控平臺等。通過電纜隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)的應用,可使監(jiān)控中心值班人員對隧道內(nèi)關鍵節(jié)點及電纜設備進行實時監(jiān)控、運行管理,還可對隧道內(nèi)的突發(fā)事故進行應急指揮。

本文主要選取了電纜隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)中以下幾個系統(tǒng)功能進行簡要概述:

1分布式光纖測溫系統(tǒng)

電纜隧道中設備以電力電纜為主,電力電纜長時間過載或絕緣層磨損、受潮等均易引起電纜溫度升高,嚴重時引起火災,危害生命財產(chǎn)安全。所以,運用一種能實時有效監(jiān)測電力電纜溫度變化,并能在溫度異常升高時準確判斷故障位置的裝置是必要的。分布式光纖測溫系統(tǒng)主要由測溫主機、測溫系統(tǒng)軟件、測溫光纜組成,通過在電纜表面敷設的測溫光纜實現(xiàn)對電纜隧道中電力電纜本體、附件、環(huán)境等溫度的監(jiān)測,測溫光纜由測溫主機中引出。分布式光纖測溫系統(tǒng)主要利用拉曼散射和光時域反射(0TDR)原理實現(xiàn)溫度和距離的測定,能夠?qū)崿F(xiàn)對電纜表面溫度的實時有效監(jiān)測、電纜全長無盲區(qū)監(jiān)測,可進行連續(xù)測溫,當檢測到溫度異常時,能夠迅速定位并發(fā)出報警信號,提醒監(jiān)控中心值班人員采取有效手段,用以確保電纜線路的安全運行。

2護層接地電流監(jiān)測系統(tǒng)

單芯電纜的金屬護套在正常一點接地情況下其上環(huán)流很小,而一旦出現(xiàn)多點接地與大地形成回路后,環(huán)流將明顯增加,電纜環(huán)流會加劇電纜損耗發(fā)熱,加速絕緣老化,危及電纜運行安全,所以,需采取措施實時監(jiān)測電纜護層電流,發(fā)現(xiàn)故

障及時預警。護層接地電流監(jiān)測系統(tǒng)主要由監(jiān)測主機、通信單元、信號采集裝置、電流互感器組成。護層接地電流監(jiān)測裝置可對金屬護套環(huán)流及其變化量進行實時監(jiān)測,即實現(xiàn)對單芯電纜多點接地故障的在線監(jiān)測,從而進行電纜接地故障的快速預警、準確定位,為線路搶修縮短時間,從根本上避免電纜事故的發(fā)生,保證電纜安全、可靠運行。在接地線上安裝防盜割傳感器,可使本系統(tǒng)同時實現(xiàn)接地線防盜割功能。

3環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

電纜隧道為地下封閉結構,設備運行期間會產(chǎn)生有毒有害氣體,如不能有效檢測有害氣體含量及隧道內(nèi)含氧量濃度,并聯(lián)動風機系統(tǒng)進行通風換氣,將會對設備維護人員人身安全造成威脅。環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)主要由監(jiān)測主機、通信單元、區(qū)域控制單元、數(shù)據(jù)采集單元、氣體傳感器、溫濕度傳感器、水位傳感器、水泵聯(lián)動控制單元、風機聯(lián)動控制單元組成。環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)可以對隧道內(nèi)有毒有害氣體、環(huán)境含氧量、溫濕度、水位等進行在線監(jiān)測,通過對隧道內(nèi)環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測,如有害氣體濃度超標或含氧量不足,能進行聯(lián)動風機排風換氣,進而改善隧道內(nèi)的空氣環(huán)境,為維護人員人身安全提供有效保障。

(1)通過氣體傳感器可對電纜隧道內(nèi)一氧化碳、硫化氫、甲烷等有害氣體濃度及空氣含氧量濃度進行監(jiān)測,一旦檢測到有害氣體濃度超標或空氣含氧量不足,可立即報警提示,并通過風機聯(lián)動單元聯(lián)動通風系統(tǒng)進行通風換氣,通風系統(tǒng)主要由風機和風機控制器構成。

(2)通過溫濕度傳感器可對電纜隧道內(nèi)部溫度及濕度進行在線監(jiān)測,使監(jiān)控中心值班人員能實時監(jiān)看隧道內(nèi)部環(huán)境溫濕度。

(3)通過水位傳感器可以對電纜隧道內(nèi)集水井的水位進行在線監(jiān)測,一旦監(jiān)測到水位異常,可立即報警提示,并通過水泵聯(lián)動控制單元聯(lián)動水泵系統(tǒng)進行排水,水泵系統(tǒng)主要由水泵和水泵控制系統(tǒng)構成。

4視頻監(jiān)控系統(tǒng)

由于電纜隧道的封閉性、距離長、巡檢難度大等特點,需加裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由視頻服務器、視頻監(jiān)控顯示屏、網(wǎng)絡錄像機、遠紅外高清攝像機組成。視頻監(jiān)控系統(tǒng)可通過電纜隧道內(nèi)的紅外網(wǎng)絡攝像機,實時監(jiān)測電纜隧道內(nèi)重要節(jié)點安全情況和設備運行情況,使監(jiān)控中心值班人員能夠清楚監(jiān)控整個電纜隧道,發(fā)現(xiàn)險情可以及時處理,能有效保證電纜隧道內(nèi)設備運行防護及維護人員安全。

5應急通信及廣播系統(tǒng)

當維修工人在地下電纜隧道進行設備搶修和巡檢時,如發(fā)生緊急險情,如灌水、火情、有毒有害氣體超標等,監(jiān)控中心值班人員能立即做出應急處理,通過應急通信廣播系統(tǒng)呼叫隧道內(nèi)工作人員,組織人員緊急疏散撤離,隧道內(nèi)工作人員也可通過隧道內(nèi)分機應急通信系統(tǒng)呼叫外部救援。應急通信及廣播系統(tǒng)包括應急通信電話主站、應急通信電話主機、應急通信電話分機、揚聲器等。當發(fā)生險情時,監(jiān)控中心值班人員可通過主機及時向隧道分機系統(tǒng)發(fā)起呼叫,隧道分機終端啟動警報,通過揚聲器發(fā)起應急廣播,指揮疏導施工人員迅速撤離。該系統(tǒng)可同時具備電話對講功能、外界呼叫功能、一鍵報警功能,也可與其他公網(wǎng)系統(tǒng)對接,有效保障隧道內(nèi)部的通信功能。

6智能電子井蓋系統(tǒng)

為防止一些不法分子從人工井進入隧道實施不法行為,可在人工井井蓋處設置一套智能電子井蓋系統(tǒng)。電子井蓋可實時監(jiān)測出入口開閉狀態(tài),當井蓋開啟或有人非法闖入時,可立即向監(jiān)控中心發(fā)出報警信息,并能在后臺顯示被開啟井蓋的位置,以有效避免非法入侵風險。

7結語

電纜隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)利用先進的自動化通信網(wǎng)絡控制技術,摒棄了傳統(tǒng)通信及人工巡檢的局限性,監(jiān)控范圍可以全面涵蓋整個電纜隧道,能遠程有效實時監(jiān)測電力設備及其附屬設施運行情況、隧道空間及環(huán)境情況,保障維護人員安全等,為電纜隧道安全可靠運行提供全面的技術保障。

綜合監(jiān)控系統(tǒng)設計安裝時需滿足可靠運行的要求,使監(jiān)控中心綜合監(jiān)控平臺系統(tǒng)與隧道內(nèi)前端監(jiān)測系統(tǒng)可靠通信,通信傳輸網(wǎng)絡應采用光纖自愈環(huán)網(wǎng),盡量避免單一通信線路:各子監(jiān)測系統(tǒng)間應保證在相互聯(lián)系的基礎上又相互獨立,一個系統(tǒng)出現(xiàn)故障不應影響其他系統(tǒng)的應用:隧道內(nèi)通信線纜應選用單獨耐火防爆槽盒,并避免與電源電纜、照明電纜共用槽盒:隧道內(nèi)的前端通信監(jiān)測設備、通信線纜、槽盒等均應選用符合規(guī)范要求的防爆、耐火等級,能確保事故時各通信系統(tǒng)的正常運行。

綜上所述,綜合監(jiān)控系統(tǒng)的應用是電纜隧道安全可靠運行的必要條件,如何提升監(jiān)控智能化、便捷化、網(wǎng)絡通信安全化水平將是未來隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)研究的主要方向。