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电缆隧道管廊综合在线监测系统
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电缆隧道管廊综合在线监测系统

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【概要描述】

电缆隧道管廊综合在线监测系统

【概要描述】

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一、前言

随着电网容量的增大,智能化、自动化水平的提高,电缆用量越来越大,变电站、配电房、开闭所及开关站电缆沟规模也越来越庞大复杂,由于其位于地表下,往往成为安全的死角,地沟电缆故障发生通常为隐蔽渐进方式,一旦发现事故症状,通常损失难以挽回,严重时还会影响到电网的安全运行。

为了能够帮助电力巡检人员安全、方便、快捷地管理,集可视化、智能化、无人化于一体的现代智能监控系统已逐步原有传统的管理模式,先进的技术和设备将为电力电缆隧道的运行维护提供更多领域的技术支持和保障,进行全天候24小时的监控,实现了电缆隧道、沟井内环境及运行状态的在线实时监测,并可通过短信方式将信息发生至相关人员,对相关运行人员提供可靠的依据,更好的做出运行安排,减轻劳动强度,为电力安全运行提供保障。

电缆隧道管廊综合在线监测系统主要有电缆隧道管廊环境综合监测系统、电缆状态监测(高压电缆护层环流监测系统、电缆局放监测系统、剩余电流监测、分布式光纤测温、载流量分析、电缆故障预警与精确定位系统、电缆应力/振动监测等)、视频监控系统、智能井盖监测系统、重点区域自动灭火装置、隧道无线信号覆盖系统、隧道智能巡检机器人监测系统、隧道本体/结构监测(隧道防沉降监测系统、隧道防外力破坏监测系统、应力变监测等)和隧道综合监控中心平台等组成,利用现代高科技电子技术、传感器技术、计算机网络技术、通信技术、以及嵌入式技术,对电缆隧道环境、设备设施等数据的采集和分析,实现电缆隧道设备远程监测,具有数据通信、数据查询、参数设置管理功能。
 

二、系统主要架构


三、方案设计
 

环境监控

1电缆隧道管廊环境综合监测系统

在隧道内安装有毒有害气体监测,包含一氧化碳、硫化氢、氧气、甲烷,检测到CH4,H2S,CO等有害气体浓度超标后,联动风机进行通风。配置温湿度变送器均于分布用于监测环境温度和湿度;电缆沟内配置水位探测器用于监测电缆沟是否进水,并与水泵进行联动,当超过设定阈值时启动水泵;隧道安装声光报警器进行报警提醒;配置环境监控主机用于采集传感器状态及数据信息,主机具有控制现场风机、水泵等功能,数据集中整理后上传至后台系统。

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1.1、环境综合监控装置

集开关量输入、模拟量输入、开关量输出、无线传输等功能于一体,采用RS485方式和无线传输方式(GPRS)进行通信,覆盖了工业控制及监测系统的现场采集所需功能,能根据各种应用场合的具体要求进行灵活配置的智能型监控装置。

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南京溧水南门变物联网试点项目采用久创产品

 

1.2、各类气体检测器

实时监测隧道内一氧化碳、可燃气体、氧气、硫化氢等气体浓度,当某气体浓度达到或低于(氧气)设定值时系统自动发出报警,提示管理人员。避免火灾、中毒等事故的发生,保障电力运行及下隧道内业人员的安全。具有高稳定,高准确和高智能化的特点,外接控制端口丰富,用户可以自由选择挂接传感器的种类和接入端口,并通过简单设置即可进行现场检测与报警。可集成报警喇叭,所有通道常开常闭控制端(用户可以方便外接大功率报警器或其他需控器件)。本系统主要应用于需要检测可燃气体的场合中,显示待检气体的数值指标量,当现场的某种待检气体的指标不符合所设置的标准时,系统会自动进行一系列报警动作,如报警,排风,跳闸等(根据用户的不同设置而不同)。

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南京溧水南门变物联网试点项目采用久创产品

 

使用场所:在具有爆炸性可燃气体IIA~IIC级,温度组别为T1~T6的危险场所使用。

1.3、风机联动控制

根据隧道中的实时情况,对风机进行远程自动控制或强制控制。风机与温度监测系统、可燃气体监测系统等实现联动,如当风机温度较高时及时通风换气;当发出火灾报警时风机不得启动;当有氧气不足时启动风机;当可燃气体超标时风机不得启动。

在风机下方的隧道墙体上安装风机控制箱,风机控制可选择手动和自动两种模式,手动模式下可现场启动关闭风机,自动模式下由远程的控制终端控制风机的开和闭。

1.4、水泵联动控制

要求根据现场情况,加装水位传感器,后台可以实时显示积水深度,当水位达到或超过警戒值时,系统发出报警,并与现场水泵联动,控制水泵抽水直到水位恢复到警戒值以下停止。可远程手动控制水泵开闭,警戒水位可人为设定。
 

电缆状态监测

2、高压电缆护层环流监测系统

35kV及以上单芯电缆的金属护层一般采用交叉互联双端接地或单端直接接地的运行方式。正常情况下金属护层对地只有几十伏的感应电压,几安到十几安的感应电流,电力电缆多采用固体绝缘的电缆,引起电缆发生劣化的原因较多,有电劣化、热劣化、化学劣化、机械劣化、失窃等,对于高压电缆,其屏蔽层只能单点接地,如果电缆护套因化学、机械甚至鼠虫害等发生损坏而多点接地,金属护套对地环流就会上升至很危险的数值接地系统遭到破坏,金属护套的电压将由正常运行时的工频感应电压变为悬浮电压。当电缆金属一旦电缆护层上的悬浮电压将会上升到电缆外护套工频耐压容许值之上,在这种情况下将导致外护套击穿或护层保护器烧毁,更严重的会导致电缆主绝缘击穿等安全隐患。而电缆运行管理一般采取人工周期巡视的方式,特别是针对终端杆塔环流数据的采集较为困难,对测量环流人员的个人素质要求较高,并且存在一定的安全隐患,所以必须利用现有的科学技术手段,采取行之有效的监测环流措施。

高压电缆接地环流监测系统是由信号监测单元、数据通信单元、本地传感器单元组成,完成高压电缆接地环流、接地箱的环境温湿度检测,通过RS485/TCP通信模块将数据传送给本地监测屏柜。监测终端采用先进的测量电路、高速MCU、性能稳定可靠的传感器,实现对监测信号的准确测量和数据可靠传输。

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(电缆护层环流监测装置及传感器)

2.1主机

装置具备多种数据接口直接与内置模块、传感器实现相应数据的采集功能;具备常供电与短供电两种工作模式的本地局部总线通讯端口,实现巡检采集、电源管理等功能;还有超限接地环流报警功能。

主机以模块化设计,具备多种扩展功能,可扩展三路护层电流接入。

主机具有防电磁干扰和防水处理能力,采用工业级元器件,抗高温85℃,耐低温-55℃。

 

2.3电流互感器

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电流互感器

采用精密钳形电流互感器,用于0~200A精确接地环流采集并上报监控中心,内置瞬态大电流锁定和触发芯片及冲击保护电路,磁芯采用硅钢或坡莫合金,可以适应不同场合不同精度要求的电流测量。

3、电缆局放监测系统

3.1概述

高压电缆是电力系统的重要组成部分,随着高压及超高压输电线路的发展,电力电缆因其特有的技术优越性得到了越来越广泛地应用。电缆在运行过程中,会由于内部的杂质、半导体凸起、电压作用下空间电荷的积累等因素造成的局部电场应力集中,产生局部放电,使电缆的运行受到影响。因此,通过在线监测电缆的局部放电,可以有效地判断电缆绝缘的老化情况,这对于电力电缆线路长期稳定运行具有重要意义。

3.2产品技术原理综述

通过安装在电缆接头接地线上的高频脉冲电流传感器,来耦合电缆本体里的局部放电脉冲电流信号;耦合到的脉冲信号通过同轴电缆传送至局部放电采集器,对模拟信号经过放大、模数转换后变成数字信号再传送至监测主机。工频相位互感器采用罗氏线圈耦合电缆本体的工频信号,用于同步采集器。该系统可通过4G/光纤/RS485/以太网的方式将数据发送至后台服务器,可支持ModBUS RTU通讯协议。系统结构图如下图所示。

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系统结构图

3.3产品功能

高压电缆局部放电在线监测系统适用于6kV至500kV等级电缆局部放电在线监测,能实时显示各个接头及各段电缆局部放电幅值、频次、确定放电点相对位置,必要时给出报警,并能存储测试谱图、放电趋势,从而及时发现电缆及接头的绝缘缺陷,并为评估其绝缘水平及老化程度提供判据,为电缆的检修工作提供依据。

系统最小测量放电幅值:2pC,脉冲电流传感器的频率范围为1M-100MHz。

系统采用模拟滤波 、脉冲分组、周期脉冲剔除、设置动态阈值、开相位窗口等综合抗干扰措施,使测试数据真实可靠。

3.4产品特点及优势

Ø 基于脉冲电流法(IEC60270标准)的局部放电监测技术,可检测2pC以上局放信号。

Ø 带通滤波技术与噪声识别及剔除算法联合运用,可有效识别局放信号。

Ø 可以检测出本次最大放电量,统计每次测量的最大值、平均值。

Ø 系统可以监测电缆的放电幅值、相位、次数等参数;能显示放电趋势图、设置报警、进行历史查询及打印报表等功能。

Ø 工频相位互感器耦合电缆本体的工频信号,使采集同步。

Ø 可采用4G网络通讯,成本低,传输距离远,稳定可靠。

Ø 采用开合式钳形传感器,结构紧凑,拆卸安装方便,不需要停电,可以很方便的对重点站、重点设备、异常设备进行长期监测。

3.5产品主要组件

3.5.1局部放电采集装置(局部放电采集器)

采用嵌入式高性能处理器,在保证高速采样的同时,大幅降低了装置功耗。各台数据采集装置通过485总线和MODBUS-RTU协议组网,远程通讯。各局放采集器可采用供电通讯一体化的多芯电缆进行串行连接,极大的简化了现场布线。实物如下图所示。

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局部放电采集装置

 

3.5.2 高频脉冲电流传感器(HFCT)

高频脉冲电流传感器主要针对具有接地线的电缆接头,例如终端接头和带接地线的三相分体式电缆的中间接头。采用钳式结构设计,外壳采用铝合金材料,外表采用氧化绝缘工艺处理,接口是防水接头。利用罗氏线圈原理,实时感应1M-100MHz频带的信号,实现对电缆局部放电信号的耦合。实物如下图所示:

  

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高频脉冲电流传感器

 

3.5.3工频相位互感器

工频相位互感器采用罗氏线圈耦合电缆本体的工频信号,使采集同步。其安装方式为卡扣式安装,操作方便。实物如下图所示:

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工频相位互感器

3.5.4系统软件

系统软件为局部放电在线监测系统提供了最直接的人机交换界面,用户可以通过该软件实时掌握现场高压电缆的局部放电情况。如图所示,软件可以实时显示电缆局部放电特征波形、数据分析波形及检测结果、显示预警报警,一目了然。

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4剩余电流监测系统

根据国网发布的《防范高阻接地的六种技术方案》及某500kV变电站电缆现场实际情况,久创科技于2019年6月份在江苏南京东善桥500kV变电站试点全国物联网变电站项目,拟在所用变屏进线处分别监测3台所用变零线电流并向量合成得出全站中心点剩余电流;在该变电站1号主变冷却器电源I、II和500kV断路器电源I、II试点应用电缆铠装层接地电流监测;1号主变冷却器电源I、II试点应用长电缆首末两端剩余电流监测;2号主变冷却器电源I、II,3号主变冷却器电源I、II,500kV断路器电源I、II试点应用可存在共零回路的馈线剩余电流监测;500kVGIS电源I、II,220kV断路器电源I、II,35kV断路器电源I、II试点应用不可存在共零回路的馈线剩余电流监测,其中35kV断路器电源I、II为共零回路,需进行四极开关改造。

3.1铠装接地电流监测试点方案

电缆铠装层接地电流监测需在较长的动力电缆首末两端加装铠装接地电流传感器,根据已经安装的铠装接地电流监测数据分析,首末两端铠装接地监测电流相近,只有在高阻接地或短路接地等故障情况下,首端和末端相位存在偏差,因此铠装接地电流合成可以有标量相减和矢量合成两种方法,其中标量相减可采用无线通讯方案,矢量合成一般采用有线合成方案,也可试点应用无线合成方案。500kV断路器电源II线缆长度最长,采用有线矢量合成需新增较长的通信线缆,试点应用标量相减的铠装接地电流监测方案;500kV断路器电源I线缆长短适中采用无线通信矢量合成的铠装接地电流监测方案;1号主变冷却器电源I、II线缆长度适中,采用有线通信矢量合成的铠装接地电流监测方案。

(1)500kV断路器电源II电缆

500kV断路器电源II电缆两端加装铠装接地电流传感器,将两端铠装接地电流有效值上传至站端状态感知汇聚节点,监测数据和诊断结果通过安全代理模块和微型安全接入平台上传至站端状态感知接入网关。

(2)500kV断路器电源I电缆

500kV断路器电源I电缆两端加装铠装接地电流传感器,将两端铠装接地电流有效值与相角上传至站端状态感知汇聚节点,站端状态感知汇聚节点计算相角差以及矢量差,做出诊断,并将数据和诊断结果通过安全代理模块和站端微型安全接入平台上传至站端状态感知接入网关。

(3)1号主变冷却器电源I、II电缆

1号主变冷却器电源I、II两条电缆两端加装铠装接地电流传感器,两端铠装接地电流有效值与相角上传至站端状态感知汇聚节点,站端状态感知汇聚节点计算相角差以及矢量差并做出诊断,数据和诊断结果通过安全代理模块和站端微型安全接入平台上传至站端状态感知接入网关。

3.2四种剩余电流监测试点方案

(1)集中接地点安装方案变接地点与交流室配电屏内零线直接相连,可以通过监测三台所用变进线处零线电流并向量合成得出整站剩余电流值。

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拟在交流室配电屏三段零线进线处加装的剩余电流传感器,通过采集装置进行矢量合成。所有采集装置汇总至站端状态感知汇聚节点,站端状态感知汇聚节点分析处理数据并通过IEC 61850通信至站端状态感知接入网关。

(2)无共零问题的馈线安装方案

根据现场排查情况,500kVGIS电源I、500kVGIS电源II、220kV开关电源I、220kV开关电源II不存在共零问题,35kV开关电源I、35kV开关电源II存在共零问题且剩余电流差值较大,拟对35kV开关电源I、II进行改造,将三级开关改为四级开关并试点无共零问题的馈线安装方案。

无共零问题的回路采用单传感器采集方式,传感器安装于馈线电缆处,每三路传感器配置一个卡轨式采集单元。所有采集单元再汇总到站端状态感知汇聚节点,站端状态感知汇聚节点分析处理数据并通过IEC 61850协议上传至站端状态感知接入网关。

(3)有共零问题的馈线安装方案

根据现场勘察,2号主变冷却器电源I、II,3号主变冷却器电源I、II,500kV断路器电源I、II共零,试点有共零问题的馈线安装方案。

该500kV变电站所有负载均从交流室两段母线屏引出,集中在低压交流室内。在馈线柜内两个回路馈线处加装剩余电流传感器并取矢量和,涉及共零回路共计6路。所有采集数据汇总至站端状态感知汇聚节点,经过分析和处理后的数据通过IEC 61850协议上传至站端状态感知接入网关。

(4)长电缆首末两端安装方案

1号主变冷却器电源I段出线、1号主变冷却器电源II段出线、出线为新铺设电缆,1号主变冷却器电源箱位于主控室旁边户外35kV场地内,线缆长度大概50米,采用有线方式通信。

1号主变冷却器电源I、II两条电缆两端加装剩余电流传感器,剩余电流有效值与相角上传至站端状态感知汇聚节点,站端状态感知汇聚节点计算相角差以及矢量差并做出诊断,数据和诊断结果通过安全代理模块和站端微型安全接入平台上传至站端状态感知接入网关。

5、电缆分布式光纤测温系统

5.1系统简介

JC-OM300分布式光纤测温系统是一款连续分布式光纤温度传感系统,它采用先进的OTDR技术和Raman散射光对温度敏感的特性,探测出沿着光纤不同位置的温度变化,实现真正分布式的测量。线型光纤差定温火灾探测器除了及时预警火灾隐患外,还能精确定位火灾发生位置。作为一种成熟的分布式测温手段,线型光纤差定温火灾探测器具有测量距离远、测量精度高、响应速度快、抗电磁干扰、适于易燃易爆等危险场所等优点,可广泛应用于高压电缆在线监测、电力载流量分析、交通隧道火情监测、油气储罐火情监测、输煤皮带火情监测、大坝渗漏监测等领域。

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5.2 测量原理

DTS的温度测量基于自发拉曼Raman散射效应。大功率窄脉宽激光脉冲LD入射到传感光纤后,激光与光纤分子相互作用,产生极其微弱的背向散射光,散射光有三个波长,分别是Rayleigh(瑞利)、anti-stokes(反斯托克斯)和stokes(斯托克斯)光;其中anti-stokes温度敏感,为信号光;stokes温度不敏感,为参考光。从传感光纤背向散射的信号光经再次经过分光模块WF,隔离Rayleigh散射光,透过温度敏感的anti-stokes信号光和温度不敏感的stokes参考光,并且由同一探测器(APD)接收,根据两者的光强比值可计算出温度。而位置的确定是基于光时域反射OTDR技术,利用高速数据采集测量散射信号的回波时间即可确定散射信号所对应的光纤位置。

5.3系统特点及功能

 分布式光纤测温系统具有如下技术优势:

l 快速性

系统测温、定位速度非常高。为了提高测量时间,采用了高速微弱信号处理技术优势,单次测量时间最短为3s,响应速度快。

l 分布特性

分布式光纤测温系统可提供连续动态监测长达十几公里范围内每隔0.5米各点的温度变化信号,可任意设置各级温度报警值。

l 先进性

该系统是目前性能指标最高、功能性最强、可靠性最高、技术先进的分布式测温产品。关键器件优选国外进口高性能器件,核心算法经过严格测试。

l 准确性

该系统的典型温度分辨率达到0.5℃,温度精度1℃,空间分辨率最高达0.5m。

l 灵活性

系统为实时在线监测方式;监测范围内任何一点的报警信号上传至火灾报警控制器的时间不大于30秒;

监测系统提供的是一个连续的动态监测信号,系统可设置多级温度点报警即系统支持多级报警,如30℃初报警,40℃预报警,50℃采取措施等,并且可以根据环境不同进行报警点温度参数设定;具有差定温多种报警方式,并且报警参数可按客户需求进行分区设置,报警方式灵活。

l 兼容性

系统主机为开放通信协议,提供与工作站联接的通信接口,在中央控制室防灾报警工作站以汉化的图文方式显示温度曲线、报警位置、报警温度等全部信息;

系统可以通过RS232、RS485、内置继电器、RJ45或其它工业协议等输出形式与PC、消防报警系统等其它控制设备进行联动,进行声光报警,信号输出准确、完整。

l 安全性

光缆分布式温度监测系统具备安全记录功能,可储存一年以内的历史数据,并可进行有效审核。

单端操作,远程诊断,可通过局域网由专门工程师提供限度的系统远程诊断;如果光纤受损,DTS系统可以即时定位受损点,并通过光纤熔接机对其进行熔接,无需停止测量,这对于有效的实施在线监测是非常重要的;

探测光缆本征安全,采用光信号,不会与动力电缆之间产生相互电磁干扰。

5.5系统组成概述

 系统由测温主机、用户软件、测温光缆、机柜组成,如下图所示。

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5.5.1测温主机

测温主机实现温度测量和火灾判断。测温主机采用模块化设计,可靠性高;同时凭借高速微弱信号处理技术优势,最高可实现0.5m空间分辨率,技术指标达到国内水平。

测温主机为2U标准机架式(不含显示器)

测温主机的前面板包括4个LED指示灯、1个开关、1个摁钮开关以及蜂鸣器孔和风扇散热孔。

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5.5.2探测光缆

光纤由石英玻璃拉制而成,通过各种封装形成各种特性的光缆。光缆既是信号传输介质,又是温度感测元件。考虑到现场的恶劣环境,感温探测光缆应具备良好的抗啮咬、抗震特性。所以感温探测光缆应具备坚固的护套,提供良好的防护特性,但同时感温探测光缆也应该提供良好的温度传导性能,以保证快速的火灾探测。

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5.6现场图片

 

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6、电缆载流量分析系统

电力电缆载流量分析软件系统基于动态载流量计算方法,具有良好的可扩充性和适用性,目前已在电网中广泛使用。

电力电缆载流量分析软件系统为用户日常预防性维护提供方便。是集传感器技术,自动控制,计算机与网络技术,通讯技术及测量技术于一体的先进技术系统,它可实现远距离现场数据采集、监控、传输和分布式管理,方便用户操作管理。   
  电力电缆载流量分析软件系统实时与分布式光纤测温系统获取电缆表面温度计算出电缆线芯温度,采用电缆本体电流采集器获取电缆本体电流,通过载流量评估软件计算出允许通过的最大稳态电流,以及预测电缆在未来一段时间内加载任意动态载流量时电缆线芯温度的变化情况和加载某一应急负荷可持续的最长时间。发现异常情况则向报警设备发送报警指令(根据用户需要将报警信息发送给用户),电力电缆载流量分析软件系统局部界面集成了整条电缆表面温度曲线显示,基于IEC60287标准实现动态载流量计算,可以准确实时计算出监控区域内所有回路的电缆导体温度和短时许用电流,提供完整的电缆负荷安全监控的解决方案。

 

7、电缆故障预警与精确定位系统

随着社会的进步和国民经济的快速发展,各行各业对电力的需求呈逐年上升之势,与此相适应,电力电缆的使用量也正在逐年增加。但由于电缆运行环境复杂,运行方式独特,造成故障点查找困难、检测与修复时间更长等问题。因此电力部门希望在故障发生之前能够给出报警信息,提前采取处理措施消除故障隐患,避免故障发生时造成的突发停电和因电缆短路造成的火灾等事故。

JC-I200电力电缆在线监测及故障预警测距系统,通过对电缆运行状态进行实时在线监测,收集电缆运行过程的暂态行波和稳态分量,对其进行分析处理,预测电缆运行状况,并对故障电缆提供报警和故障诊断信息,对电缆的绝缘状态进行监测,对故障进行预警,并且实现故障测距和故障选线。为状态检修提供可靠依据,这也为电缆线路由传统的定期检修转变到状态检修提供了可能,不仅可以减少计划停电时间,还可以降低高压预防性试验对电缆的损伤。

JC-I200电力电缆在线监测及故障预警测距系统可以利用实时通讯技术提报检修和相关人员,从而达到事故之前的计划检修,避免事故扩大和不必要的经济损失。并且系统抗干扰能力更强、预警、选线、测距准确,该系统已在多处现场投入应用并取得良好效果。

7.1系统功能

故障预警:系统利用高速采集装置采集瞬时性暂态行波信号,根据电缆瞬时性接地后的绝缘状态更接近于故障的现象,对电缆的绝缘状态进行监测分析,保证电缆线路发生yongjiu性接地故障前系统能够可靠预警。

故障测距:系统利用电压行波与电流行波故障测距技术,实现故障点测距,故障测距精度可达2.125m。

故障选线:系统实时监测每条电缆的运行状态,对于电缆主绝缘故障进行电缆回路选线。

环流监测:针对部分单芯电缆,系统可以实时监测线路的外护套绝缘情况,并绘制环流曲线,对于外护套绝缘异常电缆进行故障报警。

系统云服务:提供足够的用户空间,用户可在任何时间地点通过浏览器访问现场的系统监测情况,并且系统历史数据存储,方便历史查看。

当地功能:系统后台安装于主站内,配置一次系统图,实现故障预警、选线、测距的系统图故障线路闪烁、弹窗报警、声音报警。

电子值班:实现无人值守,报警信息及工作状态可通过发送短信息、APP推送的方式至相关人员。

远程技术支持:7*24小时远程服务,实现故障波形辅助分析,系统程序远程升级。

历史存储:实现实时存储信息,可进行历史数据查询等。

7.2 系统技术优势

1) 实现交联聚乙烯电力电缆故障预警。从故障预警、故障选线、故障测距等方面达到技术,提高供电可靠性,提高了运维人员的工作效率。

2) 通过对电缆的运行状态实时监测,使电缆在故障前得到有效的处理,从而增加了电缆的使用寿命,节省了生产运营成本。

3) 提高了供电线路监测自动化水平,保障了电网的可靠供电,避免了由于突发停电造成的不必要的经济损失。

4) 系统软件平台部署在云服务器端,操作人员访问方便,不受时间、地点限制,可实时查看线路运行情况,方便管理。

5) 系统响应时间短,当电缆发生暂态故障产生行波信号后,高频传感器在5s之内即可将采集到的故障信号通过网络通讯传递给上位机软件并实时显示故障线路和故障波形,便于值班人员快速分析处理。

6) 不改变电缆线路运行方式和结构,在电缆接地导体上安装高频电流传感器,安全可靠。

7.4 系统架构

系统主要包含两部分:系统后台服务、系统现场主站及各监测装置(含传感器),系统的结构如下图所示。

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主站系统采用基于B/S方式的系统管理软件,采用局域网方式与监测装置通讯,可以配置装置的参数设值,并且通过上位机通讯实现远程服务。系统还附带云端访问功能,通过任意一台联网计算机,即可查看电缆在线监测系统运行情况,设备运行情况以及线路告警信息等。

电力电缆在线监测系统的基本原理接线如图所示。系统采用全网络化设计,通过对每个装置分配不同的IP地址,一个装置可实时在线检测多条交联聚乙烯电力电缆。本系统可在设定时间段内,连续检测和记录被测电力电缆发生“可恢复故障”的次数以及瞬时电磁暂态信号的强度和形态,以此作为故障预警、选线、测距的特定判据

8、电缆防外破振动状态监测系统

电缆防外破振动状态监测是是基于背向瑞利散射的光纤分布式传感技术、基于拉曼散射的光纤分布式传感技术和基于布里渊散射的分布式光纤传感技术,实现对输电线路多参数智能综合监测功能,具有行业技术优势。主要优点:

★ 一根光纤实现输电线路多参数综合监测;

★ 不需要电源供电;

★ 光纤中传输的是光束,光束是不受外界电磁干扰影响;

★ 利用OPGW(纤复合架空地线)光缆中的闲置光纤芯作为传感媒介进行测量,无需现场二次施工。

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9、视频监控系统

根据现场实际情况,在电缆隧道重要位置及出入口处安装视频监控摄像机(包括电缆接头、积水井及水泵控制箱、风机及控制箱、防火门等),全面覆盖附近所有敏感区域,保证监控中心24小时处于监控状态。视频监控系统除了具备数字化摄像监控系统自身的视频采集、存储、报警等基本功能外,还具备图像分析处理能力,对于非法闯入的行为自动报警。

 

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10智能井盖监控系统

智能井盖监控系统利用目前的先进的无线通讯技术、电源技术、传感器技术,将井盖状态、井下环境状态、井盖的开启、井盖巡检纳入到统一的维护管理系统中,并建 立相对应的报警处理机制,通过电子地图展示井盖所处位置的状态和报警内容,如果井盖被盗、被破坏,监控人员能够及时到现场处理,快速地解决安全遗患。

系统可实现对井盖的各种的安防信号的数据采集、实时显示、诊断分析、故障报警,使调度中心、运维站、管理部门直观了解和掌握地下管网的运行情况。

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    10.1系统主要功能: 

入侵报警:实时监控井盖的开启及破坏情况,系统通过GPRS/SMS VPN将信息上传至监控中心,监控中心在电子地图上显示报警位置。并将消息转发至相关责任人。监控内容包含一盖防外破报警、一盖位移报警、二盖倾斜报警、二盖打开报警、井下入侵报警。

环境监测:前端设备可外接温湿度报警器、气体报警器、水位报警器等设备,及时将各报警器的信息传送至监控中心。

状态管理:前端通讯模块定期发送设备状态信息到后台,后台根据设备的状态了解现场设备的工作状况;

基于物联网的电力设备的全生命周期的管理。

通过IEC103/61850规约实现与其他系统的互联互通。
 

11火灾自动报警系统与重点区域自动灭火装置

火灾自动报警系统

火灾报警系统由火灾报警主机和编码型烟雾传感器、手动报警按钮、声光报警器等组成,系统采用电子编码式烟雾传感器采集隧道内实时环境状态,当产生火警信号时,把信号上传至安全主机及环境综合监控软件。安全主机及环境综合监控软件接收到火警信息后,相应采取一系列措施,如联动风机、联动声光报警等,并把火警信号进一步转发上传至调度端平台。

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12、隧道智能巡检机器人

智能巡检机器人主要用于电力隧道或变配电室进行日常巡检工作,通过铺设铝合金轨道,机器人能够快速稳定的运行在环境复杂的隧道中,搭载高清的相机及热成像镜头,对关键巡检点进行定时的巡查,同时搭载有害气体、烟雾及温湿度传感器,能够时刻监控隧道环境数据。

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系统具备:刀闸变位、开关及指示灯状态识别,红外智能测温,环境智能监控与安防报警,仪表读数识别,噪声监测,空间局放检测。


 

隧道本体/结构监测:

13、隧道防沉降监测系统

电力隧道是贯穿发电、输电、变电、配电各个环节的地下脉络,为实现智能管理,避免安全事故,隧道本体需采用自动化结构安全监测系统,采用信息化、自动化、物联网等技术来实现对隧道工程结构物沉降、倾斜、震动的在线可视化实时监测。通过对传感器数据的自动化采集、分析、传输与管理,准确掌握其所辖范围结构体的实时健康状况。

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16、隧道防外力破坏监测系统

基于地音及振动检测技术,以有效的方法对位于地下设施周边的机械施工行为和地质变动实施监测和预警,对保障地下电力设施的安全可靠运行意义重大。

地音是岩体破裂释放的能量,以弹性波形成的向外传递过程中所产生的声学效应,相比微震现象,地音为一种高频率(150-3000Hz)、低能量(0-1000J)的震动。通过地音和微震监测融合,实现掘进面微震综合监测,地音监测微小岩石破裂引起的微弱地震信号,记录对应通道产生时间和幅值,同时判别是否微震有效事件,是微震有效事件的保存有效事件并自动定位分析,通过地音监测和微震监测结果判别周边是否有机械施工行为和地质变动存在,并测算出机械施工和地质变动的大体方位,从而为风险的评估和防范提供依据。并通过与分布式光纤应力监测系统配合,了解隧道附近的应力分布状态。

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系统主要功能:

预警外力破坏(输电线路、工程结构等),指导电力设备设施防护工作。

预警构造异常带活化,突水、承压等。

确定围岩破坏范围、为优化支护提供依据。

预警冲击地压。

能够对监测区域内的地音传感器、微震传感器进行实时在线信号处理,系统可以监测振动频率为28-1500Hz,能量小于1000J的地音事件。

 

 

14、智能综合数据处理终端

在值班室内安装一面2260*800*600mm标准屏柜,配置服务器、电源管理控制单元、局内网交换机、UPS不间断电源等设备,安装于机柜内。系统具有专家诊断功能,对通信中断、软件故障能够提示故障原因,并对各种告警给出相应的处理意见。系统能够对报警事件的位置、内容等进行准确定位。集成监控系统能够对相关设备或子系统实现全自动化联动控制,提高设备、子系统运行效率,避免人为延误操作,使得各个子系统之间真正能实现数据流动和资源共享,因此也保证用户在现有的投资及最小的硬件投入实现强大的控制功能,能够实现更加复杂控制及完善的监控功能。
  

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18、隧道综合监控系统平台

隧道综合在线监测系统平台是一套“集成化”、“数字化”、“智能化”的安防综合管理集成平台,隧道综合在线监测系统平台是自主研发的基于SOA系统架构的集成多系统的联网平台,采用先进的软硬件开发技术,解决了系统集中管理、多级联网、信息共享、互联互通、多业务融合等问题。

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