CN106406400A - 一种变电站电缆沟智能综合监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种变电站电缆沟智能综合监控系统，包括沟体和盖板，沟体内设有支架，支架上设有电缆，沟体一侧的下部设有蓄水池，蓄水池的底部设有水泵和第一水浸传感器，蓄水池的上部设有第二水浸传感器，水泵与水管相连接，水管穿过盖板伸到沟体外部；电缆的上部设有抽风管，抽风管上设有进风口，抽风管伸出盖板的部位上设有抽风机；沟体内设有温度传感器、第一湿度传感器、烟雾传感器和氧气传感器，温度传感器、第一湿度传感器、烟雾传感器和氧气传感器、水泵、抽风机、第一水浸传感器、第二水浸传感器均与控制盒相连接。本发明实现了电缆沟综合监控常态化，减轻了变电运维人员工作量，保证了电缆沟内电力设备安全稳定运行。

Description

一种变电站电缆沟智能综合监控系统

技术领域

本发明涉及变电站智能化的技术领域，特别是指一种变电站电缆沟智能综合监控系统。

背景技术

变电站电缆沟是变电站设备连接各种电缆进出的通道。一般修建在变电站地下，主要与高压室、控制室及通信、远动等辅助设施相连，连接处设置有出口，内部设有搭建、支撑电缆的台架，用于整齐的排放施工电缆。变电站室外电缆沟的优点有：电缆敷设方便；防护电缆，延长电缆的使用寿命；电缆沟保持一定的干燥度，提高接地电阻，减少接地可能，保证电力安全运行。

市场要求电力企业向广大客户提供优质、连续、可靠的电能产品。国家电网公司供电服务“十项承诺”，公司视信誉为生命，弘扬宗旨，信守承诺，不断提升客户满意度，持续为客户创造价值。要求供电可靠性不低于99.90%。据统计2014年昆吾变电站先后发生多起由于电缆沟空气潮湿导致停电事故，造成严重的经济损失，变电运检室要求发现问题症结所在，杜绝此类事情发生。电缆沟内环境潮湿是导致昆吾变电站这几起事故的直接原因，因此，需要探究电缆沟如何处于潮湿状态。

濮阳地处北方，雨水集中在夏秋两季，空气湿度相对干燥，但多数变电站内电缆沟兼具积蓄站内雨水、自然消化雨水的功能，导致没有排水功能的变电站电缆沟内长时间存在积水，积水存在是潮湿的根源；加之电缆沟从整体上来看处于相对密封的状态，电缆沟内空气流通不畅，导致电缆沟长期处于潮湿状态。变电站电缆沟内部装有保护、控制、测量等各种用途电缆。电缆沟长时间处于潮湿状态还会造成电缆老化以及电缆沟内电缆接头、接地扁铁、电缆支架等金属部件严重腐蚀，严重威胁电力系统安全稳定运行。电缆沟长时间处于潮湿状态会严重威胁变电站内设备安全稳定运行，电缆沟潮湿现状亟待改善。

经调查发现：绝大多数变电站设计时未考虑电缆沟排水与除潮问题；少数变电站内建大型蓄水池也不适于推广；变电站电缆沟维护管理现状比较粗放，也是导致电缆沟潮湿问题严重的重要原因；积水一般天数为120天，潮湿一般天数为210天，并且积水时间与潮湿时间正相关，排除积水是除潮的前提，除潮必须先排除积水，改善变电站电缆沟潮湿环境必须除潮与排水同时进行。一般电缆沟兼具蓄雨水功能，积水存在是必然现象，潮湿现象也就不可避免。根据现状调查可知，要改善变电站电缆沟潮湿环境，必须及时排除积水，并进行除潮工作，尽可能缩短电缆沟潮湿时间。

随着国家电网公司三集五大深入推进，变电站智能化趋势越加明显，尤其在人站比接近1、运维半径大于30km的电力公司，运维工作负担大大加重，变电站智能化要求非常强烈。电缆沟作为变电站的一个重要组成部分，对电力系统的稳定有着极其重要的作用。电缆沟排水除潮多人工完成，排水需要到站安装排水装置，除潮多采用电缆沟晾晒，耗费过多时间、人力、物力，且效果不佳。电缆沟兼具积蓄站内雨水功能，电缆沟从整体上来看处于相对密封的状态，电缆沟内空气流通不畅。2014年，某变电站电缆沟潮湿，导致开关柜电缆头发生多次闪络故障；另外电缆沟内二次电缆发热、接地现象均与电缆沟内有积水潮湿有关。因此，需要开发一套变电站电缆沟智能综合监控系统，全面监测电缆沟内积水、潮湿、高温、光烟、含氧量等不利因素，并自动采取相应措施，启动相关设备，消除不利因素，营造安全环境。

发明内容

针对电缆沟环境潮湿时间长，自动化程度低，影响电缆质量和电力系统安全的技术问题，本发明提出一种变电站电缆沟智能综合监控系统，兼顾电缆沟积水、潮湿、高温、火灾等可能发生的不利因素，实现了电缆沟综合监控常态化，减轻了变电运维人员工作量，并保证了电缆沟内电力设备安全稳定运行，且自动化程度高，实现对电缆沟远程信息的采集和监控。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种变电站电缆沟智能综合监控系统，包括沟体和盖板，沟体内设有支架，支架上设有电缆，所述沟体一侧的下部设有蓄水池，蓄水池的底部设有水泵和第一水浸传感器，蓄水池的上部设有第二水浸传感器，水泵与水管相连接，水管穿过盖板伸到沟体外部；所述电缆的上部设有抽风管，抽风管上设有进风口，抽风管伸出盖板的部位上设有抽风机；所述沟体内设有温度传感器、第一湿度传感器、烟雾传感器和氧气传感器，温度传感器、第一湿度传感器、烟雾传感器和氧气传感器、水泵、抽风机、第一水浸传感器、第二水浸传感器均与控制盒相连接。

所述控制盒内设有控制器、电源、存储器、定时模块、驱动电路、报警装置和无线通信模块，电源、存储器、定时模块、驱动电路、报警装置和无线通信模块均与控制器相连接，驱动电路分别与抽风机和水泵相连接，无线通信模块与上位机相连接。

所述沟体的外部设有第二湿度传感器，当第一湿度传感器检测的湿度值小于第二湿度传感器检测的湿度值时，控制器通过驱动电路不启动或停止抽风机。

当第一湿度传感器检测的沟体内的湿度大于88%时，控制器通过驱动电路启动抽风机，当第一湿度传感器检测的沟体内的湿度小于70%时，控制器通过驱动电路关闭抽风机。

所述定时模块内设有两个定时时间，定时时间包括10分钟和4小时，当第一湿度传感器检测到沟体内的湿度小于70%且抽风机工作时，定时模块将10分钟定时时间发送至控制器，控制器通过驱动电路控制抽风机继续工作10分钟后关闭抽风机；当定时模块检测到抽风机工作了4小时的定时时间，控制器通过驱动电路关闭抽风机使其停止工作4小时。

所述水泵为强力排污泵，抽风机为轴流抽风机。

所述抽风管上均匀分布有进风口，相邻进风口的距离为3-5米。

本发明在电缆沟的一侧设置蓄水池进行蓄水，实时监测蓄水池内水位，并在水位超限时，控制器通过驱动电路自动打开水泵进行排水，且采用强力排污水泵解决污物堵塞；利用湿度传感器实时监测电缆沟内空气湿度，并在湿度达设定值，自动启动风机通风除潮；利用温度传感器实时监测电缆沟内空气温度，并在湿度达设定值，自动启动风机通风降温；利用烟雾传感器实时监测电缆沟内烟雾程度，监测电缆沟内是否有火灾发生，当超过一定值时启动报警装置；利用氧气传感器实时监测电缆沟内空气含氧量，并在含氧量低时，发出告警。本发明响应速度高、控制精度高，实现了电缆沟综合监控常态化，减轻了变电运维人员工作量，减少了成本，并保证了电缆沟内电力设备安全稳定运行，且自动化程度高，实现对电缆沟远程信息的采集和监控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的原理框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本发明提供了一种变电站电缆沟智能综合监控系统，包括沟体1和盖板7，盖板7设置在沟体1的上部，用于盖住沟体1，防止异物进入沟体1。沟体1内设有支架2，支架2上设有电缆4，电缆4设置在支架2内，防止沟体1内的雨水浸泡，且通风性能好。沟体1一侧的下部设有蓄水池3，蓄水池3的形状为长方体，沟体1底部设有坡度，有利用于沟体1内的水流入蓄水池3。蓄水池3用于暂时存放雨水，防止雨水浸泡电缆4。蓄水池3的底部设有水泵10和第一水浸传感器11，水泵10用于抽取蓄水池3内的水，防止雨水过多，使沟体1内较潮湿。蓄水池3的上部设有第二水浸传感器12，水泵10与水管18相连接，水管18穿过盖板7伸到沟体1的外部，从而将蓄水池3内的水排出电缆沟，防止沟体1内湿度较大，影响电缆的正常工作。蓄水池3的大小兼顾水泵10的功率以及变电站内的面积。电缆4的上部设有抽风管5，抽风管5上设有进风口8，抽风管5伸出盖板7的部位上设有抽风机6。抽风机6设置在沟体1的外部，通过进风口8和抽风管5将沟体1内的空气抽走，从而对沟体1内进行除潮。沟体1内设有温度传感器16、第一湿度传感器14、烟雾传感器15和氧气传感器17，温度传感器16、第一湿度传感器14、烟雾传感器15和氧气传感器17分布在电缆4的四周，用于分别实时检测沟体1内的温度、湿度、烟雾和氧气的浓度，监测沟体1内的环境。温度传感器16、第一湿度传感器14、烟雾传感器15和氧气传感器17、水泵10、抽风机6、第一水浸传感器11和第二水浸传感器12均与控制盒9相连接。

控制盒9设置在沟体1的外部。控制盒9内设有控制器、电源、存储器、定时模块、驱动电路、报警装置和无线通信模块，电源、存储器、定时模块、驱动电路、报警装置和无线通信模块均与控制器相连接，驱动电路分别与抽风机6和水泵10相连接，无线通信模块与上位机相连接。控制器器PLC控制器，可以实现对抽风机6和水泵10的高精度自动控制。无线通信模块的设置，实现了运维人员通过上位机对沟体内环境的远程监视与对抽风机6和水泵10的控制。

第一湿度传感器14实时监测沟体1内的空气湿度，在湿度达到存储器内预设的上限值时，控制器通过驱动电路自动启动抽风机6，进行通风除潮。第二水浸传感器12和第一水浸传感器11实时监测蓄水池3内的水位，并在水位超限时，控制器通过驱动电路自动启动水泵10，进行排除蓄水池3内的积水。温度传感器16实时监测沟体1内的空气温度，并在湿度达存储器存储的设定值时，控制器通过驱动电路自动启动抽风机6，进行通风降温。烟雾传感器15实时监测沟体1内的烟雾浓度，控制器将其与存储器内存储的正常烟雾浓度进行比较，确定是否有火灾、冒烟等危险发生，如果浓度超过设定值，控制器启动报警装置，提醒变电站内的工作人员及时处理。氧气传感器17实时监测沟体1内的空气含氧量，制器将其与存储器内存储的正常氧气浓度进行比较，当含氧量低时，控制器启动报警装置，提醒变电站内的工作人员及时处理。同时，控制器将温度传感器16、第一湿度传感器14、烟雾传感器15和氧气传感器17、第一水浸传感器11和第二水浸传感器12检测参数值通过无线通信模块传送至上位机，并且将其与存储器内存储的预设值进行比较结果，并将比较结果显示在上位机上，提醒工作人员及时处理。同时，工作人员根据检测结果可以通过上位机向控制发送控制指令。

当第二水浸传感器12检测到水时，说明蓄水池3内的水位已经到达其上部，水泵10开始工作；当第一水浸传感器11检测不到水时，说明蓄水池3内的水位已经较少，水泵10停止工作。第一水浸传感器11和第二水浸传感器12的设置，可以同时检测蓄水池3的水位上限与下限，下限不使水泵10空转，上限不使电缆沟的沟体1内的设备被浸泡，上下限间隙留有足够的储水量，避免水泵10频繁启动。

沟体1的外部设有第二湿度传感器13，当第一湿度传感器14检测的湿度值小于第二湿度传感器13检测的湿度值时，控制器通过驱动电路不启动或停止抽风机6。第二湿度传感器13的设置避免了抽风机6在潮湿天气对沟体1进行通风，加重沟体1内的湿度。

当第一湿度传感器14检测的沟体1内的湿度大于88%时，控制器通过驱动电路启动抽风机6，当第一湿度传感器14检测的沟体1内的湿度小于70%时，控制器通过驱动电路关闭抽风机6。

定时模块内设有两个定时时间，定时时间包括10分钟和4小时，当第一湿度传感器14检测到沟体1内的湿度小于70%且抽风机6工作时，定时模块将10分钟定时时间发送至控制器，控制器通过驱动电路控制抽风机6继续工作10分钟后关闭抽风机6，避免了抽风机6在湿度临界点的频繁启动，保护抽风机6的电机，延时10分钟是抽风机6的电机停止，进一步保持电缆沟沟体1的干燥度。当定时模块检测到抽风机6工作了4小时的定时时间，控制器通过驱动电路关闭抽风机6使其停止工作4小时。

水泵10为强力排污泵，不但实现排水，还避免了异物的堵塞。抽风机6为轴流抽风机，避免了异物进入沟体1内。同时，避免了水泵10因定时清理或污物堵塞而给设备造成损坏。抽风管5上均匀分布有进风口8，相邻进风口8的距离为3-5米，抽风口在电缆沟内合理布局，避免了沟体1内有抽风除潮的死角。进风口8上和抽风管5出口设有网状格栅，防止异物进入抽风管5，影响抽风机6的正常工作。

本发明可以通过控制盒9实现在就地手动、自动进行启动、停止控制水泵10和抽风机6，上位机可以通过无线通信模块监测和控制控制盒9。本发明通过控制盒9实现了变电站地下电缆沟的自动排水、自动抽风除潮，保持电缆沟沟体的干燥，大大减少电缆沟内的潮湿时间，增强地下电缆沟绝缘性能，保证电力设备运行的安全性。本发明填补了智能变电站建设的一项空白，实现了变电站电缆沟排水除潮日常化、常态化，减轻了变电运维人员工作量，并保证了电缆沟内电力设备安全稳定运行。2016年初濮阳供电公司已经对昆吾、清丰、板桥等五座变电站进行了阶段性安装，效果明显，待进一步完善，产业标准化，将进行全公司推广。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种变电站电缆沟智能综合监控系统，包括沟体（1）和盖板（7），沟体（1）内设有支架（2），支架（2）上设有电缆（4），其特征在于，所述沟体（1）一侧的下部设有蓄水池（3），蓄水池（3）的底部设有水泵（10）和第一水浸传感器（11），蓄水池（3）的上部设有第二水浸传感器（12），水泵（10）与水管（18）相连接，水管（18）穿过盖板（7）伸到沟体（1）外部；所述电缆（4）的上部设有抽风管（5），抽风管（5）上设有进风口（8），抽风管（5）伸出盖板（7）的部位上设有抽风机（6）；所述沟体（1）内设有温度传感器（16）、第一湿度传感器（14）、烟雾传感器（15）和氧气传感器（17），温度传感器（16）、第一湿度传感器（14）、烟雾传感器（15）和氧气传感器（17）、水泵（10）、抽风机（6）、第一水浸传感器（11）、第二水浸传感器（12）均与控制盒（9）相连接。

2.根据权利要求1所述的变电站电缆沟智能综合监控系统，其特征在于，所述控制盒（9）内设有控制器、电源、存储器、定时模块、驱动电路、报警装置和无线通信模块，电源、存储器、定时模块、驱动电路、报警装置和无线通信模块均与控制器相连接，驱动电路分别与抽风机（6）和水泵（10）相连接，无线通信模块与上位机相连接。

3.根据权利要求2所述的变电站电缆沟智能综合监控系统，其特征在于，所述沟体（1）的外部设有第二湿度传感器（13），当第一湿度传感器（14）检测的湿度值小于第二湿度传感器（13）检测的湿度值时，控制器通过驱动电路不启动或停止抽风机（6）。

4.根据权利要求2所述的变电站电缆沟智能综合监控系统，其特征在于，当第一湿度传感器（14）检测的沟体（1）内的湿度大于88%时，控制器通过驱动电路启动抽风机（6），当第一湿度传感器（14）检测的沟体（1）内的湿度小于70%时，控制器通过驱动电路关闭抽风机（6）。

5.根据权利要求4所述的变电站电缆沟智能综合监控系统，其特征在于，所述定时模块内设有两个定时时间，定时时间包括10分钟和4小时，当第一湿度传感器（14）检测到沟体（1）内的湿度小于70%且抽风机（6）工作时，定时模块将10分钟定时时间发送至控制器，控制器通过驱动电路控制抽风机（6）继续工作10分钟后关闭抽风机（6）；当定时模块检测到抽风机（6）工作了4小时的定时时间，控制器通过驱动电路关闭抽风机（6）使其停止工作4小时。

6.根据权利要求1所述的变电站电缆沟智能综合监控系统，其特征在于，所述水泵（10）为强力排污泵，抽风机（6）为轴流抽风机。

7.根据权利要求4所述的变电站电缆沟智能综合监控系统，其特征在于，所述抽风管（5）上均匀分布有进风口（8），相邻进风口（8）的距离为3-5米。