CN201937337U - 电力隧道综合监控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电力隧道综合监控系统。其中，该电力隧道综合监控系统包括：采集终端(1)；电力电缆监控主机(2)，与采集终端(1)连接，将采集终端(1)采集的数据汇总并发送；电力实时监控平台(3)，通过局域网与电力电缆监控主机(2)连接，响应采集终端(1)所采集的数据并进行处理。通过本实用新型，能够提高电力隧道监测效率，及时发现并排除电力隧道内故障，提高安全性的同时降低了人力成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电力隧道综合监控系统。
背景技术
目前电力隧道内主干电缆的管理还处于计划检修阶段，一般采用定期巡视的方法对电缆的运行状况进行检查。但从经济角度和技术角度来说，计划检修都有很大的局限性。例如定期试验和检修造成了很大的直接和间接经济浪费，许多绝缘缺陷和潜在的故障无法及时发现。
为了更好的保障供电安全，全面了解电力隧道标准段隧道环境状况和主干电缆的运行状态，需对运行多状态综合监测与故障进行诊断，监测范围包括：电缆接地电流、电流故障电流、电缆接头温度、隧道内有毒有害气体(硫化氢、一氧化碳、甲烷)、空气含氧量、水位等环境参量等。
电力隧道电缆管理中现有的监控方式包括人工巡查方式、取电无线监控方式和电池供电无线监控方式等。但目前人工巡查方式存在人力物资成本投入大，且不能实时监控的缺陷；取电无线监控方式由于是从电缆上感应电，因此受昼夜纤芯电流大小变化的影响，该监控方式可靠性差，故障率高；而电池供电无线监控方式的缺点是由于电池电量在比较恶劣的环境下消耗很快，因而由于电池性能不稳定导致监控故障率高，且由于人工更换电池造成本高，从而导致维护率高，而且由于电力隧道的特殊性现场无法供电，现有常规的传输和采集手段无法做到，因此只能考虑低压远程供电(10KM以上)和通信。
针对相关技术中电力隧道的监控方式可靠性差、故障率高以及效率低，导致不能及时有效监控并避免故障的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
实用新型内容
针对相关技术中电力隧道的监控方式可靠性差、故障率高以及效率低，导致不能及时有效监控并避免故障的问题而提出本实用新型，为此，本实用新型的主要目的在于提供一种电力电缆综合监控系统，以解决上述问题。
为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种电力隧道综合监控系统。
根据本实用新型的电力隧道综合监控系统包括：采集终端；电力电缆监控主机，与采集终端连接，将采集终端采集的数据汇总并发送；电力实时监控平台，通过局域网与电力电缆监控主机连接，响应采集终端所采集的数据并进行处理。
进一步地，电力实时监控平台包括：计算机，接收并处理电力电缆监控主机汇总的数据；应用服务器，接收并响应计算机上的各项数据；告警设备，在满足预设条件的情况下应用服务器触发告警设备。
进一步地，计算机包括：前端机控制装置，建立与电力电缆监控主机的通迅；联动控制装置，将电力电缆监控主机分析得到的控制命令保存至监控管理装置；监控管理装置，响应并显示控制命令；资源管理装置集中管理监控管理装置以及联动控制装置。
进一步地，告警设备包括至少以下设备之一：短信设备、语音设备、显示设备。
进一步地，电力电缆监控主机包括：监控主板，将采集终端上采集的数据上传到电力实时监控平台；铃流发生器，产生对采集终端进行巡检的信号源；通道分配板，在采集终端与电力实时监控平台之间进行多通道分配和转接；远程供电通信电源，为采集终端与电力实时监控平台提供远程电源。
进一步地，远程供电通信电源通过标准通信电缆远程接入电力隧道中的采集终端。
进一步地，采集终端包括以下终端中的任意一个或它们之间的任意组合：有害气体采集终端、水位探测终端、电力电缆接地电流采集终端、电力电缆故障电流采集终端以及电力电缆接头温度采集终端。
进一步地，采集终端还可以包括：传感器和采集器，采集器通过传感器采集数据。
通过本实用新型，采用采集终端；电力电缆监控主机，与采集终端连接，将采集终端采集的数据汇总并发送；电力实时监控平台，通过局域网与电力电缆监控主机连接，响应采集终端所采集的数据并进行处理，解决了相关技术中电力隧道的监控方式可靠性差、故障率高以及效率低，导致不能及时有效监控并避免故障的问题，进而达到了提高电力隧道监测效率，及时发现并排除电力隧道内故障，提高安全性的同时降低了人力成本的效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1是根据本实用新型实施例的电力电缆监控系统的示意图；
图2是根据本实用新型实施例的电力实施监控平台的结构示意图；
图3是根据本实用新型实施例的采集终端的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
根据本实用新型的实施例，提供了一种电力隧道综合监控系统。
图1是根据本实用新型实施例的电力电缆监控系统的示意图。如图1所示，系统包括：采集终端1；电力电缆监控主机2与采集终端1连接，将采集终端1采集的数据汇总并发送至电力实时监控平台3；电力实时监控平台3通过局域网与电力电缆监控主机2连接，响应采集终端1所采集的数据并进行处理。
本实施例通过电力实时监控平台3、电力电缆监控主机2和采集终端1三部分组成，通过对标准通信电缆远程供电和载波通信共同传输的研究和实验，实现了电力隧道内相关采集量的实时监控，并节省了大量资源，适合电力隧道的大规模监控。
本实用新型实施例中，电力实时监控平台3可以采用REAL-TIME电力实时监控平台，电力电缆监控主机2可以采用电力电缆多状态监控主机，采集终端1可以采用电力电缆多状态采集控制终端。
图2是根据本实用新型实施例的电力实施监控平台的结构示意图。如图2所示，电力实时监控平台3可以包括：计算机31、应用服务器32以及告警设备33，其中，计算机31，接收并处理电力电缆监控主机2汇总的数据；应用服务器32，接收并响应计算机32上的各项数据；告警设备33，在满足预设条件的情况下应用服务器31触发告警设备33。
本实施例中计算机32包括前端机控制装置、监控管理装置、资源管理装置以及联动控制装置，其中，前端机控制装置建立与所述电力电缆监控主机(2)的通迅；联动控制装置将电力电缆监控主机(2)分析得到的控制命令保存至监控管理装置，由监控管理装置响应并显示控制命令，资源管理装置集中管理监控管理装置以及联动控制装置；告警设备33可以包括至少以下设备之一：短信设备、语音设备、显示设备。
电力实时监控平台3支持多种常用设备的接入，能够快速对所监控的设备进行控制与数据响应，且拥有开放式的架构，便于扩展功能及第三方平台的接入。具体的由该REAL-TIME电力实时监控平台的核心应用服务器32来实现，应用服务器32能够接受收计算机31上各装置的注册申请，然后为这些装置提供采集数据、上报数据、数据分析、数据整合等多种功能，本实用新型实施例的变电站设备包括电力电缆多状态监控主机。
电力实时监控平台3的计算机31包括联动控制装置、资源管理装置、前端机控制装置以及监控管理装置。其中，联动控制装置根据用户配置的联动信息，对监控设备出现的状态变化进行分析，达到设定的条件之后，联动控制装置联动控制多个设备，实现了系统的警报状态的自动处理，极大节省了工作人员的工作量。计算机31通过资源管理装置进行集中管理与配置监控平台3上的各个工作装置，并通过前端机控制装置与电力电缆监控主机2通信。监控管理装置是展现给用户的显示平台，分为B/S、C/S两种形式，通过使用浏览器与客户端软件的形式为用户提供直观的数据、图表、仿真GIS地图展示界面，并响应用户对于监控设备的控制操作。监控管理装置是前台装置，通过组态设备的概念来组织逻辑上关联的设备，通过表格列表、组态卡片图、仿真Gis地图等形式来表示数据。报警产生的时候，监控管理装置能够实时地显示报警发生的设备，根据报警级别的不同显示为不同颜色，允许用户查看告警的详细信息，并进行告警确认。根据数据类型的不同，监控管理装置还能以曲线的形式显示历史数据，便于进行统计分析。对应于每一个组态设备，装置通过图形、动画、仪表盘、标尺等直观形式显示设备当前的状态。
针对监控系统中变电站设备的不同，根据接收数据类型的不同，系统支持多套前端机模块，可以接收数据、语音、短信、视频等多种数据格式，并实现监控设备控制、校准等功能。语音设备提供电话的语音形式主动报警、电话认证、电话控制监控设备的功能。短信设备提供短信形式的主动报警、短信控制监控设备的功能。告警中心与语音、短信设备相互联动，提供告警的消息来源。
电力电缆监控主机2包括：监控主板、铃流发生器、通道分配板、串口服务器、远程供电通信电源。其中，监控主板将采集终端1上采集的数据上传到电力实时监控平台3，铃流发生器产生对采集终端1进行巡检的信号源，通道分配板在采集终端1与电力实时监控平台3之间进行多通道分配和转接，远程供电通信电源为采集终端1与电力实时监控平台3提供远程电源。
本实用新型实施例中，电力隧道多状监控主机实现各采集终端1、控制终端和上层REAL-TIME实时监控平台3之间的对接主要由监控主板、通道分配板、铃流发生器、串口服务器、远程供电通信电源等单元组成。
其中，监控主板实现各终端通道的收发控制，将采集到的数据汇总通过网络上传到REAL-TIME上层监控平台，并对上层平台发来的巡检、采集、控制指令分析并执行。
铃流发生器产生400Hz的正弦信号，提供主机对采集控制终端巡检的信号源。
通道分配板实现主机和终端间一对多的通道分配及转接。
串口服务器实现主机和上层软件平台之间的通信(RS-232信号和ETHERNET之间的信号转换)。该串口服务器保证了远程控制，不受电力隧道电缆所处环境的影响。
远程供电通信电源：基于远程供电技术的大功率开关电源为监控主机和各采集终端提供工作电源。这种供电方式能够保证电量的实时提供，不会由于断电影响监控系统的性能，尽早发现故障，降低了系统维护成本和人力资源成本。远程供电通信电源通过标准通信缆远程接入电力隧道中的采集终端1。
采集终端1可以包括以下终端中的任意一个或它们之间的任意组合：有害气体采集终端、水位探测终端、电力电缆接地电流采集终端、电力电缆故障电流采集终端以及电力电缆接头温度采集终端。
本实施例中采集终端1包括有毒有害气、水位、电缆接地电流、电缆故障电流、电缆接头温度等各类终端。
其中，有害气体采集终端：采集终端可以固定安装在有有毒有害气体泄漏的场所，防爆等级为Ex iaIICT6。检测元件采用电化学传感器。当周围环境中有有害气体泄漏或累积时，传感器的输出也随之增加，经过一系列电子线路及单片机的处理，测量结果上传给监控主机。电路采用微功耗器件，硬件采用包含A/D、D/A、E2ROM、温度监测等大规模集成电路组成的单片机、放大电路、通讯电路以及电源控制等电路构成，软件采用数字滤波、零点自动跟踪、温度非线性修正等技术对变送器的温漂、时漂进行实时修正。在工作中随时对电化学传感器输出信号进行监测，当浓度值超过预设的报警值时发出报警信号。在监测被测气体浓度的同时也对环境温度进行监测，并根据监测到的不同环境温度对电化学传感器进行温度非线性修正。
水位探测终端：采用全密封潜入式固体压阻式液位测量仪，选用经过长期稳定性和可靠性试验的压阻式OEM传感器及高精度的变送器专用电路装入一个不锈钢壳体组成，一体化的结构和标准化信号。变送器顶部的钢帽一方面起到保护传感器膜片的作用，另一方面能使液体流畅地接触到膜片。防水电缆与外壳密封连接，通气管在电缆内。可长期投入水中使用。工作原理是液体中某一点静压力与该点到液面的距离成正比即P＝ρgh，其中P-被测点的压力(强压)ρ-介质密度g-重力加速度h-被测点到液面的高度。
电力电缆接地电流采集终端。终端利用钳型电流互感器，安装在高压电缆的接地线上，电缆作为互感器一次侧绕组，当电流流过时产生的交变磁通感应按比例耦合到二次侧绕组，通过二次侧负载电阻将信号取出，再经过运放精密整流和放大之后送入单片机做A/D转换，转换出来的数据上传给监控主机，从而实现了对电力电缆接地电流的实现监测。
电力电缆故障电流采集终端。终端用钳型保护型电流互感器，安装在高压电缆的接地线上，当由电缆击穿、短路等过流故障出现时，信号由互感器耦合至采集板，经限幅、跟踪、滤波之后送给采集终端处理器进行捕捉和波形还原，将捕捉到的信号数据上传给监控主机实现对高压电缆接地故障的实时监测。
电力电缆接头温度采集终端原理。终端采用单总线温度传感器，将温度直接转换成串行数字信号提供给单片机，单总线的优点可以在一条总线上挂接多个数字温度传感，实现对电缆多个接点处同步温度监测，同时供电和通讯一条线就可实现，节省大量的资源。
图3是根据本实用新型实施例的采集终端的结构示意图。如图3所示优选地，采集终端1还可以包括：传感器11和采集器12，采集器12通过传感器11采集数据。本实用新型实施例中传感器11可以接收水位、接地电流、故障电流、温度、有害气体等信息，并将所有信息发送至采集器12，由采集器12将这些信息汇总发送至上位极，上位极可以是电力电缆监控主机2。
上述描述的实施方案应用在了北京电力电缆公司电力隧道奥运标准段、电力隧道左安门标准段等处实际安装运行测试，结果如下：安装在隧道内的各种有毒有害气体及可燃气体采集器数值采集准确，实时反映了隧道内的各种气体含量；安装在隧道内电缆接头上的温度探头采集准确，可以实时反映电缆接头的温升变化情况；安装在电缆接地线上的电流采集器通过人工现场测试比对确认电流数据采集准确，实时反映了电缆的接地电流的变化情况；安装在电缆主体纤芯上的故障电流监控器在左安门段出现击穿短路故障时实时的捕捉到了故障并及时报警。
从以上的描述中，可以看出，本实用新型实现了如下技术效果：通过电缆多状态监控的实施，进一步提高电缆网在线监测的整体水平，在提高电力公司电缆电网供电可靠性，减少电缆停电时间，降低电缆运行检修人力物力费用，并在提高电缆网运营能力等方面有巨大的经济效益和社会效益。具体可以包括以下优点：
通过对隧道内有毒有害气体的监测，保障了隧道作业人员的生命安全和隧道本体安全，必要时还可以打开通风设备进行通风，降低有害气体和可燃气体浓度，消除火灾隐患。
通过对电缆接头温度的实时监测，当有大的温升出现时可以提早准备应急措施，有利于电缆的安全运行。
通过对隧道内水位的实时监测，当隧道内有积水出现，超过警戒线时可以控制排水设备启停，保障了电力隧道及隧道内设备的安全。
通过对电缆接地电流的实时监测，可以反映实时的接地电流变化，体现电缆的老化程度和接地是否良好，当出现接地线被盗割或人为损坏时可以报警，根据监测值可以提前消除接地隐患，减少灾害发生。
通过对电缆故障电流的实时监测，可以监测电力电缆本体的故障，如击穿、烧毁、短路等故障，并提供判断定位，有利抢修和快速反应。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本实用新型的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本实用新型不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种电力隧道综合监控系统，其特征在于，包括：
采集终端(1)；
电力电缆监控主机(2)，与所述采集终端(1)连接，将所述采集终端(1)采集的数据汇总并发送；
电力实时监控平台(3)，通过局域网与所述电力电缆监控主机(2)连接，响应所述采集终端(1)所采集的数据并进行处理。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电力实时监控平台(3)包括：
计算机(31)，接收并处理所述电力电缆监控主机(2)汇总的所述数据；
应用服务器(32)，接收并响应所述计算机(32)上的各项数据；
告警设备(33)，在满足预设条件的情况下所述应用服务器(31)触发所述告警设备(33)。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述计算机(32)包括：
前端机控制装置，建立与所述电力电缆监控主机(2)的通迅；
联动控制装置，将所述电力电缆监控主机(2)分析得到的控制命令保存至监控管理装置；
所述监控管理装置，响应并显示所述控制命令；
资源管理装置集中管理所述监控管理装置以及所述联动控制装置。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述告警设备(33)包括至少以下设备之一：短信设备、语音设备、和显示设备。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电力电缆监控主机(2)包括：
监控主板，将所述采集终端(1)上采集的所述数据上传到所述电力实时监控平台(3)；
铃流发生器，产生对所述采集终端(1)进行巡检的信号源；
通道分配板，在所述采集终端(1)与所述电力实时监控平台(3)之间进行多通道分配和转接；
远程供电通信电源，为所述采集终端(1)与所述电力实时监控平台(3)提供远程电源。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述远程供电通信电源通过标准通信电缆远程接入电力隧道中的所述采集终端(1)。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采集终端(1)包括以下终端中的任意一个或它们之间的任意组合：有害气体采集终端、水位探测终端、电力电缆接地电流采集终端、电力电缆故障电流采集终端以及电力电缆接头温度采集终端。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述采集终端(1)还可以包括：传感器(11)和采集器(12)，所述采集器(12)通过所述传感器(11)采集数据。
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| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: BEIJING ELECTRIC POWER CORP. Effective date: 20130515 Owner name: STATE ELECTRIC NET CROP. Free format text: FORMER OWNER: BEIJING ELECTRIC POWER CORP. Effective date: 20130515 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
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| TR01 | Transfer of patent right |
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| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20110817 |