CN202854583U - 带自检与热插拔功能的电力隧道电缆监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型为带自检与热插拔功能的电力隧道电缆监控系统，包括电缆护层电流监测单元、隧道环境监测控制单元、井盖监测控制单元、隧道入口监测控制单元、防火门监测控制单元。各状态监测与设备控制单元分别独立安插在采集箱内的主板上，支持热插拔；数据传输为GMS/CDMA传输或CAN-BUSS总线传输。同时主板上还设置有湿度检测装置，随时对采集箱内的环境进行检测，并给分站监控中心发送相关的检测数据。系统设置有状态自检装置，随时对各单元工作状态进行自检，一旦系统出现故障或者单独单元出现故障，或者单独的探测器出现故障，工作人员能清晰而快速地对故障部位进行定位。

Description

带自检与热插拔功能的电力隧道电缆监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种供电电力系统地下隧道滥测系统，用于监控城市地下隧道内的供电电网运行状态。

背景技术

随着智能电网建设的推进和城市电网下地工作的迅速展开，隧道内部电网运行安全越来越受到线路维护部门的重视，需要从多个环节保障地沟或浅沟电力电缆正常运行，如：电力隧道井盖防盗和非法开启的监控、电力隧道综合环境监控、电力电缆接地电流监测、电力隧道入口门禁及防火门监控等。

为了达到以上所需，已产生了一些电力隧道状态监控系统，但经申请人分析和试验后，得出如下的一些不足：

1、电力隧道状态监控系统做法是采用将各个功能系统多合一设计的方式，这种系统架构的优势在于，系统设计实现比较容易，设备的制造成本有所节省，但是这样做的劣势也是显而易见的，比如：故障定位困难，一旦系统出现故障将整体瘫痪，子系统之间的运行会相互影响，维护技术要求比较专业，不熟悉整个系统将没有办法维护，维护时间较长，维护成本较高。

2、因无法解决无线设备在隧道下面的信号覆盖问题和长时间(达到1.5年以上)设备自身供电问题，所以只能有线方式组网，不能兼顾地沟，浅沟，偏远隧道的情况。

3、不能很好的解决远距离设备供电和通信问题，所以基本采用新建供电网络和传输网络的方式来进行系统组网，这样在隧道恶劣的环境无疑是新增两套故障点，给后续的维护工作带来很多不确定的隐患。

实用新型内容

为了保护电力供应，保证隧道内电缆的安全，保证电力电缆正常工作，本实用新型提出了一种带自检与热插拔功能的电力隧道电缆监控系统。

它主要包括状态监测与设备控制单元、数据传输单元、数据监控中心。

所述的状态监测与设备控制单元包括电缆护层电流监测单元、隧道环境监测控制单元、井盖监测控制单元、隧道入口监测控制单元、防火门监测控制单元；各状态监测与设备控制单元分别安插在采集箱内的主板上；主板上还设置有湿度检测装置、状态自检装置、电源装置。

电流监测单元与套装到电缆接地线上的电流互感器及设置在电缆接头上的温度传感器连接，用以监测电缆接地线通过电流及电缆接头温度。

隧道环境监测控制单元与温度探测器、气体探测器、水位探测器连接；同时与风机开启装置、水泵开启装置连接。

井盖监测控制单元与井盖开启监测装置及井盖开启装置连接。

防火门监测控制单元与防火监测装置及防火门启动装置连接。

隧道入口监测控制单元与隧道入口监测装置及隧道入口开启装置连接。

所述的数据传输单元为无线传输设备或总线传输；无线设备传输为GMS/CDMA传输，总线传输为CAN-BUSS总线传输。

数据监控中心为分站监控中心；并且至少一个分站监控中心与综合监控中心连接。

如上所述的带自检与热插拔功能的电力隧道电缆监控系统，更进一步说明为，状态监测与设备控制单元通过数据处理单元与数据传输单元连接。

有益效果：

本系统产品采用模块化的设计方式，将状态监测单元中的电缆护层电流监测单元、隧道环境监控单元、井盖监控单元、隧道入口监控单元、防火门监控单元等各单元分开独立设计，各单元之间可以进行灵活组合，这样做最大的好处在于，一旦整个系统出现故障或者单独单元出现故障，或者单独的探测器出现故障，工作人员能清晰而快速的定位，可以快速的对某一故障单元进行快速替换，不影响整个系统运行，正常单元可以继续运行，而且系统采用开放架构设计，允许第三方单元无缝接入，这样可以简化维护工作，大大缩短维护时间。

本实用新型采用混合组网方式，采用各单元有线组网和无线组网的混合方式，由于本实用新型设备自备电源，所以在有线不可到达或者有线难以到达的地方，像地沟或者浅沟的状态监测，我们采用无线组网方式，这样最大的优势在于可以提供对隧道，地沟，浅沟等多种复杂环境下系统监控的需要。

本实用新型产品的探测器接入都采用CAN-BUSS总线方式，这种方式的通信与供电共用一对0.5平方毫米粗的铠装电力双绞通信电缆，不需要建立光网络通信，通信距离可以达到10公里，一对铠装电力双绞通信电缆以总线技术最多可以连接127个设备，无光网络故障和低压电流接口故障，1台设备故障不影响其他设备使用，一对双绞线既解决了设备供电问题，又解决的设备的通信问题，同时不引入其他的低压供电线路和传输网络，保障了系统在隧道凝水环境使用的安全性。

主板上还设置有湿度检测装置，随时对采集箱内的环境进行检测，并给分站监控中心发送相关的检测数据。

系统设置有状态自检装置，随时对各单元工作状态进行自检，一旦系统出现故障或者单独单元出现故障，或者单独的探测器出现故障，工作人员能清晰而快速地对故障部位进行定位。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图

具体实施方式

本实用新型按以上方式组网：状态监测与设备控制单元、数据传输单元、数据监控中心串联连接结构。

本实用新型带自检与热插拔功能的电力隧道电缆监控系统，在隧道环境监测控制单元内设定隧道中温度的正常值、有害气体正常值、隧道积水水位线值，当探测到隧道内的有害气体含量超过正常值时，隧道环境监测控制单元向风机开启装置传送启动命令，启动隧道风机，排出气体，同时通过GMS/CDMA传输或CAN-BUSS总线向分站监控中心传送害气体含量值及风机状态数据。

当探测到隧道内的温度值超过正常值时，隧道环境监测控制单元向风机开启装置传送启动命令，启动隧道风机，降低隧道内温度，同时通过GMS/CDMA传输或CAN-BUSS总线向分站监控中心传送温度值及风机状态数据。

当探测到隧道内的积水水位值超过正常值时，隧道环境监测控制单元向水泵开启装置传送启动命令，启动隧道水泵，抽出积水，同时通过GMS/CDMA传输或CAN-BUSS总线向分站监控中心传送积水水位值及水泵状态数据。

分站监控中心通过GMS/CDMA传输或CAN-BUSS总线传输单元向井盖开启装置、或防火门启动装置、或隧道入口开启装置发出井盖开启命令、或防火门启动命令、或隧道入口开启命令，井盖开启装置、或防火门启动装置、或隧道入口开启装置打开井盖、或启动防火门、或打开隧道入口。

当分站监控中心与井盖开启装置、或隧道入口开启装置通信出现故障，并采用应急方式开启井盖或隧道入口时，井盖监测设备、隧道入口监测设备将井盖的工作状态数据或隧道入口的工作数据保存，在通信恢复后，传送给分站监控中心。

电流互感器探测到电缆接地线电流情况，电流监测单元将情况编写数据信号，信号被实时传送到分站监控中心，将探测到接地电流数据与电缆负荷数据进行对比和综合分析，当数据异常时，将分析出的异常数通过综合监控中心传送给电缆管理责任人。

护层接地电流和电缆接头温度监测是通过传感器耦合电缆接地线的信号，将其采集到的护层接地电流参量传送到监测中心，同时对电缆接头温度进行采集，把电缆接头温度作为辅助参数，实现对电缆的运行状态进行有效评估。

电流监测单元将从电流互感器输入的电流信号转换成电压信号，并负责对获取的数据进行初步处理，并向数据传输单元传送经过处理的数据。

各状态监测单元可以根据设定进行实时值和最大值的正常和越限上报，并对上报的数据暂存。

电缆接地线监测主要用于电力系统110KV及以上电缆金属护层接地环流的监视，有线系统设计基于电缆铺放采用的隧道铺放方式。

本实用新型的各探测设备与系统的通信及各探测设备的供电共用一对0.5平方毫米粗的铠装电力双绞通信电缆，不需要建立光网络通信，通信距离大于5公里，一对铠装电力双绞通信电缆以总线技术最多可以连接127个设备，无光网络故障和低压电流接口故障，1台设备故障不影响其他设备使用。

本实用新型的各探测器与控制器功能卡可集中安装在采集箱内，箱内可根据现场需要，安装不同的各探测器与控制器功能卡，例如接地电流采集卡、4-20mA标准变送器卡、开关量控制卡等。采集箱采用全密封防水设计，避免因为引入设备增加隧道的安全隐患。

本实用新型在特殊环境中一般采用低压远端直流供电。本实用新型设计基于目前国内电缆铺放采用地沟及架空铺放方式，各单元自带电源，且各功能卡使用超低功耗芯片，保证在不更换电源的情况下，可以连续运行2年以上，有效避免了隧道和地沟内无电源提供下的设备运行，解决了监控设备在隧道内运行的难题。对于隧道和沟道内特殊的环境，系统采用了全防水、防酸、防腐蚀设计，能保证特殊情况下的设备长期稳定运行。

采集箱应当具备如下设计：铸铝金属盒，防腐防锈；全面密封，电缆进出采用防水接头，防水等级达IP67。

具有电缆汇接功能，方便施工布线；内有7个板位，可安装7个功能卡；具备湿度自检功能。总线抗浪涌设计。

隧道入口开启装置可实现对监控门的集中管理，采用实时通讯方式，可以用授权的RFID射频卡进行授权开始，也可以用中心授权远程开启，当通讯丢失可以用应急钥匙现场开启，同时隧道入口监测设备可以实时记录和通信丢失记录开关入口信息，待通信恢复统一上传至分站监控中心，规范隧道进出口管理制度，有效的管理隧道的非法进入和进入身份认证问题，对隧道设备安全运行具有重要意义。

Claims (1)

1.带自检与热插拔功能的电力隧道电缆监控系统，其特征在于，

它主要包括状态监测与设备控制单元、数据传输单元、数据监控中心；

所述的状态监测与设备控制单元包括电缆护层电流监测单元、隧道环境监测控制单元、井盖监测控制单元、隧道入口监测控制单元、防火门监测控制单元；各状态监测与设备控制单元分别安插在采集箱内的主板上；主板上还设置有湿度检测装置、状态自检装置、电源装置；

电流监测单元与套装到电缆接地线上的电流互感器及设置在电缆接头上的温度传感器连接，用以监测电缆接地线通过电流及电缆接头温度；

隧道环境监测控制单元与温度探测器、气体探测器、水位探测器连接；同时与风机开启装置、水泵开启装置连接；

井盖监测控制单元与井盖开启监测装置及井盖丌启装置连接；

防火门监测控制单元与防火监测装置及防火门启动装置连接；

隧道入口监测控制单元与隧道入口监测装置及隧道入口开启装置连接；

所述的数据传输单元为无线传输设备或总线传输；无线设备传输为GMS/CDMA传输，总线传输为CAN-BUSS总线传输；

数据监控中心为分站监控中心；并且至少一个分站监控中心与综合监控中心连接；

如权利要求1所述的带自检与热插拔功能的电力隧道电缆监控系统，其特征在于，状态监测与设备控制单元通过数据处理单元与数据传输单元连接。

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