淺談電力電纜隧道監(jiān)控系統(tǒng)的配置

陳朝環(huán)

（廣東省電力設(shè)計(jì)研究院，廣州 510663）

隨著城市的快速發(fā)展，電力需求不斷增加，城市的電力電纜數(shù)量也不斷增加。由于電力電纜隧道是近年來才開始普及的電纜敷設(shè)形式，國家還沒有頒布有關(guān)電纜隧道監(jiān)控系統(tǒng)的專用技術(shù)規(guī)范，電力電纜隧道監(jiān)控的配置各不相同，有必要對(duì)電力電纜隧道監(jiān)控系統(tǒng)的配置進(jìn)行探討。

1 電力電纜隧道監(jiān)控系統(tǒng)

由于電力電纜隧道與變電站運(yùn)行及維護(hù)單位不同，應(yīng)在電力電纜隧道工作井旁或變電站內(nèi)設(shè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)控制室，電力隧道預(yù)警系統(tǒng)完全獨(dú)立于變電站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)。這套監(jiān)控系統(tǒng)由配電房綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)、電力電纜與環(huán)境溫度監(jiān)測系統(tǒng)、氣體監(jiān)測系統(tǒng)、視頻監(jiān)控及紅外防盜系統(tǒng)等組成。配電房綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主機(jī)、火災(zāi)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)主機(jī)、氣體監(jiān)測控制器、光纖感溫探測控制器、視頻監(jiān)控主機(jī)等子系統(tǒng)的后臺(tái)管理設(shè)備布置在監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)控制室內(nèi)。

由于10kV及380 V配電室是無人值守配電室，系統(tǒng)可以采集回路的電壓、電流、功率、電能、頻率、功率因數(shù)、跳閘計(jì)量、開關(guān)狀態(tài)等參數(shù)，并通過通訊接口上傳至電力電纜隧道監(jiān)控系統(tǒng)，但監(jiān)控系統(tǒng)不參與電力系統(tǒng)的控制，采取“只監(jiān)不控”的方式。

通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，把配電房供配電系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)、電力電纜與環(huán)境溫度監(jiān)測系統(tǒng)、氣體監(jiān)測系統(tǒng)、視頻監(jiān)控及紅外防盜系統(tǒng)等具有完整功能的獨(dú)立子系統(tǒng)整合成一個(gè)有機(jī)體（見圖1），所有子系統(tǒng)都提供通信接口，以便組成集成管理的監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)。監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)預(yù)留通信接口，可通過電力系統(tǒng)專網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)與電力監(jiān)控中心聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的信息共享。

圖1 監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)示意圖

2 火災(zāi)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)

火災(zāi)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)主要由火災(zāi)報(bào)警控制主機(jī)和消防聯(lián)動(dòng)控制裝置、探測器、模塊、報(bào)警按鈕及警鈴等設(shè)備組成。

火災(zāi)報(bào)警控制器的報(bào)警/控制回路采用總線連接方式，可接收設(shè)于各探測區(qū)域的帶地址碼探測器火災(zāi)報(bào)警信號(hào)，并顯示其地址及信息?；馂?zāi)報(bào)警控制器接收各報(bào)警信號(hào)及確認(rèn)火災(zāi)后，可自動(dòng)或手動(dòng)向風(fēng)機(jī)、防火門等有關(guān)設(shè)備發(fā)出聯(lián)動(dòng)信號(hào)控制火情的擴(kuò)展并提供聲音報(bào)警，提示值班人員迅速撤離火災(zāi)區(qū)域。

當(dāng)電力電纜隧道距離較長（如大于1.5 km），受限于火災(zāi)報(bào)警控制器總線的通信距離，則一般在隧道兩頭各配置1個(gè)火災(zāi)報(bào)警控制器，或在每個(gè)工作井配置區(qū)域火災(zāi)報(bào)警控制器?？刂浦行呢?fù)責(zé)對(duì)應(yīng)區(qū)域（約3 km范圍）的消防報(bào)警及消防設(shè)備聯(lián)動(dòng)。

隧道內(nèi)設(shè)置感溫探測器、水浸探測器，工作井內(nèi)設(shè)感煙測控器。監(jiān)視模塊、控制模塊分別與探測器、報(bào)警按鈕及防火門、風(fēng)機(jī)、水泵等有關(guān)設(shè)備配套使用，將探測器發(fā)出的報(bào)警信號(hào)轉(zhuǎn)化為帶有地址編碼信息的信號(hào)傳送給消防主機(jī)。并接受報(bào)警主機(jī)發(fā)出的聯(lián)動(dòng)信號(hào)，使有關(guān)設(shè)備執(zhí)行正確的指令?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)原理框圖見圖2。

3 電力電纜與環(huán)境溫度監(jiān)測系統(tǒng)

近年來，由于電纜隧道的長度的增加，傳統(tǒng)的線性感溫電纜有逐漸被分布式測溫光纖系統(tǒng)取代的趨勢，表1對(duì)兩種測溫系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行了比較。

分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)由二極管激光器、波長甄別模塊、光電檢測器、信號(hào)處理電路、光纖傳感回路和計(jì)算機(jī)等設(shè)備組成，如圖3所示。

分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)為快速響應(yīng) “可定位”線型溫度監(jiān)測系統(tǒng)，對(duì)單通道2～4 km甚至更長的電纜溫度進(jìn)行監(jiān)測。每一報(bào)警控制區(qū)都可以進(jìn)行預(yù)警和報(bào)警的設(shè)定，可以設(shè)置最多500個(gè)電纜監(jiān)測區(qū)域點(diǎn)，每個(gè)報(bào)警區(qū)域的長度設(shè)定可以根據(jù)要求進(jìn)行自定義設(shè)計(jì)，每個(gè)分區(qū)可以設(shè)獨(dú)立報(bào)警值，與控制主機(jī)相連的PC機(jī)可以顯示光纖的溫度軌跡、報(bào)警信息和電纜受損點(diǎn)。

圖2 消防報(bào)警及聯(lián)動(dòng)裝置原理框圖

表1 2種不同測溫電纜的比較

圖3 分布式光纖溫度監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖

電纜隧道的測溫系統(tǒng)分為兩部分，一部分是測量電纜隧道的環(huán)境溫度，通過在隧道頂部敷設(shè)1或2根光纖測溫電纜來實(shí)現(xiàn)；另一部分是測量電纜隧道內(nèi)電力電纜的溫度，一般將測溫光纜敷設(shè)在電纜的表面，安裝過程中要確保光纜與電纜緊密接觸。

控制器提供干接點(diǎn)輸入輸出至火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。控制單元應(yīng)同火災(zāi)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)相連以提供來自火災(zāi)報(bào)警區(qū)的運(yùn)行和故障信息。

4 氣體監(jiān)測系統(tǒng)

電力電纜隧道中的電纜通常采用阻燃交聯(lián)電纜，在外部火源不持續(xù)供火的情況下，電纜不易燃燒或燃燒后能夠自熄，在外部火源持續(xù)供火的的情況下，電纜不會(huì)沿著電纜迅速蔓延。交聯(lián)電纜的PE外護(hù)套或PVC外護(hù)套均為低毒低煙且阻燃的材料，阻燃交聯(lián)電纜已經(jīng)有了成熟的技術(shù)和廣泛應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，采用這種電纜，在發(fā)生火災(zāi)的情況下能有效避免毒煙造成的人身傷害以及火災(zāi)的大范圍蔓延。

因此，不考慮電力電纜運(yùn)行產(chǎn)生的有害氣體。由于討論的是專用的電力電纜隧道，因此也不考慮從其他管道滲透出來的可燃?xì)怏w。

考慮到電纜隧道內(nèi)正常運(yùn)行時(shí)配有通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行正常散熱或換氣通風(fēng)，事故后也會(huì)進(jìn)行必要的排煙通風(fēng)，因此電力電纜隧道內(nèi)不配置有毒氣體及可燃?xì)怏w探測器。但從保護(hù)檢修人員的生命安全角度考慮，在每個(gè)工作井出入口及兩個(gè)工作井中間位置各配置1個(gè)氧氣探測器。當(dāng)隧道內(nèi)氧氣氣體含量低于某一定值時(shí)啟動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)。

氣體報(bào)警控制器輸出的傳輸距離≤1000 m，考慮到可以兩端掛氣體探測器，一般每2000 m需配置1個(gè)氣體報(bào)警控制器，因此對(duì)于長距離電纜隧道可參照前面的監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)示意圖，與區(qū)域火災(zāi)報(bào)警控制器配套配置。氣體報(bào)警控制器需提供通信接口和隧道監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)連接，可在電纜隧道監(jiān)控預(yù)警控制室監(jiān)控氣體的濃度。

5 視頻監(jiān)控及紅外防盜系統(tǒng)

為了保證電纜運(yùn)行安全，防止外來無關(guān)人員進(jìn)入隧道，電纜隧道內(nèi)還應(yīng)該設(shè)置視頻監(jiān)控及紅外防盜系統(tǒng)（見圖4）。

圖4 視頻及紅外防盜系統(tǒng)示意圖

隧道全線選用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，設(shè)1套視頻監(jiān)控系統(tǒng)（含紅外線防盜系統(tǒng)），并與火災(zāi)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)相連。隧道內(nèi)每100 m設(shè)1臺(tái)一體化攝像機(jī)，當(dāng)監(jiān)視目標(biāo)區(qū)域內(nèi)某探測器報(bào)警，可根據(jù)消防報(bào)警聯(lián)動(dòng)該區(qū)域攝像機(jī)自動(dòng)跟蹤、切換并固定相關(guān)現(xiàn)場圖像，錄像功能等立即響應(yīng)。圖像監(jiān)視系統(tǒng)具有圖像處理、錄像、觀看及上傳圖像功能，監(jiān)視分布在隧道內(nèi)所有設(shè)備、設(shè)施。對(duì)環(huán)境和進(jìn)站人員進(jìn)行全方位的布防監(jiān)視，對(duì)偷盜行為或其它不良行為進(jìn)行監(jiān)視并保留證據(jù)，滿足大范圍、遠(yuǎn)距離監(jiān)視的要求，降低日常巡檢工作量。

在每個(gè)出入口設(shè)1臺(tái)定位攝像機(jī)監(jiān)視人員的進(jìn)出。在每個(gè)出入口、通風(fēng)井、逃生口等與外界相通處設(shè)置1對(duì)紅外防盜探測器。

在電纜隧道控制室配置1個(gè)控制柜，用于安裝視頻主機(jī)、報(bào)警接口單元、光端機(jī)等監(jiān)控設(shè)備。

6 結(jié)語

綜上所述，由于電纜隧道內(nèi)一般沒有設(shè)主動(dòng)的消防設(shè)施，因此被動(dòng)的監(jiān)視監(jiān)控措施就顯得尤為重要。本文介紹的監(jiān)控系統(tǒng)旨在能夠全面覆蓋實(shí)時(shí)監(jiān)測隧道內(nèi)空間、輔助設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)的異常情況，能有效控制隧道內(nèi)的相關(guān)設(shè)施服務(wù)于電纜隧道。

[1]高小慶，魯斌，徐萍.500kV電力隧道主要輔助系統(tǒng)設(shè)置研究[J].華東電力，2009，37（11）∶1893-1897.

[2]王樺.基于PLC技術(shù)的長距離電纜隧道監(jiān)控系統(tǒng)[J].中國市政工程，2007，21（5）∶63-67.