地下电缆综合在线监测

地下电缆综合在线监测预警系统应用

（技术支持*** ASTONE电气公司）2011.10

摘要：

随着城市化规模扩大建设速度加快，相应的城市附属设施建设同样发展迅速，电力电缆供电网络也得以快速发展，规模庞大的地下供电网络，电缆分布众多，如何发展同时对电力部门电缆安全运行，事故预防亦提出更高要求。

电力电缆安全运行管理设计面较多，具有分布广、相距远、地面环境复杂等特点。如果能够对其实现全天候全面监测，无疑对保障供电及电力安全生产有重大意义。由此立项有针对性监测电缆接头温度及其所处环境（井内沟内有毒气体、可燃气体、积水、井盖盖板防盗）展开研究，设立一套综合性实时数据采集和在线监测系统配合以GIS地理信息系统，已完成实现电力安全生产及现代化管理。

本系统采用无线（GPRS）通信方式在不破坏市政路面情况下，传输所监测数据，并可根据监测要求设定部分数值，辅以GIS地理信息系统准确定位，及时判断故障点并发出预警信息，上位机系统基于.NET平台B/S网络架构，具有数据分析预测功能，方便管理人员网内即时查询，能够满足综合检测管理需求，方便管理。此系统具有可靠性高、覆盖范围广、成本低、方便安装维护等特点。是一套确保地下电缆安全运行的理想系统。关键词GPRS在线监测，电缆接头温度，GIS电缆沟井

正文

输电电缆运行管理，相关部门每年都投入大量人力物力，对电缆沟井内电缆及环境进行巡视检查。特别是在高温、大负荷季节进行大量巡检工作对井沟内电缆接头进行的红外测温，井盖安全防偷窃防破坏巡视，及井沟内积水、防火观察检测等，但无法实时掌握，进行预防，及时预测。在这种情况下建立一个综合有效地电缆沟井运行状态在线监测平台，对影响运行的重要状态进行实时在线监测。

针对电力部门的应用给出了对沟井电力电缆接头温度、环境温湿度、可燃有毒气体、火灾积水、井盖防窃盗（并可扩展视频监控）、短信报警的综合在线监测系统平台，实现了电缆沟井内环境及运行状态的在线实时监测，对相关运行人员提供了可靠地数字依

据，更好的做出运行安排，减轻了劳动强度，为安全运行提供了保障。

国内电力沟井监测发展现状

目前国内对电缆沟井在线监测系统，在形式上主要以有线光纤为主，监测项目通常为电缆接头温度或沟井可燃气体监测，不能综合监测电缆沟井内多项综合环境因素，并存在有线监测安装范围局限（只在一条线路内）。不能适应电缆多分布监测的需要，投资大，施工难强度大。并对于监测的数据不能分析处理储存，不能预测预警。为有效地评估预测安排相应检修工作带来困难，建设研发新综合监测系统及可靠地数据收发、分析管理评估预测尤为重要。

监测系统的构成

系统由沟井现场安装的采集终端和系统检测主站组成

1、监测系统采集终端

电力电缆在线监测系统有若干组电缆实时无线监测装置组成，每组采集终端负责各项数据按照设定时间间隔采样、处理、保存和上传，并实现自身状态监测调整。采集终端将所有采集数据打包，通过GPRS（或CDMA）通讯模块发送给监测主站。

根据现场巡视需求在电缆沟井内适当位置安放所需传感器。每组检测设备均配备高精度工业级温度、水位、气体传感器及压力复位开关（电缆沟井盖防盗）。为了适应电缆沟井不同区域物理量的监测，该系统可根据不同井沟需求灵活调整定制传感设备。

本系统设计实现了模块化组合结构，现有

以下子系统组成：

1.电缆接头（表皮）温度在线监测

2.可燃气体、有害气态在线监测

3.环境温湿度在线监测

4.井盖（位移）状态监测

5.电缆井沟内积水水位监测

6.火灾探测仪（感烟）监测

7.系统供电自身电压在线监测

8.现场视频监测（可扩展）

9.GPRS通讯模块和短信预警模块电缆监测系统综合示意图

综合监测技术特点：

●实现了电缆沟井的综合状态监测，功能全面，极大的满足了电缆管理需要。

●系统为模块化组合结构，分配增加灵活可变。根据客户要求系统可增加新

功能，定制灵活。

●成本低，采用无线通信方式在线监测，终端采用工业级成熟应用传感器，电缆沟井

系统终端安装位置无地域限制，满足分布广泛的电缆沟井监测点设置。

●安装方便易行、灵活，并且不破坏井结构和路面等现有市政设施。

●采用低功耗、高效率无线通信技术，嵌入式技术，自动控制采集模式。无线

传输(GPRS/CDMA)网络可选，高功率射频芯片，确保数据可靠传输。

●监测装置具有极高的工作可靠性，包括供电技术，抗电磁干扰，电源管理、

低功耗设计，强干扰下微弱信号处理良好，传感器等技术的研究和开发。

●可远程集中管理配置，安全保密，多种组网适应不同需要。可根据用户要求，

子系统功能

输变电电缆综合在线监测各子系统分别实现了对电缆线路运行状态和故障情况综合状态的全天候实时分析和预防报警，为保障电缆沟井线路安全运行，减少预防事故提供有效监测手段。

电缆接头（表皮）温度在线监测

电力电缆中间接头制作质量不良、压接不紧、接触电阻过大，长期运行造成电缆头过热烧穿绝缘层，导致火灾，影响供电造成事故。通过接触式（或者红外线温感模块）温感模块（根据用户所需监测电缆数量安装不同数量模块）的对重点部位实时在线监测，当温度异常时即刻报警，上传实时数据起到过热预警数据分析功能，及时发现并消除发热造成的隐患，避免事故发生。

可燃气体、有害气态在线监测

针对井沟内容易产生有害气体、可燃气体（或燃气井泄漏气体串井）在线监测，对气体含量浓度进行分析评估，当井沟内有害气体、可燃气气体值超出设定安全范围值时及时发现并预警，避免重大爆炸事故或伤人事故发生（检修人员下井沟巡检）。

环境温湿度在线监测

电缆井沟内积水水位监测

积水探测模块由干簧管式鸭嘴或浮球传感器构成，适应各种复杂水位环境；环境温湿度模块由AM系列传感器构成，能够有效地对设备运行环境温度湿度、井沟内水位进行实时监测，上传有效数据。管理人员对井沟环境状况及时了解，方便调度管理。

井盖位移监测系统

压力探测器安装在井壁，实时对井盖打开和关闭进行监测。第一时间掌握报警信息，对缺失井盖进行及时补救，防窃盗损坏，预防伤人事故发生。

火灾探测仪（感烟）监测

火灾探测模块由红外火焰探测传感器或烟雾传感器组成。在线监测电缆井沟内烟雾及火焰的产生，第一时间掌握电缆井沟内火灾发生，及时报警预防造成重大的事故。

系统供电自身电压在线监测

对自身设备电池电压自检，及时回馈信息，管理人员及时掌握更换蓄电池时间（供电采用蓄电池或太阳能电池系统供电更换时间远远大于巡检周期），保证相关子系统正常工作，保障设备安全运行。

GPRS通讯模块和短信预警模块

模块由GPRS/GSM移动通讯模块构成，能够及时按照预定时间发送各传感器采集到的数据，支持即时查询，并在报警时即可上传报警事件，通过短信形式将预警信息通知值班人员。

现场视频监测（可扩展）

视频监测模块主要由摄像机和红外夜视灯（或LED照明灯）构成。即时查看现场环境情况，报警预警时联动拍摄上传现场图片记录实时事实，方便查询认证，分析事故成因。方便取证。

以上各项采集数据，根据管理人员要求设定的上传时间间隔通过成熟的GPRS网络上传给计算机监控中心，经过分析预测，提供人机对话界面，提供给管理部门，及时掌

握沟井情况。当超出设定报警涵值时发出报警信息，现场预警模块通过GPRS模块并对值班手机发送报警短信。

2、电缆在线监测系统另一重要构成部分就是监测主站

主站由主机服务器和分析监控软件构成，是数据处理和分析的中心。数据采集终端与主站间的数据传输是通过GPRS（CDMA）无线通讯网络来完成的。系统平台根据监测主站汇集的各节点（每个沟井各采集器上传的数据）数据进行全面报表分析，报警分析判断，实时监测电缆沟井电缆运行及环境状态，使管理人员得以最新资料，安排调度处置工作得心应手。

系统主站软件

软件界面具有登陆人员权限管理、数据报表查询、报警时间显示和报警时间查询功能，并结合GIS全球地理信息系统给出工作沟井具体坐标，对每一个电缆井进行编号，保证了数据的唯一性。以地图方式显示，方便以图形化界面查询，可实时显示所有所检测的沟井信息，支持即时查询。软件支持参数设置调整功能，可根据季节变换或者监测临时计划改变来设置调整报警参数。

登陆信息人员管理综合界面：

在运行中报警信息会以故障点屏幕闪烁报警来提醒监控操作人员有异常情况发生，现场根据故障类型发送即时短信（通过GPRS/GSM）通知值班人员，使电缆沟井故障预测、报警及时，技术管理有很大程度的提高。

报警预警弹出框：

配合GIS 全球地理信息系统定位准确：

实时数据上传：

实时数据预警分析：

显示当前个监测点数据，报警信息显示：

数据库扩展：

系统数据库具备各项数据查询功能。添加设置电缆检测设备简易，便于增设监测点和系统扩展，对电缆沟井沟井内各项环境参数灵活配置。可根据季节变化或监测需要适当调整设定各监测点报警数值。软件系统基于.NET 和B/S网络结构，便于企业各部门网络查询调用资料。

结论

综上所述，本文提出的电缆沟井综合监测系统具有检测项目模块化、可靠性高、便于安装和维护，低功耗、低成本等优点，能够在电力电缆沟井巡检中节省大量人力物力，节约运行成本。鉴于规模庞大的地下供电网络，电缆分布众多的特点，此系统对避免电缆火灾、爆炸、被盗事故的发生，增强地下电网的安全运行可靠性，提高企业经济效益有着重大而深远的意义。