高压电缆及电缆隧道监控系统
摘要：电力行业中，高压电缆及电缆接头老化、过热极易造成故障，甚至导致重大事故的发生。
而电缆隧道、电缆井、电缆沟等场所环境复杂，易诱发事故的因素众多。
为了避免恶性事故的发生，需要对高压电缆及布设场所进行实时监控。
本文高压电缆及电缆隧道监控系统具有特点：采用光电复合缆作为电力及通信载体；比单纯的光纤测温系统实现了更多的监控功能，易进行功能扩展；通讯管理器支持220V A/C供电以及太阳能供电，可根据实际情况选择供电方式；友好的人机交互界面，智能化数据处理，支持用户自设监控阈值及报警方式（声音报警、界面报警、短信报警等）。
关键词：电缆隧道监控系统；光电复合缆；采集器；集中器
1、项目概况
电力行业中，高压电缆及电缆接头老化、过热极易造成故障，甚至导致重大事故的发生。
而电缆隧道、电缆井、电缆沟等场所环境复杂，易诱发事故的因素众多。
为了避免恶性事故的发生，需要对高压电缆及布设场所进行实时监控。
高压电缆及电缆隧道监控系统是一套保护高压电缆及电缆接头等正常工作的预警系统。
它以先进的微处理器为控制核心，采用高性能的传感器，依托光电复合缆为电力及通信载体，可对电缆隧道中的电缆温度、环境温湿度、水位、烟雾、有害气体、可燃气体等进行监测；并通过光电复合缆进行供电及信息传输，还可依据用户需求实现对风机、水泵、照明系统、图像采集系统的远程控制。
系统能有效地对电缆隧道、电缆井、电缆沟中由于高压电缆及电缆接头的老化、过热引起的事故进行早期的预警，同时可对易诱发事故的环境因素进行实时监测，为现场设备安全运行提供有力的保障。
系统具有以下特点：
（1）采用光电复合缆作为电力及通信载体。
用于供电，能有效保证系统取能安全稳定，在系统功能扩展时不受电源因素制约；用于通信，传输带宽大，能够轻易实现多路信息传送，包括视频信号。
（2）比单纯的光纤测温系统实现了更多的监控功能，易进行功能扩展。
（3）通讯管理器支持220V A/C供电以及太阳能供电，可根据实际情况选择供电方式。
（4）友好的人机交互界面，智能化数据处理，支持用户自设监控阈值及报警方式（声音报
警、界面报警、短信报警等）。
系统主要性能指标如下表所示。
系统规模最大监控距离大于10km.
最大巡视周期不大于30秒.
存储时间主机记录保存３个月以上，故障时丢失信息时间长度不大于５分钟；设备存储数据时间不小于２小时.
双机切换时间不大于５分钟.
误码率不大于10-8.
画面响应时间调出整幅画面85%的响应时间不大于２秒，其余画面不大于５秒. 备用电源工作时间电网停电后系统连续监控时间不小于2小时.
工作稳定性系统在最大传输距离，最大监控容量，最大巡检周期满足要求情况下通电试验时间不小于７天.
控制执行时间安全监控设备断电和闭锁的控制执行时间应不大于２秒.
调节执行时间满足行业相关规范、要求.
2、解决方案
在电缆隧道中，每10km（根据现场情况决定，范围5~20km）设一供电点，供送220v（或380v）低压电。
采集终端采集各传感器数据，通过光电复合缆汇聚到集中器；而连续温度场信息则经由测温光纤分析器输送到集中器。
集中器通过GPRS网络把数据传送到后台服务器，由服务器进行进一步处理，用户可通过互联网访问处理后的数据信息。
同样，系统也可将控制信号通过 GPRS网络发送至集中器，再通过光电复合缆传送至本地，进行光电转换后实现对隧道中的风机、水泵、照明系统、图像采集系统的远程控制。
GPRS 网
关
集中器(带
GPRS)
InterNet
采集
终端采集终端
采集终端光电转换/总线
通信模块
光电转换/总线通信模块光电转换/总线通信模块光电转换/总线通信模块采集终端光电转换/总线通信模块测温光纤
RS232
集中器(带GPRS)10Km
1Km 管道
测温光纤测温光纤分析仪
测温光纤
分析仪集中器(带GPRS)
集中器(带
GPRS)RS232
图 1 系统结构图
（1）采集器
采集器接收各传感器测得的数据，进行必要的转换编码后，通过光电复合缆汇聚到集中器。
采集器尺寸大小为：180×110（mm ）
图 2 采集器
（2）光电复合缆
光电复合缆集光纤、输电铜线于一体，可以解决多终端接入、设备用电、信号传输的问题。
本系统采用的光电复合缆以镀锌钢绞丝（钢绞线外层需要挤一层PE 护套）作为加强构件，周围以SZ 绞方式紧密排列着内含多芯光纤及油膏的松套管和馈电线，松套管和馈电线的间隙充满阻水油膏；外护套采用优质黑色聚乙烯塑料，也可根据需要更换为金属铠装。
本复合缆全截面阻水，具有低损耗、低色散的优点，适用于复杂环境中的供电及信号传输。
图 3 光电复合缆
（3）集中器
传感器测量到的温度信息经由测温光纤分析器输送到集中器，并由集中器通过无线网络（GPRS等）把数据传送到后台服务器。
集中器体积为：360×260×163.5（mm）
图 4 集中器
3、软件设计及系统功能
（1）监测功能
完成对系统各设备的实时监测，采用实时多任务机制对测量数据读取、传输、存储和处理、显示等。
图 5 主界面监控点界面
图 6 电缆温度显示界面图
（2）远控功能
具有对终端设备进行远程控制功能，如风机、水泵、照明等设备。
可按照约定规范，挂接多种远程终端设备，增强本系统的监测控制特性。
（3）显示打印
提供设备布置图及列表显示功能，以及常用业务报表打印功能。
显示内容包括：设备的
名称、相对位置和运行状态等，可完成漫游、分页、局部放大等功能。
图 7 终端实时温度界面
图 8 历史温度曲线图
（4）存储和查询
中心主机具有数据备份、历史数据 (参数设置及页面编辑除外)存储功能；并提供对历史数据进行追溯查询功能。
图 9 历史界面查询界面
（5）管理功能
中心具有人机对话及操作权限设置功能，以便于系统生成、参数修改、功能调用等。
提供对系统的远程监控和查询功能，以及对设备的配置管理功能。
具有网络接口、将有关信息上传至各级主管部门。
a、安全监控
系统具有对各级设备的安全控制功能。
系统及各设备必须具备防雷、防静电及抗干扰措施。
b、自诊断功能
系统具有自监视、自诊断功能。
当中心主机、集中器、采集终端等设备发生故障（如电源故障、电量不足、或通信中断）时，系统将自动报警并记录故障时间和故障设备，以供查询及打印。
c、容错功能
后台系统支持双机热备功能。
同时，前端设备具有参数掉电保护功能及数据的暂存功能，当发生通信中断时暂存状态信息，等待恢复正常时读取。
4、结束语
高压电缆及电缆隧道监控系统试点安装完成后，首先在电缆网运行监控中心对护层接地电流、电缆接头表面温度、有害气体含量、空气含氧量、隧道积水水位、温度检测进行了几十次模拟测试，水位，温度，电流，有害气体含量测试值均与模拟值相符，同时系统均及时发出报警信号，响应时间都在技术指标规定范围内。
在潮湿的电力隧道环境试点运行期间，。