帶自檢與熱插拔功能的電力隧道電纜監控系統的製作方法

2023-10-07 01:56:54

專利名稱：帶自檢與熱插拔功能的電力隧道電纜監控系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種供電電力系統地下隧道濫測系統，用於監控城市地下隧道內的供電電網運行狀態。
背景技術：
隨著智能電網建設的推進和城市電網下地工作的迅速展開，隧道內部電網運行安全越來越受到線路維護部門的重視，需要從多個環節保障地溝或淺溝電力電纜正常運行，如電力隧道井蓋防盜和非法開啟的監控、電力隧道綜合環境監控、電力電纜接地電流監測、電力隧道入口門禁及防火門監控等。為了達到以上所需，已產生了一些電力隧道狀態監控系統，但經申請人分析和試驗後，得出如下的一些不足1、電力隧道狀態監控系統做法是採用將各個功能系統多合一設計的方式，這種系統架構的優勢在於，系統設計實現比較容易，設備的製造成本有所節省，但是這樣做的劣勢也是顯而易見的，比如故障定位困難，一旦系統出現故障將整體癱瘓，子系統之間的運行會相互影響，維護技術要求比較專業，不熟悉整個系統將沒有辦法維護，維護時間較長，維護成本較高。2、因無法解決無線設備在隧道下面的信號覆蓋問題和長時間(達到1. 5年以上)設備自身供電問題，所以只能有線方式組網，不能兼顧地溝，淺溝，偏遠隧道的情況。3、不能很好的解決遠距離設備供電和通信問題，所以基本採用新建供電網絡和傳輸網絡的方式來進行系統組網，這樣在隧道惡劣的環境無疑是新增兩套故障點，給後續的維護工作帶來很多不確定的隱患。

實用新型內容為了保護電力供應，保證隧道內電纜的安全，保證電力電纜正常工作，本實用新型提出了一種帶自檢與熱插拔功能的電力隧道電纜監控系統。它主要包括狀態監測與設備控制單元、數據傳輸單元、數據監控中心。所述的狀態監測與設備控制單元包括電纜護層電流監測單元、隧道環境監測控制單元、井蓋監測控制單元、隧道入口監測控制單元、防火門監測控制單元；各狀態監測與設備控制單元分別安插在採集箱內的主板上；主板上還設置有溼度檢測裝置、狀態自檢裝置、電源裝置。電流監測單元與套裝到電纜接地線上的電流互感器及設置在電纜接頭上的溫度傳感器連接，用以監測電纜接地線通過電流及電纜接頭溫度。隧道環境監測控制單元與溫度探測器、氣體探測器、水位探測器連接；同時與風機開啟裝置、水泵開啟裝置連接。井蓋監測控制單元與井蓋開啟監測裝置及井蓋開啟裝置連接。防火門監測控制單元與防火監測裝置及防火門啟動裝置連接。[0014]隧道入口監測控制單元與隧道入口監測裝置及隧道入口開啟裝置連接。所述的數據傳輸單兀為無線傳輸設備或總線傳輸；無線設備傳輸為GMS/CDMA傳輸，總線傳輸為CAN-BUSS總線傳輸。數據監控中心為分站監控中心；並且至少一個分站監控中心與綜合監控中心連接。如上所述的帶自檢與熱插拔功能的電力隧道電纜監控系統，更進一步說明為，狀態監測與設備控制單元通過數據處理單元與數據傳輸單元連接。有益效果本系統產品採用模塊化的設計方式，將狀態監測單元中的電纜護層電流監測單元、隧道環境監控單元、井蓋監控單元、隧道入口監控單元、防火門監控單元等各單元分開獨立設計，各單元之間可以進行靈活組合，這樣做最大的好處在於，一旦整個系統出現故障或者單獨單元出現故障，或者單獨的探測器出現故障，工作人員能清晰而快速的定位，可以快速的對某一故障單元進行快速替換，不影響整個系統運行，正常單元可以繼續運行，而且系統採用開放架構設計，允許第三方單元無縫接入，這樣可以簡化維護工作，大大縮短維護時間。本實用新型採用混合組網方式，採用各單元有線組網和無線組網的混合方式，由於本實用新型設備自備電源，所以在有線不可到達或者有線難以到達的地方，像地溝或者淺溝的狀態監測，我們採用無線組網方式，這樣最大的優勢在於可以提供對隧道，地溝，淺溝等多種複雜環境下系統監控的需要。本實用新型產品的探測器接入都採用CAN-BUSS總線方式，這種方式的通信與供電共用一對O. 5平方毫米粗的鎧裝電力雙絞通信電纜，不需要建立光網絡通信，通信距離可以達到10公裡，一對鎧裝電力雙絞通信電纜以總線技術最多可以連接127個設備，無光網絡故障和低壓電流接口故障，I臺設備故障不影響其他設備使用，一對雙絞線既解決了設備供電問題，又解決的設備的通信問題，同時不引入其他的低壓供電線路和傳輸網絡，保障了系統在隧道凝水環境使用的安全性。主板上還設置有溼度檢測裝置，隨時對採集箱內的環境進行檢測，並給分站監控中心發送相關的檢測數據。系統設置有狀態自檢裝置，隨時對各單元工作狀態進行自檢，一旦系統出現故障或者單獨單元出現故障，或者單獨的探測器出現故障，工作人員能清晰而快速地對故障部位進行定位。

圖1是本實用新型結構示意圖具體實施方式
本實用新型按以上方式組網狀態監測與設備控制單元、數據傳輸單元、數據監控中心串聯連接結構。本實用新型帶自檢與熱插拔功能的電力隧道電纜監控系統，在隧道環境監測控制單元內設定隧道中溫度的正常值、有害氣體正常值、隧道積水水位線值，當探測到隧道內的有害氣體含量超過正常值時，隧道環境監測控制單元向風機開啟裝置傳送啟動命令，啟動隧道風機，排出氣體，同時通過GMS/CDMA傳輸或CAN-BUSS總線向分站監控中心傳送害氣體含量值及風機狀態數據。當探測到隧道內的溫度值超過正常值時，隧道環境監測控制單元向風機開啟裝置傳送啟動命令，啟動隧道風機，降低隧道內溫度，同時通過GMS/CDMA傳輸或CAN-BUSS總線向分站監控中心傳送溫度值及風機狀態數據。當探測到隧道內的積水水位值超過正常值時，隧道環境監測控制單元向水泵開啟裝置傳送啟動命令，啟動隧道水泵，抽出積水，同時通過GMS/CDMA傳輸或CAN-BUSS總線向分站監控中心傳送積水水位值及水泵狀態數據。分站監控中心通過GMS/CDMA傳輸或CAN-BUSS總線傳輸單元向井蓋開啟裝置、或防火門啟動裝置、或隧道入口開啟裝置發出井蓋開啟命令、或防火門啟動命令、或隧道入口開啟命令，井蓋開啟裝置、或防火門啟動裝置、或隧道入口開啟裝置打開井蓋、或啟動防火門、或打開隧道入口。當分站監控中心與井蓋開啟裝置、或隧道入口開啟裝置通信出現故障，並採用應急方式開啟井蓋或隧道入口時，井蓋監測設備、隧道入口監測設備將井蓋的工作狀態數據或隧道入口的工作數據保存，在通信恢復後，傳送給分站監控中心。電流互感器探測到電纜接地線電流情況，電流監測單元將情況編寫數據信號，信號被實時傳送到分站監控中心，將探測到接地電流數據與電纜負荷數據進行對比和綜合分析，當數據異常時，將分析出的異常數通過綜合監控中心傳送給電纜管理責任人。護層接地電流和電纜接頭溫度監測是通過傳感器耦合電纜接地線的信號，將其採集到的護層接地電流參量傳送到監測中心，同時對電纜接頭溫度進行採集，把電纜接頭溫度作為輔助參數，實現對電纜的運行狀態進行有效評估。電流監測單元將從電流互感器輸入的電流信號轉換成電壓信號，並負責對獲取的數據進行初步處理，並向數據傳輸單元傳送經過處理的數據。各狀態監測單元可以根據設定進行實時值和最大值的正常和越限上報，並對上報的數據暫存。電纜接地線監測主要用於電力系統110KV及以上電纜金屬護層接地環流的監視，有線系統設計基於電纜鋪放採用的隧道鋪放方式。本實用新型的各探測設備與系統的通信及各探測設備的供電共用一對O. 5平方毫米粗的鎧裝電力雙絞通信電纜，不需要建立光網絡通信，通信距離大於5公裡，一對鎧裝電力雙絞通信電纜以總線技術最多可以連接127個設備，無光網絡故障和低壓電流接口故障，I臺設備故障不影響其他設備使用。本實用新型的各探測器與控制器功能卡可集中安裝在採集箱內，箱內可根據現場需要，安裝不同的各探測器與控制器功能卡，例如接地電流採集卡、4_20mA標準變送器卡、開關量控制卡等。採集箱採用全密封防水設計，避免因為引入設備增加隧道的安全隱患。本實用新型在特殊環境中一般採用低壓遠端直流供電。本實用新型設計基於目前國內電纜鋪放採用地溝及架空鋪放方式，各單元自帶電源，且各功能卡使用超低功耗晶片，保證在不更換電源的情況下，可以連續運行2年以上，有效避免了隧道和地溝內無電源提供下的設備運行，解決了監控設備在隧道內運行的難題。對於隧道和溝道內特殊的環境，系統採用了全防水、防酸、防腐蝕設計，能保證特殊情況下的設備長期穩定運行。採集箱應當具備如下設計鑄鋁金屬盒，防腐防鏽；全面密封，電纜進出採用防水接頭，防水等級達IP67。具有電纜匯接功能，方便施工布線；內有7個板位，可安裝7個功能卡；具備溼度自檢功能。總線抗浪湧設計。隧道入口開啟裝置可實現對監控門的集中管理，採用實時通訊方式，可以用授權的RFID射頻卡進行授權開始，也可以用中心授權遠程開啟，當通訊丟失可以用應急鑰匙現場開啟，同時隧道入口監測設備可以實時記錄和通信丟失記錄開關入口信息，待通信恢復統一上傳至分站監控中心，規範隧道進出口管理制度，有效的管理隧道的非法進入和進入身份認證問題，對隧道設備安全運行具有重要意義。
權利要求1.帶自檢與熱插拔功能的電力隧道電纜監控系統，其特徵在於， 它主要包括狀態監測與設備控制單元、數據傳輸單元、數據監控中心； 所述的狀態監測與設備控制單元包括電纜護層電流監測單元、隧道環境監測控制單元、井蓋監測控制單元、隧道入口監測控制單元、防火門監測控制單元；各狀態監測與設備控制單元分別安插在採集箱內的主板上；主板上還設置有溼度檢測裝置、狀態自檢裝置、電源裝置； 電流監測單元與套裝到電纜接地線上的電流互感器及設置在電纜接頭上的溫度傳感器連接，用以監測電纜接地線通過電流及電纜接頭溫度； 隧道環境監測控制單元與溫度探測器、氣體探測器、水位探測器連接；同時與風機開啟裝置、水泵開啟裝置連接； 井蓋監測控制單元與井蓋開啟監測裝置及井蓋丌啟裝置連接； 防火門監測控制單元與防火監測裝置及防火門啟動裝置連接； 隧道入口監測控制單元與隧道入口監測裝置及隧道入口開啟裝置連接； 所述的數據傳輸單兀為無線傳輸設備或總線傳輸；無線設備傳輸為GMS/CDMA傳輸,總線傳輸為CAN-BUSS總線傳輸； 數據監控中心為分站監控中心；並且至少一個分站監控中心與綜合監控中心連接；如權利要求1所述的帶自檢與熱插拔功能的電力隧道電纜監控系統，其特徵在於，狀態監測與設備控制單元通過數據處理單元與數據傳輸單元連接。
專利摘要本實用新型為帶自檢與熱插拔功能的電力隧道電纜監控系統，包括電纜護層電流監測單元、隧道環境監測控制單元、井蓋監測控制單元、隧道入口監測控制單元、防火門監測控制單元。各狀態監測與設備控制單元分別獨立安插在採集箱內的主板上，支持熱插拔；數據傳輸為GMS/CDMA傳輸或CAN-BUSS總線傳輸。同時主板上還設置有溼度檢測裝置，隨時對採集箱內的環境進行檢測，並給分站監控中心發送相關的檢測數據。系統設置有狀態自檢裝置，隨時對各單元工作狀態進行自檢，一旦系統出現故障或者單獨單元出現故障，或者單獨的探測器出現故障，工作人員能清晰而快速地對故障部位進行定位。
文檔編號G05B19/418GK202854583SQ20122053549
公開日2013年4月3日 申請日期2012年10月19日 優先權日2012年10月19日
發明者李成 申請人:李成