一、前言

隨著電網容量的增大，智能化、自動化水平的提高，電纜用量越來越大，變電站、配電房、開閉所及開關站電纜溝規模也越來越龐大復雜，由于其位于地表下，往往成為安全的死角，地溝電纜故障發生通常為隱蔽漸進方式，一旦發現事故癥狀，通常損失難以挽回，嚴重時還會影響到電網的安全運行。

為了能夠幫助電力巡檢人員安全、方便、快捷地管理，集可視化、智能化、無人化于一體的現代智能監控系統已逐步原有傳統的管理模式，實現電纜隧道內環境及運行狀態的在線實時監測，為電力安全運行提供保障。

隧道綜合在線監測系統主要有有毒有害氣體監測、分布式光纖測溫、環境監測、火災系統監測、視頻監控、高壓電纜護層環流監測、電纜局放和中心平臺等組成，利用現代高科技電子技術、傳感器技術、計算機網絡技術、通信技術、以及嵌入式技術，對電纜隧道內環境、設備設施等數據監測和分析，實現電纜隧道設備遠程監測，保障電網安全運行。

二、A電纜隧道智能綜合監控系統 設計依據

2.1 《電力電纜隧道監測及通信系統設計技術導則》（Q/GDW 12080—2021）

2.2《國家電網有限公司十八項電網重大反事故措施（修訂版）》（國家電網設備[2018]979號）

2,3《電力電纜通道選型與建設指導意見》（國家電網設備[2014]354號）

2.4《隧道內電纜本體及環境監測配置原則》（運檢二[2017]105號）

2.5《電力工程電纜設計規范》GB50217-2007

2.6《電氣裝置安裝工程施工及驗收規范》GBJ232-92

2.7《安全防范工程技術規范》GB50348-2014

2.8《火災自動報警系統設計規范》(GB 50116-2013)

2.9《電力電纜分布式光纖測溫系統技術規范》(DL/T 1573-2016)

2.10《視頻安防監控系統工程設計規范》GB50395-2007

2.11《防盜報警控制器通用技術條件》GB12663-2001

2.12《出入口控制系統工程設計規范》GB50396-2007

2.13《視頻安防監控系統工程設計規范》（GB 50395-2007）

2.14《可燃性氣體探測用電氣設備》（GB 20936-2009）

2.15《國家電網公司電纜通道管理規范》

三、A電纜隧道智能綜合監控系統 系統組成

3.1 系統架構

3.1 系統說明

電纜隧道綜合監控系統由前端在線監測系統、通信網絡及綜合監控平臺構成。

? 應用層：匯總全站的實時數據信息，對全站的運行狀況進行評估，并根據相關數據信息對監測層進行調度和控制。

? 數據層：通過統一的數據庫讀寫接口對采集數據進行存儲、解析、分發及應用的過程。

? 接入層：為了將監測層設備采集的數據傳送到服務器而負責數據通訊傳輸的設備，其中包含網絡交換機、服務器、通訊光纖或網線等。

? 監測層：直接對各監測點的狀態參數進行在線檢測和統計，包含各類傳感器、信號采集集成單元、專業數據處理裝置等設備。

四、技術方案

項目介紹

本工程項目總長XXX米，設計電纜隧道綜合監控系統，包括電纜本體狀態監測、電纜隧道環境在線監測等，并在就近變電站或用戶指l定位置設置綜合監控平臺，負責電纜隧道的日常管理、設備監控和安全防范。設計如下：

4.1分布式光纖測溫系統

采用先進的分布式光纖測溫技術對電纜溫度進行在線監測，通過在電纜表面敷設一根測溫光纜實現電纜溫度的監測，確保整個電纜線路運行的安全，做到實時溫度測量和報警、早期預報，防患于未然。

配置說明：本期工程預估需監測X組3回電纜，共配置X臺X通道10km的測溫主機，測溫主機安裝在變電站內或就近設置安裝地點。測溫光纜敷設在電纜表面，并考慮適當余量。

光纖主機                                  感溫光纖

4.1.1系統特點

1） 連續分布式測量
   分布式光纖傳感器是真正的分布式測量，可以連續得到沿著感溫光纖幾十公里的測量信息，誤報和漏報率大大降低。同時實現實時監測。

2） 抗電磁干擾，在高電磁環境中可以正常的工作
   光纖本身是由石英材料組成的，完l全的電絕緣；同時光纖傳感器的信號是以光纖為載體的，本征安全，不受任何外界電磁環境的干擾。

3） 本征防雷
   雷電經常破壞大量的電測傳感器。光纖傳感器由于完l全的電絕緣，可以抵抗高電壓和高電流的沖擊。

4） 測量距離遠，適于遠程監控
   光纖的兩個突出優點就是傳輸數據量大和損耗小，在無需中繼的情況下，可以實現幾十公里的遠程監測。

5） 靈敏度高，測量精度高
   理論上大多數光纖傳感器的靈敏度和測量精度都優于一般的傳感器，實際已成熟的產品也證明了這一點。

6） 壽命長，成本低，系統簡單
   光纖的材料為石英玻璃，其具有不腐蝕、耐火、耐水及壽命長的特性，通常可以服役30年。綜合考慮傳感器的自身成本以及以后的維護費用，使用光纖傳感器可以大大降低整個工程的最終經營成本。

4.1.2技術參數

4.2電纜護層電流監測系統

本系統通過安裝護層電流監測裝置，實時監測接地電流大小，當金屬護層接地電流異常時，系統會自動報警，信號被傳送到監控平臺，可實時掌握電纜金屬護層接地系統的運行狀況。

配置說明：護層接地電流監測裝置安裝在電纜金屬護套接地的位置，每套護層電流監測裝置包含1臺護層電流采集器及3只鉗形電流互感器。

數據采集主機                     電流互感器

4.2.1系統功能

1) 護層電流監測功能：對電力電纜的接地電流進行實時監測，可及早發現電纜接地電流異常，對電纜故障做出處理措施；

2) 可擴展采集電纜線路電流、護套電壓、電纜接頭溫度、環境溫濕度等；

3) 前端設備均采用低功耗設計，功率不大于3W；除電流互感器外，整體安裝在隧道內部的采集裝置內，具備較高的防護等級（IP68），適應隧道內潮濕的環境；

4) 可多級報警，分別為正常、提示、預警、告警、故障；

5) 實現接地電流變化率報警，即具備1分鐘、15分鐘及1小時接地電流變化監測；

6) 實時存儲信息，可進行歷史數據查詢，報警信息打印等；通過WEB發布電纜護層電流等相關數據；

7) 自檢功能：系統具備自檢功能，可對下位機、現場設備等進行定期或實時巡檢，第一時間發現通信或裝置異常。

4.2.2技術參數

4.3電纜局部放電監測系統

本系統采用寬頻帶脈沖電流測量方法，通過在電纜接頭處安裝局放監測裝置，對電纜本體上的局部放電信號進行檢測和采集，采集到的數據通過光纖傳輸到后臺分析系統進行數據分析處理，評估電纜的絕緣缺陷狀態。

配置說明：局部放電監測裝置宜布置在電纜終端接地或中間接頭處，每套局部放電監測裝置包含1臺局放監測主機、3只局放傳感器。

電纜局放監測系統

4.3.1系統特點

1) 系統通過在電纜終端、中間接頭處安裝的局放傳感器及局放信號處理器實現對高壓電纜內部發生的局部放電信號，有效地去除干擾信號，測量數據通過電纜隧道內現場工業控制總線的傳輸資源上傳至站控級監控平臺；

2) 系統主機對接收到的監測數據進行分析處理，評估電纜的缺陷狀態，通過分析系統對局部放電的類型和局部放電水平進行分析判斷，評估局部放電的影響，判斷設備絕緣狀態，并給出相應設備維護維修指導方案；

3) 專業圖譜分析功能：具有局放幅值積累圖、局放數據顯示、單周期圖數據顯示、短期趨勢顯示圖以及各種二維、三維圖譜等，并能完成數據橫向對比、不同圖標之間的疊加對比功能；

4) 重播回放功能：可以對歷史數據進行回放，可以對單個數據進行回放，也可以對多個數據進行回放，回放具有φ-q、q-t、n-t二維圖譜和φ-q-n、φ-q-t三維圖譜；

5) 對局部放電脈沖的波形特征進行分析，識別局部放電的類型去除噪音信號；

6) 提取局部放電信號的特征值，如時間特征，頻率特征，不同類型放電間的放電時間間隔等，并利用這些特征來識別不同的放電類型；

7) 系統的采樣頻帶在高頻波段，具有較強的現場抗干擾能力強。

4.3.2技術參數

4.4隧道環境監測系統

本系統對電纜隧道內環境溫濕度、CO、CH4、H2S等有害氣體濃度、空氣含氧量、水位等環境參數進行實時監測及報警，為電纜隧道的可靠運行以及管線運維人員的人身安全提供全面的保障，并實現節能運行。

配置說明：（電纜隧道暫按每25米劃分一分區）：

? 通用采集單元：在每個分區設置1套；

? 溫濕度傳感器：在每個分區設置1個；

? 氧氣傳感器：在每個分區設置1個；

? 硫化氫傳感器：在每個分區設置1個；

? 甲烷傳感器：在每個分區設置1個；

? 一氧化碳傳感器：在每個防火分區設置1個；

? 水位傳感器：在每個集水井設置1個；

? 對通風、照明、排水的開關狀態監測和遠程啟停控制：按需配置。

隧道環境監控架構

4.4.1系統功能

1) 有害氣體含量監測功能：對隧道內的有害氣體含量進行實時檢測，避免對隧道內部工作人員造成傷害，需要監測的有害氣體為H2S和CO。

2) 氧氣含量監測功能：對電纜隧道內的氧氣（O2）含量進行監測。

3) 易l燃氣體含量監測功能：對電纜隧道內的甲烷（CH4）氣體含量進行監測。

4) 溫濕度監測功能：對電纜隧道內的溫濕度進行監測。

5) 水位監測功能：對電纜隧道內的集水井水位進行監測，實現隧道內水位的自動監測、數據遠程上傳、異常狀態報警等功能，并與排水設備聯動。

6) 數據傳輸功能：系統能夠將實時檢測到的有害氣體含量數據、氧氣含量數據、溫濕度數據傳輸至監控中心，并進行存儲記錄。

7) 聯動控制功能：系統能夠對隧道內的通風設備、排水設備、照明設備進行狀態監測，并根據環境狀況或其他報警系統聯動控制隧道內的通風設備、排水設備和照明設備。

8) 報警功能：當系統檢測到環境參量異常時，在監控中心軟件界面彈窗報警，要求能夠定位報警分區，以提醒監控中心工作人員采取相關措施。

4.5隧道視頻監控系統

視頻監控系統通過在電纜隧道內安裝高速球型攝像機，可使值班人員在監控室就能遠程及時了解電纜隧道內管線以及附屬設備等的運行狀況，同時還可直觀監控電纜隧道內的人員活動情況，從而保證電纜隧道內管線及附屬設備的運行安全。

配置說明：在電纜隧道內每20米設置一臺攝像機，并在出入口或拐彎處等重點監測區域按需增設。在監控室設置視頻存儲設備，負責存儲對應管理區域內的視頻信號，存儲時間為一個月。

視頻監控架構

4.5.1系統功能

1) 實時視頻監控功能

系統對電纜隧道內部的重要節點和設備進行實時監控，監控畫面傳輸回監控中心，在監視器上實時顯示，使中央監控管理中心值班人員清楚了解整個電纜隧道的基本情況，并及時獲得意外狀況的信息。

視頻監控攝像機采用紅外監控技術，能夠在無光照條件下清楚顯示現場畫面，清晰反映人員進出狀況和設備運行情況。

2) 視頻圖像顯示功能

電纜隧道內每臺視頻監控攝像機的監控畫面能夠在監控中心的監視器上實時顯示，并可人工操作輪詢切換查看，監控畫面清晰、完整。

3) 數據傳輸功能

系統將電纜隧道內視頻監控攝像機的錄像碼流（4Mbps）實時傳輸回監控中心，傳輸延遲不大于300ms。

4) 錄像存儲與回看功能

系統將前端視頻監控攝像機傳輸回監控中心的高清錄像進行存儲，采用網絡硬盤錄像機，存儲時間1個月，操作人員能夠隨時翻閱過往的錄像并回放查看，可同時顯示、存儲、檢索、回放所選多個攝像機視頻。

4.6隧道井蓋監控系統  

本系統通過在隧道井口安裝井蓋監控裝置，實現對井蓋開啟狀態進行實時監測及遠程開啟，解決人工井的防護與防盜問題，可有效打擊井蓋偷盜和非法進入隧道破壞電力設備的行為。電子井蓋監控系統主要由智能電子井蓋、井蓋數據采集控制裝置、通信線路、監控主機及上位監控軟件組成。

配置說明：在隧道每個井口設置1套電子井蓋。

隧道井蓋監控系統

4.6.1系統功能

1) 系統具有井蓋位移、破損、未授權開啟報警等智能監測與預警功能，實時監測井蓋及出入口開閉狀態功能，有效防盜以及防止非法入侵；

2) 系統具有狀態量的自動采集、處理與傳輸功能，采用定時檢測與突變喚醒檢測相結合的監測方式；

3) 系統具有數據上傳和本地存儲功能，能正確記錄動態數據，裝置異常時能正確建立動態事件標示，保證記錄數據的安全；

4) 系統能監測井蓋開、閉和外力沖擊事件，監測到的事件應能實時上報管理平臺；

5) 系統支持通過RS485、NB-Iot、開關量控制等多種方式實現遠程開啟、關閉功能；

6) 系統井蓋內部具備警示燈功能；

7) 如井蓋開啟或被盜，監控中心發出報警信息，并顯示井蓋的具體編號、位置等信息；

8) 系統可以根據時間、地點、設備編號等多種條件進行報警信息快速查詢。

4.7隧道門禁監控系統

隧道門禁監控系統主要用于監視和管理電纜隧道出入口門的開啟和關閉，可以有效限制未經許可人員進入電纜隧道，而對暴力強行入侵的行為以及其它異常情況予以報警。同時門禁監控宜與視頻監控聯動，當出入口出現“非法入侵"時可聯動視頻監控拍攝出入口實時畫面。

配置說明：在隧道每個出入口（不包含井蓋）設置1套門禁監控裝置。

門禁控制單元由門禁控制器、門開關按鈕、讀卡器、電鎖等組成。從門禁控制器引出控制線纜至各部分設備，對門禁進行智能控制。

門禁監控系統

4.7.1系統功能

1) 可以實現門遠程開啟等功能；

2) 可以實現地點、時間的多種權限設置；

3) 防火門監控系統能與火災報警系統進行聯動；

4) 具有多路輸入、輸出接口及 RS232/RS485/RJ45通信接口；

5) 支持不小于200個用戶容量；

6) 可以查詢自檢情況、故障信息、刷卡歷史信息、前端控制器資源使用情況等。

4.8隧道沉降監測系統

本系統利用靜力水準儀對電纜隧道結構位移、沉降等因素進行監測，及時了解隧道變形速率和變形趨勢，為判斷加固施工的有效性和隧道的服役狀態提供決策依據。

配置說明：沉降監測裝置宜設置在深回填區域、與其它隧道或地下構筑物產生交叉穿越處等存在沉降風險的重點區域。本項目重點監測隧道接縫處，暫按每25米設置一個沉降監測點，每個監測點配置2個靜力水準儀。

靜力水準儀

4.8.1系統功能

1) 系統采用高精度微壓靜力水準儀來測量被監測點沉降的變化，實現隧道沉降監測功能，并通過數據分析有效掌握隧道相對沉降變化，達到提前風險預警的效果；

2) 系統傳感器內置溫度傳感器，可同時監測測點位置的豎向位移及環境溫度，并對沉降數據做溫度補償；

3) 通液管的一端與儲液箱相連，通氣管通過干燥管與儲液箱連接形成內壓自平衡系統，能有效消除大氣壓力對系統產生的影響；

4) 系統能顯示每個監測點傳感器的記錄初始讀數、位置和編號（編號由用戶自己確定）等信息；

5) 系統現場采集的沉降監測數據應能通過光纖傳輸網絡上傳至監控平臺；

6) 系統能對超過安全范圍的監測對象值進行自動報警，相關單位可結合工程情況及監測數據進行評估分析，有利于風險隱患及時排除。

4.8.2技術參數

4.9隧道火災報警系統

本系統主要由手動報警按鈕、聲光報警器、感煙探測器、火災報警控制器及超細干粉滅火裝置等組成，對電纜隧道內的火災情況進行檢測和報警，減少火災損害，避免火災造成電纜隧道內設施和設備財產損失。

配置說明：

? 在變電站控制室設置1臺火災報警主機；

? 在隧道內每隔25m設置1個手動報警按鈕和1個聲光報警器；

? 在隧道內每隔10m設置1個感煙火災探測器；

? 在電纜接頭區和接頭集中區等區域設置超細干粉滅火裝置；

隧道火災報警系統

4.9.1系統功能

1) 火災自動檢測功能：系統通過感煙探測器能夠及時、準確地檢測出電纜隧道內部火災發生的地點。

2) 火災自動報警功能：系統能夠接收火災檢測信號或者手動報警按鈕的報警信號，在隧道內部進行聲光報警，以警示隧道內部的工作人員。系統同時能夠在監控中心進行聲音報警，軟件界面彈窗報警，在監控平臺自動（或手動）將主監視器切換到發生火災的位置，警告監控中心工作人員采取相關措施。

3) 手動火災報警功能：當在隧道內的工作人員按下火災報警按鈕后，能夠在立刻在監控中心進行報警，要求能夠定位火災發生點，警示監控中心工作人員采取相關措施。

4) 自動滅火功能：在電纜接頭區和接頭集中區等區域應設置超細干粉滅火裝置，滅火裝置應支持三種啟動方式：定溫啟動、熱啟動、電控啟動。

5) 與消防設備聯動控制：系統具有自動控制和手動控制兩種狀態。在自動控制狀態下，當光纖測溫設備檢測到火災發生后，火災報警系統能夠自動啟用事先編制好的消防預案，聯動相關消防設備，如啟動風機進行排煙，啟動氣體滅火裝置等。在手動控制狀態下，能夠經工作人員對火災進行確認后，啟動消防預案，聯動相關消防設備。

4.10隧道綜合監控平臺

隧道綜合監控平臺是一套“集成化"、“數字化"、“智能化"的安防綜合管理集成平臺，隧道綜合在線監測系統平臺是自主研發的基于SOA系統架構的集成多系統的聯網平臺，采用先進的軟硬件開發技術，解決了系統集中管理、多級聯網、信息共享、互聯互通、多業務融合等問題。

綜合監控平臺結合大數據技術和智能網絡算法。可分析和利用局放，護層，測溫等多種數據源，運用數據趨勢分析，人工智能學習，神經網絡診斷等高新技術手段，對電纜的運行狀態進行診斷分析，并輸出電纜狀態評價結果，為電力巡檢工作提供技術輔助和數據支撐，實現**智能電網全面監測。

配置說明：監控平臺設置在就就近變電站或用戶指l定位置，監控平臺包括硬件設備和平臺軟件。硬件設備包含主站服務器、千兆交換機、液晶顯示器、UPS電源、設備機柜等；軟件平臺主要功能包括集中采集、管理站端，平面顯示站端實時情況，包括設備工況、實時檢測數據曲線與歷史數據曲線等界面，直觀的描述現場環境狀態。

界面展示

主界面

護層環流

分布式故障定位

設備控制