江苏丰和隧道设备有限公司 江苏省扬州市 225000
摘要：随着电力行业的不断改革和进步，城市电网高压架空线路已不能满足当前城市建设规划的要求。与架空线路相比，电缆隧道不仅节省了城市空间，而且避免了雷电天气和人为因素造成的电气事故。因此，电缆隧道的建设规模和长度不断增加。
关键词：电缆隧道；设备状态监测；运维系统设计
引言
我国人口密集，土地资源稀缺，在城市化高速推进的过程中，电力供应需求量增长迅速，电网密集程度较高，这就要求城市电网建设需要采用高电压、大容量的输变电设备来满足城市密集人口的供电需求。在城市有限的空间内，变电站通过供电网络与用户端相联，目前，常采用高电压、大截面的电缆满足用户的输电需求，但是该类电缆在运行过程中会产生大量热能，影响电缆运行寿命，并且容易引发火灾等灾害。随着电缆隧道规模越来越大，结构越来越复杂，影响电缆正常运行的因素日趋复杂，人工监控难度越来越大。因此，需要通过智能监控系统对电缆隧道进行实时监控，提升电缆运行的安全性和可靠性。
1状态监测及分析功能
1.1功能架构
状态监测是应用分析的基础，应用分析功能是系统的核心，是对设备当前的运行状态、性能参数的综合性分析和评价。完整的流程包括状态监测、分析评价和检修策略输出，分别完成以下功能：（1）状态监测：为掌握设备健康状态，对运用中的设备进行定期或实时在线监测；（2）分析评价：依据能源设备状态特征量和性能特征，对反映设备健康状态的各状态量指标、各项数据进行分析评价，并最终得出设备健康状态等级；（3）检修策略输出：以设备状态为基础，通过设备信息收集、状态监测与诊断、状态评价、风险评估等手段，综合考虑安全、可靠性、环境、成本等要素，制定检修策略，合理安排检修计划并实施的设备运行维护、试验检修管理模式。
1.2状态分析功能
状态分析过程是电缆隧道中一些仪表、风机、水泵等重要设备状态检修的依据，也是最为关键的环节，根据分析结果可以合理安排设备检修任务和计划，避免重大安全事故的发生。（1）仪表故障分析诊断。电缆隧道中的传感器仪表主要包括环境监测的气体传感器、温湿度传感器、液位传感器等，电力相关的电压、电流、功率等智能仪表。由于长期在恶劣的环境下工作，仪表经常会出现故障，当仪表本身发生故障或读数异常时，将无法监测到电缆隧道内的真实状态，甚至发生与其他子系统的联动发生误动或拒动情况，导致电缆隧道内发生更加严重的运行事故。（2）设备故障分析诊断。风机是保证电缆隧道内部环境参数指标不超标的重要设备，根据风机的运行状态进行故障诊断非常重要。本文通过对风机历史故障数据的分析，建立设备故障诊断模型数据库，根据风机设备的运行参数（功耗、能效水平等）和故障特征信号（运行温度、振动等），通过大数据相关度分析，建立推理机模型，通过算法形式将专家对故障的观点清晰地表达出来，从而实现对设备故障的准确分析和预测。（3）设备性能监视。电缆隧道中设备性能监视主要是针对风机、水泵等大型高耗能设备开展，根据水泵或风机的电压、电流，以及出口流量、压差，计算泵或风机的实时运行功率、能源消耗、能源损耗、设备的运行效率、能效水平等指标，与设计参数进行对比，分析泵或风机的性能状况，做出风险评估并给出优化后的运行模式。
2电缆隧道智能综合监控系统设计
2.1硬件结构设计
电缆隧道智能化监控系统采用分层分布式结构，包括硬件层、操作系统层、通用中间件层、支撑层以及应用层。
电缆隧道智能综合监控系统的硬件层包括电缆隧道传感器、网络通讯设备、服务器、客户机等，服务器是整个系统的核心，基本任务是数据的维护和数据的处理；操作系统层具有较强的适用性，可选用UNIX、Windows、Linux等操作系统；通用中间层可以增加组件确保智能综合监控系统的技术优越性；支撑层为电缆隧道智能综合监控系统软件开发提供一个支撑平台；应用层实现对电缆线路及其他电力设备的监控和管理，包括环境监测、消防、火灾预警等。
2.2软件结构设计
电缆隧道智能化监控系统采用分布式结构设计，每一个子系统独立控制，提高系统运行的可靠性。系统内所有子系统通过物联网实现信息互通，位于隧道内部的前端传感器可以实时采集电缆线路及其他电力设备的运行数据信息，并且通过通信系统发送至后台服务器，子系统之间也可以直接建立数据链路，提升信息传输速率的同时可以有效保证每一个子系统都能获得的统一、完整、实时的数据，实现电缆线路和其他电力设备运行状况信息的监控、分析和管理功能。电缆隧道智能化监控系统集中采集、管理电缆隧道内各个站端系统，平面显示各站端实时情况，包括隧道内部地图、电缆线路接头、电力设备工况、实时检测数据曲线与历史数据曲线等界面，直观的描述现场环境状态。
2.3系统安全性设计
为确保电缆隧道智能综合监控系统工作的安全性和可靠性，采取有效的杀毒软件防止黑客入侵和病毒侵袭，降低系统故障和死机造成的影响。电缆隧道智能综合监控系统具备数据存储、恢复功能，提升系统结构和其他操作的安全性。此外，系统在线编辑、数据库修改和数据建立等，不会影响监控系统正常运行。通过数据库分区保证关键数据的按群星，防止误操作造成的数据丢失。通过电网安全防护体系实现电缆隧道智能监控系统的软件和外界通信之间的物理隔离。
2.4检修运维任务派发
当系统监测到电缆隧道中的设备异常时，通过设备告警与工单系统的结合，自动生成检修任务，实现设备报警－工单生成－任务派发－自动抢单－设备故障排除－处理情况汇报，整个流程的完全自动化。摆脱传统需要监控中心发现故障、人工记录、派发工单、指派人员现场处理、将处理结果反馈、现场核实的模式，提高了管理的智能化水平，减少运维人员的工作量。运维人员也不需要随时关注监控系统，系统有报警工单推送，没有报警不需要做处理。系统报警信号产生时，系统自动生成工单，并通过手机APP推送给相应项目的维护人员，维护人员根据自己的技能情况选择是否抢单去处理。管理人员也可以通过APP指定工单给某一维护人员处理。维护人员处理的过程中，需要通过APP扫描设备间二维码，以免走错位置，同时记录处理过程和处理结果，通过APP上传维护记录，最终通过工单量考核维护人员和管理人员。
结语
综上所述，电缆隧道智能综合监控系统作为是国家电网智能化发展智能电网的重要组成部分，涉及自动化、计算机、通信等多学科的技术应用。电缆隧道通过充分利用地下资源，在解决城市发展过程中土地资源紧缺问题的同时，为日益扩大的城市电网提供了一个优越的运行环境。随着电缆隧道的范围不断扩大，电缆敷设方式、隧道环境等问题将成为影响电缆运行状态的关键因素。现阶段，电缆绝缘老化、接头温度是最常见的电缆故障，如果不及时处理，将会引发更为严重的灾害。因此需要对电缆隧道进行实时监控，通过在隧道内设置监控系统，对电缆运行状况进行有效管理，确保城市电网安全稳定运行的同时保证人身安全，减少不必要的经济损失。
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