一、前言

随着电网容量的增大，智能化、自动化水平的提高，电缆用量越来越大，变电站、配电房、开闭所及开关站电缆沟规模也越来越庞大复杂，由于其位于地表下，往往成为安全的死角，地沟电缆故障发生通常为隐蔽渐进方式，一旦发现事故症状，通常损失难以挽回，严重时还会影响到电网的安全运行。

为了能够帮助电力巡检人员安全、方便、快捷地管理，集可视化、智能化、无人化于一体的现代智能监控系统已逐步原有传统的管理模式，实现电缆隧道内环境及运行状态的在线实时监测，为电力安全运行提供保障。

隧道综合在线监测系统主要有有毒有害气体监测、分布式光纤测温、环境监测、火灾系统监测、视频监控、高压电缆护层环流监测、电缆局放和中心平台等组成，利用现代高科技电子技术、传感器技术、计算机网络技术、通信技术、以及嵌入式技术，对电缆隧道内环境、设备设施等数据监测和分析，实现电缆隧道设备远程监测，保障电网安全运行。

二、A电缆隧道智能综合监控系统 设计依据

2.1 《电力电缆隧道监测及通信系统设计技术导则》（Q/GDW 12080—2021）

2.2《国家电网有限公司十八项电网重大反事故措施（修订版）》（国家电网设备[2018]979号）

2,3《电力电缆通道选型与建设指导意见》（国家电网设备[2014]354号）

2.4《隧道内电缆本体及环境监测配置原则》（运检二[2017]105号）

2.5《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007

2.6《电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232-92

2.7《安全防范工程技术规范》GB50348-2014

2.8《火灾自动报警系统设计规范》(GB 50116-2013)

2.9《电力电缆分布式光纤测温系统技术规范》(DL/T 1573-2016)

2.10《视频安防监控系统工程设计规范》GB50395-2007

2.11《防盗报警控制器通用技术条件》GB12663-2001

2.12《出入口控制系统工程设计规范》GB50396-2007

2.13《视频安防监控系统工程设计规范》（GB 50395-2007）

2.14《可燃性气体探测用电气设备》（GB 20936-2009）

2.15《国家电网公司电缆通道管理规范》

三、A电缆隧道智能综合监控系统 系统组成

3.1 系统架构

3.1 系统说明

电缆隧道综合监控系统由前端在线监测系统、通信网络及综合监控平台构成。

Ø 应用层：汇总全站的实时数据信息，对全站的运行状况进行评估，并根据相关数据信息对监测层进行调度和控制。

Ø 数据层：通过统一的数据库读写接口对采集数据进行存储、解析、分发及应用的过程。

Ø 接入层：为了将监测层设备采集的数据传送到服务器而负责数据通讯传输的设备，其中包含网络交换机、服务器、通讯光纤或网线等。

Ø 监测层：直接对各监测点的状态参数进行在线检测和统计，包含各类传感器、信号采集集成单元、专业数据处理装置等设备。

四、技术方案

项目介绍

本工程项目总长XXX米，设计电缆隧道综合监控系统，包括电缆本体状态监测、电缆隧道环境在线监测等，并在就近变电站或用户指l定位置设置综合监控平台，负责电缆隧道的日常管理、设备监控和安全防范。设计如下：

4.1分布式光纤测温系统

采用先进的分布式光纤测温技术对电缆温度进行在线监测，通过在电缆表面敷设一根测温光缆实现电缆温度的监测，确保整个电缆线路运行的安全，做到实时温度测量和报警、早期预报，防患于未然。

配置说明：本期工程预估需监测X组3回电缆，共配置X台X通道10km的测温主机，测温主机安装在变电站内或就近设置安装地点。测温光缆敷设在电缆表面，并考虑适当余量。

光纤主机                                  感温光纤

4.1.1系统特点

1） 连续分布式测量
   分布式光纤传感器是真正的分布式测量，可以连续得到沿着感温光纤几十公里的测量信息，误报和漏报率大大降低。同时实现实时监测。

2） 抗电磁干扰，在高电磁环境中可以正常的工作
   光纤本身是由石英材料组成的，完l全的电绝缘；同时光纤传感器的信号是以光纤为载体的，本征安全，不受任何外界电磁环境的干扰。

3） 本征防雷
   雷电经常破坏大量的电测传感器。光纤传感器由于完l全的电绝缘，可以抵抗高电压和高电流的冲击。

4） 测量距离远，适于远程监控
   光纤的两个突出优点就是传输数据量大和损耗小，在无需中继的情况下，可以实现几十公里的远程监测。

5） 灵敏度高，测量精度高
   理论上大多数光纤传感器的灵敏度和测量精度都优于一般的传感器，实际已成熟的产品也证明了这一点。

6） 寿命长，成本低，系统简单
   光纤的材料为石英玻璃，其具有不腐蚀、耐火、耐水及寿命长的特性，通常可以服役30年。综合考虑传感器的自身成本以及以后的维护费用，使用光纤传感器可以大大降低整个工程的最终经营成本。

4.1.2技术参数

4.2电缆护层电流监测系统

本系统通过安装护层电流监测装置，实时监测接地电流大小，当金属护层接地电流异常时，系统会自动报警，信号被传送到监控平台，可实时掌握电缆金属护层接地系统的运行状况。

配置说明：护层接地电流监测装置安装在电缆金属护套接地的位置，每套护层电流监测装置包含1台护层电流采集器及3只钳形电流互感器。

数据采集主机                     电流互感器

4.2.1系统功能

1) 护层电流监测功能：对电力电缆的接地电流进行实时监测，可及早发现电缆接地电流异常，对电缆故障做出处理措施；

2) 可扩展采集电缆线路电流、护套电压、电缆接头温度、环境温湿度等；

3) 前端设备均采用低功耗设计，功率不大于3W；除电流互感器外，整体安装在隧道内部的采集装置内，具备较高的防护等级（IP68），适应隧道内潮湿的环境；

4) 可多级报警，分别为正常、提示、预警、告警、故障；

5) 实现接地电流变化率报警，即具备1分钟、15分钟及1小时接地电流变化监测；

6) 实时存储信息，可进行历史数据查询，报警信息打印等；通过WEB发布电缆护层电流等相关数据；

7) 自检功能：系统具备自检功能，可对下位机、现场设备等进行定期或实时巡检，第一时间发现通信或装置异常。

4.2.2技术参数

4.3电缆局部放电监测系统

本系统采用宽频带脉冲电流测量方法，通过在电缆接头处安装局放监测装置，对电缆本体上的局部放电信号进行检测和采集，采集到的数据通过光纤传输到后台分析系统进行数据分析处理，评估电缆的绝缘缺陷状态。

配置说明：局部放电监测装置宜布置在电缆终端接地或中间接头处，每套局部放电监测装置包含1台局放监测主机、3只局放传感器。

电缆局放监测系统

4.3.1系统特点

1) 系统通过在电缆终端、中间接头处安装的局放传感器及局放信号处理器实现对高压电缆内部发生的局部放电信号，有效地去除干扰信号，测量数据通过电缆隧道内现场工业控制总线的传输资源上传至站控级监控平台；

2) 系统主机对接收到的监测数据进行分析处理，评估电缆的缺陷状态，通过分析系统对局部放电的类型和局部放电水平进行分析判断，评估局部放电的影响，判断设备绝缘状态，并给出相应设备维护维修指导方案；

3) 专业图谱分析功能：具有局放幅值积累图、局放数据显示、单周期图数据显示、短期趋势显示图以及各种二维、三维图谱等，并能完成数据横向对比、不同图标之间的叠加对比功能；

4) 重播回放功能：可以对历史数据进行回放，可以对单个数据进行回放，也可以对多个数据进行回放，回放具有φ-q、q-t、n-t二维图谱和φ-q-n、φ-q-t三维图谱；

5) 对局部放电脉冲的波形特征进行分析，识别局部放电的类型去除噪音信号；

6) 提取局部放电信号的特征值，如时间特征，频率特征，不同类型放电间的放电时间间隔等，并利用这些特征来识别不同的放电类型；

7) 系统的采样频带在高频波段，具有较强的现场抗干扰能力强。

4.3.2技术参数

4.4隧道环境监测系统

本系统对电缆隧道内环境温湿度、CO、CH4、H2S等有害气体浓度、空气含氧量、水位等环境参数进行实时监测及报警，为电缆隧道的可靠运行以及管线运维人员的人身安全提供全面的保障，并实现节能运行。

配置说明：（电缆隧道暂按每25米划分一分区）：

Ø 通用采集单元：在每个分区设置1套；

Ø 温湿度传感器：在每个分区设置1个；

Ø 氧气传感器：在每个分区设置1个；

Ø 硫化氢传感器：在每个分区设置1个；

Ø 甲烷传感器：在每个分区设置1个；

Ø 一氧化碳传感器：在每个防火分区设置1个；

Ø 水位传感器：在每个集水井设置1个；

Ø 对通风、照明、排水的开关状态监测和远程启停控制：按需配置。

隧道环境监控架构

4.4.1系统功能

1) 有害气体含量监测功能：对隧道内的有害气体含量进行实时检测，避免对隧道内部工作人员造成伤害，需要监测的有害气体为H2S和CO。

2) 氧气含量监测功能：对电缆隧道内的氧气（O2）含量进行监测。

3) 易l燃气体含量监测功能：对电缆隧道内的甲烷（CH4）气体含量进行监测。

4) 温湿度监测功能：对电缆隧道内的温湿度进行监测。

5) 水位监测功能：对电缆隧道内的集水井水位进行监测，实现隧道内水位的自动监测、数据远程上传、异常状态报警等功能，并与排水设备联动。

6) 数据传输功能：系统能够将实时检测到的有害气体含量数据、氧气含量数据、温湿度数据传输至监控中心，并进行存储记录。

7) 联动控制功能：系统能够对隧道内的通风设备、排水设备、照明设备进行状态监测，并根据环境状况或其他报警系统联动控制隧道内的通风设备、排水设备和照明设备。

8) 报警功能：当系统检测到环境参量异常时，在监控中心软件界面弹窗报警，要求能够定位报警分区，以提醒监控中心工作人员采取相关措施。

4.5隧道视频监控系统

视频监控系统通过在电缆隧道内安装高速球型摄像机，可使值班人员在监控室就能远程及时了解电缆隧道内管线以及附属设备等的运行状况，同时还可直观监控电缆隧道内的人员活动情况，从而保证电缆隧道内管线及附属设备的运行安全。

配置说明：在电缆隧道内每20米设置一台摄像机，并在出入口或拐弯处等重点监测区域按需增设。在监控室设置视频存储设备，负责存储对应管理区域内的视频信号，存储时间为一个月。

视频监控架构

4.5.1系统功能

1) 实时视频监控功能

系统对电缆隧道内部的重要节点和设备进行实时监控，监控画面传输回监控中心，在监视器上实时显示，使中央监控管理中心值班人员清楚了解整个电缆隧道的基本情况，并及时获得意外状况的信息。

视频监控摄像机采用红外监控技术，能够在无光照条件下清楚显示现场画面，清晰反映人员进出状况和设备运行情况。

2) 视频图像显示功能

电缆隧道内每台视频监控摄像机的监控画面能够在监控中心的监视器上实时显示，并可人工操作轮询切换查看，监控画面清晰、完整。

3) 数据传输功能

系统将电缆隧道内视频监控摄像机的录像码流（4Mbps）实时传输回监控中心，传输延迟不大于300ms。

4) 录像存储与回看功能

系统将前端视频监控摄像机传输回监控中心的高清录像进行存储，采用网络硬盘录像机，存储时间1个月，操作人员能够随时翻阅过往的录像并回放查看，可同时显示、存储、检索、回放所选多个摄像机视频。

4.6隧道井盖监控系统  

本系统通过在隧道井口安装井盖监控装置，实现对井盖开启状态进行实时监测及远程开启，解决人工井的防护与防盗问题，可有效打击井盖偷盗和非法进入隧道破坏电力设备的行为。电子井盖监控系统主要由智能电子井盖、井盖数据采集控制装置、通信线路、监控主机及上位监控软件组成。

配置说明：在隧道每个井口设置1套电子井盖。

隧道井盖监控系统

4.6.1系统功能

1) 系统具有井盖位移、破损、未授权开启报警等智能监测与预警功能，实时监测井盖及出入口开闭状态功能，有效防盗以及防止非法入侵；

2) 系统具有状态量的自动采集、处理与传输功能，采用定时检测与突变唤醒检测相结合的监测方式；

3) 系统具有数据上传和本地存储功能，能正确记录动态数据，装置异常时能正确建立动态事件标示，保证记录数据的安全；

4) 系统能监测井盖开、闭和外力冲击事件，监测到的事件应能实时上报管理平台；

5) 系统支持通过RS485、NB-Iot、开关量控制等多种方式实现远程开启、关闭功能；

6) 系统井盖内部具备警示灯功能；

7) 如井盖开启或被盗，监控中心发出报警信息，并显示井盖的具体编号、位置等信息；

8) 系统可以根据时间、地点、设备编号等多种条件进行报警信息快速查询。

4.7隧道门禁监控系统

隧道门禁监控系统主要用于监视和管理电缆隧道出入口门的开启和关闭，可以有效限制未经许可人员进入电缆隧道，而对暴力强行入侵的行为以及其它异常情况予以报警。同时门禁监控宜与视频监控联动，当出入口出现“非法入侵”时可联动视频监控拍摄出入口实时画面。

配置说明：在隧道每个出入口（不包含井盖）设置1套门禁监控装置。

门禁控制单元由门禁控制器、门开关按钮、读卡器、电锁等组成。从门禁控制器引出控制线缆至各部分设备，对门禁进行智能控制。

门禁监控系统

4.7.1系统功能

1) 可以实现门远程开启等功能；

2) 可以实现地点、时间的多种权限设置；

3) 防火门监控系统能与火灾报警系统进行联动；

4) 具有多路输入、输出接口及 RS232/RS485/RJ45通信接口；

5) 支持不小于200个用户容量；

6) 可以查询自检情况、故障信息、刷卡历史信息、前端控制器资源使用情况等。

4.8隧道沉降监测系统

本系统利用静力水准仪对电缆隧道结构位移、沉降等因素进行监测，及时了解隧道变形速率和变形趋势，为判断加固施工的有效性和隧道的服役状态提供决策依据。

配置说明：沉降监测装置宜设置在深回填区域、与其它隧道或地下构筑物产生交叉穿越处等存在沉降风险的重点区域。本项目重点监测隧道接缝处，暂按每25米设置一个沉降监测点，每个监测点配置2个静力水准仪。

静力水准仪

4.8.1系统功能

1) 系统采用高精度微压静力水准仪来测量被监测点沉降的变化，实现隧道沉降监测功能，并通过数据分析有效掌握隧道相对沉降变化，达到提前风险预警的效果；

2) 系统传感器内置温度传感器，可同时监测测点位置的竖向位移及环境温度，并对沉降数据做温度补偿；

3) 通液管的一端与储液箱相连，通气管通过干燥管与储液箱连接形成内压自平衡系统，能有效消除大气压力对系统产生的影响；

4) 系统能显示每个监测点传感器的记录初始读数、位置和编号（编号由用户自己确定）等信息；

5) 系统现场采集的沉降监测数据应能通过光纤传输网络上传至监控平台；

6) 系统能对超过安全范围的监测对象值进行自动报警，相关单位可结合工程情况及监测数据进行评估分析，有利于风险隐患及时排除。

4.8.2技术参数

4.9隧道火灾报警系统

本系统主要由手动报警按钮、声光报警器、感烟探测器、火灾报警控制器及超细干粉灭火装置等组成，对电缆隧道内的火灾情况进行检测和报警，减少火灾损害，避免火灾造成电缆隧道内设施和设备财产损失。

配置说明：

Ø 在变电站控制室设置1台火灾报警主机；

Ø 在隧道内每隔25m设置1个手动报警按钮和1个声光报警器；

Ø 在隧道内每隔10m设置1个感烟火灾探测器；

Ø 在电缆接头区和接头集中区等区域设置超细干粉灭火装置；

隧道火灾报警系统

4.9.1系统功能

1) 火灾自动检测功能：系统通过感烟探测器能够及时、准确地检测出电缆隧道内部火灾发生的地点。

2) 火灾自动报警功能：系统能够接收火灾检测信号或者手动报警按钮的报警信号，在隧道内部进行声光报警，以警示隧道内部的工作人员。系统同时能够在监控中心进行声音报警，软件界面弹窗报警，在监控平台自动（或手动）将主监视器切换到发生火灾的位置，警告监控中心工作人员采取相关措施。

3) 手动火灾报警功能：当在隧道内的工作人员按下火灾报警按钮后，能够在立刻在监控中心进行报警，要求能够定位火灾发生点，警示监控中心工作人员采取相关措施。

4) 自动灭火功能：在电缆接头区和接头集中区等区域应设置超细干粉灭火装置，灭火装置应支持三种启动方式：定温启动、热启动、电控启动。

5) 与消防设备联动控制：系统具有自动控制和手动控制两种状态。在自动控制状态下，当光纤测温设备检测到火灾发生后，火灾报警系统能够自动启用事先编制好的消防预案，联动相关消防设备，如启动风机进行排烟，启动气体灭火装置等。在手动控制状态下，能够经工作人员对火灾进行确认后，启动消防预案，联动相关消防设备。

4.10隧道综合监控平台

隧道综合监控平台是一套“集成化”、“数字化”、“智能化”的安防综合管理集成平台，隧道综合在线监测系统平台是自主研发的基于SOA系统架构的集成多系统的联网平台，采用先进的软硬件开发技术，解决了系统集中管理、多级联网、信息共享、互联互通、多业务融合等问题。

综合监控平台结合大数据技术和智能网络算法。可分析和利用局放，护层，测温等多种数据源，运用数据趋势分析，人工智能学习，神经网络诊断等高新技术手段，对电缆的运行状态进行诊断分析，并输出电缆状态评价结果，为电力巡检工作提供技术辅助和数据支撑，实现**智能电网全面监测。

配置说明：监控平台设置在就就近变电站或用户指l定位置，监控平台包括硬件设备和平台软件。硬件设备包含主站服务器、千兆交换机、液晶显示器、UPS电源、设备机柜等；软件平台主要功能包括集中采集、管理站端，平面显示站端实时情况，包括设备工况、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。

界面展示

主界面

护层环流

分布式故障定位

设备控制