朱 鋒,李國(guó)成,張衛(wèi)東,高 盛

(淄博供電公司,255000)

0 引言

電纜隧道的使用，無疑是解決城市人口密集、土地資源稀缺和電網(wǎng)持續(xù)增長(zhǎng)矛盾的重要途徑。在現(xiàn)階段，電網(wǎng)隧道網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)城市型電網(wǎng)發(fā)展的主要方向。為了確保電纜隧道運(yùn)行和管理的安全性和有效性，就必須引入智能化管理系統(tǒng)，對(duì)隧道內(nèi)電纜的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行環(huán)境以及各種輔助設(shè)備的功能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。目前，國(guó)內(nèi)多數(shù)供電公司都已經(jīng)采用了電纜隧道智能化管理系統(tǒng)。其中北京電力供應(yīng)局自2005 年以來逐步實(shí)現(xiàn)了電纜一體化監(jiān)控系統(tǒng)，主要包括：電纜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電纜接地環(huán)流在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及防火防盜系統(tǒng)等。

1 電纜隧道智能化管理系統(tǒng)的特點(diǎn)

電纜隧道智能化管理系統(tǒng)是確保電力安全輸送的重要保證，通過日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)能夠有效的降低故障的發(fā)生率以及提高電纜的使用壽命。以分布式混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)成的電纜隧道智能化管理系統(tǒng)可以有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道內(nèi)電纜運(yùn)行狀態(tài)、隧道環(huán)境、輔助設(shè)備工作狀態(tài)以及特殊事件監(jiān)測(cè)和預(yù)警等功能。通過對(duì)電纜隧道運(yùn)行環(huán)境的監(jiān)測(cè)，可以掌握電纜隧道情況，對(duì)出現(xiàn)的異常情況及時(shí)做出處理。主要涉及到的監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括環(huán)境溫度：監(jiān)測(cè)特定位置的環(huán)境溫度，如附近的環(huán)境溫度，有利于溫度異常升高的判斷；環(huán)境濕度：是重要的環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)；離子感煙器：是消防報(bào)警的補(bǔ)充手段；水位監(jiān)測(cè)及水泵運(yùn)行控制：監(jiān)測(cè)隧道集水井水位，自動(dòng)或手動(dòng)開關(guān)水泵。風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況監(jiān)控：通過位于辦公室的電腦，遠(yuǎn)程監(jiān)控風(fēng)機(jī)運(yùn)行，大大提高運(yùn)行質(zhì)量，可以在火災(zāi)時(shí)關(guān)閉風(fēng)機(jī)，防止火災(zāi)快速蔓延；入口侵入紅外報(bào)警：在報(bào)警解除前，一旦有人進(jìn)入電纜隧道，立即給予警示。

2 電纜隧道智能化管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

電纜隧道智能化管理系統(tǒng)采用分層設(shè)計(jì)原則，其結(jié)構(gòu)主要分物理層（Physical Layer）、數(shù)據(jù)鏈路層（Data Link Layer）、網(wǎng)絡(luò)層（Network Layer）、傳送層（Transport Layer）、會(huì)話層（Session Layer）、表示層（Presentation Layer）以及應(yīng)用層（Application Layer）七個(gè)層次，其中物理層和數(shù)據(jù)鏈路層屬于底層協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)層、傳送層、會(huì)話層、表示層以及應(yīng)用層屬于上層協(xié)議。

電纜隧道智能化管理系統(tǒng)的物理層提供了機(jī)械、電氣、功能性和規(guī)程性功能，以便在數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體之間建立、維護(hù)和拆除物理連接。給現(xiàn)場(chǎng)總線的物理層進(jìn)一步規(guī)定了通信信號(hào)的大小和波形，其形式可以分為基帶和寬帶兩種。此外，物理層還定義了所有導(dǎo)線媒體的類型、導(dǎo)線的傳送速度、長(zhǎng)度和響應(yīng)時(shí)間以及現(xiàn)場(chǎng)裝置聯(lián)接的數(shù)量。

數(shù)據(jù)鏈路層主要包括媒體送取控制子層和邏輯鏈路控制子層兩大部分，其中媒體送取控制子層主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)共享總線媒體的傳輸管理以及檢測(cè)傳輸線路的工作狀態(tài)，而邏輯鏈路控制子層的作用主要是信號(hào)的接收以及對(duì)信號(hào)傳輸差錯(cuò)的檢測(cè)。

應(yīng)用層直接為用戶服務(wù)，提供適用于應(yīng)用、應(yīng)用管理和系統(tǒng)管理的分布式信息服務(wù)?，F(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用層主要包括應(yīng)用進(jìn)程、應(yīng)用進(jìn)程對(duì)象、應(yīng)用實(shí)體和應(yīng)用服務(wù)元素。主要提供通信功能、特殊功能以及管理功能。

現(xiàn)場(chǎng)總線用戶層主要具有標(biāo)準(zhǔn)功能和裝置描述功能。標(biāo)準(zhǔn)功能模塊的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)過程自動(dòng)化的控制策略。裝置描述功能也可以看作是裝置的驅(qū)動(dòng)，該功能主要包括現(xiàn)場(chǎng)裝置所有必須的參數(shù)描述和操作步驟，同時(shí)也包括裝置通信所需要的與主站無關(guān)的信息，可以使現(xiàn)場(chǎng)裝置實(shí)現(xiàn)真正的互動(dòng)。

2.2 系統(tǒng)功能

本文對(duì)電纜隧道智能化管理系統(tǒng)的功能特點(diǎn)主要從系統(tǒng)管理、分布式電纜監(jiān)測(cè)、前置機(jī)系統(tǒng)以及系統(tǒng)通信接口四個(gè)方面進(jìn)行分析：

首先，電纜隧道智能化管理系統(tǒng)的管理功能不僅涉及物理對(duì)象（節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)、CPU、磁盤、打印機(jī)）的管理，而且還可以對(duì)各種邏輯對(duì)象（應(yīng)用節(jié)點(diǎn)、應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫(kù)、進(jìn)程等）進(jìn)行管理，通過列表、圖形等顯示各個(gè)物理對(duì)象以及邏輯對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)，一旦出現(xiàn)異常情況，及時(shí)告警并記錄下來。

其次，電纜隧道智能化管理系統(tǒng)使用分布式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，分布式系統(tǒng)(Distributed Software Systems)是支持分布式處理的軟件系統(tǒng),是在由通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的多處理機(jī)體系結(jié)構(gòu)上執(zhí)行任務(wù)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)建立在網(wǎng)絡(luò)之上，每一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的分節(jié)點(diǎn)相互獨(dú)立，有本地的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，形成高度自治，而且每一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的分布節(jié)點(diǎn)對(duì)用戶的應(yīng)用都是透明的，用戶無需知道各節(jié)點(diǎn)的關(guān)系，能夠方便的從調(diào)度系統(tǒng)中獲取一次系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖-1 所示：

再次，電纜隧道智能化管理系統(tǒng)的前置系統(tǒng)采用組件化的方式建立，可以通過插件進(jìn)行通訊硬件擴(kuò)展，支持網(wǎng)絡(luò)通訊，支持多種不同廠家的通訊設(shè)備。前置機(jī)系統(tǒng)還支持3 個(gè)以上的通訊節(jié)點(diǎn)同時(shí)并行工作，數(shù)據(jù)互相冗余備用，任意兩個(gè)故障不影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，支持均衡負(fù)載的通訊調(diào)度策略，通過擴(kuò)充可以提供足夠的系統(tǒng)容量。電纜隧道智能化管理系統(tǒng)的通信接口能定義對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的任何數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，并可定義不同數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)周期，選擇轉(zhuǎn)發(fā)的通訊規(guī)約等；同時(shí)可以定義接受到的數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)庫(kù)任何位置。具有與其他電纜隧道集控系統(tǒng)通訊的能力以及與其它調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的互聯(lián)能力。

此外，電纜隧道智能化管理系統(tǒng)的支撐平臺(tái)可以構(gòu)建在各類廣為接受的計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用接口基礎(chǔ)上。它可以移植和分布到各種硬件體系結(jié)構(gòu)上，具有完整的功能模塊系列。構(gòu)建在電纜隧道智能化管理系統(tǒng)支撐平臺(tái)基礎(chǔ)之上的各個(gè)應(yīng)用功能即可以將所有功能有機(jī)地集成為一個(gè)整體，又可以分開實(shí)現(xiàn)，單獨(dú)使用?？梢院苋菀着c電力公司其它應(yīng)用系統(tǒng)集成，以保護(hù)用戶已有的投資，并且將電力企業(yè)內(nèi)部的信息和功能冗余降低到最小。

圖-1 分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 結(jié)論

綜上所述，我國(guó)人口高度密集、土地資源相對(duì)稀缺，城市發(fā)展過程中電網(wǎng)的增長(zhǎng)持續(xù)增高，這就給電網(wǎng)輸送提出了較高的要求，必須采用高電壓、大容量的輸變電設(shè)備以提高電力通道資源的利用率。因此，本文主要分析了電纜隧道智能化管理系統(tǒng)，通過該項(xiàng)技術(shù)可以綜合各種電纜在線監(jiān)測(cè)方法的特點(diǎn)進(jìn)行綜合分析與診斷。開展基于城市電纜網(wǎng)運(yùn)行溫度、局部放電、接地電流、直流分量等多種運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究，研究分析多狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與電纜網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行狀況的對(duì)應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而為開展城市電纜隧道的狀態(tài)檢修工作奠定基礎(chǔ)。

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