高速公路隧道消防管道温度控制和电缆沟水侵监测报警功能设计及工作原理

李振宇

（辽宁省高速公路运营管理有限责任公司宽甸分公司辽宁丹东118200）

摘要：本文介绍了将消防管道温度控制及电缆沟水侵报警两大功能模块接入指挥调度大厅的隧道电力监控管理平台，既可以实现隧道消防管道温度的全自动及远程控制，又实现配电室电缆沟进水自动报警监测功能；大幅度提升了高速公路沿线无人值守变电所的综合管理水平。

关键词：电力监控管理平台；消防管道温控；电缆沟水侵报警；无人值守变电所

0引言

我国东北地区受气候影响，冬季气候寒冷，隧道消防管道容易结冰，这就需要维护人员每天到现场检查消防管道电伴热控制柜是否正常工作，以保证通过对水消防管道进行不间断加热来防止管道冻裂；夏秋两季雨水偏多，室外进线电缆沟与配电室内部电缆沟相通，为了防止雨水进入配电室电缆沟造成停电事故，维护人员需要经常性地掀盖板来排查电缆沟是否有积水，如有疏漏或未及时发现，会对整个配电网络带来不可估量的后果。上述工作耗费人力、增加成本、存有隐患，极大的影响了高速公路隧道机电维护效率。

为了解决通过对水消防管道进行不间断加热来防止管道冻裂而导致的能耗较高问题，隧道水消防管道增设监测遥控装置，该装置实现在指挥调度大厅可以全自动控制，远程实时查看消防管道温度变化，根据需要进行远程手动温度调控，这样可以有效节能降耗，并且保证隧道消防安全运行；为了解决无法监测电缆沟水位导致积水蔓延至电缆光缆致使设备损坏的安全隐患问题，电缆沟增设水侵检测装置，该装置可以远程查看电缆沟水侵水位状态，积水蔓延至电缆光缆前设备将自动报警，避免水气延树枝型爬电，保证隧道供电线路安全运行。

1隧道电力监控管理平台概述

隧道电力监控管理平台采用分层分布式结构，系统包括现场间隔层、前置通讯层、分中心控制层三部分（见图1）。现场间隔层包括高压保护装置，低压智能监控仪表及电动机保护器，它们相对独立，完成测量、控制、保护、通讯等功能，具有实时显示电气运行状态、运行参数等功能。前置通讯层的作用是完成现场间隔层和分中心控制层之间的网络连接，实现间隔层和分中心控制层之间通信数据的上传和下达。分中心控制层采用高性能工业计算机，可实现整个配电系统中、低压电气设备遥信、遥测、遥控、遥调，既“四遥”功能，实现变电所无人值守的设计要求。

图1隧道电力监控管理系统

2隧道消防管道温度控制功能设计及工作原理

通过温度传感器与测温探测器配合使用，组成现场间隔层，监测隧道的消防管道温度，所测到的温度值在测温探测器上显示，既形成遥测数据；再将该遥测数据利用RTU通讯规约的低速总线，借助隧道内的光端收发器，以光纤为载体传输至前置通讯层的网络通讯控制器；最后通过网络通讯控制器，利用TCP通讯规约的高速网络，同样以光缆为载体，将温度遥测值上传至指挥调度大厅隧道电力监控管理平台。经过系统内部程序运算，判断现场消防管道温度是否低于温度预设值的下限值，如果所上传的温度遥测值低于该温度预设值的下限值，则隧道电力监控管理平台将通过遥控功能向相关配电室的网络通讯控制器下发遥控命令，指挥调度大厅也可以根据实际远程下发遥控命令，该命令再通过网络通讯控制器下发给电加热控制柜的仪表，只要该回路仪表接受到遥控命令，便可触发仪表遥控输出继电器，将电加热回路所带的电动操作机构合闸线圈通电，使电动操作机构合闸，接通伴热带断路器，使缠绕在隧道消防水管壁上的伴热带通电加热，进而使消防管道升温，防止消防水结冰。

同理，在消防管道加热过程中，消防管道温度数据实时经前置通讯层的网络通讯控制器，上传到指挥调度大厅隧道电力监控管理平台。经监控系统内部程序运算后，若判断现场管线温度高于温度预设值的上限值，则隧道电力监控管理平台会再次下发一个遥控命令，指挥调度大厅也可以根据实际远程下发遥控命令，再经过相关配电室的网络通讯控制器，下发给电加热回路的仪表，仪表接受遥控命令后，触发仪表内部的另一路遥控输出继电器，将电加热回路所带的电动操作机构分闸线圈通电，使电动操作机构分闸，断开伴热带断路器，使缠绕在隧道消防水管壁上的伴热带断电停止加热。

3水侵报警功能设计及工作原理

在配电室的电缆沟内放置水浸传感器，水浸传感器的两根引线，分别接到该配电室内的智能仪表一路遥信端子和遥信公共端上，组成现场间隔层。当该配电室的电缆沟进水后，雨水接触到水侵模块可触发的位置，水浸传感器被触发，相当于一个无源的常开触点闭合，这样就直接短接了智能仪表的一路遥信输入端和遥信公共端，使该智能仪表产生遥信信号。该遥信信号利用RTU协议的低速总线，上传至前置通讯层的网络通讯控制器，再通过网络通讯控制器，以光缆为载体，将该遥信信号上传至指挥调度大厅隧道电力监控管理平台。水位报警指示灯变为红色闪烁状态，即可判断对应的配电室电缆沟已经进水。

4结论

本文对实现高速公路隧道消防管道的温度控制及电缆沟水侵报警功能的设计进行了详细阐述。通过隧道电力监控管理平台软件与隧道现场关键硬件无缝衔接，很好地实现了隧道消防管道温度的全自动/手动控制和电缆沟水侵自动报警功能，节约了运营成本、提高了维护效率、消除了安全隐患，大幅度提升了高速公路沿线无人值守配电室的综合管理水平。

参考文献：

[1]黄明涛，李书舟，熊中刚主编.电力系统自动化[M].延吉：延边大学出版社，2018，1.

[2]金东海编写.功率变换开关技术电力电子的核心理论（修订版）[M].北京：机械工业出版社，2018，1.