徐霜
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：目前，城市的管廊弱電系統(tǒng)并沒有形成規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)方案，大多都是借鑒地鐵、隧道等的綜合監(jiān)控或者是樓宇間的自動化系統(tǒng)方案，所以現(xiàn)階段的管廊弱電系統(tǒng)方案并不完善，還需要不斷探索與進步。城市管廊弱電系統(tǒng)的門檻比較低，從而導(dǎo)致施工單位間的技術(shù)水平差異較大，而且各單位之間溝通較差，缺乏相互協(xié)作，在方案設(shè)計上也是意見不同，設(shè)計不過關(guān)。鑒于此，主要對管廊環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)進行了分析，總結(jié)了相關(guān)的技術(shù)要點，以供參考。
關(guān)鍵詞：綜合管廊； 弱電系統(tǒng)； 設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)；
引言
近幾年，我國很多城市逐步規(guī)劃并建設(shè)了地下綜合管廊。地下綜合管廊的建設(shè)，符合國家對綜合走廊的要求，也滿足了一些城市在新道路上的功能要求，且市政管線的集約化布置有利于管道的維護和保養(yǎng)。同時，地下綜合管廊擴大了城市的綜合承載力，提高了城市的服務(wù)水平。要想保證綜合管廊內(nèi)部各個網(wǎng)線的運行安全，就必須與監(jiān)控系統(tǒng)、報警系統(tǒng)等配套使用，以此提高網(wǎng)線的安全運行效率。為保證管廊內(nèi)部運行的信息能夠得到反饋，就要采取智能化的固定監(jiān)測和人工巡檢相結(jié)合的方式。本文結(jié)合地鐵廊道弱電系統(tǒng)的實際情況，對城市綜合走廊監(jiān)控報警系統(tǒng)的設(shè)計進行了分析。
1廊內(nèi)設(shè)備與環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)
1.1廊內(nèi)設(shè)備
在綜合管廊的內(nèi)部的每個防火分區(qū)里都需建一套plc控制單元，主要負責(zé)監(jiān)控每個區(qū)域內(nèi)的設(shè)備監(jiān)控，比如有風(fēng)機、照明、排水泵、綜合氣體檢測儀、供配電系統(tǒng)信息化數(shù)據(jù)設(shè)備等。其中，出／入口控制器和供配電系統(tǒng)信息化等設(shè)備是自帶控制單元的，它們可以利用rs485總線接入到plc，經(jīng)過處理后由tcp/ip通信模塊接入到工業(yè)級的交換機內(nèi)；對于管廊內(nèi)的風(fēng)機、照明、水泵、井蓋等設(shè)備來說，可以利用點對點的傳輸方式接入到plc，進而將得到的數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心。plc可以接受遠程控制，在接收到監(jiān)控中心所發(fā)送的指令之后可以對上述的設(shè)備進行監(jiān)控。除了遠程控制外，還有本地控制模式，可將各個設(shè)備的運行狀態(tài)上傳到plc內(nèi)預(yù)設(shè)的程序中并進行控制，從而接收控制信號再控制本地。以往的工程分區(qū)需要控制的點比較少，所以一般都是采用多個分工共用一個plc主機和數(shù)套分布式i/o系統(tǒng)的方式。這種方式導(dǎo)致在實際的施工過程中plc主機與數(shù)套分布式i/o模塊的分布間距過長，不利于擴展；而且有一部分plc主機和分布式i/o模塊間連接的纜線需要特殊定制，這就增加了成本。所以，針對以上兩種情況，建議綜合管廊內(nèi)部的每個分區(qū)都建設(shè)一個ｐｌｃ自控單元，既可以提高設(shè)備的穩(wěn)定性，又可以提升它的延展性。
1.2監(jiān)控系統(tǒng)功能
根據(jù)國家《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》提出的要求，必須具備地下綜合管廊的監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)要結(jié)合多種技術(shù)進行有效的監(jiān)測和管理，如計算機、通信、控制等技術(shù)，并且要保證管廊內(nèi)部各專線如電力電纜、燃氣管道等，以及管廊內(nèi)的溫濕度設(shè)備、風(fēng)機、水泵、井蓋等的運行安全。此外，要對人員定位、遠程廣播等方面進行監(jiān)控和管理，要求地下管廊內(nèi)設(shè)備的運行狀態(tài)與管廊的環(huán)境狀態(tài)要保持一致，保證管廊環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)自動化、智能化的控制。圖１顯示了城市地下綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)功能。
圖１ 城市地下綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)功能
2綜合管廊設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)分析
2.1管廊環(huán)境監(jiān)控
管廊環(huán)境主要包括環(huán)境的濕度、溫度、有害氣體、水泵、風(fēng)機等內(nèi)容，環(huán)境監(jiān)控就是要對以上內(nèi)容進行監(jiān)測。管廊內(nèi)部是一個比較封閉的空間，且逃生出口有限，所以必須要保證管廊中有害氣體、溫度、濕度等的安全，才能允許檢查維護人員進入到管廊內(nèi)部，這也是對人員安全的負責(zé)。監(jiān)測系統(tǒng)的自動化、智能化可以保證管廊環(huán)境的安全，如當(dāng)廊內(nèi)氧氣過低、溫度濕度等過高時，監(jiān)測系統(tǒng)會自動發(fā)出警報并開啟通風(fēng)設(shè)備，強行換氣；如若積水坑的水位過高，它同樣會發(fā)出警報并停止排水泵的運行。
2.2火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)
火災(zāi)監(jiān)測適合采用以光纖測溫機和感溫光纖等作為主要的火災(zāi)監(jiān)測裝置。測溫光纖負責(zé)確定火災(zāi)發(fā)生的具體位置，然后再將這些信息傳輸給光纖測溫主機；測溫光纖主機的任務(wù)就是將火災(zāi)發(fā)生的位置、溫度以及火災(zāi)的報警信號傳輸給火災(zāi)報警裝置，火災(zāi)報警系統(tǒng)再發(fā)動消防聯(lián)動信號。部分管廊內(nèi)部會設(shè)置一些其他主要的火災(zāi)監(jiān)測裝置，如感煙探測器、感溫光柵等。感煙探測器的使用效果其實并不理想，主要是因為管廊內(nèi)部的給排水管、通信電纜的材料屬于不易燃燒或是不燃的，電力電纜等也是阻燃或者是耐火的，所以當(dāng)管廊內(nèi)部出現(xiàn)火或大量煙氣時，感溫裝置早就發(fā)出動作了，而感煙器反應(yīng)較慢，所以安裝感煙探測器裝置的意義不是很大。感溫光柵的作用也是有局限性的，它主要是點式感溫，且監(jiān)測時間是非連續(xù)性的，所以綜合管廊內(nèi)部不適合將感煙探測器和感溫光柵作為主要的火災(zāi)探測器，感溫光纖測溫是很好的選擇。
2.3傳輸主干網(wǎng)
為了能夠建立一個安全可靠且快速的通信通道，本工程將管廊內(nèi)部的plc控制器、門禁監(jiān)控系統(tǒng)、巡更管理系統(tǒng)等與監(jiān)控中心建設(shè)一個傳輸主干網(wǎng)，并結(jié)合綜合管廊的特點及走向，設(shè)置兩個千兆光纖環(huán)網(wǎng)的傳輸主干網(wǎng)，設(shè)置兩臺s9700核心層交換機，在現(xiàn)場設(shè)置120臺s2700接入層交換機，以此創(chuàng)建一個安全可靠的通信通道。
2.4聯(lián)動控制
排風(fēng)機的自控系統(tǒng)可以根據(jù)溫度自行開啟通風(fēng)機，并在２４小時內(nèi)自動完成通風(fēng)工作。自控系統(tǒng)會在人員進入管廊內(nèi)部時自動提前通風(fēng)換氣，進而保障人員的安全；同時，它還能根據(jù)火災(zāi)報警系統(tǒng)或者是燃氣探測報警系統(tǒng)的需要，自動控制通風(fēng)排風(fēng)機的運行，如果發(fā)生該系統(tǒng)與火災(zāi)報警系統(tǒng)同時作用的狀況，那么火災(zāi)報警系統(tǒng)會優(yōu)先動作。在集水坑位運行的控制方面，消防系統(tǒng)會在集水坑內(nèi)安裝壓差液位計，集水坑位的水位信息以及排水泵的啟、停、故障等狀態(tài)會出現(xiàn)在監(jiān)控中心的顯示屏上；排水泵的自控系統(tǒng)還具有自動控制和現(xiàn)場手動控制的功能。照明開關(guān)與聲光報警信號的主要作用就是當(dāng)防火分區(qū)的報警或其他報警裝置響起后，該裝置會自動打開該區(qū)域的照明裝置并由自控系統(tǒng)向監(jiān)控中心發(fā)出警報?？捎蛇h程控制來開關(guān)電控井蓋。
2.5消防聯(lián)動系統(tǒng)
自動狀態(tài)下的消防系統(tǒng)會在火災(zāi)監(jiān)測設(shè)備檢測到火災(zāi)的很短時間自動啟用事先編制好的消防方案，控制相關(guān)的消防設(shè)備進行消防措施，如切斷非消防的電源，啟動排風(fēng)機進行排煙，開啟滅火裝置等。如果是在手動的狀態(tài)下，則需要相關(guān)人員確認火災(zāi)之后，自行啟用消防預(yù)案，控制消防設(shè)備，手動控制相關(guān)報警設(shè)備與消防設(shè)備的開與關(guān)。
3 安科瑞管廊產(chǎn)品介紹
3.1管廊電力監(jiān)控系統(tǒng)（10/0.4kv地面變電所、配電箱）
針對管廊環(huán)境供電設(shè)備監(jiān)控，安科瑞可提供10kv，0.4kv進出線配電監(jiān)控裝置。選型如下：
應(yīng)用場合
型號
功 能
10kv
進/饋線
am4-i
三段式過流保護、兩段式零序過流保護、反時限過流保護、負序過流、過負荷保護（告警、跳閘）、控故障告警、pt斷線告警、三相一次重合閘、后加速過流、fc閉鎖、非電量保護（告警、跳閘）、過電壓保護、低電壓保護；斷路器遙控分/合閘操作；故障錄波
pt監(jiān)測
am4-u1
過電壓告警、零序過壓告警、pt斷線告警、低電壓告警；4路交流電壓通道；故障錄波
am4-u2
i段/ii段過電壓告警、i段/ii段零序過壓告警、i段/ii段pt斷線告警、i段/ii段低電壓告警；8路交流電壓通道；故障錄波
智能操控、節(jié)點測溫
asd320-pn
一次回路動態(tài)模擬圖、彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、自動溫濕度控制及顯示（標(biāo)配一路強制加熱）、遠方/就地旋鈕、分合閘旋鈕、儲能旋鈕、人體感應(yīng)、柜內(nèi)照明控制、rs485接口、高壓柜內(nèi)電氣接點無線測溫
電參量測量
apm810
三相（i、u、kw、kvar、kwh、kvarh、hz、cosφ），零序電流in，四象限電能，實時需量，本月和上月值，電流、電壓不平衡度，負載電流柱狀圖顯示，66種報警類型及外部事件（soe）各16條事件記錄，支持sd卡擴展記錄，2-63次諧波，2di+2do，rs485/modbus，lcd顯示
0.4kv
進線
apm810
三相（i、u、kw、kvar、kwh、kvarh、hz、cosφ），零序電流in，四象限電能，實時需量，本月和上月值，電流、電壓不平衡度，負載電流柱狀圖顯示，66種報警類型及外部事件（soe）各16條事件記錄，支持sd卡擴展記錄，2-63次諧波，2di+2do，rs485/modbus，lcd顯示
asj10-ld1a
1路a型剩余電流測量；30%，50%，70%，trip棒狀led指示；十種額定剩余動作電流可設(shè)定；十種不驅(qū)動時間可設(shè)定；互感器斷線報警指示；兩組繼電器輸出(一組常開，一組轉(zhuǎn)換，均可設(shè)定)；具有就地，遠程“測試”、“復(fù)位”功能；
有源濾波
anapf
anapf系列有源電力濾波器并聯(lián)在含諧波負載的低壓配電系統(tǒng)中，能夠?qū)討B(tài)變化的諧波電流進行快速實時的跟蹤和補償。
出線
apm810
三相（i、u、kw、kvar、kwh、kvarh、hz、cosφ），零序電流in，四象限電能，實時及大需量，本月和上月值，電流、電壓不平衡度，負載電流柱狀圖顯示，66種報警類型及外部事件（soe）各16條事件記錄，支持sd卡擴展記錄，2-63次諧波，2di+2do，rs485/modbus，lcd顯示
anhpd300
對用電設(shè)備產(chǎn)生的隨機高次諧波、脈沖尖峰、電涌等具有抑制和吸收作用，能有效濾除電壓尖峰雜波、矯正畸變的電壓波形，對諧波噪聲進行消化和吸收，防止保護裝置誤跳閘，保證用電設(shè)備正常運行。
asj10-ld1a
1路a型剩余電流測量；30%，50%，70%，trip棒狀led指示；十種額定剩余動作電流可設(shè)定；十種不驅(qū)動時間可設(shè)定；互感器斷線報警指示；兩組繼電器輸出(一組常開，一組轉(zhuǎn)換，均可設(shè)定)；具有就地，遠程“測試”、“復(fù)位”功能；
溫度檢測
變壓器溫度檢測
artm-8
8路溫度巡檢，熱電阻信號輸入，rs485接口，2路繼電器輸出
無線測溫
artm100
可以嵌入式安裝在高壓柜、低壓抽屜柜內(nèi)，每臺裝置可以接收240個傳感器的數(shù)據(jù)，可與ate100、ate200、ate300三種傳感器選配使用。裝置帶有一路485接口、可選配一路以太網(wǎng)口，可將采集到的溫度數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心。
atc200
一款帶有一路485接口的溫度收發(fā)器，可同時接收12個ate200傳感器發(fā)射的數(shù)據(jù)并將采集到的數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心。
ate200
表帶式固定，測溫范圍0-125℃，測量精度±2℃，傳輸距離空曠10米
0.4kv動力箱/動力柜
動力箱
dtsd1352
三相電參量u、i、p、q、s、pf、f測量，分相正向有功電能統(tǒng)計，總正反向有功電能統(tǒng)計，總正反向無功電能統(tǒng)計；紅外通訊；電流規(guī)格：經(jīng)互感器接入3×1(6)a,直接接入3×10(80)a，有功電能精度0.5s級,無功電能精度2級
風(fēng)機、水泵監(jiān)控
ard2f－xx/xx－90l/ut
ard2f智能電動機保護器適用于額定電壓至ac690v、額定電流至ac800a、額定頻率為50/60hz的電動機，可與接觸器、電動機起動器等電器元件構(gòu)成電動機控制保護單元，有遠程自動控制、現(xiàn)場直接控制、面板指示、信號報警、現(xiàn)場總線通信等功能。
動力柜
pz72l-e4/ut
三相（i、u、kw、kvar、kwh、kvarh、hz、cosφ），四象限電能，lcd顯示，可選2di/2do，rs485/modbus通信
溫濕度監(jiān)控
whd72-11/ut
測量并顯示控制1路溫度、1路濕度
注：地下管廊使用的動力箱/柜符合管廊相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，防護等級達ip65
3.2管廊風(fēng)機水泵監(jiān)控用電動機保護器選型方案
l功能
安科瑞ard智能電動機保護器是安科瑞電氣股份有限公司自主研發(fā)的產(chǎn)品，適用于煤礦、石化、冶煉、電力、船舶以及民用建筑等領(lǐng)域。采用單片機技術(shù)，具有抗干擾能力強、工作穩(wěn)定可靠、數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等特點。保護器能對電動機運行過程中出現(xiàn)的起動超時、過載、堵轉(zhuǎn)、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、阻塞、過壓、欠壓、溫度、te保護等多種情況進行保護，設(shè)有soe故障事件記錄功能，方便現(xiàn)場維護人員查找故障原因，并通過lcd中文液晶顯示屏、狀態(tài)指示燈等各種方式，將電機的運行狀態(tài)清晰、直觀地顯示出來。該保護器具有rs485遠程通訊接口，dc4~20ma模擬量輸出，方便與plc、pc等控制機組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)電動機運行的遠程監(jiān)控。
l技術(shù)參數(shù)
技術(shù)參數(shù)
技術(shù)指標(biāo)
ard2(l)
ard2f
ard3
輔助電源
電壓
ac85v~265v/dc100v~350v
功耗
≤7va
≤15va
額定工作電壓
ac380v/ac660v，50hz/60hz
額定工作電流
1a（0.1～9999）
5a（0.1～9999）
1.6a（0.4a～1.6a）
6.3a（1.6a～6.3a）
25a（6.3a～25a）
100a（25a～100a）
250a（63a～250a）
800a（250a～800a）
繼電器輸出觸點容量
ac250v/ 3a；dc30v/ 3a
ac250v/ 6a
開關(guān)量輸入
2路
9路
環(huán)境
工作溫度：-10ºc～55ºc
貯存溫度：-20ºc～65ºc
相對濕度：5﹪～95﹪不結(jié)露
海拔高度：≤ 2000m
污染等級
2
防護等級
ip20
主體ip20,顯示單元ip45
安裝類別
iii級
lard電動機智能保護功能
(1)阻斷保護：電動機在起動過程中，如果由于負荷過大或自身機械原因，造成電動機軸被卡住，而未及時解除故障，將造成電機過熱，絕緣降低而燒毀電機，堵轉(zhuǎn)保護適用于電動機起動發(fā)生故障保護。
(2)過流保護：不正確的起動和負載轉(zhuǎn)矩過大，也常常引起電機出現(xiàn)很的過電流，一般情況下當(dāng)電機線路電流在其額定電流 1．5-6倍之間時，保護器進行反時限過流保護，過流保護時間一般為幾秒鐘。
(3)斷相保護：電機在正常運行中，保護器能根據(jù)三相電流的差值自動檢測出來，并進行斷相動作保護。
(4)三相電流不平衡保護：當(dāng)電動機發(fā)生斷三相電流嚴(yán)重不平衡時，如不平衡率達到保護設(shè)定時，保護器按照設(shè)定的要求保護，發(fā)出停車或警報，確保電動機的運行。
(5)過載保護：電動機在過負載情況下當(dāng)保護器監(jiān)測到電動機過載運行了，保護器應(yīng)在警報或脫扣（延時）設(shè)定時間內(nèi)發(fā)出警報或脫扣信號。
(6)欠電壓保護：電機在有些應(yīng)用場合下，當(dāng)電壓降到額定電壓以下就要求能自動切除電源而停止工作，這種保護成為欠電壓保護 。
(7)堵轉(zhuǎn)保護：電動機在起動過程中，如果由于負荷過大或自身機械原因，造成電動機軸被卡住，而未及時解除故障，將造成電機過熱，絕緣降低而燒毀電機.
(8)漏電接地保護：對于中性點絕緣或小電流接地系統(tǒng)，當(dāng)零序電抗器檢測到的零序電流超過整定值時漏電保護動作。
（9）短路保護：當(dāng)電動機運行電流超過設(shè)定的保護電流是保護器按設(shè)定的要求進行保護，在脫扣（延時）設(shè)定時間內(nèi)脫扣。
4結(jié)束語
地下綜合管廊的建設(shè)、維護與管理是一項需要不斷完善的長期過程，如何將管廊環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計得更加合理，更加優(yōu)化，是現(xiàn)階段對系統(tǒng)設(shè)計的難點，希望更多的設(shè)計者能夠提出相應(yīng)的建議與意見，為綜合管廊環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)做出更多的貢獻。
【參考文獻】
[1] 城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范. gb50838-2015[s]
[2] 李曉明 綜合管理環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)分析 北京中科軟科技有限公司
[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊. 2019.1版