本發(fā)明屬于綜合管廊系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種綜合管廊電力艙室支架受力預(yù)警的智能監(jiān)控系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
：最近這些年，伴隨著都市的急速發(fā)展，市中心的負(fù)荷密度越來越大，當(dāng)架空走廊困難或無法與城市供電需求相一致時，都市電網(wǎng)配電系統(tǒng)大部分采用綜合管廊傳輸分配系統(tǒng)，便于提高電力系統(tǒng)抵抗自然災(zāi)害的能力并且能最大限度的利用土地資源。長距離、高電壓、大截面高壓線路在大、中都市的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)和人口密集區(qū)的配電網(wǎng)架中占據(jù)了十分重要的地位，電力線路的管理維護(hù)和安全運(yùn)行也變得越來越重要了。雖然綜合管廊的建造成本遠(yuǎn)大于目前廣泛采用的架空式管線和直埋式的敷設(shè)方式，但為了增強(qiáng)高壓線路的穩(wěn)定性、耐久性，減少重復(fù)開挖，地下空間和維護(hù)成本，提高城市生活，改善城市環(huán)境，以及從提高管理的角度出發(fā)，必然具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，且能實(shí)現(xiàn)一次投入達(dá)到終生受益的目的。高壓線路在綜合管廊電力艙室內(nèi)運(yùn)行條件較好，環(huán)境相對恒定，運(yùn)行管理便利，特別是在主城干線配電網(wǎng)上，當(dāng)有較多高壓線路鋪設(shè)其中時，其在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方面能體現(xiàn)出合理性。結(jié)合施工運(yùn)行和工程實(shí)際，在所有管線中，電力艙室的110kv及以上的高電壓等級的線路尤為重要，由于電力艙室內(nèi)部線路較多，支架受力較為復(fù)雜，當(dāng)綜合管廊電力艙室發(fā)生支架垮塌將會給相關(guān)地區(qū)造成停電，甚至造成整個高壓供電系統(tǒng)崩潰。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種綜合管廊電力艙室支架受力預(yù)警的智能監(jiān)控系統(tǒng)及方法，能夠?yàn)榫C合管廊電力艙室的支架受力提供預(yù)警與監(jiān)控。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為：一種綜合管廊電力艙室支架受力預(yù)警的智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：它包括設(shè)置在電力艙室中用于獲取環(huán)境風(fēng)速的風(fēng)速計(jì)量儀，用于根據(jù)采集的環(huán)境風(fēng)速選取對應(yīng)的風(fēng)速不均勻系數(shù)計(jì)算綜合管廊電力艙室支架單位受力的控制器，用于在綜合管廊電力艙室支架單位受力大于預(yù)設(shè)閾值時發(fā)出報(bào)警信號的上位機(jī)；其中，風(fēng)速計(jì)量儀、控制器和上位機(jī)依次連接。按上述方案，所述的電力艙室中設(shè)有沿電力艙室內(nèi)壁間隔設(shè)置的支架立柱，高壓線路通過支架托臂固定在支架立柱上；所述的風(fēng)速計(jì)量儀設(shè)置在支架立柱或支架托臂上。按上述方案，在高壓線路沿線設(shè)置有若干節(jié)點(diǎn)，每個節(jié)點(diǎn)設(shè)置一個控制器，所述的風(fēng)速計(jì)量儀與最近的控制器連接，控制器的輸出端分別與上位機(jī)連接。按上述方案，控制器的輸出端通過網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)無線連接。利用所述的綜合管廊電力艙室支架受力預(yù)警的智能監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的智能監(jiān)控方法，其特征在于：它包括以下步驟：s1、實(shí)時獲取電力艙室內(nèi)的環(huán)境風(fēng)速；s2、根據(jù)獲取的環(huán)境風(fēng)速所在區(qū)間，選擇預(yù)設(shè)的對應(yīng)的風(fēng)速不均勻系數(shù)；s3、利用選定的風(fēng)速不均勻系數(shù)，對電力艙室支架受力進(jìn)行分析：式中，σm為已知情況下的弧垂最低點(diǎn)高壓線路單位受力，單位為n/mm2；σ為待求情況下的高壓線路弧垂最低點(diǎn)單位受力，單位為n/mm2；rm為已知情況下的高壓線路比載，單位為n/(m·mm2)；r為待求情況下的高壓線路比載，單位為n/(m·mm2)；l為線路正弦形波長的一半，單位為mm；e為高壓線路的彈性模數(shù)，單位為n/mm2；a為高壓線路的溫度伸長系數(shù)，單位為1/℃；tm為已知情況下的某一時刻；t為待求情況下的某一時刻；令上式中a′＝|a′|，將式(1)化簡為σ2(σ+ca′)＝b(2)，設(shè)式(2)的判別式如下：當(dāng)δ＞1時，設(shè)θ＝ch-1δ，則推出當(dāng)δ＜1時，設(shè)θ＝cos-1δ，則推出令δ＝0，得到綜合管廊電力艙室支架單位受力σzj等于線路單位長度上的受力與支架兩側(cè)線路最低點(diǎn)水平距離的乘積：σzj＝rvlv(10)，式中，lv為線路的垂直擋距，單位為m；rv為線路的垂直比載，單位為n/(m·mm2)；as為支架的綜合高差系數(shù)，無量綱；p1為線路的單位質(zhì)量，單位為kg/m；g為重力加速度，單位為m/s2；a為線路芯線的截面積，單位為mm2；ab為風(fēng)速不均勻系數(shù)，無量綱；kb為線路的空氣動力系數(shù)，無量綱；wb為理論風(fēng)壓，單位為pa；d為線路的外直徑，單位為mm；ρb為空氣密度，單位為kg/m3；vb為電力艙室內(nèi)的環(huán)境風(fēng)速，單位為m/s；綜合式(1)-(10)，得出待求情況下的綜合管廊電力艙室支架單位受力σzj的取值；s4、預(yù)警判斷：已知待求情況下的綜合管廊電力艙支架單位破壞受力σzjp，單位為n/mm2，設(shè)置安全系數(shù)k，當(dāng)時，發(fā)出報(bào)警信號。按上述方法，所述的安全系數(shù)k＝4。本發(fā)明的有益效果為：巧妙的利用電力艙室中的風(fēng)速來分析綜合管廊電力艙室支架單位受力，從而為綜合管廊電力艙室的支架受力提供預(yù)警與監(jiān)控。附圖說明圖1為城市地下綜合管廊橫斷面圖。圖2為線路敷設(shè)示意圖。圖3為金屬層感應(yīng)電壓敷設(shè)示意圖。圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的硬件結(jié)構(gòu)原理圖。圖5為本發(fā)明一實(shí)施例的方法流程圖。圖中：1-高壓線路；2-線路接頭層；3-管道艙室；4-電力電信艙室；5-電力艙室；6-支架托臂；7-支架立柱；8-感溫光纜；1’-升溫后的線路；9-絕緣接頭；10-接地電阻。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。如圖1所示，城市地下綜合管廊包括管道艙室3、電力電信艙室4和電力艙室5，高壓線路1設(shè)置在電力艙室5中。其中，高壓線路1通過支架托臂6和支架立柱7進(jìn)行固定，并且間隔的設(shè)有線路接頭層2。每根高壓線路1上敷設(shè)有感溫光纜8。本發(fā)明中所述的高壓線路1均為110kv及以上高壓線路。管廊內(nèi)部環(huán)境溫度發(fā)生變化或線路發(fā)生短路故障時，將引起線路的溫度發(fā)生變化，這將在線路內(nèi)部產(chǎn)生一個橫向拉力。當(dāng)線路直線敷設(shè)拉力在6kn以內(nèi)時，可以采用直線敷設(shè)；當(dāng)線路直線敷設(shè)拉力大于6kn時，在綜合管廊電力倉內(nèi)的線路可以采用豎向正弦形敷設(shè)，進(jìn)而減小線路拉力。本發(fā)明以正弦形敷設(shè)為例，如圖3所示，首尾各設(shè)有絕緣接頭9和接地電阻10，如圖2所示，當(dāng)升溫后，高壓線路1有一個側(cè)向位移n，變成升溫后的線路1’。若為直線敷設(shè)，也會有一個側(cè)向位移n，從而成為正弦形。線路導(dǎo)體正常工作時在交流系統(tǒng)中單芯線路一回的金屬層上任一點(diǎn)非直接接地處的正常感應(yīng)電壓，一般不得大于50v。因110kv三相供電回路，除敷設(shè)于湖、海水下等場所且線路截面不大時可選用三芯型外，每回可選用3根單芯線路。110kv以上三相供電回路，每回應(yīng)選用3根單芯電纜。綜合管廊電力艙室線路敷設(shè)方式確定原則：1.當(dāng)線路直線敷設(shè)時且其線路拉力滿足要求(一般認(rèn)為線路拉力應(yīng)限制在6kn以下)，又因直線敷設(shè)節(jié)約投資成本且施工較為方便，則優(yōu)先采用直線敷設(shè),并確定出線路的側(cè)向位移n和線路正弦形波長的一半l；2.當(dāng)線路直線敷設(shè)線路拉力不滿足要求時，則考慮采用正弦形敷設(shè)，使其線路拉力及線路感應(yīng)電壓均滿足要求，并確定出線路的側(cè)向位移n和線路正弦形波長的一半l。本發(fā)明提供一種綜合管廊電力艙室支架受力預(yù)警的智能監(jiān)控系統(tǒng)，如圖4所示，它包括設(shè)置在電力艙室中用于獲取環(huán)境風(fēng)速的風(fēng)速計(jì)量儀，用于根據(jù)采集的環(huán)境風(fēng)速選取對應(yīng)的風(fēng)速不均勻系數(shù)計(jì)算綜合管廊電力艙室支架單位受力的控制器，用于在綜合管廊電力艙室支架單位受力大于預(yù)設(shè)閾值時發(fā)出報(bào)警信號的上位機(jī)；其中，風(fēng)速計(jì)量儀、控制器和上位機(jī)依次連接。本實(shí)施例中，控制器為plc控制器，上位機(jī)為監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)。所述的電力艙室5中設(shè)有沿電力艙室5內(nèi)壁間隔設(shè)置的支架立柱7，高壓線路1通過支架托臂6固定在支架立柱7上；所述的風(fēng)速計(jì)量儀設(shè)置在支架立柱7或支架托臂6上。在高壓線路1沿線設(shè)置有若干節(jié)點(diǎn)，每個節(jié)點(diǎn)設(shè)置一個控制器，所述的風(fēng)速計(jì)量儀與最近的控制器連接，控制器的輸出端分別與上位機(jī)連接?？刂破鞯妮敵龆送ㄟ^網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)無線連接。利用所述的綜合管廊電力艙室支架受力預(yù)警的智能監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的智能監(jiān)控方法，如圖5所示，它包括以下步驟：s1、實(shí)時獲取電力艙室內(nèi)的環(huán)境風(fēng)速。s2、根據(jù)獲取的環(huán)境風(fēng)速所在區(qū)間，選擇預(yù)設(shè)的對應(yīng)的風(fēng)速不均勻系數(shù)。本實(shí)施例中，按表1設(shè)定風(fēng)速不均勻系數(shù)。表1風(fēng)速不均勻系數(shù)環(huán)境風(fēng)速vb(m/s)vb＜2020≤vb＜3030≤vb＜35vb≥35風(fēng)速不均勻系數(shù)ab1.00.850.750.70s3、利用選定的風(fēng)速不均勻系數(shù)，對電力艙室支架受力進(jìn)行分析：式中，σm為已知情況下的弧垂最低點(diǎn)高壓線路單位受力，單位為n/mm2；σ為待求情況下的高壓線路弧垂最低點(diǎn)單位受力，單位為n/mm2；rm為已知情況下的高壓線路比載，單位為n/(m·mm2)；r為待求情況下的高壓線路比載，單位為n/(m·mm2)；l為線路正弦形波長的一半，單位為mm；e為高壓線路的彈性模數(shù)，單位為n/mm2；a為高壓線路的溫度伸長系數(shù)，單位為1/℃；tm為已知情況下的某一時刻；t為待求情況下的某一時刻；令上式中a′＝|a′|，將式(1)化簡為σ2(σ+ca′)＝b(2)，設(shè)式(2)的判別式如下：當(dāng)δ＞1時，設(shè)θ＝ch-1δ，則推出當(dāng)δ＜1時，設(shè)θ＝cos-1δ，則推出令δ＝0，得到綜合管廊電力艙室支架單位受力σzj等于線路單位長度上的受力與支架兩側(cè)線路最低點(diǎn)水平距離的乘積：σzj＝rvlv(10)，式中，lv為線路的垂直擋距，單位為m；rv為線路的垂直比載，單位為n/(m·mm2)；as為支架的綜合高差系數(shù)，無量綱；p1為線路的單位質(zhì)量，單位為kg/m；g為重力加速度，單位為m/s2；a為線路芯線的截面積，單位為mm2；ab為風(fēng)速不均勻系數(shù)，無量綱；kb為線路的空氣動力系數(shù)，無量綱；wb為理論風(fēng)壓，單位為pa；d為線路的外直徑，單位為mm；ρb為空氣密度，單位為kg/m3；vb為電力艙室內(nèi)的環(huán)境風(fēng)速，單位為m/s；綜合式(1)-(10)，得出待求情況下的綜合管廊電力艙室支架單位受力σzj的取值；s4、預(yù)警判斷：已知待求情況下的綜合管廊電力艙支架單位破壞受力σzjp，單位為n/mm2，設(shè)置安全系數(shù)k，當(dāng)時，發(fā)出報(bào)警信號。本實(shí)施例中所述的安全系數(shù)k＝4。當(dāng)綜合管廊通風(fēng)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化將造成支架的單位受力發(fā)生改變，這種情況重復(fù)性出現(xiàn)，嚴(yán)重時將支架垮塌。本發(fā)明通過深入分析綜合管廊電力艙室高壓線路的拉力、接觸電壓等問題，結(jié)合工程實(shí)例，在滿足線路、支架的力學(xué)性能及保證人身安全的前提下，提出一種綜合管廊電力艙室支架受力預(yù)警的智能監(jiān)控系統(tǒng)及方法，巧妙的利用電力艙室中的風(fēng)速來分析綜合管廊電力艙室支架單位受力，從而為綜合管廊電力艙室的支架受力提供預(yù)警與監(jiān)控，為綜合管廊電力艙室的支架設(shè)計(jì)提供參考。以上實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想和特點(diǎn)，其目的在于使本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于上述實(shí)施例。所以，凡依據(jù)本發(fā)明所揭示的原理、設(shè)計(jì)思路所作的等同變化或修飾，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12