高速公路供配电智能化系统电力监控分析
时间：2023-03-23 20:10:04 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
朱珍学
（贵州桥梁建设集团有限责任公司,贵州 贵阳 550001）
电力监控系统是高速公路供配电系统的核心，对收费站和隧道配电站的正常运行至关重要[1]。该系统借助无线传输技术、自动化技术、信息传递技术等实现对低压开关柜、变压器、高压开关柜等设备的远程自动化动态管理，精准采集和实时监控相关数据，准确无误地反馈配电设备运行状态，了解配电站工作水平。电力系统智能化监控能提高设备运行效率和数据准确性，改善系统运行稳定性、安全性；
实时监控配电站运行状况，科学决策和快速诊断，及时发现配电系统故障，减少巡检次数、降低运行成本。
1.1 监控对象
外界环境和配电机房设备参数均会影响高速公路电力监控系统的正常运行，电力监控系统应当通过对监控对象的精准识别，及时发现异常数据，并通过对数据信息的整理分析，做出科学判断，确保系统稳定运行[2]。数据采集内容包括数字量、模拟量。这些有关参数可为精准决策提供参考。
1.2 功能和技术要求
高速公路供配电系统相关设备保持24 h运行，各收费站、隧道配电房均处于无停歇工作状态。为确保系统安全运行，电力监控系统需对变压器、高低压进线柜等重点设备进行实时动态监控，分析其运行状态、设备健康状况、环境数据等信息，发现异常值及时上报，运维电工借助短信、手机、语音等不同方式获取报警维修信息，及时加以干预[3]。
根据设备故障类型和突发事件的严重程度，可将报警级别分为正常、一般报警、严重报警、紧急报警四种类型。通过报警提示、微信公众号、App通知等不同方式传送报警信息，根据故障类别触发报警方式，报警级别与报警方式之间自由组合。某收费站配电房，电力监控系统对4AH收费站变压器、5AH馈线柜、6AH馈线柜、IAH10 kV电源进线柜进行电力监控，发现某线路电压为零时，及时反馈信息判断为无压无流，需及时断电，并传送报警信息至维保人员。
1.3 技术原理及性能指标
该高速公路机电工程秉承就近布置的原则，电力监控系统采取功能分级、结构分层的方式构建，以确保控制可靠，满足无人变电站运行需求。高速公路电力监控系统的应用，实现对箱式变电站、隧道变电站、收费站运行状态的全方位动态监控，重点监控电压、低高压开关柜工作状态、电流、功率、频数、变压器温度等指标，确保设备稳定运行[4]。监控系统主要功能包括数据采集与处置、异常事件报警与记录、在线维护、系统自检、电能管理等。该高速公路电力监控系统的整体结构情况参见图1。
图1 整体结构图
（1）高压10 kV系统监控：主要进行电流、电压、功率、频率等指标的动态在线检测。
（2）400 V系统监控：主要进行进线回路、功率因数、三相电压的检测。
（3）变压器监控：主要进行变压器温度信号检测，具备超温报警功能，因此，要结合项目实际情况就近布置。各分站点合理配备监控设备，提取各监测点数据后经网络通讯设备，将信号传输至云端进行数据匹配与处置后提交至客户端，便于后台观看与分析。
1.4 优化与创新
电力监控系统多位于边远隧道、高速公路，采用分布式数据采集监控模式，根据项目特征合理选择。借助无线通信协议、紫蜂协议、Moubus、RS485、采集器、GPRS等实现数据采集与传输，云端获取数据后进行对应处理，缓存数据后通过网络将具体内容发送至App、微信公众号或网页，实现对数据的精准传输，从而进行异常分析，提高预警准确性[5]。
2.1 电力监控的主要应用
高速公路电力监控系统的主要目标是实现对高速公路运行环节隧道状态和配电房运行水平的动态监控，通过对现场数据的精准分析和数据对比，判断各种险情，实时反应现状情况，与日常巡检联动确保配电房安全运行，避免隧道、收费站运行异常而影响正常运转。
高速公路电力监控系统应具备设备终端数据采集与运维平台数据协调的能力，系统应用需满足可靠、安全、标准的原则。通过电力监控系统的运行，对各种智能化设备的运行状态进行监控，并获取设备数据，及时发现异常值并报警，侦查突发事故并按照提前设置的原则进行报警，并将相关信息传输至对应人员加以处置。
2.2 电力监控的具体要求
2.2.1 高低压柜监控
供配电房电力监控系统与智能电力监控仪表相连接，或根据项目需求连接配电开关检测仪、三相电量仪，也可以与附带接口功能的电压综合保护继电器相连接，实现远距离监控。借助电力监控系统实时采集各设备运行数据，了解三相电流、有功功率、三相电压等电量参数，通过实时在线监控掌握配电房设备运行状态，及时发现电气设备运行异常，通过预警联动设备做出决策加以处置。
电力监测系统检测到某高速公路配电房1AH高压进线柜微机综保S40三相电压为10 kV，三相电流为0 A，而西门子PAC3100低压数显表未上报相关数据，证实配电房停电是由1AH高压进线柜真空断路器跳槽引发。
2.2.2 变压器监控
电力监控系统可实时检测变压器温度信号、风机运行状态等关键数据，全面掌握变压器信息，实现风机与温度预警的联动，及时发现异常值[6]。
电力检测系统发现某高速公路隧道1＃横洞配电室内A通道变压器温控指标为105 ℃，报警显示变压器温度过高，及时将相关信息发送至维护人员，检查后发现变压器内粉尘过多引发故障报警，停电清扫后设备恢复正常运行。
2.2.3 实现泛在电力物联网
以物联网技术对监控设备进行编号，并对应物理地址信息，实现对相关信息的准确收集，建立相对完善的设备信息台账，为设备全生命周期管理提供技术支撑。
通过物联网技术的应用，实现对设备管理信息的全面统筹，与设备运行状态协调匹配后，达到智能化动态跟踪监管资产的目的，促进资产全生命周期管理水平提高，达到自动化水平。
2.2.4 实现实时数据库
建立高速公路电力监控实时数据库系统，完成对电力系统实时数据的动态收集与处置，通过对数据库自身管理参数、电力监控运行参数和网络结构参数的比对分析，实现精准管理和科学管控。
调取相关数据可查看机房与显示中心的链路状况，可在地图上实时显现报警点，准确找到故障位置。运维部门可在电子地图上直观了解区域内电力监控布置状况，分析设备运行状态，提高了工作效率。在具体工作中，可结合登录日志、报警记录、操作日志、故障历史记录等信息，自动生成EXCEL表格对重点信息汇总，提高监测自动化水平。
2.2.5 实现网络信息系统
现阶段，国外众多发达国家均研发了网络信息综合控制平台，通过互联网通信技术、控制技术、图像技术的联合，提高了信息平台的运行能力，构建了综合运行体系。网络信息综合运行系统的应用突破了传统技术壁垒，实现了控制系统与监控系统的同步与信息共享[7]。
网络信息系统通过屏幕显示、网络服务器信息等方式提供准确的内容，通过局域网、广域网或专用网将服务器信息，借助网络发送至屏幕播放器，经数据整合后提交至电视机等数显平台设备中，最终形成了实现网络提示信息向终端提交，并显示的配套体系。
随着技术优化与成熟，各行业均可根据需求应用供配电监控系统，以实现对设备运行状态的实时监控、动态管理，通过对用电设备的监控实时提高管理水平，确保运行安全，提高自动化能力，改善配电可靠性，实现电力系统安全、稳定、可靠的目标。
电力监控系统可实现对电力生产过程、供应环节的全流程监控，通过计算机技术、智能设备、互联网通信技术的应用，为数据互联、资源共享和数据分析提供契机[8]。电力监控系统的客户端功能图如图2所示，该系统具备自动化水平高和运行稳定的特点，并提供快速恢复功能，通过系统管理策略的协调为其稳定运行奠定基础。
图2 系统软件功能—客户端功能示意图
该系统电磁兼容性与电气隔离性能良好，不会对被监控设备的运转状况产生干扰，可实现软硬件内容的在线修改与编辑，通过模块化结构的应用，提高了系统稳定性与安全性。在系统产品选择方面，以工业控制机设备应用提高了系统安全，设备可无故障连续工作1 000小时，自动化能力明显增加，且故障报警率高达100%，提高了工作效率。该电力监控系统具备专家诊断功能，可实时监测设备运行状况，对发现的数据中断、软硬件故障、通讯异常等及时诊断并出具诊断报告，根据系统设置完成报警并发送报警信息。该系统应用后，可对设备工作状态、运行参数、运行质量等全程记录，通过智能化技术应用实现历史数据的缓存，出现问题后可查找任意时段数据，便于分析漏洞处置问题。
该系统拥有强大的自检能力和修复功能，可自动进行系统、设备运行状态和通信情况的全面检测，也可以实现软硬件数据库的自动匹配。该系统的报警形式多样，发现异常情况后可采取App、微信公众号、网页系统等多重方式报警，并将警情信息转发至维保人员。根据事件类型及危害等级，将报警事件分为正常、一般报警、严重报警、紧急报警四种类型，结合事件紧要程度进行系统排序，系统接收到报警讯息后自动切换。
随着经济的高速发展，高速公路里程数不断更新，变电站数量与日俱增，面对数量庞大、型号繁杂、技术不断革新的设备，如何做好日常维护是高速公路供配电系统管理的重要难题。在高速公路供配电系统运行管理过程中，采取积极有效措施确保系统安全、稳定运行是最关键的。高速公路机电工程电力监控系统的应用实现了无人化、不间断监控，在现有资源基础上提高了运维效益，降低了维护成本，使机电维护站的日常巡检工作效率明显提高，实现了全年365天，每天24 h实时监控，动态化管理变电站数据，发现异常值及时反馈，系统运行质量有效改善[9]。
综上所述，供配电房电力监控系统的运营对提高电力系统运行安全性、稳定性有重要意义，对高速公路的持续健康发展至关重要，是改善高速公路项目供配电设备综合效益的基础。作为高速公路机电工程的核心，监控系统的合理应用对高速公路的健康发展不可或缺，未来发展中应对高速公路机电工程监控系统合理利用，切实完善日常管理水平，提高工作效率，为高速公路的持续进步创造条件。
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