廖桂龍

(廣西壯族自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院，廣西 南寧 530029)

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淺談供配電技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用

廖桂龍

(廣西壯族自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院，廣西 南寧 530029)

為了確保高速公路隧道的智能化設(shè)備正常運行和通風(fēng)照明設(shè)備的供電需求，供配電技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用得到了越來越多的重視。文章基于我國高速公路供配電系統(tǒng)的運營現(xiàn)狀，介紹了山區(qū)高速公路10 kV中壓配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及ACREL-2000供配電系統(tǒng)的主要應(yīng)用。

高速公路；供配電技術(shù)；10 kV配電系統(tǒng)；ACREL-2000供配電系統(tǒng)；應(yīng)用

0 引言

高速公路供配電系統(tǒng)是為沿途照明、運行監(jiān)控、收費系統(tǒng)、隧道通風(fēng)、通信系統(tǒng)和辦公生活系統(tǒng)提供電力保障，以上的負(fù)荷從不同層面上保障了高速公路運營單位的正常經(jīng)營和隧道運行的安全可靠。鑒于高速公路供配電系統(tǒng)以狹長帶狀沿途分布的特點和山區(qū)供配電所位置較為分散、數(shù)量大的實際情況，當(dāng)任何情況下出現(xiàn)電力的中斷均會給管理運營和交通安全帶來巨大的生命財產(chǎn)損失，也會給供電系統(tǒng)的管理帶來嚴(yán)峻的考驗。因此，高速公路供配電應(yīng)用的維護(hù)管理和監(jiān)控十分重要，應(yīng)該引起相關(guān)道路部門的重視。

眾所周知，供配電自動化已經(jīng)被業(yè)內(nèi)廣泛的認(rèn)知和大范圍的應(yīng)用，在此過程中也逐漸制定了一些行業(yè)規(guī)范和國家標(biāo)準(zhǔn)。本文簡要介紹山區(qū)高速公路10 kV中壓配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和相關(guān)應(yīng)用，以及ACREL-2000供配電系統(tǒng)的主要應(yīng)用。

1 高速公路10 kV配電基本構(gòu)成和相關(guān)應(yīng)用

配電系統(tǒng)自動化主要是通過使用現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來完成對于配電網(wǎng)的在線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)、配電網(wǎng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)等信息的集成，從而形成一個完整的自動化系統(tǒng)。自動化系統(tǒng)具有保障配電系統(tǒng)正常運行和事故的監(jiān)測、保護(hù)、控制、用電以及配電管理等作用。無論在哪個領(lǐng)域，自動化系統(tǒng)都是由配電主站、配電子站、遠(yuǎn)方終端構(gòu)成，如圖1所示。

圖1 自動化系統(tǒng)流程圖

1.1 系統(tǒng)主站

配電自動化系統(tǒng)主站的功能是：完成供配電系統(tǒng)數(shù)據(jù)的自動采集、分析處理和儲存，配電主站是其功能實現(xiàn)的核心。高速公路的配電自動化系統(tǒng)主站由后臺軟件和遠(yuǎn)程監(jiān)控工作站組成，一般情況下設(shè)置在路段監(jiān)控中心范圍內(nèi)。系統(tǒng)主站的功能除了啟動開關(guān)閥、遠(yuǎn)程操控和檢測電氣參數(shù)等常規(guī)功能外還有以下幾項應(yīng)用：

(1)確保高速公路隧道內(nèi)各類車輛的行車安全和服務(wù)區(qū)有序的收費工作，而隧道內(nèi)的照明設(shè)備和收費系統(tǒng)設(shè)備是由柴油發(fā)電機(jī)提供動力的。因此，系統(tǒng)主站應(yīng)具備對發(fā)動機(jī)信息遠(yuǎn)程遙測和遙控的功能，以及上傳發(fā)動機(jī)運行基本信息，方便工作人員判斷實情，例如：機(jī)油的壓力、燃油油位和水溫情況等。

(2)作為配電自動化系統(tǒng)監(jiān)控主站的實時報警功能，一旦監(jiān)控區(qū)域出現(xiàn)遙信變位或故障信息時，提示監(jiān)控人員報警，監(jiān)控人員查看報警信息并通知值班人員進(jìn)行處理。

(3)高速公路沿線電力設(shè)備為了滿足運行、檢修和規(guī)范化的管理，供配電主站要建立相關(guān)的數(shù)據(jù)庫，對設(shè)備的采購情況、入庫時間、使用維修記錄等全方位的情況進(jìn)行記錄管理，利用高科技的信息化方式提高設(shè)備維護(hù)的效率。

1.2 遠(yuǎn)方終端

就配電遠(yuǎn)方終端設(shè)備而言，主要是指構(gòu)成配電網(wǎng)饋線回路的全部配電變壓器遠(yuǎn)方終端、饋線遠(yuǎn)方終端和監(jiān)控單元設(shè)備。配電網(wǎng)饋線回路的開閉所、環(huán)網(wǎng)柜和配電所站點多作為高速公路10 kV中壓配電網(wǎng)的安置處。其具備的主要功能有：作為故障檢測器的遠(yuǎn)方終端、設(shè)備監(jiān)控終端和配電壓器監(jiān)控終端；作為系統(tǒng)化的配電基礎(chǔ)，配電遠(yuǎn)方終端需要有維護(hù)靈活、基礎(chǔ)性能高和強(qiáng)大的擴(kuò)展性。筆者總結(jié)的幾點高速公路用電設(shè)備的終端應(yīng)用方向見表1。

表1 高速公路用電設(shè)備終端應(yīng)用方向表

1.3 系統(tǒng)子站

配電子站對于整個配電自動化網(wǎng)絡(luò)而言承擔(dān)著傳遞訊號的功能，相當(dāng)于一臺通信處理機(jī)。應(yīng)用的作用是為各種信息在主站和配電終端進(jìn)行傳遞，包括自動報警、設(shè)備自動控制、數(shù)據(jù)處理和設(shè)備監(jiān)視，以及管轄區(qū)域內(nèi)信息的隔離和恢復(fù)。

配電子站主要被設(shè)置在高速公路沿線的開閉所內(nèi)，向上采用SPABUS等通信約定對各種監(jiān)控終端進(jìn)行信息反饋，向下經(jīng)由CDT、104等通信規(guī)約同系統(tǒng)主站傳達(dá)信息。

高速公路的10 kV壓電能質(zhì)量主要受外部電網(wǎng)影響，所以主要是監(jiān)測各種壓開閉所長傳的數(shù)據(jù)信息，并輔以配網(wǎng)監(jiān)控點，這些監(jiān)控點數(shù)量龐大、覆蓋面廣。在進(jìn)行監(jiān)控時，需要避免非重要信息占有內(nèi)存，將循環(huán)傳送時間減少到5～10 min一次，以保障遙信變位、故障告警等重要信息傳送渠道。

1.4 通信系統(tǒng)

現(xiàn)代倡導(dǎo)建設(shè)智能化的高級高速公路，在公路沿途建設(shè)過程中就投入了大量的通信光纜。采用這種光線通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)合發(fā)動機(jī)組電回路的數(shù)據(jù)傳遞模式，不但實現(xiàn)了成本的節(jié)約，還避免了信號傳遞過程中的失真。

2 高速公路10 kV取得的成效

目前我國的高速公路大部分實行的10 kV中壓配電自動化系統(tǒng)，在以下幾個方面初步取得了成效：(1)經(jīng)濟(jì)方面，在日常設(shè)備運行中大大節(jié)省了人力的開支，同時減少了設(shè)備的油損；(2)管理方面，自動化報表的生產(chǎn)，方便規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的運行管理；(3)安全方面，系統(tǒng)具備的遠(yuǎn)程報警和快速處理的功能，大大提高了系統(tǒng)站的安全性。

3 ACREL-2000供配電系統(tǒng)的應(yīng)用

目前，供配電的發(fā)展對高速公路有著舉足輕重的意義，因此也對供配電的安全性、可靠性、易用性、兼容性、實時性和縮小故障范圍的功能提出了更高的要求。ACREL-2000系統(tǒng)為高速公路的供配電提供了監(jiān)控一體化的有效功能，主要應(yīng)用方面有以下幾點：

3.1 友好的人機(jī)交互界面

(1)現(xiàn)在運行的標(biāo)準(zhǔn)供配電系統(tǒng)都具備低壓配電網(wǎng)絡(luò)接線情況和CAD一次單線圖顯示。(2)分散的配電系統(tǒng)用空間地理平面的系統(tǒng)主畫面。(3)多畫面切換和導(dǎo)航功能。(4)直觀的主畫面顯示回路運行狀況，對故障進(jìn)行著色。(5)人機(jī)交互界面主要參數(shù)迅速刷新。

3.2 數(shù)據(jù)采集和處理

對Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)的各參量數(shù)據(jù)采集可實行定時和實時采集，參數(shù)包括電流、電壓、功率、頻率、功率因數(shù)、溫度、電能和設(shè)備運行狀態(tài)，并且能夠?qū)⒉杉降臄?shù)據(jù)直接顯示或是通過統(tǒng)計生成新的信息再顯示，進(jìn)一步對重要信息進(jìn)行儲存。

3.3 用戶管理

此系統(tǒng)可以賦予不同級別的用戶不同的權(quán)限，以確保系統(tǒng)運行的安全可靠。例如：對重要回路的刀閘操作，就不僅需要操作員級用戶輸入操作指令，還要通過工程師級用戶再次輸入確認(rèn)口令才能夠最終完成該項操作。

3.4 報表管理

此系統(tǒng)具有國際標(biāo)準(zhǔn)的電能報表格式和數(shù)據(jù)自動統(tǒng)計功能，同時能夠根據(jù)用戶的實際需要設(shè)計報表格式，自動化地生成各種類型的操作記錄報表、歷史報表、實時運行報表、故障事故和報警記錄報表，能夠打印和查詢系統(tǒng)記錄的所有內(nèi)容，全自動地生成電能的日期時間報表，查詢打印的間隔、起點等參數(shù)可以人工設(shè)定，并根據(jù)復(fù)費率的費率和時間段設(shè)定值生成電能費率報表。另外系統(tǒng)設(shè)計功能可根據(jù)用戶需求制定報表，極大地方便了高速公路供配電工作人員的日常統(tǒng)計工作。

3.5 “四遙”功能

(1)遙設(shè)：主要應(yīng)用于遠(yuǎn)方修改分散繼電保護(hù)保護(hù)裝置的控制字和定制，并且調(diào)試所有儀表的日常工作狀態(tài)。

(2)遙測：通過計算機(jī)設(shè)定系統(tǒng)實時地對系統(tǒng)的用功功率、無功功率、電流、電壓、頻率、超限警報等數(shù)據(jù)進(jìn)行不斷地采集和處理，并且自動生成報表。

(3)遙控：利用計算機(jī)的屏幕來選擇和反饋出相應(yīng)的開關(guān)號、站號等信息，工作人員確認(rèn)并執(zhí)行，系統(tǒng)實時地記錄下操作時間和操作內(nèi)容。

(4)遙信：實時進(jìn)行監(jiān)視開關(guān)運行狀態(tài)和保護(hù)工作，具自動報警功能。

3.6 趨勢曲線分析

軟件提供了歷史曲線和實時曲線兩種曲線分析界面，科學(xué)地通過回路曲線分析供配電系統(tǒng)的負(fù)荷情況。系統(tǒng)的歷史趨勢是指查看以往的儲存數(shù)據(jù)，以便工程人員對檢測配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行質(zhì)量分析。

3.7 地理位置顯示

供配電系統(tǒng)設(shè)備的屬性與所處的地理位置有相關(guān)性，將設(shè)備的電氣位置和實際所處的地理位置相對應(yīng)，會為設(shè)備的維護(hù)和管理提供便捷。

4 結(jié)語

綜上所訴，有關(guān)高速公路中供配電技術(shù)的應(yīng)用為高速公路的信息化系統(tǒng)管理提供了很多便利之處。文中介紹了一些供配電技術(shù)的應(yīng)用內(nèi)容，希望為未來高速公路的建設(shè)提供參考。

[1]陳有為.直流遠(yuǎn)供電技術(shù)在高速公路行業(yè)的應(yīng)用[J].城市建筑，2015(12)：359-360.

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[3]李國一.高速寬帶跳頻系統(tǒng)基帶處理模塊的設(shè)計與實現(xiàn)[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2014.

[4]潘曉剛.熱軋板形儀的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及無線供電技術(shù)[D].北京：北京科技大學(xué)，2009.

Discussions on the Applications of Power Supply and Distribution Technology in Expressway

LIAO Gui-long

(Guangxi Communications Planning Surveying and Designing Institute，Nanning，Guangxi，530029)

In order to ensure the normal operation of intelligent equipment and the power demand of ventilation and lighting equipment in expressway tunnels，the application of power supply and distribution technology in expressway has obtained more and more attention.Based on the current situation of expressway power supply and distribution system in China，this article introduced the configuration of 10 kV medium voltage distribution system as well as main application of ACREL-2000 power supply and distribution system in mountainous expressway.

Expressway；Power supply and distribution technology；10 kV power distribution system；ACREL-2000 power supply and distribution system；Applications

U412.36+6

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.09.014

1673-4874(2016)09-0052-03

2016-08-05

廖桂龍(1984—)，工程師，從事電氣工程設(shè)計工作。