朱珍學(xué)

（貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司,貴州 貴陽(yáng) 550001）

0 引言

電力監(jiān)控系統(tǒng)是高速公路供配電系統(tǒng)的核心，對(duì)收費(fèi)站和隧道配電站的正常運(yùn)行至關(guān)重要[1]。該系統(tǒng)借助無(wú)線傳輸技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息傳遞技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓開關(guān)柜、變壓器、高壓開關(guān)柜等設(shè)備的遠(yuǎn)程自動(dòng)化動(dòng)態(tài)管理，精準(zhǔn)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)控相關(guān)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確無(wú)誤地反饋配電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，了解配電站工作水平。電力系統(tǒng)智能化監(jiān)控能提高設(shè)備運(yùn)行效率和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，改善系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性、安全性；實(shí)時(shí)監(jiān)控配電站運(yùn)行狀況，科學(xué)決策和快速診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)配電系統(tǒng)故障，減少巡檢次數(shù)、降低運(yùn)行成本。

1 電力監(jiān)控系統(tǒng)組成

1.1 監(jiān)控對(duì)象

外界環(huán)境和配電機(jī)房設(shè)備參數(shù)均會(huì)影響高速公路電力監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行，電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)通過對(duì)監(jiān)控對(duì)象的精準(zhǔn)識(shí)別，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，并通過對(duì)數(shù)據(jù)信息的整理分析，做出科學(xué)判斷，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行[2]。數(shù)據(jù)采集內(nèi)容包括數(shù)字量、模擬量。這些有關(guān)參數(shù)可為精準(zhǔn)決策提供參考。

1.2 功能和技術(shù)要求

高速公路供配電系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備保持24 h運(yùn)行，各收費(fèi)站、隧道配電房均處于無(wú)停歇工作狀態(tài)。為確保系統(tǒng)安全運(yùn)行，電力監(jiān)控系統(tǒng)需對(duì)變壓器、高低壓進(jìn)線柜等重點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，分析其運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備健康狀況、環(huán)境數(shù)據(jù)等信息，發(fā)現(xiàn)異常值及時(shí)上報(bào)，運(yùn)維電工借助短信、手機(jī)、語(yǔ)音等不同方式獲取報(bào)警維修信息，及時(shí)加以干預(yù)[3]。

根據(jù)設(shè)備故障類型和突發(fā)事件的嚴(yán)重程度，可將報(bào)警級(jí)別分為正常、一般報(bào)警、嚴(yán)重報(bào)警、緊急報(bào)警四種類型。通過報(bào)警提示、微信公眾號(hào)、App通知等不同方式傳送報(bào)警信息，根據(jù)故障類別觸發(fā)報(bào)警方式，報(bào)警級(jí)別與報(bào)警方式之間自由組合。某收費(fèi)站配電房，電力監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)4AH收費(fèi)站變壓器、5AH饋線柜、6AH饋線柜、IAH10 kV電源進(jìn)線柜進(jìn)行電力監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)某線路電壓為零時(shí)，及時(shí)反饋信息判斷為無(wú)壓無(wú)流，需及時(shí)斷電，并傳送報(bào)警信息至維保人員。

1.3 技術(shù)原理及性能指標(biāo)

該高速公路機(jī)電工程秉承就近布置的原則，電力監(jiān)控系統(tǒng)采取功能分級(jí)、結(jié)構(gòu)分層的方式構(gòu)建，以確?？刂瓶煽?，滿足無(wú)人變電站運(yùn)行需求。高速公路電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)箱式變電站、隧道變電站、收費(fèi)站運(yùn)行狀態(tài)的全方位動(dòng)態(tài)監(jiān)控，重點(diǎn)監(jiān)控電壓、低高壓開關(guān)柜工作狀態(tài)、電流、功率、頻數(shù)、變壓器溫度等指標(biāo)，確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行[4]。監(jiān)控系統(tǒng)主要功能包括數(shù)據(jù)采集與處置、異常事件報(bào)警與記錄、在線維護(hù)、系統(tǒng)自檢、電能管理等。該高速公路電力監(jiān)控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)情況參見圖1。

圖1 整體結(jié)構(gòu)圖

（1）高壓10 kV系統(tǒng)監(jiān)控：主要進(jìn)行電流、電壓、功率、頻率等指標(biāo)的動(dòng)態(tài)在線檢測(cè)。

（2）400 V系統(tǒng)監(jiān)控：主要進(jìn)行進(jìn)線回路、功率因數(shù)、三相電壓的檢測(cè)。

（3）變壓器監(jiān)控：主要進(jìn)行變壓器溫度信號(hào)檢測(cè)，具備超溫報(bào)警功能，因此，要結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況就近布置。各分站點(diǎn)合理配備監(jiān)控設(shè)備，提取各監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)后經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備，將信號(hào)傳輸至云端進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配與處置后提交至客戶端，便于后臺(tái)觀看與分析。

1.4 優(yōu)化與創(chuàng)新

電力監(jiān)控系統(tǒng)多位于邊遠(yuǎn)隧道、高速公路，采用分布式數(shù)據(jù)采集監(jiān)控模式，根據(jù)項(xiàng)目特征合理選擇。借助無(wú)線通信協(xié)議、紫蜂協(xié)議、Moubus、RS485、采集器、GPRS等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與傳輸，云端獲取數(shù)據(jù)后進(jìn)行對(duì)應(yīng)處理，緩存數(shù)據(jù)后通過網(wǎng)絡(luò)將具體內(nèi)容發(fā)送至App、微信公眾號(hào)或網(wǎng)頁(yè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)傳輸，從而進(jìn)行異常分析，提高預(yù)警準(zhǔn)確性[5]。

2 高速電力監(jiān)控的具體應(yīng)用

2.1 電力監(jiān)控的主要應(yīng)用

高速公路電力監(jiān)控系統(tǒng)的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路運(yùn)行環(huán)節(jié)隧道狀態(tài)和配電房運(yùn)行水平的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)分析和數(shù)據(jù)對(duì)比，判斷各種險(xiǎn)情，實(shí)時(shí)反應(yīng)現(xiàn)狀情況，與日常巡檢聯(lián)動(dòng)確保配電房安全運(yùn)行，避免隧道、收費(fèi)站運(yùn)行異常而影響正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

高速公路電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備設(shè)備終端數(shù)據(jù)采集與運(yùn)維平臺(tái)數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)的能力，系統(tǒng)應(yīng)用需滿足可靠、安全、標(biāo)準(zhǔn)的原則。通過電力監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行，對(duì)各種智能化設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并獲取設(shè)備數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常值并報(bào)警，偵查突發(fā)事故并按照提前設(shè)置的原則進(jìn)行報(bào)警，并將相關(guān)信息傳輸至對(duì)應(yīng)人員加以處置。

2.2 電力監(jiān)控的具體要求

2.2.1 高低壓柜監(jiān)控

供配電房電力監(jiān)控系統(tǒng)與智能電力監(jiān)控儀表相連接，或根據(jù)項(xiàng)目需求連接配電開關(guān)檢測(cè)儀、三相電量?jī)x，也可以與附帶接口功能的電壓綜合保護(hù)繼電器相連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)控。借助電力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集各設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，了解三相電流、有功功率、三相電壓等電量參數(shù)，通過實(shí)時(shí)在線監(jiān)控掌握配電房設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備運(yùn)行異常，通過預(yù)警聯(lián)動(dòng)設(shè)備做出決策加以處置。

電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到某高速公路配電房1AH高壓進(jìn)線柜微機(jī)綜保S40三相電壓為10 kV，三相電流為0 A，而西門子PAC3100低壓數(shù)顯表未上報(bào)相關(guān)數(shù)據(jù)，證實(shí)配電房停電是由1AH高壓進(jìn)線柜真空斷路器跳槽引發(fā)。

2.2.2 變壓器監(jiān)控

電力監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)時(shí)檢測(cè)變壓器溫度信號(hào)、風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，全面掌握變壓器信息，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)與溫度預(yù)警的聯(lián)動(dòng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常值[6]。

電力檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)某高速公路隧道1＃橫洞配電室內(nèi)A通道變壓器溫控指標(biāo)為105 ℃，報(bào)警顯示變壓器溫度過高，及時(shí)將相關(guān)信息發(fā)送至維護(hù)人員，檢查后發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)粉塵過多引發(fā)故障報(bào)警，停電清掃后設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)行。

2.2.3 實(shí)現(xiàn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)

以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行編號(hào)，并對(duì)應(yīng)物理地址信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)信息的準(zhǔn)確收集，建立相對(duì)完善的設(shè)備信息臺(tái)賬，為設(shè)備全生命周期管理提供技術(shù)支撐。

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備管理信息的全面統(tǒng)籌，與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)協(xié)調(diào)匹配后，達(dá)到智能化動(dòng)態(tài)跟蹤監(jiān)管資產(chǎn)的目的，促進(jìn)資產(chǎn)全生命周期管理水平提高，達(dá)到自動(dòng)化水平。

2.2.4 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

建立高速公路電力監(jiān)控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，完成對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)收集與處置，通過對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)自身管理參數(shù)、電力監(jiān)控運(yùn)行參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)的比對(duì)分析，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)管理和科學(xué)管控。

調(diào)取相關(guān)數(shù)據(jù)可查看機(jī)房與顯示中心的鏈路狀況，可在地圖上實(shí)時(shí)顯現(xiàn)報(bào)警點(diǎn)，準(zhǔn)確找到故障位置。運(yùn)維部門可在電子地圖上直觀了解區(qū)域內(nèi)電力監(jiān)控布置狀況，分析設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，提高了工作效率。在具體工作中，可結(jié)合登錄日志、報(bào)警記錄、操作日志、故障歷史記錄等信息，自動(dòng)生成EXCEL表格對(duì)重點(diǎn)信息匯總，提高監(jiān)測(cè)自動(dòng)化水平。

2.2.5 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)

現(xiàn)階段，國(guó)外眾多發(fā)達(dá)國(guó)家均研發(fā)了網(wǎng)絡(luò)信息綜合控制平臺(tái)，通過互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、控制技術(shù)、圖像技術(shù)的聯(lián)合，提高了信息平臺(tái)的運(yùn)行能力，構(gòu)建了綜合運(yùn)行體系。網(wǎng)絡(luò)信息綜合運(yùn)行系統(tǒng)的應(yīng)用突破了傳統(tǒng)技術(shù)壁壘，實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)的同步與信息共享[7]。

網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)通過屏幕顯示、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器信息等方式提供準(zhǔn)確的內(nèi)容，通過局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)將服務(wù)器信息，借助網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至屏幕播放器，經(jīng)數(shù)據(jù)整合后提交至電視機(jī)等數(shù)顯平臺(tái)設(shè)備中，最終形成了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)提示信息向終端提交，并顯示的配套體系。

3 技術(shù)的成熟程度和適用范圍

隨著技術(shù)優(yōu)化與成熟，各行業(yè)均可根據(jù)需求應(yīng)用供配電監(jiān)控系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、動(dòng)態(tài)管理，通過對(duì)用電設(shè)備的監(jiān)控實(shí)時(shí)提高管理水平，確保運(yùn)行安全，提高自動(dòng)化能力，改善配電可靠性，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠的目標(biāo)。

電力監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)電力生產(chǎn)過程、供應(yīng)環(huán)節(jié)的全流程監(jiān)控，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的應(yīng)用，為數(shù)據(jù)互聯(lián)、資源共享和數(shù)據(jù)分析提供契機(jī)[8]。電力監(jiān)控系統(tǒng)的客戶端功能圖如圖2所示，該系統(tǒng)具備自動(dòng)化水平高和運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn)，并提供快速恢復(fù)功能，通過系統(tǒng)管理策略的協(xié)調(diào)為其穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。

圖2 系統(tǒng)軟件功能—客戶端功能示意圖

該系統(tǒng)電磁兼容性與電氣隔離性能良好，不會(huì)對(duì)被監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況產(chǎn)生干擾，可實(shí)現(xiàn)軟硬件內(nèi)容的在線修改與編輯，通過模塊化結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性與安全性。在系統(tǒng)產(chǎn)品選擇方面，以工業(yè)控制機(jī)設(shè)備應(yīng)用提高了系統(tǒng)安全，設(shè)備可無(wú)故障連續(xù)工作1 000小時(shí)，自動(dòng)化能力明顯增加，且故障報(bào)警率高達(dá)100%，提高了工作效率。該電力監(jiān)控系統(tǒng)具備專家診斷功能，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀況，對(duì)發(fā)現(xiàn)的數(shù)據(jù)中斷、軟硬件故障、通訊異常等及時(shí)診斷并出具診斷報(bào)告，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置完成報(bào)警并發(fā)送報(bào)警信息。該系統(tǒng)應(yīng)用后，可對(duì)設(shè)備工作狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)、運(yùn)行質(zhì)量等全程記錄，通過智能化技術(shù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的緩存，出現(xiàn)問題后可查找任意時(shí)段數(shù)據(jù)，便于分析漏洞處置問題。

該系統(tǒng)擁有強(qiáng)大的自檢能力和修復(fù)功能，可自動(dòng)進(jìn)行系統(tǒng)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和通信情況的全面檢測(cè)，也可以實(shí)現(xiàn)軟硬件數(shù)據(jù)庫(kù)的自動(dòng)匹配。該系統(tǒng)的報(bào)警形式多樣，發(fā)現(xiàn)異常情況后可采取App、微信公眾號(hào)、網(wǎng)頁(yè)系統(tǒng)等多重方式報(bào)警，并將警情信息轉(zhuǎn)發(fā)至維保人員。根據(jù)事件類型及危害等級(jí)，將報(bào)警事件分為正常、一般報(bào)警、嚴(yán)重報(bào)警、緊急報(bào)警四種類型，結(jié)合事件緊要程度進(jìn)行系統(tǒng)排序，系統(tǒng)接收到報(bào)警訊息后自動(dòng)切換。

4 市場(chǎng)效益

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，高速公路里程數(shù)不斷更新，變電站數(shù)量與日俱增，面對(duì)數(shù)量龐大、型號(hào)繁雜、技術(shù)不斷革新的設(shè)備，如何做好日常維護(hù)是高速公路供配電系統(tǒng)管理的重要難題。在高速公路供配電系統(tǒng)運(yùn)行管理過程中，采取積極有效措施確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行是最關(guān)鍵的。高速公路機(jī)電工程電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了無(wú)人化、不間斷監(jiān)控，在現(xiàn)有資源基礎(chǔ)上提高了運(yùn)維效益，降低了維護(hù)成本，使機(jī)電維護(hù)站的日常巡檢工作效率明顯提高，實(shí)現(xiàn)了全年365天，每天24 h實(shí)時(shí)監(jiān)控，動(dòng)態(tài)化管理變電站數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常值及時(shí)反饋，系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量有效改善[9]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，供配電房電力監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)對(duì)提高電力系統(tǒng)運(yùn)行安全性、穩(wěn)定性有重要意義，對(duì)高速公路的持續(xù)健康發(fā)展至關(guān)重要，是改善高速公路項(xiàng)目供配電設(shè)備綜合效益的基礎(chǔ)。作為高速公路機(jī)電工程的核心，監(jiān)控系統(tǒng)的合理應(yīng)用對(duì)高速公路的健康發(fā)展不可或缺，未來發(fā)展中應(yīng)對(duì)高速公路機(jī)電工程監(jiān)控系統(tǒng)合理利用，切實(shí)完善日常管理水平，提高工作效率，為高速公路的持續(xù)進(jìn)步創(chuàng)造條件。