安科瑞 劉邁

　　摘要：高速公路是我國交通系統中的重要組成部分，對我國交通事業發展有著重大意義和作用，已經成為促進我國經濟及城市化發展的重要前提及基礎。隨著信息技術、網絡技術及電力技術的不斷發展與應用，高速公路得到了高速發展，并且已經逐漸實現了電力化、智能化，而電力控制智能化管理技術就是推動高速公路電力化與智能化發展的重要技術，理應得到相關工作人員的注重。對此，該文作者根據自己多年的高速公路建設經驗，對高速公路電力監控智能化管理技術進行了詳細分析，希望能夠給需要的人士提供一定的技術參考價值。

　　關鍵詞：高速公路；智能化技術；電力監控系統

　　當前，高速公路已經蔓延到我國全國各地，不僅僅穿過平原地區，還穿過了江、河、海峽和高山等地區，形成了比較完善的高速公路網，促進了各大城市的相互聯系，促進城市的發展與進步，促進我國經濟及交通事業的健康可持續發展。電力技術與信息技術的應用，使高速公路逐漸實現了智能化與電力化，形成了高速公路電力控制智能化技術，增加了高速公路的運輸性能及施工壽命，提高了高速公路在全線收費站、服務區、互通樞紐、橋梁和隧道等區域的作用，主要體現在這些區域的照明、供配電等機電設備分布、監控和集中管理等方面，有效解決了電量負擔、高速公路沿線機電設備防盜等問題。該文從綜合電力監控系統、系統智能化管理功能和節能管理三方面，詳細分析了高速公路電力監控智能化管理技術。

　　1、綜合電力監控系統

　　綜合電力監控系統是一種較為常見的高速公路電力監控智能化管理技術，現在已經得到了廣泛應用，能夠有效解決高速公路運行中出現的多數問題，實現高速公路管理智能化。對于綜合的電力監控系統而言，就等同于高速公路問題的解決方法，這種方法主要是通過監控計算機通信來組成，再加上電力自動化單元模塊技術以及變送器量化技術、計算機技術等，組建一個對高速公路現場進行控制的網絡控制子系統。該系統的控制功能主要通過光纖以太主干環網來實現，還可以利用相關監控終端，實現對系統結構的組建，進而組建成一個智能化性能比較完善的集中管理模式，以實現對高速公路的集中化及智能化管理。具體綜合電力監控系統構建如下。

　　1.1、中心管理站的構建

　　中心管理站也稱為監控中心，是整個綜合電力監控系統的核心部位，對整個系統有著指揮、監督和管理的作用，所以中心管理站在綜合電力監控系統中占據核心地位，主要通過道路視頻監控中心配備和收費系統監控中心配備來實現其功能應用。綜合電力監控系統組建過程所使用到的儀器設備包括系統服務器、視頻服務器、硬盤錄像機、UPS、監視設備和大屏幕投影設備等，這些設備使綜合電力系統擁有功能強大的中心管理站，從而實現對高速公路的遠程監控。綜合電力監控系統(工作站)的運行除了需要構建功能強大的中心管理站以外，還需要在中心管理站中設置光纖以太網，因為光纖以太網是實現綜合電力監控數據傳輸的重要渠道，不但能夠傳輸搖信數據，還能夠傳輸搖控數據和搖測數據等。另外，在這些數據被傳輸到中心管理站后，光纖以太網還可以在相關監視設備的輔助下，實現對各種數據發現，實現遙控命令在遠程監控終端上的發出，實現數據的傳輸與存入，如果將光纖以太網與監控工作站的網卡相連，還可以實現數據分享。

　　另外，要注意的是監控工作站需要采用Windows操作系統來進行操作，并且相應的服務器也要使用Windows操作系統來進行操作，而綜合電力監控系統則需采用INTOUCH軟件系統進行操作，實時數據庫則采用INSQL系統進行操作。

　　光纖以太網在綜合電力監控系統的應用主要體現在光纖以太主干網的應用，光纖以太主干網不但能夠實現高速公路收費站與互通樞紐的連接，還能夠實現服務區、隧道橋梁等站點的相互連接，使高速公路實時監控效率及質量得到有效提高。

　　1.2、現場控制網絡子系統

　　現場控制網絡子系統主要是通過光纖以太網技術再加上LONWORKS控制網絡技術，從而真實地做到綜合電力監控系統中不同功能模塊之間的無縫連接，此后再加上公路所實行的現場控制網絡子系統的系統構建成功，這些措施的改進不僅達到了高速公路的布線要求與需求，還能夠促進可靠性高、開放性強、性價比高的綜合型電力監控系統的完成，優勢就在于可以達成合網視頻傳輸、通信傳輸、報警傳輸等一系列的需要。

　　上面所提到的LONWORKS控制網絡技術與其他網絡技術相比具有以下幾點特點，使之在現場控制網絡子系統乃至綜合電力監控系統得到廣泛應用，具體特點如下：一，傳輸距離遠，與雙絞線相比，其傳輸距離可遠至2700 m，如果適當增加中繼器，其傳輸距離＞2 700 m，并且在該技術下的路由器可以掛帶128個監控模塊，實現了實時及智能化監控；二，在LONWORKS控制網絡技術支持下非電力線的傳輸距離＞30 km，比較適用于高速公路特長隧道；三，推動第三方智能設備的形成，像發電機、繼電保護、ATS等多項智能設備；四，對多種網絡拓撲結構也有一定的促進作用，能夠達到工程選擇需要，還對拓撲的形式進行了拓展，除了原有的總線與環形，還多了星型與自由拓撲等形式。例如，高速公路服務區、收費站均會選用自由拓撲結構，而在高速公路隧道中則會選用總線拓撲結構；五，能夠實現綜合電力監控系統與光纖主干環網的無縫連接，因此具有明顯的開放性特點，如果LONWORKS控制網絡的分布式CLIENT/SERVER結構得以科學應用，則會增加綜合電力監控系統的故障報警上報功能，上報是自動化；六，傳輸介質有很多的選擇性，其中就有光纖、同軸電纜、雙絞線等。

　　2、系統智能化管理功能

　　在具有GPS天文衛星時鐘對時后，整體的監控系統以及各類數據的采集裝置都有了一個統一的標準時鐘，對于數據的管理與運行提供了便利；對于智能設備的遠程監控與維護，實現了變壓器溫度控制器、ATS等設備實現了數據通信口，從而達到對遠程的維護與監控；電網的分析與操作等功能，可以按照電網的實際運行情況對網絡拓撲進行分析與著色等功能，在危險時刻還能進行閉鎖，控制危險的蔓延；對系統的運行進行監控，能夠實現供配電監控系統自主運行，體現在及時發現自身隱患，保證系統的正常進行。

　　3、安科瑞電力監控系統及產品選型

　　3.1、概述

　　Acrel-2000Z電力監控系統是安科瑞電氣股份有限公司根據電力系統自動化及無人值守的要求，針對35kV及以下電壓等級研發出的一套分層分布式變電站監控管理系統。該系統是應用電力自動化技術、計算機技術和信息傳輸技術，集保護、監測、控制、通信等多功能于一體的開放式、網絡化、單元化、組態化的系統，適用于35kV及以下電壓等級的城網、農網變電站和用戶變電站，可實現對變電站多方位的控制和管理，滿足變電站無人或少人值守的需求，為變電站安全、穩定、經濟運行提供了堅實的保障。

　　3.2、系統結構

　　Acrel-2000Z電力監控系統采用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網絡通信層和現場設備層，組網方式可為標準網絡結構、光纖星型網絡結構、光纖環網網絡結構，根據用戶用電規模、用電設備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網方式。

3.3、平臺主要功能

　　3.3.1、實時監測

　　安科瑞Acrel-2000Z電力監控系統人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分閘狀態及有關故障、告警等信號。其中，10kV配電系統中監測的開關量主要有：斷路器分、合閘信號，手車工作、試驗位置信號，遠方/就地切換位置信號、彈簧儲能狀態信號、接地刀合分信號、變壓器超溫跳閘信號、高溫報警信號，保護跳閘信號和事故預告信號；400V低壓進線回路電參量主要有：開關狀態、三相電流、三相電壓、總有功功率、總無功功率、總功率因數、頻率和正向有功電能累計值；400V低壓出線回路主要有：開關狀態、斷路器故障脫扣告警、三相（單相）電流、三相功率。

　　3.3.2、詳細電參量查詢

　　在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無功功率、總功率因數、正向有功電能，并可以查看24小時相電流趨勢曲線。

　　3.3.3、運行報表

　　查詢各回路或設備指定時間的運行參數，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。

　　3.3.4、實時告警

　　安科瑞Acrel-2000Z電力監控系統具有實時報警功能，系統能夠對配電回路斷路器、隔離開關、接地刀分、合動作等遙信變位，保護動作、事故跳閘等事件發出告警。系統還具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發出語音告警。

　　3.3.5、歷史事件查詢

　　安科瑞Acrel-2000Z電力監控系統能夠對遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析。

　　3.3.6、電能統計報表

　　安科瑞Acrel-2000Z電力監控系統以豐富的報表體支撐量體系的完整性。系統具備定時抄表匯總統計功能，用戶可以自由查詢自系統正常運行以來任意時間段內各配電節點的用電情況，即該節點進線用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。

　　3.3.7、用戶權限管理

　　安科瑞Acrel-2000Z電力監控系統為保障系統安全穩定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如遙控的操作，數據庫修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

　　3.3.8、網絡拓撲圖

　　安科瑞Acrel-2000Z電力監控系統支持實時監視接入系統的各設備的通信狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構；可在線診斷設備通信狀態，發生網絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。

　　3.3.9、電能質量監測

　　安科瑞Acrel-2000Z電力監控系統可以對整個配電系統范圍內的電能質量和電能可靠性狀況進行持續性的監測。例如配電系統維護人員可以通過諧波分析界面掌握配電系統的諧波含量，及時采取相應的措施提高配電系統的可靠性，減少因諧波造成的供電事故的發生。

　　3.3.10、遙控

　　安科瑞Acrel-2000Z電力監控系統可以對整個配電系統范圍內的設備進行遠程遙控操作。例如配電系統維護人員可以通過監控系統的主界面點擊相應的斷路器遙信點調出遙控操作界面，可以及時執行調度系統或站內相應的操作命令。

　　3.3.11、通信管理

　　安科瑞Acrel-2000Z電力監控系統可以對整個配電系統范圍內的設備通信情況進行管理、控制、數據的實時監測。例如配電系統維護人員可以通過監控系統的主程序右鍵打開通信管理程序，然后選擇通信控制啟動所有端口或某個端口，快速查看某設備的通信和數據情況。

　　3.3.12、故障錄波

　　Acrel-2000Z電力監控系統可在系統發生故障時，自動準確地記錄故障前、后過程的各種電氣量的變化情況，通過對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護是否正確動作、提高電力系統安全運行水平有著重要作用。

　　3.3.13、事故追憶

　　Acrel-2000Z電力監控系統可自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時穩態信息，包括開關位置、 保護動作狀態、遙測量等，形成事故分析的數據基礎。

　　3.3.14、Web訪問

　　展示頁面顯示變電站數量、變壓器數量、監測點位數量等概況信息，設備通信狀態，用電分析和事件記錄。首頁顯示場站的變壓器數量、回路個數、有功功率、無功功率、用電量、事件記錄等概況信息，可通過實時監控、變壓器、通信、視頻切換到需要查看的界面。

　　實時數據曲線可監測各個回路的線纜溫度、電壓、電流、功率曲線信息。實時變壓器曲線可監測變壓器的狀態，某天的電壓、電流、功率、用電量等曲線信息。接線圖頁面通過一次圖實時反映電氣參數變化，包括遙測、遙信等信息(遙信信號需要斷路供輔助觸點支持)，刷新的時間<=5s。能耗統計頁面顯示各回路的功率峰值和用電量峰值，功率、電能趨勢曲線，電能環比，用電排名。運維管理-通信狀態顯示監測接入系統設備的通信狀態。

　　3.3.15、APP訪問

　　設備數據頁面顯示各設備的電參量數據以及曲線。

　　3.4、現場硬件配置

　　4、結語

　　綜上所述，高速公路電力監控智能化管理技術主要體現在綜合電力監控系統在高速公路管理中的應用，所以上文對綜合電力監控系統進行了詳細分析，經分析了解到綜合電力監控系統中使用到了各種各樣的服務器、監控儀器及網絡接收設備等，結合光纖以太網實現了各種數據(如搖信數據、搖控數據和搖測數據)的傳輸與存儲，采用LONWORKS現場控制網絡技術，實現了綜合電力監控系統的自動控制和信息傳輸處理功能，實現了高速公路電力監控智能化管理，提高了高速公路運行的安全性，同時還節約了高速公路的維護成本，使高速公路的智能化管理水平得到了有效提高。