天津 高速公路电力监控 系统集成 节省人力

安科瑞  殷陆霄

1概述

　　高速公路，简称高速路，是指供汽车高速行驶的公路。

　　近年来，我国的高速公路发展非常迅速，已形成遍布全国的高速公路网，它在对国家经济发展作出突出贡献的同时，也对高速公路管理及运营的自动化、智能化提出了严峻的考验。高速公路自动化管理系统一般由通信、收费、监控和供配电4个子系统组成，而通信、收费和监控系统稳定运行的基础是供配电系统的稳定运行。

　　高速公路供配电监控系统对高速公路沿线的变电站内的高低压配电设备、发电机、变压器 、UPS、EPS 、外场照明、隧道内的理地式变压器与照明 、通风及排水等机电设备进行实时分布式监控和集中管理 , 实现 , 确保高速公路安全畅通 , 提高自动化管理水平 , 降低机电设备的运行维护成本 。

　　高速公路供配电监控系统包括隧道变电所、服务区变电所、收费站变电所、沿线箱式变电站、互通枢纽、路灯电源、风机控制箱等区域的电力综合监控。

2项目需求

　　高速公路供配电系统传统维护的缺点有以下几点：

　　 巡检工作量大：由于变电所分布在几十至几百公里的高速公路上，需要沿高速路逐一巡查；

　　 设备发生故障后上报不及时、维修效率低；

　　维护、维修状态无法实时监控，维护、维修进度无法及时督查跟踪；

　　 缺乏信息化手段进行设备管理维护，导致隐患无法及时发现；

　　由于缺乏统一的监管平台，机电设施运行状况无法及时、准确掌握。

　　无法实现综合查询分析，提供辅助决策支持；

　　 无法即时排查电气隐患、隐蔽工程隐患检查难；

　　针对高速公路传统维护的缺点，为了保障高速公路供配电系统的稳定运行并减少维护人员的工作量，设计了一套高速公路供配电监控系统，该系统的主要功能如下：

　　 对配电房内的变压器、开关柜电气参数进行监控；

　　 对配电房内的UPS、EPS电气参数进行监视，当监测到UPS和EPS的电池电压过低时，及时进行维护，避免停电后无法操作断路器；

　　 对配电房内的发电机进行监控，并对发电机油箱的油位进行实时监控，避免油位过低影响发电机正常运行，以及柴油被盗后能及时发现并报警；

　　 对配电房内馈线回路的漏电电流、线缆温度进行监测和异常报警；

　　 对隧道的照明回路进行远程控制，对隧道的引道照明回路和加强照明回路进行手动和自动控制；

　　 隧道内消防疏散通道、出口有明显的指示灯具，并可以通过不同应急预案进行紧急控制；

　　根据隧道配电房内可燃气体浓度及烟雾启停排风风机；

　　监测隧道配电房内部环境温湿度等可燃气体监测、报警及联动控制；

　　 监控软件采用B/S架构，接入以上监测数据，通过浏览器、手机APP或短信等方式提供数据监测和异常报警，并可通过系统发布维保、巡检及抢修派工任务。

3参照标准

　　本方案遵循的国家标准有：

　　GB/T 14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规程》

　　GBT 14598.300-2008《微机变压器保护装置通用技术要求》

　　GB/T 2887-2011《计算机场地通用规范》

　　GB50052-2009 《供配电系统设计规范》

　　GB/T 20965-2013《控制网络HBES技术规范 住宅和楼宇控制系统》

　　GB 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》

　　GB 14287-2014《电气火灾监控系统》

　　GB25506-2010 《消防控制室通用技术要求》

　　GB50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》

　　GB28184-2011《消防设备电源监控系统》

　　GB29364-2012《防火门监控器》

　　GB51309-2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》

　　JB/T10736-2007《低压电动机保护器》

　　GB/T15576-2008《低压成套无功功率补偿装置》

4方案设计

　　根据高速公路供配电监控系统要求，方案配置综合监控系统和子系统解决方案。

　　 变电所电力监控子系统

　　 电气火灾监控子系统

　　 消防设备电源监控子系统

　　消防应急照明和疏散子系统

　　 高速公路供配电运维管理云平台方案建立基于云平台的“监、控、维”一体化的综合监控系统，从数据采集、通信网络、系统架构、联动控制和综合数据服务等方面的设计，解决了高速公路监控系统中存在内部干扰性强、使用单位多及协调复杂的根本问题，大大提高了系统运行的可靠性和可管理性，提升了高速公路基础设施、环境和设备的使用和恢复效率。

4.1 电力监控子系统

　　电力监控系统主要针对隧道变电所、箱式变电站、收费站和服务区变电所，对变电所高压回路配置微机保护装置及多功能仪表、UPS、EPS和发电机进行保护和监控，主要是服务对象为高速公路供配电系统的维护人员，对实时性要求较高。

4.1.1 电力监控子系统设备选型

　　变电所高低压柜主要配置如下：

4.1.2 电力监控子系统功能

　　实时监测

　　系统人机界面友好，以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态，实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数、电能等电参数信息，动态监视各配电回路断路器、隔离开关、地刀等合、分状态，以及有关故障、告警等信号。

　　详细电参量查询

　　在配电一次图中，可以直接查看该回路详细电参量，包括三相电流、三相电压、三相总有功功率、总无功功率、总功率因数、正向有功电能，并可以查看24小时相电流趋势曲线。

　　运行报表

　　查询各回路或设备时间的运行参数，报表中显示电参量信息应包括：各相电流、三相电压、总功率因数、总有功功率、总无功功率、正向有功电能等。

　　实时报警

　　电力监控系统具有实时报警功能，系统能够对配电回路断路器、隔离开关、接地刀分、合动作等遥信变位，保护动作、事故跳闸等事件发出告警。电力监控系统具有实时语音报警功能，系统能够对所有事件发出语音告警。

　　历史事件查询

　　电力监控系统能够对遥信变位，保护动作、事故跳闸，以及电压、电流、功率、功率因数越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析。

　　电能统计报表

　　电力监控系统以丰富的报表体支撑量体系的完整性。系统具备定时抄表汇计功能，用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况，即该节点进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分析报表。

　　用户权限管理

　　电力监控系统为保障系统安全稳定运行，设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如的操作，数据库修改等）。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。

　　操作

　　电力监控系统可以对整个配电系统范围内的设备进行远程操作。例如配电系统维护人员可以通过监控系统的主界面点击相应的断路器遥信点调出操作界面，可以及时执行调度系统或站内相应的操作命令。

　　网络拓扑图

　　电力监控系统支持实时监视接入系统的各设备的通讯状态，能够完整的显示整个系统网络结构；可在线诊断设备通讯状态，发生网络异常时能自动在界面上显示故障设备或元件及其故障部位。

6售后承诺和质量保证

6.1 维护服务

　　我公司的技术人员将负责系统工程的安装、调试及优化等工作，提供及时的培训、维护、咨询服务，并配合用户管理系统的运行。

　　在整个系统运行期内，系统所有故障问题的检测和恢复均由我公司负责，并作现场测试和恢复。在故障问题发生时，我公司将及时派出富有经验的工程师（或工程师小组），利用有关工具和测试设备，检测问题所在，并及时提出解决方案。具体地说，我们公司将成立专项服务小组，由技术部工程师负责该项目所涉及人员的技术培训及解决日常出现的一些问题。我公司将免费接受用户的电话技术咨询和书函技术咨询，帮助用户解决在应用过程中遇到的各种技术问题。

　　技术支持热线电话：

　　对于非设备性故障或一般性故障以及电话技术咨询，我公司保证在1小时内给予回应，必要时派技术人员到达现场处理故障。

　　对于设备性故障，一方面在系统设计时，我们尽量避免单点故障，另一方面我们将利用我们公司的零备件应急供应体系，及时排除故障，保证不影响系统的正常运行。

6.2 维修服务

　　系统自验收合格之日起，免费保修三年，终身维护。系统常规软件终身免费维护。

　　在质保期间发生问题，我方会在收到通知后及时响应，24小时内派合格的技术人员并携带工具无条件到现场作技术服务，除非该问题可以通过通讯解决。

　　在质保期内，如因我方责任需要调换或修理合同设备，并由此引起合同设备停机时，则有关合同设备的质保期按实际停机时间相应延长。重新修理或更换后的合同设备部件的质保期为修理和更换完毕并经双方确认相应延长，但不能少于规定的一年质保期。

　　在质保期满后30天内，买方因在质保期内发现合同设备有缺陷而出具的索赔证明仍然有效。

　　免费维修期内人为或自然灾害引起的故障或损坏，仅收取维修成本费。

　　免费维修期以外的维修服务仅收取维修成本费。

6.3 更新改进服务

　　本公司产品设计更新提高或软件版本升级，我司将即时通知和协助需方进行已运行系统的改进提高，并无偿提供软件新版本。

　　用户对系统改制、扩容、拆点等不同要求，公司将及时、准确地予以满足。

6.4 质量保证

　　我公司通过了ISO9001认证。公司各项与质量有关的活动均严格按ISO9001:2008的要求开展。

　　公司从产品的整个过程对产品的质量进行控制。对订货合同，公司组织相关人员进行认真评审，并及时将评审结果传达给相关人员，以确保产品能充分满足顾客的要求。

　　在产品的设计和开发过程中，开发人员根据顾客的要求，相关的国际、国家、行业标准以及相关法律和法规编制开发计划。

　　在设计和开发的过程中，分阶段的进行设计评审和设计验证，设计完成后，选择能代表顾客的单位进行确认，确保公司的设计能满足顾客的要求。

　　在原材料的采购方面，本公司事先对供应商进行调查，确信他们的质量保证能力后才会实施采购。

　　在生产安装和加工的过程中，本公司制订了完善的工艺指导书，并在管理人员的监督下由生产人员实施操作，以保证产品的均一性及质量的稳定性。

　　在检验和试验的过程中，首先由质管部和开发部一起按企业标准制订检验标准和检验作业指导书，并指导检验人员严格执行。本公司的检验和试验设备先进、齐全，且都经过相关技术监督部门的校验，确认合格后方可使用。检验中发现的产品不合格会及时反馈给责任部门，追查不合格原因，并限期整改。

　　本公司有完善的培训制度，员工上岗前须按规定接受培训，经考核合格后方可上岗，保证每个岗位上均有一批训练有素的骨干人员，为产品的质量合格提供了强有力的保障。

　　我方保证货物是全新、未使用过的，工艺和材料制造完全符合合同规定的质量、技术规范和性能的要求。我方保证所提供的货物经正确安装、正常运转和保养在其使用寿命期内应具有满意的性能。在货物质量保证期之内，我方对由于设计、工艺或材料的缺陷而发生的任何不足或故障负责。

7典型案例

7.1 荔浦至玉林段高速公路配电工程

　　荔玉高速公路是《广西高速公路网规划》“四纵六横三支线”布局中“纵二”荔浦至铁山港高速公路的组成部分，也是国家高速公路网G59广西境段重要组成部分。项目建成后，将成为桂林、梧州、玉林通往北海、湛江等沿海城市便捷的高速公路通道，对于加快区域一体化步伐、促进经济社会发展具有重要意义。荔玉高速公路全长261.7公里，设计标准为双向四车道，工程内容包括：桥梁198座，隧道14座，涵洞、通道1759道，互通式立交20处，服务区5对。

　　本次针对荔浦至玉林高速公路配电工程项目中不同保护对象配置不同微机保护装置，10kV进线柜配置AM5-F线路保护装置，共22只；10kV变压器出线柜配置AM5-T变压器保护装置，共22只。0,4KV配电房，配置了PZ96L系列的多功能仪表800只；本工程10kV配电工程共有16个隧道变电所，为实时监视整个配电室的运行以及数据采集，该项目配置一套Acrel-2000Z电力监控系统，主要实现对荔浦至玉林高速公路各个变电所的用电监控与管理。监控范围为变电所的微机保护装置、电能表、变压器温控仪、EPS、UPS、无功补偿、发电机控制屏、油箱液位仪、水泵运行状态和水位、风机软启动器和照明控制器。本系统由用户管理层、网络通信层、现场设备层三部分组成，现场设置的电能表采用屏蔽双绞线连接至各分区数据采集器，各分区数据采集器将数据分类处理后，通过网线连接至局域网交换机上传至电力监控系统主机，实现电力设备集中监控功能。

7.2 广西崇左至水口高速电力监控系统

　　

　　广西崇左到水口高速全线全长94.053公里，设置桥梁27座，隧道2座（其中特长隧道1座），互通式立交6处，服务区2处，停车区1处，管理分中心1处，主线收费站1处，匝道收费站3处。设置了变电所共8个变电站。监控仪表：微机保护装置AM5-F：7台、AM5-T：9台，电力参数监控仪PZ96L-E4/HKC 23台，电力参数监控仪PZ80L-E4/KC 172台， EPS电源柜7台，UPS电源柜2台，柴油发电机组6台。监控主机位于监控中心。

　　本系统由用户管理层、网络通信层、现场设备层三部分组成，现场设置的综保、微机保护装置、电能表、变压器温控仪、EPS、UPS、无功补偿、发电机控制屏、油箱液位仪采用屏蔽双绞线连接至各配电房的通讯管理机，各配电房的通讯管理机将数据分类处理后，通过网线连接至高速公路局域网交换机上传至电力监控系统主机，实现电力设备集中监控功能。

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