關(guān)鍵字：高速公路；智能配電；電力監(jiān)控；配電室智能運(yùn)維托管；安全隱患；

引言

隨著高速公路業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展和路網(wǎng)的不斷延伸，傳統(tǒng)的管理模式已經(jīng)難以滿足日益增長的需求，動態(tài)管理和安全隱患預(yù)警已經(jīng)成為安全監(jiān)管中的兩大問題。因此，利用智能配電室系統(tǒng)對配電室變電站內(nèi)的配電設(shè)備進(jìn)行信息化管理，可以提高配電系統(tǒng)的運(yùn)行管理信息化和自動化水平，方便管理者操作，提高安全性。

福建高速公路集團(tuán)有限公司漳州管理分公司(以下簡稱“漳州分公司")以現(xiàn)有機(jī)電系統(tǒng)資源為基礎(chǔ)，構(gòu)建了“物聯(lián)網(wǎng)高速公路智能配電室系統(tǒng)"，取得了良好效果。

1背景需求

目前高速公路配電設(shè)備分布廣泛，配電室位置遠(yuǎn)離機(jī)電維修中心，現(xiàn)場無法實(shí)時(shí)值班，設(shè)備故障響應(yīng)緩慢，維修監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)無法有效完整歸檔，安全隱患和信息數(shù)據(jù)無法實(shí)時(shí)傳輸。特殊現(xiàn)有配電室的運(yùn)行和維護(hù)仍然采用傳統(tǒng)的管理方式，無法深化人員巡邏和手動記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)、長期統(tǒng)計(jì)和分析。

與此同時(shí)，缺乏專業(yè)的電力運(yùn)維人員，如果發(fā)生故障，將導(dǎo)致供電中斷，并在短時(shí)間內(nèi)無法恢復(fù)正常，造成不可預(yù)測的財(cái)產(chǎn)損失甚至安全事件，后果不堪設(shè)想。

此外，由于運(yùn)行的變壓器具有相對封閉的保護(hù)外殼和有限的狹窄散熱，其負(fù)荷和運(yùn)行聲音難以觀察，安全隱患難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。

隨著電力自動化技術(shù)的進(jìn)步，企業(yè)能源管理理念得到認(rèn)可，管理模式由“大而全"的粗?jǐn)U模式轉(zhuǎn)變?yōu)楦鼘I(yè)、更精細(xì)的管理。為此，漳州分公司對“一站式、全托管"物聯(lián)網(wǎng)高速公路智能配電室系統(tǒng)的建設(shè)進(jìn)行了初步研究，通過“配電室智能運(yùn)維服務(wù)平臺"遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)、集中地監(jiān)控配電室設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和用電負(fù)荷，改變了傳統(tǒng)的值班電力運(yùn)維模式。通過該系統(tǒng)的建設(shè)，不僅可以降低企業(yè)用電成本，提高電力設(shè)備的管理水平，保證用電可靠性。

2平臺架構(gòu)

“配電室智能運(yùn)維托管服務(wù)平臺"通過一體化運(yùn)維平臺改變傳統(tǒng)的值班電力運(yùn)維模式，降低企業(yè)用電成本，提高設(shè)備維護(hù)水平，保證用電可靠性，滿足配電室監(jiān)控要求和無人值班需求。實(shí)現(xiàn)了配電室24小時(shí)在線平臺的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控和分析，事件引發(fā)了WEB端和手機(jī)端的警報(bào)和報(bào)警。

“配電室智能運(yùn)維托管服務(wù)平臺"采用分布式和模塊化結(jié)構(gòu)，如圖1所示，配電室監(jiān)控系統(tǒng)分層分布式結(jié)構(gòu)，即設(shè)備層、傳輸層和應(yīng)用層。

1設(shè)備層

設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由智能監(jiān)控終端和通信網(wǎng)關(guān)設(shè)備組成。這些監(jiān)控設(shè)備通過采集總線收集電氣數(shù)據(jù)（RS-485通信總線、LORA/WIFI無線通信等。)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)傳輸層。網(wǎng)絡(luò)傳輸層采集智能儀器數(shù)據(jù)后，直接通過傳輸網(wǎng)絡(luò)上傳到數(shù)據(jù)中心，無需中間設(shè)備，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。主要收集以下設(shè)備。

(1)低壓配電柜。在不停電的情況下，在原低壓配電柜的每個(gè)電路上安裝智能終端采集裝置，監(jiān)控每個(gè)電路的電流、電壓和其他電量參數(shù)。主要顯示每個(gè)電路在系統(tǒng)平臺上的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)電路負(fù)載越限報(bào)警，調(diào)用歷史數(shù)據(jù)，顯示運(yùn)行數(shù)據(jù)曲線圖，生成數(shù)據(jù)報(bào)告等。

(2)10kV高壓柜。智能終端采集裝置安裝在環(huán)網(wǎng)柜的進(jìn)出線電路上，監(jiān)控高壓環(huán)網(wǎng)柜的三相電壓、三相電流、頻率、功率因數(shù)、功率、電能等遙測數(shù)據(jù)。

(3)變壓器。利用原變壓器自帶的溫度控制儀，通過485/WIFI轉(zhuǎn)換器傳輸數(shù)據(jù)，監(jiān)控變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)超溫報(bào)警、超限報(bào)警等。

(4)UPS不間斷電源。通過智能數(shù)據(jù)接口開發(fā)，直接與UPS本地監(jiān)控裝置互聯(lián)，采集UPS監(jiān)控裝置的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)平臺對不間斷電源的輸出電壓、電池電壓、電池電流、電池內(nèi)阻等工作參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)輸出過電壓、欠電壓、裝置失電、絕緣降低、系統(tǒng)接地故障報(bào)警等。

(5)柴油發(fā)電機(jī)。智能柴油發(fā)電機(jī)采集可以采集柴油發(fā)電控制柜的綜合保修數(shù)據(jù)，監(jiān)控設(shè)備。目前可以采集數(shù)據(jù)采集發(fā)電機(jī)的電流、電壓、開關(guān)狀態(tài)、水箱狀態(tài)、油溫狀態(tài)、油壓狀態(tài)、轉(zhuǎn)速狀態(tài)、功率狀態(tài)等功率參數(shù)，具體數(shù)據(jù)采集結(jié)果現(xiàn)場確認(rèn)。

(6)隧道風(fēng)扇。隧道通風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)測帶DI/DO信號的電量參數(shù)采集智能表設(shè)置在風(fēng)扇軟啟動柜內(nèi)，并將風(fēng)扇的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止等信號連接到設(shè)置的網(wǎng)關(guān)中，從而監(jiān)測每組風(fēng)扇的運(yùn)行狀態(tài)和電量參數(shù)。

(7)視頻監(jiān)控。配電室使用監(jiān)控?cái)z像頭進(jìn)行監(jiān)控，可以減少人員的現(xiàn)場檢查頻率，達(dá)到實(shí)時(shí)檢查的相同效果。同時(shí)，結(jié)合智能系統(tǒng)平臺，對監(jiān)控區(qū)域和預(yù)警信息進(jìn)行審核，提前制定計(jì)劃。

2網(wǎng)絡(luò)傳輸層

網(wǎng)上傳輸層主要包括智能網(wǎng)關(guān)等，通過專網(wǎng)通道上傳和發(fā)布數(shù)據(jù)。

3監(jiān)控應(yīng)用層

監(jiān)控應(yīng)用層采用綜合能源信息服務(wù)有限公司開發(fā)的“配電室智能運(yùn)維托管服務(wù)平臺"，通過該部分完成配電室所有數(shù)據(jù)的存儲、電力運(yùn)行狀態(tài)的顯示和控制指令的發(fā)布。路網(wǎng)中心對多個(gè)配電室進(jìn)行遠(yuǎn)程和集中監(jiān)控，值班人員可以通過登錄WEB頁面或手機(jī)APP或微信小程序?qū)崟r(shí)監(jiān)控配電室的所有運(yùn)行情況。配電室實(shí)現(xiàn)了“無人值班"或“少人值班"，同時(shí)承擔(dān)了日常檢查、清潔檢查、電氣預(yù)防試驗(yàn)、設(shè)備改造、應(yīng)急協(xié)調(diào)等強(qiáng)大的功架。

3主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

與傳統(tǒng)的管理方式相比，物聯(lián)網(wǎng)高速公路智能配電室系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢。

1云服務(wù)部署

該平臺結(jié)構(gòu)采用公共云服務(wù)資源部署，用戶不需要增加服務(wù)器和軟件的相關(guān)投資，節(jié)省了硬件設(shè)備和相關(guān)設(shè)備的成本，建立了長期的云服務(wù)機(jī)制。

2支持多種終端訪問

使用者可以通過IP瀏覽登錄云系統(tǒng)，可以使用PC。、移動終端如平板電腦、手機(jī)等進(jìn)行訪問，下載或打印相應(yīng)的數(shù)據(jù)報(bào)表或賬單報(bào)表，方便企業(yè)報(bào)表管理。

3基于產(chǎn)品優(yōu)勢和成熟的工程技術(shù)

在終端自動化改造過程中，基于停電改造的原則，采用無線通信，大大縮短了部署周期，減少了改造過程中對用戶正常用電的影響。

4兼容能力強(qiáng)

通過智能網(wǎng)關(guān)，訪問不同廠家的智能監(jiān)控設(shè)備。

5優(yōu)化用電效率

基于電能計(jì)量監(jiān)測，分為數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)通信層和中心管理層，長期跟蹤分析用電能耗，為設(shè)備用戶降低用電能耗提供決策依據(jù)。針對不同的企業(yè)和客戶，根據(jù)不同的運(yùn)營管理需求制定不同的方案，監(jiān)督能耗，發(fā)現(xiàn)能源浪費(fèi)，降低能源成本。

6智能云平臺控制

通過智能云平臺，可以有效統(tǒng)一控制檢查設(shè)備、電網(wǎng)資源和人工檢查結(jié)果，避免人工檢查中存在的不能及時(shí)有效發(fā)現(xiàn)隱患、不能準(zhǔn)確判斷故障的不足，充分發(fā)揮云平臺大數(shù)據(jù)分析整合的優(yōu)勢。

4實(shí)施成效

1通過漳州高速公路“物聯(lián)網(wǎng)高速公路智能配電室系統(tǒng)"的具體應(yīng)用實(shí)踐，不斷調(diào)整和創(chuàng)新技術(shù)和管理。經(jīng)過一年的測試和磨合，它具有良好的穩(wěn)定性、可靠性、互動性和實(shí)用性。該系統(tǒng)在幾個(gè)重大設(shè)備故障處理過程中發(fā)揮了重要作用。從長遠(yuǎn)來看，它不僅有利于企業(yè)的發(fā)展，而且?guī)盹@著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

提高了動態(tài)管理水平

該系統(tǒng)通過了專業(yè)的模型結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)整理分析和專業(yè)的運(yùn)維檢查；通過科學(xué)專業(yè)的管理，保證設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，延長設(shè)備的使用壽命，減少設(shè)備投資；通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控，及時(shí)采取技術(shù)措施，確保電流電壓高或低、功率因數(shù)低、設(shè)備異常報(bào)警等現(xiàn)象的用電質(zhì)量。

2保證設(shè)備安全運(yùn)行得到保證。

通過實(shí)施“物聯(lián)網(wǎng)高速公路智能配電室系統(tǒng)"，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除設(shè)備安全隱患，有效防止設(shè)備處于不安全運(yùn)行狀態(tài)；分析后臺監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，避免過載，有效保證設(shè)備安全運(yùn)行。

3經(jīng)濟(jì)效益顯著提高

通過對“物聯(lián)網(wǎng)高速公路智能配電室系統(tǒng)"的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，可以了解設(shè)備的運(yùn)行情況，及時(shí)采取技術(shù)措施，延長設(shè)備使用壽命，減少設(shè)備投資；三相負(fù)荷的調(diào)整和平衡實(shí)現(xiàn)了顯著的節(jié)能減耗和經(jīng)濟(jì)效益。

5安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

5.1概述

配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)包括智能監(jiān)控系統(tǒng)屏幕、通信管理機(jī)、UPS電源、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)(云臺球機(jī)、槍機(jī))、環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)(溫度、濕度、水浸、煙霧)、控制子系統(tǒng)(燈光、空調(diào)、除濕機(jī)、風(fēng)扇、水泵)、門禁監(jiān)控子系統(tǒng)(讀卡器、開門按鈕、磁鎖)、安全監(jiān)控子系統(tǒng)(雙鑒探測器)。

5.2應(yīng)用場所

適用于35kV及以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)，如軌道交通、工業(yè)、建筑、學(xué)校、商業(yè)綜合體等。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.4系統(tǒng)功能

實(shí)時(shí)監(jiān)控；數(shù)據(jù)查詢；曲線查詢；操作報(bào)告；實(shí)時(shí)報(bào)警；歷史事件查詢；用戶權(quán)限管理；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D；遙控功能

5.5系統(tǒng)硬件配置

6結(jié)語

目前，“物聯(lián)網(wǎng)高速公路智能配電室系統(tǒng)"正處于應(yīng)用推廣階段。雖然數(shù)據(jù)采集和平臺兼容性仍有待解決，但隨著電力自動化技術(shù)的快速發(fā)展和管理體系的不斷完善，這些問題將得到解決。相關(guān)部門將繼續(xù)充分發(fā)揮高速公路的資源優(yōu)勢，進(jìn)一步完善系統(tǒng)，減少突發(fā)事件造成的人民生命財(cái)產(chǎn)損失，提高高速公路管理水平，使高速公路更好地為社會服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]吳珠森.基于物聯(lián)網(wǎng)高速公路智慧配電室系統(tǒng)構(gòu)建.

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊2022.5版