基于智能化高速公路电力监控系统技术研究

时间：2023-04-04

摘要：随着高速公路数量的增加，高速公路沿线的收费站、互通枢纽、服务区、隧道等配置的供配电、照明、通风、排水等机电设备的数量急聚增加，传统的人工管理高速公路沿线机电设备的方式已远远不能满足高速公路交通安全通畅的要求。综合电力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、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智能化集中管理，实现无人值守，确保高速公路安全通畅，提高自动化管理水平，降低机电设备的运行维护成本，节约能源均具有十分重要的意义。

关键词：高速公路；电力监控；智能化

近几年来，中国交通事业取得了突破性发展，目前已经形成了一个完善的高速公路网，不仅实现了各城市之间的沟通交流，还间接推动了中国社会经济的快速发展。在中国高速公路向着智能化和电力化发展的今天，电力控制智能化技术逐渐得到了广泛应用和快速发展，从整体这一角度来看，目前应用已经接近成熟，不仅促使了高速公路运输能力的增强，实现高速公路使用寿命的延长，同时在电量负担方面也实现了合理减少。

一高速公路综合电力监控需求分析

在以往高速公路沿线的收费站、互通枢纽、服务区、隧道或隧道群变电站或隧道监控室全部靠人工进行日常表计抄录、操作控制、日常维护、故障巡查等。因此，每个变电站或隧道监控都要配备24小时值班人员，人工成本高，效率十分低。

高速公路综合电力监控系统需求如下：实时监视高速公路全线关键设备的工作状态和故障报警，如市电停电或高压柜故障、发电机故障、收费站尸故障、隧道埋地变故障、隧道风机故障等确保高速公路安全通畅。

对全线变电站的高低压供配电设备、外场及隧道照明、隧道通风等设备进行遥信、遥测与遥控。

对变电站的高低压配电室、发电机室及隧道进行视频遥视，变电站偷盗报警及外场电力或照明电缆偷盗报警。

对变电站高低压配电室和发电机室进行温度遥测，并根据测量温度控制室内通风风机；对隧道一氧化碳进行遥测，并根据一氧化碳浓度对隧道风机进行启停控制。

全线各站点实现无人值守，故障自动定位。

系统监控数据、视频及报警信息满足高速公路分布式实时远程传输要求。

系统满足高速公路所处环境和管理运行所要求的可靠性与安全性要求。

系统与高速公路运行管理模式相适应，全线综合电力监控数据无纸记录，自动统计，自动显示与打印。

二高速路电力监控智能化的应用价值

2.1 在节能性方面发挥的作用

电力系统作为高速公路运行中的一个重要组成部分，其运行周期须要保证连续性。所以从系统运行对电能的需求这一角度来看，基于电力智能化技术的合理应用下，可以充分发挥出系统运行的节能性，具体可以从以下 2 个方面来看：①将电力系统在实际运行过程中受无功损耗影响而导致成本过高这一问题做到合理避免或减少；②在提高电力系统运行效率的同时，还可以实现高速公路运营成本的降低。

2.2 在可靠性方面发挥的作用

就人工操作与智能化操作相比，不仅所需成本较高，而且在操作误差方面出现的概率也要相对更大一些，因此，须要实现智能化操作。在智能化操作中电力监控智能化管理技术的应用，其主要作用就是**电力系统运行的可靠性。在这一过程中通过将自动化传感系统、控制系统及触发式系统联合使用，在一定程度上能够将人工操作误差合理避免，同时还可以实现对电力系统的实时监控，及时发现问题并作出合理调控。

2.3 在远程控制方面发挥的作用

从中国当前的高速公路运行中可以看到，普遍存在**运行负荷这一问题。从高速公路电力系统故障这一角度来看，受**运行负荷影响导致某一区域发生电力故障，这种情况下就可以应用电力监控智能化管理技术，借助其中智能化控制系统和网络通信系统的应用，可以将局部故障设施设备进行合理隔离，防止对其他区域的供电情况和高速公路运行造成影响。另一方面，从远程控制的操作响应周期这一角度来看，当远程控制操作指令下达后的数秒内就可以作出响应，及时合理解决故障问题，将故障问题所带来的损失降低。

三综合电力监控系统设计

高速公路综合电力监控系统设计由监控中心、系统主干传输网络、现场监控子系统设计以及系统可靠性与安全性设计等组成系统结构如下图所示。

电力监控系统采用分层分布式设计，可分为三层：站控管理层、网络通信层和现场设备层。根据用户用电规模、用电设备分布和占地面积等多方面的信息综合考虑后采用适合的组网方式。

站控管理层：站控管理层一般设于中心变电站值班室或者其它地方，包含监控计算机、网络交换机、打印机、UPS、对时装置、远动装置以及软件。站控管理层计算机可以放置于值班室的操作台面上，也可以安装于网络机柜组成监控屏。

网络通信层：包含通信采集器、光端机以及用于和站控层连接的其它网络设备，安装于通信箱，通信采集箱和现场设备层装置就近安装，挂墙明装。通信层是一个承上启下的物理层，负责把设备层装置的信息传送给站控层，并且把站控层的命令下达给设备层装置。

现场设备层：包含高低压柜上的保护装置、智能操控装置、多功能仪表、无线测温装置、温控仪、直流屏以及其他各种通过通信接口或者脉冲、模拟量等方式接控系统的设备。

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