配電自動(dòng)化系統(tǒng)在高速公路10kV中壓電網(wǎng)中的 應(yīng)用探討

周 曉

（福建省高速公路集團(tuán)有限公司龍巖管理分公司， 福建 龍巖 364000）

0 引言

近年來(lái)，隨著山區(qū)高速公路網(wǎng)中大型施工隧道的增多，為了保證公路沿線以及隧道附近的通風(fēng)照明系統(tǒng)能夠正常工作，電網(wǎng)系統(tǒng)在高速公路沿線配置了10kV的配電線路，并在特定區(qū)域內(nèi)預(yù)設(shè)10kV中壓控制站。然而，受限于高速公路沿線機(jī)電設(shè)備數(shù)目較多、線路長(zhǎng)、范圍廣的特點(diǎn)，因此在對(duì)10kV中壓配電設(shè)備進(jìn)行維護(hù)與管理時(shí)，就會(huì)存在許多問(wèn)題。

首先，10kV中壓電力設(shè)備所覆蓋的范圍相對(duì)較廣，且配電系統(tǒng)正常運(yùn)行的條件較為苛刻。沒(méi)有無(wú)人值守和監(jiān)控措施，會(huì)在一定程度上導(dǎo)致系統(tǒng)在日常運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，且存在較大的安全隱患；其次，高速公路沿線的10kV中壓站配置的控制開(kāi)關(guān)站較多、配電線路覆蓋范圍較廣且維護(hù)管理耗費(fèi)人力較大；最后，用于高速公路配電系統(tǒng)建設(shè)的資金較為分散，使得整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率低下。針對(duì)上述問(wèn)題，相關(guān)負(fù)責(zé)部門(mén)與配電單位需要加大對(duì)高速公路10kV中壓配電自動(dòng)化系統(tǒng)的投資力度，并形成一套國(guó)家和行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

1 高速公路網(wǎng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

配電自動(dòng)化系統(tǒng)是將電子技術(shù)、通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等多種工學(xué)學(xué)科融合起來(lái)的電網(wǎng)技術(shù)，該系統(tǒng)可以有機(jī)結(jié)合配電網(wǎng)絡(luò)中系統(tǒng)數(shù)據(jù)與用戶數(shù)據(jù)以及周邊地理地形等信息進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，從而保證配電網(wǎng)的順利運(yùn)行。與此同時(shí)，該系統(tǒng)的建設(shè)能夠促進(jìn)配電系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、控制以及保護(hù)智能的正常發(fā)揮。因此，不管在公路運(yùn)輸系統(tǒng)還是電力系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般由主配電站、配電電子站和配電遠(yuǎn)程終端組成。

1.1 系統(tǒng)主站

配電自動(dòng)化系統(tǒng)主站主要負(fù)責(zé)采集配電信息并對(duì)其進(jìn)行處理與存儲(chǔ)，同時(shí)還需要對(duì)整個(gè)電網(wǎng)進(jìn)行分析、計(jì)算和管理。作為配電自動(dòng)化系統(tǒng)的大腦，配電自動(dòng)化系統(tǒng)主站通常設(shè)置在高速公路監(jiān)控中心，其主要是由應(yīng)用軟件以及遠(yuǎn)程監(jiān)控站組成。該主站除了覆蓋范圍內(nèi)控制開(kāi)關(guān)站的各種開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電氣參數(shù)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制等常規(guī)功能的通用功能外，還負(fù)責(zé)輔助技術(shù)人員對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行日常維護(hù)。

為了確保行經(jīng)高速公路的車輛安全以及整條高速公路的道路秩序，隧道內(nèi)的充電系統(tǒng)以及應(yīng)急照明系統(tǒng)都應(yīng)該處于較高的戰(zhàn)略地位。因此柴油發(fā)電機(jī)是必不可缺的，需要通過(guò)配電自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程信令、遙測(cè)和油電機(jī)組遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)每個(gè)收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)和隧道入口的備用電源。發(fā)電機(jī)機(jī)組的日常運(yùn)行信息是相對(duì)最為重要的監(jiān)控信息，像發(fā)電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速、柴油油壓以及內(nèi)部水溫，保證機(jī)組的安全運(yùn)行設(shè)備在無(wú)人值守狀態(tài)下的安全運(yùn)行。此外，要實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)電機(jī)組的輸入與輸出，因此有必要實(shí)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)組的遠(yuǎn)程啟動(dòng)和停止。

為了實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)整定、停電、標(biāo)牌管理等功能，應(yīng)集成在配電自動(dòng)化主監(jiān)控站，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)設(shè)備的技術(shù)參數(shù)、圖紙和數(shù)據(jù)、維護(hù)記錄和信息的輸入、查詢和統(tǒng)計(jì)功能，建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)設(shè)備采購(gòu)全過(guò)程進(jìn)行跟蹤管理，科學(xué)利用相關(guān)信息技術(shù)，改善當(dāng)前配電系統(tǒng)中機(jī)電設(shè)備的管理效率。

1.2 系統(tǒng)分站

配電電子站是整個(gè)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的中間層，實(shí)際上是實(shí)現(xiàn)配電終端與主站之間各種信息上傳、發(fā)布功能的通信處理器；配電自動(dòng)化分站應(yīng)具有其管轄范圍內(nèi)的自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)處理、智能報(bào)警、采集有效信息、快速故障診斷、自動(dòng)隔離以及自主恢復(fù)等功能。總配電電子站位于高速公路沿線的開(kāi)關(guān)站。

考慮到高速公路網(wǎng)中的10kV中壓配電自動(dòng)化系統(tǒng)在很大程度上依賴于外電網(wǎng)，因此各個(gè)控制開(kāi)關(guān)站上傳的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)大多是與監(jiān)測(cè)相關(guān)的。與此同時(shí)，配電自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)覆蓋的范圍相對(duì)比較廣闊，使得系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)量巨大。為了防止電壓與電流等無(wú)關(guān)緊要的信息占用系統(tǒng)資源，需要根據(jù)實(shí)際需求盡可能縮短子站與主站之間的傳輸時(shí)間，大大降低主站的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信號(hào)位移、故障報(bào)警等重要信息的主動(dòng)上傳優(yōu)先。

1.3 遠(yuǎn)程終端

配電遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備是指配電網(wǎng)饋線回路中使用的各種饋線遠(yuǎn)動(dòng)終端、配電變壓器遠(yuǎn)動(dòng)終端等監(jiān)控單元的總稱。安裝在配電網(wǎng)饋線回路中的環(huán)網(wǎng)柜、配電站以及控制開(kāi)關(guān)站，經(jīng)常應(yīng)用在高速公路的中壓配電網(wǎng)中，具有遙信、遙測(cè)、遙控、故障電流檢測(cè)（或故障指示遠(yuǎn)程終端）等功能故障檢測(cè)、安裝在配電變壓器內(nèi)的監(jiān)控終端、其他設(shè)備的監(jiān)控終端。

1.4 通信系統(tǒng)

通信光纜作為一種智能化的高等級(jí)公路，在投入建設(shè)時(shí)，已沿公路鋪設(shè)了大量的通信光纜。因此，將光纖通信系統(tǒng)應(yīng)用于中壓配電自動(dòng)化系統(tǒng)中是一種非常理想的選擇。但在實(shí)際聯(lián)網(wǎng)中，通信配電電子站應(yīng)設(shè)置不間斷電源或接至柴油發(fā)電機(jī)組供電回路。一方面，為了確保在市區(qū)停電時(shí)高速公路配電網(wǎng)子站能夠照常工作且有效采集并傳輸相關(guān)數(shù)據(jù)，另一方面，還需要保證配電網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)的通信傳輸設(shè)備能夠正常運(yùn)行。

2 配電自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想

當(dāng)前，應(yīng)用于高速公路網(wǎng)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)主要包括如下三部分：監(jiān)控端、通信通道以及遠(yuǎn)程端。其中，主控系統(tǒng)主要具備系統(tǒng)維護(hù)、設(shè)備日常管理以及圖形顯示燈多種功能，并在一定程度上具備控制功能。而遠(yuǎn)程端主要完成遠(yuǎn)程信號(hào)采集、遠(yuǎn)程控制執(zhí)行等功能，由各工作站的以單片機(jī)為主的遠(yuǎn)程控制終端完成，通信信道是連接主控制端和被控制端的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

在對(duì)高速公路網(wǎng)覆蓋的某地區(qū)進(jìn)行配電設(shè)備配置時(shí)，首先要注重配電設(shè)備的選擇，此時(shí)應(yīng)該綜合考慮實(shí)際條件并遵循如下原則：在硬件方面，要在保證遠(yuǎn)程控制功能的前提下盡可能控制配置成本。當(dāng)條件滿足時(shí)，擴(kuò)展遙測(cè)功能。在軟件配置方面爭(zhēng)取做到一步到位，除了遙控功能以外，該軟件還需要包括基本的遙感功能，便于今后硬件擴(kuò)展。該區(qū)域配電自動(dòng)化系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)方面：1）監(jiān)控系統(tǒng)的總體及軟硬件設(shè)計(jì)；2）執(zhí)行端的軟硬件設(shè)計(jì)；3）通信通道設(shè)計(jì)。

3 配電自動(dòng)化系統(tǒng)在高速公路網(wǎng)中的應(yīng)用

當(dāng)前，高速公路配電自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)高速公路網(wǎng)。以國(guó)內(nèi)某市的監(jiān)控中心為實(shí)例進(jìn)行分析，該監(jiān)控中心覆蓋的某區(qū)域內(nèi)一共設(shè)有6座10kV控制開(kāi)關(guān)站，每天可維護(hù)的配電線路里程長(zhǎng)達(dá)75公里。在配電自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用在該市幾個(gè)月后，一方面在實(shí)時(shí)報(bào)警與遙控功能上發(fā)揮較為重要的智能，有效保證了10kV無(wú)人值班開(kāi)關(guān)站運(yùn)行的安全性和可靠性；另一方面，在經(jīng)濟(jì)性方面，根據(jù)日常運(yùn)行維護(hù)中發(fā)生的人工、車輛損耗、油耗等費(fèi)用，在管理上，系統(tǒng)生成的運(yùn)行日志、工作票和各種數(shù)據(jù)報(bào)表實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，加強(qiáng)和規(guī)范高速公路10kV中壓配電系統(tǒng)設(shè)備管理，提高管理水平。

4 結(jié)論

國(guó)內(nèi)整體經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展與改革開(kāi)放進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn)給國(guó)內(nèi)交通運(yùn)輸帶來(lái)的壓力與日俱增，交通運(yùn)輸行業(yè)對(duì)供電系統(tǒng)提供的電能質(zhì)量要求同樣也日趨提高。供電行業(yè)的歷史數(shù)據(jù)證明，高速公路網(wǎng)因電壓波動(dòng)而造成的直接經(jīng)濟(jì)損失驚人，所以相關(guān)部門(mén)與配電單位必須要對(duì)10kV中壓配電系統(tǒng)的建設(shè)重視起來(lái)。因此，通過(guò)結(jié)合當(dāng)前新興的自動(dòng)化技術(shù)來(lái)改善電網(wǎng)管理水平是很有必要的，以期不斷為高速公路網(wǎng)提供優(yōu)質(zhì)電力。