高速公路電力監(jiān)控智能化創(chuàng)新管理技術(shù)研究

王誠(chéng)

（福建自成億建設(shè)工程有限公司，福建 福州 350000）

最近幾年來(lái)，中國(guó)交通事業(yè)取得了突破性發(fā)展，目前已經(jīng)形成了一個(gè)完善的高速公路網(wǎng)，不僅實(shí)現(xiàn)了各城市之間的溝通交流，還間接推動(dòng)了中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。在中國(guó)高速公路向著智能化和電力化發(fā)展的今天，電力控制智能化技術(shù)逐漸得到了廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展，從整體這一角度來(lái)看，目前應(yīng)用已經(jīng)接近成熟，不僅促進(jìn)了高速公路運(yùn)輸能力的增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)高速公路使用壽命的延長(zhǎng)，同時(shí)在電量負(fù)擔(dān)方面也實(shí)現(xiàn)了有效減少。本文圍繞著以高速公路建設(shè)為內(nèi)容，對(duì)電力監(jiān)控智能化管理技術(shù)的應(yīng)用展開了詳細(xì)分析和討論，僅供參考。

1 關(guān)于綜合電力監(jiān)控系統(tǒng)的介紹

從當(dāng)前高速公路電力監(jiān)控智能化管理中可以看到，綜合電力監(jiān)控系統(tǒng)這一智能化管理技術(shù)的應(yīng)用最為常見，就目前來(lái)看，已經(jīng)達(dá)到了普及應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀?；陔娏刂浦悄芑芾砑夹g(shù)的應(yīng)用下，在一定程度上能夠?qū)⒏咚俟愤\(yùn)行中所遇到的問題做到有效解決，實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路的智能化管理。所以綜合電力監(jiān)控系統(tǒng)，又可以說(shuō)是高速公路智能化管理問題的解決方法，主要是由監(jiān)控計(jì)算機(jī)通信、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及電力自動(dòng)化單元模塊技術(shù)等多個(gè)部分所構(gòu)成，形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路現(xiàn)場(chǎng)的有效控制。

網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)的控制功能的發(fā)揮離不開光纖以太主干環(huán)網(wǎng)的支持，同時(shí)在相關(guān)監(jiān)控終端的利用下，還可以組建一個(gè)具有智能化性能的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及集中管理模式，對(duì)高速公路實(shí)行智能化和集中化管理[1]。至于綜合電力系統(tǒng)的構(gòu)建，具體可以從以下幾個(gè)方面來(lái)看。

1.1 中心管理站的構(gòu)建

在整個(gè)綜合電力監(jiān)控系統(tǒng)中，中心管理站可以說(shuō)是其中的核心組成，又可以稱之為“監(jiān)控中心”，在綜合電力監(jiān)控系統(tǒng)中發(fā)揮著非常重要的指揮和監(jiān)管作用，由此可以看出，中心管理站在整個(gè)系統(tǒng)中的重要地位，其功能應(yīng)用需要在道路視頻監(jiān)控中心配備和收費(fèi)系統(tǒng)監(jiān)控中心配備的支持下才能夠得以實(shí)現(xiàn)。從綜合電力監(jiān)控系統(tǒng)的組建中可以看到，其中所需要用到的儀器設(shè)備較多，像大屏幕投影設(shè)備、視頻服務(wù)器以及監(jiān)視設(shè)備和系統(tǒng)服務(wù)器等都需要使用到，這些儀器設(shè)備的使用共同組建了一個(gè)中心管理站，有著非常強(qiáng)大的功能，其中最大的一項(xiàng)功能就是能夠?qū)Ω咚俟返倪\(yùn)行做到遠(yuǎn)程監(jiān)控。

針對(duì)于中心管理站的構(gòu)建，不僅要保證功能的強(qiáng)大，同時(shí)還需要做好光纖以太網(wǎng)的合理設(shè)置，這主要是因?yàn)橹挥性诠饫w以太網(wǎng)的支持下才能夠完成綜合電力監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的傳輸，包括遙信數(shù)據(jù)和遙測(cè)數(shù)據(jù)等都能夠?qū)崿F(xiàn)有效傳輸。除此之外，待數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行墓芾碚疽院螅谙嚓P(guān)監(jiān)視設(shè)備的支持下，光纖以太網(wǎng)還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控終端上，若能夠?qū)⑵渑c監(jiān)控工作站的網(wǎng)卡連接到一起，同樣還能夠完成數(shù)據(jù)共享和交流[2]。

值得注意的一點(diǎn)是，監(jiān)控工作站和綜合電力監(jiān)控系統(tǒng)所使用的操作系統(tǒng)是完全不同的。對(duì)于監(jiān)控工作站，需要使用Window 操作系統(tǒng)；而至于綜合電力監(jiān)控系統(tǒng)，則需要使用INTOUCH 軟件系統(tǒng)；而如果是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，那么這時(shí)需要采用INSQL 系統(tǒng)。工作人員對(duì)此必須要有一個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)。

在綜合電力監(jiān)控系統(tǒng)中，光纖以太網(wǎng)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在光纖以太主干網(wǎng)的應(yīng)用上，基于光纖以太主干網(wǎng)的應(yīng)用下，可以將高速公路收費(fèi)站和互通樞紐以及服務(wù)區(qū)和隧道橋梁等站點(diǎn)之間有效連接到一起，這對(duì)于高速公路實(shí)時(shí)監(jiān)控是非常有利的。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的構(gòu)建

從現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)中可以看到，主要是由LONWORKS 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和光纖以太網(wǎng)技術(shù)所構(gòu)成，可以將綜合電力監(jiān)控系統(tǒng)中的各功能模塊之間有效連接到一起，現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的構(gòu)建成功，既可以有效滿足高速公路對(duì)布線的實(shí)際要求，同時(shí)對(duì)于綜合型電力監(jiān)控系統(tǒng)的完成也是非常有幫助的，其主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)高效的報(bào)警傳輸及通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)取?/p>

與其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，LONWORKS 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有一定特殊性特點(diǎn)，而正是因?yàn)檫@些特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到綜合電力監(jiān)控系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)當(dāng)中。其特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下6 個(gè)方面：①有著較遠(yuǎn)的傳輸距離。以雙絞線為例，其傳輸距離可以達(dá)到2 700 m 左右。在這一過程中若將中繼器增設(shè)到其中，那么其傳輸距離要比2 700 m 更遠(yuǎn)?；贚ONWORKS控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)下的路由器可以掛帶很多個(gè)監(jiān)控模板，經(jīng)有關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，可以掛帶128 個(gè)，在這些控制模塊的支持下，可以很好地實(shí)現(xiàn)智能化和實(shí)時(shí)化控制。②基于LONWORKS 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用下，非電力線的傳輸距離超過了30 km，正是因?yàn)檫@一特點(diǎn)，在高速公路特長(zhǎng)隧道中應(yīng)用比較廣泛。③在LONWORKS控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，對(duì)于第三方智能設(shè)備的形成發(fā)揮著重要積極促進(jìn)作用。ATS、繼電保護(hù)和發(fā)電機(jī)等都屬于第三方智能設(shè)備[3]。④在LONWORKS 網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的支持下，同樣還可以促進(jìn)多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的形成，更好地滿足工程需要。另外，對(duì)于拓?fù)湫问降耐卣挂材軌蚱鸬胶芎玫拇龠M(jìn)作用，在原有總線和環(huán)形的基礎(chǔ)上，還表現(xiàn)出了其他多種形式，如星型和自由拓?fù)涞?。?duì)于其中的自由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，比較適用于高速公路收費(fèi)站和服務(wù)區(qū)；而總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，經(jīng)常被選用到高速公路的隧道中。⑤LONWORKS 網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的應(yīng)用下，還能夠?qū)⒕C合電力監(jiān)控系統(tǒng)與光纖主干環(huán)網(wǎng)之間緊密連接到一起，而這也就充分體現(xiàn)出了LONWORKS 網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的開放性特點(diǎn)，在這一過程中如果能夠?qū)ONWORKS 控制網(wǎng)絡(luò)的分布式SERVER 結(jié)構(gòu)或CLIENT 結(jié)構(gòu)合理應(yīng)用到綜合電力監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，那么則會(huì)賦予系統(tǒng)一個(gè)良好的故障報(bào)警上報(bào)功能，整個(gè)過程都是自動(dòng)化的。⑥可供選擇的傳輸介質(zhì)比較多，像雙絞線、同軸電纜或光纖等這些都是比較常見的傳輸介質(zhì)，至于其他還有很多。

2 高速公路電力監(jiān)控智能化管理技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

2.1 在節(jié)能性方面發(fā)揮的作用

電力系統(tǒng)作為高速公路運(yùn)行中的一個(gè)重要組成部分，其運(yùn)行周期必須要保證連續(xù)性。所以從系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)電能的需求這一角度來(lái)看，基于電力智能化管理技術(shù)的合理應(yīng)用下，可以充分發(fā)揮出系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能性，具體可以從以下2 個(gè)方面來(lái)看：①將電力系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中受無(wú)功損耗影響而導(dǎo)致成本過高這一問題做到有效避免或減少；②在提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效率的同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)高速公路運(yùn)營(yíng)成本的降低。

2.2 在可靠性方面發(fā)揮的作用

就人工操作與智能化操作相比，不僅所需成本較高，而且在操作誤差方面出現(xiàn)的概率也要相對(duì)更大一些，因此，必須要實(shí)現(xiàn)智能化操作。在智能化操作中電力監(jiān)控智能化管理技術(shù)的應(yīng)用，其主要作用就是保障電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。在這一過程中通過將自動(dòng)化傳感系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及觸發(fā)式系統(tǒng)聯(lián)合使用，在一定程度上能夠?qū)⑷斯げ僮髡`差有效避免，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并作出有效調(diào)控[4]。

2.3 在遠(yuǎn)程控制方面發(fā)揮的作用

從中國(guó)當(dāng)前的高速公路運(yùn)行中可以看到，普遍存在超運(yùn)行負(fù)荷這一問題。從高速公路電力系統(tǒng)故障這一角度來(lái)看，受超運(yùn)行負(fù)荷影響導(dǎo)致某一區(qū)域發(fā)生電力故障，這種情況下就可以應(yīng)用電力監(jiān)控智能化管理技術(shù)，借助其中智能化控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的應(yīng)用，可以將局部故障設(shè)施設(shè)備進(jìn)行有效隔離，防止對(duì)其他區(qū)域的供電情況和高速公路運(yùn)行造成影響。另一方面，從遠(yuǎn)程控制的操作響應(yīng)周期這一角度來(lái)看，當(dāng)遠(yuǎn)程控制操作指令下達(dá)后的數(shù)秒內(nèi)就可以作出響應(yīng)，在第一時(shí)間有效解決故障問題，將故障問題所帶來(lái)的損失將至到最低。

3 高速公路供配電監(jiān)控系統(tǒng)所包含的功能

高速公路供配電監(jiān)控系統(tǒng)所包含的功能具體如下：①SCADA 功能，主要用于對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。例如，像隧道照明設(shè)備、高低壓供配電設(shè)備等都能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)視和控制。②具備GPS 天文衛(wèi)星時(shí)鐘對(duì)時(shí)功能，這無(wú)論對(duì)于運(yùn)行數(shù)據(jù)的管理，還是對(duì)于事件的分析都能夠帶來(lái)很大方便。③對(duì)智能設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)管理功能，將自備柴油發(fā)電機(jī)控制器和變壓器溫度控制器等設(shè)備與通信數(shù)據(jù)口接入，不僅可以做到遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)，同時(shí)還可以發(fā)揮出定值單管理和保護(hù)定值查詢等多種功能。④具有電網(wǎng)分析和操作閉鎖功能[5]?；陔娋W(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的準(zhǔn)確計(jì)算以及對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆治雠袛?，除此之外，基于配網(wǎng)開關(guān)、刀閘的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，還可以判斷出對(duì)電網(wǎng)安全造成威脅的相關(guān)操作，然后及時(shí)給予閉鎖處理。⑤可自動(dòng)形成電壓、電流和電功率等分析報(bào)表和運(yùn)行曲線，為電網(wǎng)運(yùn)行狀況的統(tǒng)計(jì)提供重要依據(jù)支持。

4 高速公路電力監(jiān)控智能化管理技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

4.1 在監(jiān)控中心模塊中的應(yīng)用

在高速公路電力監(jiān)控智能化管理技術(shù)的應(yīng)用中可以看到，其中的監(jiān)控中心模塊可以說(shuō)是應(yīng)用的核心，在一定程度上能夠?qū)﹄娏ΡO(jiān)控智能化管理技術(shù)的應(yīng)用效果起到直接決定性影響。另外，還會(huì)影響到系統(tǒng)的安全管理。在監(jiān)控中心模塊的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，最為關(guān)鍵的一點(diǎn)就是要根據(jù)高速公路建設(shè)情況來(lái)選擇好合適的中心站。從監(jiān)控中心模塊的設(shè)計(jì)這一角度來(lái)看，其中所涉及到的基礎(chǔ)設(shè)施較多，包括通信網(wǎng)絡(luò)控制中心、監(jiān)控屏幕以及數(shù)據(jù)服務(wù)器等，這些都是其中的重要組成部分。其次，在進(jìn)行通訊網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，必須要使用光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，這樣做的主要目的就是為數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性提供重要保障。與此同時(shí)，在這一過程中還需要建立好多個(gè)數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站，以此來(lái)用于實(shí)現(xiàn)多通道網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的傳輸和反饋，通過將電力系統(tǒng)與用電設(shè)施有效結(jié)合到一起，在電力控制中心的作用下可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)控，這對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性和可靠性的提高同樣也發(fā)揮著重要意義。

4.2 在網(wǎng)絡(luò)通信模塊中的應(yīng)用

從高速公路電力監(jiān)控智能化控制技術(shù)的應(yīng)用中可以看到，無(wú)論是數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)，還是數(shù)據(jù)傳輸，所使用的媒介都是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，正是因?yàn)槿绱?，網(wǎng)絡(luò)通信模塊設(shè)計(jì)和應(yīng)用同樣也可以說(shuō)是系統(tǒng)運(yùn)行中的一個(gè)重要核心部分。從網(wǎng)絡(luò)通信模塊設(shè)計(jì)這一角度來(lái)看，需要結(jié)合電力設(shè)施配置和傳輸區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況來(lái)進(jìn)行科學(xué)合理設(shè)計(jì)，在這一過程中不僅包含了安全方面的設(shè)計(jì)，同時(shí)還包括了數(shù)據(jù)抗干擾方面的設(shè)計(jì)，通過做好軟硬件設(shè)計(jì)和和應(yīng)用，以此來(lái)為網(wǎng)絡(luò)通信模塊的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保障。

4.3 在主-子控制模塊中的應(yīng)用

從高速公路運(yùn)行中的用電設(shè)施這一角度來(lái)看，針對(duì)于單個(gè)硬件或系統(tǒng)的使用，是無(wú)法保證用電設(shè)施運(yùn)行的安全性和可靠性，所以在面對(duì)這種情況下，主-子控制模塊的設(shè)計(jì)和應(yīng)用就顯得尤為重要，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是以太網(wǎng)作為媒介，建立多個(gè)通信中繼站，然后通過與監(jiān)控中心之間的有效連接，來(lái)形成一個(gè)完整的系統(tǒng)模組智能控制。從具體的運(yùn)行中可以看到，所采用的主要是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，基于這一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以有效避免受單一模組設(shè)備應(yīng)用影響下而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)IP 地址發(fā)生沖突等問題情況的出現(xiàn)，保障監(jiān)控系統(tǒng)及用電設(shè)備運(yùn)行的安全、可靠性[6]。

4.4 在傳感預(yù)警模塊中的應(yīng)用

從信息傳輸這一角度來(lái)看，傳感預(yù)警模塊的設(shè)計(jì)和應(yīng)用也是非常有必要的，從某種角度來(lái)說(shuō)，其是電力系統(tǒng)運(yùn)行中的核心設(shè)施，通過合理設(shè)計(jì)并有效應(yīng)用，在一定程度上能夠?qū)⑹茉O(shè)備異動(dòng)、誤動(dòng)影響而導(dǎo)致安全事故的發(fā)生概率控制到最低。另外，還可以有效提高各類指令傳達(dá)的及時(shí)性和效率。

5 高速公路電力監(jiān)控智能化管理技術(shù)應(yīng)用應(yīng)注意的問題

5.1 做好防雷、防風(fēng)及接地處理

做好防雷、防風(fēng)及接地處理非常重要，可以保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，是系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)關(guān)鍵內(nèi)容。根據(jù)高速公路電力設(shè)施的建設(shè)和分布情況，對(duì)防雷系統(tǒng)和接地系統(tǒng)進(jìn)行全面優(yōu)化。另外，還需要對(duì)高速公路供電線路防風(fēng)偏裝置進(jìn)行完善，在這一過程中需要加裝防風(fēng)重錘，并采用連接接地網(wǎng)絡(luò)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

5.2 及時(shí)更新電力設(shè)施設(shè)備，做好維護(hù)保養(yǎng)工作

高速公路電力監(jiān)控智能化管理技術(shù)的有效應(yīng)用，必須要在各類通信設(shè)備和智能開關(guān)及弱電網(wǎng)絡(luò)等支持下才能夠得以實(shí)現(xiàn)，所以從設(shè)備應(yīng)用這一角度來(lái)看，做好設(shè)施設(shè)備的及時(shí)更新和維護(hù)保養(yǎng)也就顯得非常重要。需要制定檢修維護(hù)制度，并安排好具體檢修人員，定期對(duì)高速公路電力控制智能化管理系統(tǒng)開展檢修和維護(hù)保養(yǎng)工作。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過上文分析可以清楚地看到，高速公路電力監(jiān)控智能化管理技術(shù)的實(shí)施發(fā)揮著諸多優(yōu)勢(shì)作用。

為了能夠?qū)⒏咚俟冯娏ΡO(jiān)控智能化管理技術(shù)的應(yīng)用效果最大程度地發(fā)揮出來(lái)，不僅要對(duì)防雷、防風(fēng)及接地等方面的工作進(jìn)行優(yōu)化，還要做好設(shè)施設(shè)備的更新和維護(hù)保養(yǎng)，以此來(lái)營(yíng)造一種安全穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境。