淺談高速公路隧道（群）供配電監控系統解決方案

摘要：目前我國的高速公路隧道多在無人山區，人員值守的管理難度比較大，要實時集中管理這些隧道的情況，需通過一些科學智能的監控管理手段來管理。本文結合某高速公路實際，就高速公路遂道（群）供配電監控系統的需求和解決方案進行了分析闡述。

關鍵詞：高速公路 隧道供配電監控系統

1 背景

隨著現代化進程的推進，高速公路建設在迅猛發展。目前國內高速公路隧道日益增多，如不采用先進的監控管理措施，在交通量大、氣候惡劣的情況下，極易發生交通事故和交通阻塞。目前我國的高速公路隧道多在無人山區，人員值守的管理難度比較大，要實時集中管理這些隧道的情況，還需通過一些科學智能的監控管理手段來輔助管理。高速公路隧道一般會設立隧道配電所對隧道內的照明，交通情況，供配電情況，風機運行情況等進行管理。

為了高速公路正常通車，防范交通安全隱患，需要一整套智能隧道供配電監控系統，對高速公路路段內的多個隧道進行集中監控管理，實時了解各隧道內燈光照明情況，風機運行情況，各配電所內高低壓配電情況，發電機組，UPS等智能設備運行情況等，遠程智能控制隧道照明系統，風機啟停運轉控制等。

2 高速公路隧道（群）供配電監控系統建設需求分析

實時集中管理高速公路路段內各隧道供配電情況，在高速公路監控管理中心，實時查看各隧道前端站各類信息監測情況，及建立一套完善的自動報警管理平臺等。通過高速公路隧道供配電監控系統設于各隧道前端站點的各類測控保護裝置，實時采集高速公路隧道照明通風等供電設備的運行狀態，及對進線、出線、高壓配電柜斷路器等狀態的監視，對故障動作信號的采集，將加快對事故的反映和處理速度，縮短故障的停電時間；通過監控中心主站還可以遠程遙控相應開關及接觸器回路，提高供電及隧道運營的可靠性。通過對系統各級/段母線電壓實時采集，使電壓合格率進一步提升，為電氣設備穩定運行打下堅實的基礎；對電能量及電度的采集可以全面了解系統各負荷及總負荷變化及耗電成本。

3 系統總體設計

3.1 系統三層構架。我們詳細分析目前高速公路隧道供配電監控系統的需求，本系統采用三層結構進行架構。主要為隧道監控管理中心主站，各遂道配電房本地管理站及各隧道前端測控裝置等。

第一層：隧道管理中心主站層。主要由服務器、前臺管理系統、后臺數據庫及報警系統組成。全局管理本路段內所有隧道供配電監控系統。

第二層：各區域隧道配電所本地管理站。為了更好地管理上百公里路段內各遂道的整體對象，我們提出區域的概念，本地管理站管理本地配電房內供配電監控系統。

第三層：各隧道前端各類測控裝置。主要包括安裝于各隧道配電房內各類監控主機，智能設備監控器及各類配電測控模塊等。

第一層與第二層通過主干光纖以太網結合一體，第二層與第三層通過區域內部TCP/IP協議網絡為傳輸通道，與整個系統結合成一體。

根據以上系統的架構及本系統技術要求特點，我們確定按照以下的設計思路進行系統的建設：針對于隧道供配電監控的實際狀況和具體需求，采用TCP/IP協議，用高速公路光纖IP網絡為傳輸通道，集中構建高性能、安全可靠的網絡監控系統。在各個隧道配電所監測現場使用網絡監控主機及各類測控模塊對各系統進行監控，監控主機基于IP網絡進行數據傳輸，使用現場總線采集控制技術，可以與32個測控模塊連接，實現對供配電系統的電壓、電流、開關及刀閘、智能電源的監控。在各隧道配電所設立本地調度管理中心，在高速公路監控中心建立供配電監控系統的調度監控中心。（如下圖）

3.2 高品質高性能光纖以太網平臺。從系統架構可以看出，第一層與第二層才是真正的遠程，是電力監控最為核心的部分。主干光纖網及光纖網絡交換機構建的平臺應滿足：①網絡穩定。②不失數據包。③數據傳輸的速率。④提供網管監控維護。⑤適應電力監控數據傳輸的特點。

3.3 強化中間層主機的控制功能。加將時序控制/光照度自動控制/風機自動控制/參數遠程設置等功能，結合第三層的測控裝置，實現九成以上的控制功能由外場自動化子系統完成。

3.4 選擇具備行業特點的綜合測控裝置。高速公路遂道（群）供配電測控裝置的功能是：①采集電流，電壓；②采集空開/接觸器位置，其它狀態信號；③對電操開關及接觸器的控制；④簡捷明了的LED及漢顯人機界面；⑤通訊；⑥利用電流電壓計算出進線的有功電度量，為成本/線損變損分析提供支持；⑦時序自控；⑧節能器主路旁路啟動運行自控；⑨失電后保持來電后自動恢復繼電器輸出。

3.5 外光內鎧纜的隧道數據通訊。洞內短距離通信以鎧裝雙絞屏蔽線為通信物理介質，出隧道洞口長距離通信以鎧裝光纜為通信物理介質。

4 系統主要實現功能

4.1 “遙測”是指通過系統網絡監控主機、RS485測控模塊以及組態軟件實現對隧道內照明情況和風機運行情況的實時檢測；配電所內各高低壓重要回路的電量采集，即電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率、有功電度、無功電度、視在電度、功率因數、頻率等；配電各類智能設備的運行狀態的實時檢測，如ATS、UPS和發電機等。

4.2 “遙信”是指通過系統網絡監控主機、RS485測控模塊以及組態軟件實現配電所中所有開關量的采集，如斷路器的分合閘、電機儲能狀態、變壓器風機運行狀態、斷路器故障信號、事故跳閘信號、綜合保護器的故障類型等開關量。

4.3 “遙控”是指通過系統網絡監控主機、RS485測控模塊以及組態軟件實現照明系統開關的遠程控制；風機正反轉遠程控制；帶有電動操作機構的框架式斷路器和分勵脫扣的塑殼斷路器以及接觸器等遠程控制功能。

4.4 網絡監控中心系統可以根據系統組態畫面、實時采集數據列表以及歷史數據庫來分析每個回路的實際用電量，同時記錄回路的名稱、站號以及用電量情況等。及時、準確地知道各用電回路的情況，同時也給變配電的安全保障、經濟運行、負荷分析、經濟核算、合理調度及故障及時處理等現代化管理提供了保障。

4.5 本系統可以對潛在的事故進行預報警，同時實現各種電量的越限報警，便于及時處理以避免事故或隱患的出現，減少損失。供配電系統出現異常時，可以及時了解到有關故障信息（故障原因、性質、地點及發生時間），來指導維修，減少故障的處理時間及停電時間。

5 結束語

本系統可監控用戶網絡內所有遂道配電所，對隧道內的照明系統、風機系統、配電所內的高低壓配電系統、配電各類智能設備等實時監控管理。適用于網絡規模大，用戶數量多，監控類型多，分布較廣的用戶使用。實現對整個高速公路系統內隧道供配電系統等狀態信息實時監控及集中統一管理。真正做到隧道供配電監控系統管理的實時化，智能化、網絡化；使用戶實現方便，安全，可靠，準確，無人值守的隧道實時監控管理。

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