高速公路機(jī)電工程電力監(jiān)控系統(tǒng)的重要性

周進(jìn)

摘 要：高速公路作為道路交通的重要組成部分，其在促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用。近幾年，我國諸多地區(qū)高速公路網(wǎng)絡(luò)的形成為我國交通運(yùn)輸速率的提高提供了保障，而高速公路機(jī)電工程電力監(jiān)控系統(tǒng)是一種用于遙控、遙測、信息采集隧道、收費站、橋梁供電運(yùn)行情況的重要系統(tǒng)，可為工作人員制定相應(yīng)的安全保障措施提供監(jiān)測依據(jù)，以維護(hù)高速公路的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。基于此，本文首先闡述了高速公路機(jī)電工程電力系統(tǒng)的功能及其構(gòu)成部分，并對機(jī)電工程電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的重要性進(jìn)行分析，以為相關(guān)從業(yè)人員提供有價值的參考。

關(guān)鍵詞：高速公路；機(jī)電工程；電力監(jiān)控系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.097

1 引言

計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的進(jìn)步，推動了機(jī)電工程電力系統(tǒng)的自動化、智能化、模式化發(fā)展，其可充分利用自身優(yōu)勢對高速公路的運(yùn)行情況進(jìn)行實時監(jiān)測，并可對某一路段內(nèi)的車輛運(yùn)行速度和數(shù)量進(jìn)行測量，為保障高速公路運(yùn)行安全奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)，這對促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、推動高速公路事業(yè)發(fā)展具有重要意義。

2 高速公路機(jī)電工程電力監(jiān)控系統(tǒng)的功能

（1）電力監(jiān)控的遙信、遙控、遙測。電力監(jiān)控系統(tǒng)是一種集遠(yuǎn)程監(jiān)控、操作于一體的工程技術(shù)，其在實際作業(yè)中主要通過現(xiàn)場采集設(shè)備收集變壓器、高低壓開關(guān)、計量裝置、保護(hù)裝置、傳感器提供的實時數(shù)據(jù)，利用現(xiàn)場光纖網(wǎng)絡(luò)或無線傳輸設(shè)備將電力設(shè)備的運(yùn)行情況傳送至控制中心，工作人員僅通過工作站監(jiān)控系統(tǒng)所呈現(xiàn)的圖表，實時狀態(tài)形態(tài)圖即可了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、耗用電量等，同時根據(jù)系統(tǒng)授權(quán)進(jìn)行遠(yuǎn)程的操作控制。在運(yùn)行監(jiān)控通過程中，微機(jī)繼電保護(hù)裝置可起到有效的線路保護(hù)、設(shè)備保護(hù)、操作保護(hù)等作用，同時對線路的頻率、電量、斷路器狀態(tài)、設(shè)備溫度等數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，進(jìn)而發(fā)揮出電路過電流、過電壓、欠電壓、頻率異常等的保護(hù)、實現(xiàn)系統(tǒng)的自動重合閘保護(hù)、故障告警等功能。

（2）數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理是高速公路機(jī)電工程電力監(jiān)控系統(tǒng)的重要部分，從功能層面其可分為遙測數(shù)據(jù)處理、事件順序記錄處理、數(shù)據(jù)整理趨勢曲線的生成等。針對一些所需存儲數(shù)據(jù)規(guī)模較大的情況，系統(tǒng)會根據(jù)實時數(shù)據(jù)特點自動生成存儲周期，并完成數(shù)據(jù)的更新和替換，有序完成數(shù)據(jù)的傳輸、交換及存儲，提供整套數(shù)據(jù)的分析，為高速公路管理者提供精細(xì)化管理的抉擇參考。

（3）人機(jī)界面功能。機(jī)電工程電力監(jiān)控系統(tǒng)具備實時顯示功能、數(shù)據(jù)查詢功能、圖形編輯功能等，同時還具有系統(tǒng)安全管理、通道監(jiān)視、系統(tǒng)對時、打印輸出等功能，在授權(quán)注冊的APP下，也能實現(xiàn)遠(yuǎn)程異地的無線監(jiān)控、調(diào)度操作。

3 高速公路機(jī)電工程電力監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

高速公路在運(yùn)行過程中的主要耗電方向為：通信、收費及監(jiān)控設(shè)備的用電；公路基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)工作中的用電；隧道、橋梁等特殊區(qū)域的照明用電；惡劣環(huán)境、防災(zāi)環(huán)境下的隧道通風(fēng)；消防應(yīng)急疏散、消防滅火、消防水泵等，可見，穩(wěn)定的供電系統(tǒng)是保障高速公路運(yùn)行和服務(wù)的基礎(chǔ)條件。高速公路由于受到地形條件、環(huán)境條件等因素的影響，導(dǎo)致高速公路供配電站多是獨立存在，針對這種情況，電力工程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計多采用分布式設(shè)計，以實現(xiàn)對高速公路用電情況的綜合化管理。通常高速公路機(jī)電工程電力監(jiān)控系統(tǒng)是由以下部分組成的，具體內(nèi)容為：

3.1 監(jiān)控中心

監(jiān)控中心包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、監(jiān)控工作站、通信管理機(jī)、打印機(jī)等，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的集中通信和計算分析，并將系統(tǒng)運(yùn)行曲線圖、保護(hù)定值、相關(guān)設(shè)備配置圖等方面數(shù)據(jù)顯示出來，若工作人員需要的話還可將其相關(guān)數(shù)據(jù)報表、設(shè)備故障記錄等打印出來，通過人機(jī)接口，實現(xiàn)對整個高速公路照明、設(shè)備運(yùn)行消耗等用電情況的監(jiān)控和管理。

3.2 通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)是高速公路機(jī)電工程電力監(jiān)控系統(tǒng)的核心，主要利用先進(jìn)的通信手段將一些相對分散的實時采集數(shù)據(jù)、控制命令發(fā)送至執(zhí)行終端，同時還利用光纖將公路設(shè)備的運(yùn)行情況及其相關(guān)數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控中心，以確保整個監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的高效流通。在實際工作中，常見的通信方式有以下兩種：一是無線通信方式，其主要包括電信運(yùn)營商租賃的無線傳輸通道、微波通信及擴(kuò)頻通信；二是有線通信方式，其主要包括電力載波通信、光纖通信、電信本地網(wǎng)通信等。利用光纖實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳遞具有可靠性強(qiáng)、傳輸速率高、不受外界影響、抗干擾能力強(qiáng)等特點，可保證數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)挠行院蛯崟r性，針對高速公路電力監(jiān)控系統(tǒng)所具備的受雷電干擾大、監(jiān)控路段長等特點，可利用光纖通信方式形成自愈環(huán)網(wǎng)，對于高速公路機(jī)電工程電力監(jiān)控系統(tǒng)來，利于已有的收費傳輸設(shè)備是一種安全性較高、經(jīng)濟(jì)合理的通信方式。

3.3 配電子站

配電子站是由多個終端設(shè)備及智能保護(hù)控制設(shè)備等裝置組成的，其主要是將所采集的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息傳輸至上級部門，其在高速公路機(jī)電工程電力監(jiān)控系統(tǒng)中可作為一個集中轉(zhuǎn)發(fā)的裝置而存在，對保證高速公路機(jī)電工程的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要作用。另外，配電子站還可對其管轄范圍內(nèi)的配電設(shè)備進(jìn)行控制，完成相關(guān)數(shù)據(jù)信息的采集、整理及分析等工作，同時還具備故障檢測與識別、區(qū)段自動隔離、非故障區(qū)域供電電源自動恢復(fù)等自動化功能和通信功能。

4 高速公路機(jī)電工程電力監(jiān)控系統(tǒng)的重要性

一般情況下，高速公路供電系統(tǒng)設(shè)計會根據(jù)用電設(shè)備的負(fù)荷等級設(shè)置不同的供電系統(tǒng)，凡設(shè)計收費系統(tǒng)、通訊傳輸系統(tǒng)、消防應(yīng)急、安全疏散供電均為一級負(fù)荷，對他們的供電保障，常規(guī)情況下會采用不間斷UPS供電+柴油發(fā)電機(jī)供電+市政供電三級及其以上保障方式。確保在任何情況下用電設(shè)備均處于不斷電的供電狀態(tài)。其次是隧道、收費站照明、消防水泵等設(shè)施，基本采用市政電源+柴油發(fā)電機(jī)供電或者雙電源供電的方式保障系統(tǒng)運(yùn)行，以確保某一回路故障后供電正常運(yùn)行。其次是一般設(shè)備的供電，對此設(shè)計上一般不做過多的保障要求。

在高速公路運(yùn)行過程中，電力監(jiān)控系統(tǒng)主要用于供電信息的采集、測量與分析。供電一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，及時的將報警信息上傳到監(jiān)控中心及其調(diào)度責(zé)任人，實現(xiàn)最短時間內(nèi)啟動備用電源以保證收費系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。但在實際工作中，諸多高速公路的機(jī)電工程電力監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行處于一種較為被動的狀態(tài)，其在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中的重要性及必要性極易被忽視。若高速公路收費系統(tǒng)供電中發(fā)生用電中斷的情況，系統(tǒng)自身所配置的專用UPS可延長約0.5h以上的用電，但若在這一時間段內(nèi)仍無法恢復(fù)系統(tǒng)正常用電，且所配備的柴油供電系統(tǒng)無法完成自動切換，則會造成整個收費系統(tǒng)運(yùn)行癱瘓。因此，在高速公路機(jī)電工程中，建立完善的電力監(jiān)控系統(tǒng)，可提高高速公路機(jī)電工程故障的發(fā)現(xiàn)率，確保在短時間內(nèi)能采取有效措施予以處理，實現(xiàn)對整個高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的集中監(jiān)控和管理，以為保證整個公路監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性奠定基礎(chǔ)，進(jìn)而實現(xiàn)高速公路供電系統(tǒng)的科學(xué)管理。

另外，高速公路機(jī)電工程電力監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的重要性還體現(xiàn)在以下方面：目前，由于我國高速公路建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，諸多路段在投入使用后頻繁出現(xiàn)電纜被破壞或被偷盜現(xiàn)象，不利于保障高速公路的運(yùn)行安全。針對這種情況，建立完善的機(jī)電工程電力監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)對整個高速公路運(yùn)行情況的實時監(jiān)控，以便工作人員能更好的監(jiān)控其中是否存在電纜破壞或偷盜現(xiàn)象，以及時上報于監(jiān)控中心，監(jiān)控中心工作人員再對電纜故障位置進(jìn)行定位，以采取針對性措施進(jìn)行處理，進(jìn)而實現(xiàn)對高速公路電纜的有效保護(hù)。

另外，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在呈現(xiàn)迅猛發(fā)展的同時，也相應(yīng)推動了高速公路機(jī)電工程電力監(jiān)控系統(tǒng)的完善和發(fā)展，電力監(jiān)控系統(tǒng)可在一定條件下與高速公路內(nèi)部的通訊系統(tǒng)相結(jié)合，結(jié)合公路隧道、橋梁及收費站的實際用電情況，積極利用新型的通訊技術(shù)、信息技術(shù)和自動化技術(shù)等對整個機(jī)電工程進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，將所采集的實時數(shù)據(jù)通過終端設(shè)備采集編碼傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控中心可對所接收到的視頻、音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)視控制、存儲和管理，以借助自動化技術(shù)、信息技術(shù)等將圖像、聲音等信息引入到集控站和調(diào)度中心，從根本上實現(xiàn)遠(yuǎn)程值班和遠(yuǎn)程巡檢，同時這種做法還有利于增強(qiáng)監(jiān)控系統(tǒng)與高速公路用電部門信息溝通能力、提高故障發(fā)現(xiàn)及排查的效率，進(jìn)而推動高速公路機(jī)電工程的智能化、數(shù)字化發(fā)展。可見，高速公路機(jī)電工程電力監(jiān)控系統(tǒng)是高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中的重要組成部分，一個全方位、高效的機(jī)電工程電力監(jiān)控系統(tǒng)，可提高公路整體的運(yùn)輸水平，促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的協(xié)同發(fā)展。

5 結(jié)語

綜上所述，電力監(jiān)控系統(tǒng)在高速高速機(jī)電工程中占據(jù)重要地位，其主要通過采集、整理和分析公路配電網(wǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，可實現(xiàn)對高速公路交通運(yùn)行情況的有效了解，同時其還能為提高高速公路服務(wù)質(zhì)量提供必要的依據(jù)。因此，在高速公路機(jī)電工程電力監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)過程中，需堅持科學(xué)運(yùn)用、節(jié)約能源的原則，這對促進(jìn)我國高速公路事業(yè)的持續(xù)發(fā)展具有積極的現(xiàn)實意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]夏偉，謝坤，陽世榮.船舶分布式智能電力監(jiān)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J].機(jī)電工程，2013，30（08）：1020-1024.

[2]馬海霞，李中興.遠(yuǎn)程電力監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用[J].電子設(shè)計工程，2013，21（13）：73-75.

[3]王威，趙柯，劉丹等.智能家居應(yīng)用中交流電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與建立[J].電子設(shè)計工程，2015，23（10）：106-108.

[4]陳乃海.廣州地鐵8號線北延段電力監(jiān)控系統(tǒng)主站設(shè)備設(shè)計方案研究[J].城市軌道交通研究，2014，17（07）：70-72.