配電自動化系統在高速公路10kV中壓電網中的 應用探討

周 曉

（福建省高速公路集團有限公司龍巖管理分公司， 福建 龍巖 364000）

0 引言

近年來，隨著山區高速公路網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照明系統能夠正常工作，電網系統在高速公路沿線配置了10kV的配電線路，并在特定區域內預設10kV中壓控制站。然而，受限于高速公路沿線機電設備數目較多、線路長、范圍廣的特點，因此在對10kV中壓配電設備進行維護與管理時，就會存在許多問題。

首先，10kV中壓電力設備所覆蓋的范圍相對較廣，且配電系統正常運行的條件較為苛刻。沒有無人值守和監控措施，會在一定程度上導致系統在日常運行時出現各種各樣的問題，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關站較多、配電線路覆蓋范圍較廣且維護管理耗費人力較大；最后，用于高速公路配電系統建設的資金較為分散，使得整個系統的運行效率低下。針對上述問題，相關負責部門與配電單位需要加大對高速公路10kV中壓配電自動化系統的投資力度，并形成一套國家和行業規范和標準。

1 高速公路網配電自動化系統結構分析

配電自動化系統是將電子技術、通信技術以及計算機技術等多種工學學科融合起來的電網技術，該系統可以有機結合配電網絡中系統數據與用戶數據以及周邊地理地形等信息進行有機結合，從而保證配電網的順利運行。與此同時，該系統的建設能夠促進配電系統的監測、控制以及保護智能的正常發揮。因此，不管在公路運輸系統還是電力系統，該系統結構一般由主配電站、配電電子站和配電遠程終端組成。

1.1 系統主站

配電自動化系統主站主要負責采集配電信息并對其進行處理與存儲，同時還需要對整個電網進行分析、計算和管理。作為配電自動化系統的大腦，配電自動化系統主站通常設置在高速公路監控中心，其主要是由應用軟件以及遠程監控站組成。該主站除了覆蓋范圍內控制開關站的各種開關狀態、電氣參數監測、遠程控制等常規功能的通用功能外，還負責輔助技術人員對機電設備進行日常維護。

為了確保行經高速公路的車輛安全以及整條高速公路的道路秩序，隧道內的充電系統以及應急照明系統都應該處于較高的戰略地位。因此柴油發電機是必不可缺的，需要通過配電自動化網絡遠程信令、遙測和油電機組遠程控制，實現每個收費站、服務區和隧道入口的備用電源。發電機機組的日常運行信息是相對最為重要的監控信息，像發電機的實時轉速、柴油油壓以及內部水溫，保證機組的安全運行設備在無人值守狀態下的安全運行。此外，要實時監控發電機組的輸入與輸出，因此有必要實現柴油發電機組的遠程啟動和停止。

為了實現繼電保護整定、停電、標牌管理等功能，應集成在配電自動化主監控站，實現電力系統設備的技術參數、圖紙和數據、維護記錄和信息的輸入、查詢和統計功能，建立相關數據庫，對設備采購全過程進行跟蹤管理，科學利用相關信息技術，改善當前配電系統中機電設備的管理效率。

1.2 系統分站

配電電子站是整個配電自動化系統的中間層，實際上是實現配電終端與主站之間各種信息上傳、發布功能的通信處理器；配電自動化分站應具有其管轄范圍內的自動控制、數據處理、智能報警、采集有效信息、快速故障診斷、自動隔離以及自主恢復等功能。總配電電子站位于高速公路沿線的開關站。

考慮到高速公路網中的10kV中壓配電自動化系統在很大程度上依賴于外電網，因此各個控制開關站上傳的實時數據大多是與監測相關的。與此同時，配電自動化系統的監測點覆蓋的范圍相對比較廣闊，使得系統處理的數據量巨大。為了防止電壓與電流等無關緊要的信息占用系統資源，需要根據實際需求盡可能縮短子站與主站之間的傳輸時間，大大降低主站的數據存儲容量，實現遠程信號位移、故障報警等重要信息的主動上傳優先。

1.3 遠程終端

配電遠動終端設備是指配電網饋線回路中使用的各種饋線遠動終端、配電變壓器遠動終端等監控單元的總稱。安裝在配電網饋線回路中的環網柜、配電站以及控制開關站，經常應用在高速公路的中壓配電網中，具有遙信、遙測、遙控、故障電流檢測（或故障指示遠程終端）等功能故障檢測、安裝在配電變壓器內的監控終端、其他設備的監控終端。

1.4 通信系統

通信光纜作為一種智能化的高等級公路，在投入建設時，已沿公路鋪設了大量的通信光纜。因此，將光纖通信系統應用于中壓配電自動化系統中是一種非常理想的選擇。但在實際聯網中，通信配電電子站應設置不間斷電源或接至柴油發電機組供電回路。一方面，為了確保在市區停電時高速公路配電網子站能夠照常工作且有效采集并傳輸相關數據，另一方面，還需要保證配電網覆蓋范圍內的通信傳輸設備能夠正常運行。

2 配電自動化系統的設計思想

當前，應用于高速公路網的配電自動化系統主要包括如下三部分：監控端、通信通道以及遠程端。其中，主控系統主要具備系統維護、設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。而遠程端主要完成遠程信號采集、遠程控制執行等功能，由各工作站的以單片機為主的遠程控制終端完成，通信信道是連接主控制端和被控制端的網絡結構。

在對高速公路網覆蓋的某地區進行配電設備配置時，首先要注重配電設備的選擇，此時應該綜合考慮實際條件并遵循如下原則：在硬件方面，要在保證遠程控制功能的前提下盡可能控制配置成本。當條件滿足時，擴展遙測功能。在軟件配置方面爭取做到一步到位，除了遙控功能以外，該軟件還需要包括基本的遙感功能，便于今后硬件擴展。該區域配電自動化系統的軟硬件設計主要包括以下幾個方面：1）監控系統的總體及軟硬件設計；2）執行端的軟硬件設計；3）通信通道設計。

3 配電自動化系統在高速公路網中的應用

當前，高速公路配電自動化系統已經廣泛應用于國內高速公路網。以國內某市的監控中心為實例進行分析，該監控中心覆蓋的某區域內一共設有6座10kV控制開關站，每天可維護的配電線路里程長達75公里。在配電自動化系統應用在該市幾個月后，一方面在實時報警與遙控功能上發揮較為重要的智能，有效保證了10kV無人值班開關站運行的安全性和可靠性；另一方面，在經濟性方面，根據日常運行維護中發生的人工、車輛損耗、油耗等費用，在管理上，系統生成的運行日志、工作票和各種數據報表實現標準化，加強和規范高速公路10kV中壓配電系統設備管理，提高管理水平。

4 結論

國內整體經濟的迅猛發展與改革開放進程的持續推進給國內交通運輸帶來的壓力與日俱增，交通運輸行業對供電系統提供的電能質量要求同樣也日趨提高。供電行業的歷史數據證明，高速公路網因電壓波動而造成的直接經濟損失驚人，所以相關部門與配電單位必須要對10kV中壓配電系統的建設重視起來。因此，通過結合當前新興的自動化技術來改善電網管理水平是很有必要的，以期不斷為高速公路網提供優質電力。