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　　摘 要：我国(guó)新型工业(yè)化、信息化、城镇(zhèn)化和农(nóng)业(yè)现(xiàn)代化加快发(fā)展，经(jīng)济(jì)结(jié)构(gòu)加快转(zhuǎn)型，交通运(yùn)输总量將保持较快增长(zhǎng)態(tài)势(shì)，各项(xiàng)事业(yè)发(fā)展要求提高国(guó)家公路网(wǎng)的服务(wù)能力和水平。高速公路沿线的收费(fèi)站、互通枢纽、服务(wù)区(qū)、隧道等配置的供配电、照明、通风(fēng)、排水等机(jī)电设(shè)备的数(shù)量急聚增加，设(shè)计(jì)一套包括电力监(jiān)控、电能计(jì)量、电能质(zhì)量治理、能耗分析、电气安全、运(yùn)维巡检管理等技术(shù)服务(wù)的一体化能源管理系统(tǒng)，能有效降低工作人员劳动(dòng)强(qiáng)度、提供工作效率、避免人为事故发(fā)生、有序保证高速公路可靠运(yùn)行的供配电系统(tǒng)远(yuǎn)程控制及运(yùn)维管理平臺(tái)尤为重要。

　　关(guān)键词：信息化；高速公路；电力监(jiān)控；电气安全

　　1 概述

　　新晋高速公路块村营(yíng)*营(yíng)盘（省界）段供配电照明施工图设(shè)计(jì)的供配电系统(tǒng)主要负(fù)责(zé)对(duì)交通工程机(jī)电设(shè)备和房屋建筑设(shè)施的供电。为了有效的对(duì)机(jī)电和房建服务(wù)设(shè)施供电， 本项(xiàng)目在各站区(qū)分別设(shè)置 10kV 室內(nèi)变电所，并以柴油发(fā)电机(jī)作为备用电源以保证重要负(fù)荷用电。

　　本次接入交通工程机(jī)电设(shè)备和房屋建筑设(shè)施的供电。为了有效的对(duì)机(jī)电和房建服务(wù)设(shè)施供电，本项(xiàng)目在隧道、收费(fèi)站、服务(wù)区(qū)、管理中心等场(chǎng)区(qū)设(shè)置变电所，并以柴油发(fā)电机(jī)做为备用电源以保证重要负(fù)荷用电。收费(fèi)站及服务(wù)区(qū)：九圣营(yíng)收费(fèi)站、北新庄收费(fèi)站、辉县服务(wù)区(qū)、金牛寺服区(qū)和主线停车区(qū)的供配电系统(tǒng)。隧道部分：香炉寺、横岭、马沟、南湖、韩口、白楝树、蒿坪、柳园、轿*山、南马鞍、王莽岭隧道的供配电系统(tǒng)。

　　2 项(xiàng)目方案

　　2.1项(xiàng)目需求

　　1 电力监(jiān)控功能要求

　　数(shù)据(jù)采集功能：采集监(jiān)测(cè)线路的电压、电流、有功功率、无(wú)功功率、频率；采集变压器温度等；采集监(jiān)测(cè)断路器状態(tài)和开(kāi)关(guān)状態(tài)信號(hào)；屏幕显示功能：画面美观、清晰、色彩鲜亮柔和，窗口界面风(fēng)格统(tǒng)一；显示画面可以多窗口显示；显示一次结(jié)线图实(shí)时(shí)工况，曲线（负(fù)荷曲线、电压曲线等），具有歷史数(shù)据(jù)的图表显示功能。

　　报(bào)表打印功能：系统(tǒng)具有简(jiǎn)单、方便、灵活的报(bào)表生成子程序，可以打印多种类型的日、月、年报(bào)表，日?qǐng)?bào)表可以保存一年，年报(bào)表可以保存十年；事件记录和追忆功能：系统(tǒng)对(duì)开(kāi)关(guān)跳、合闸可以记录打印、相应(yīng)显示画面变色、闪光、报(bào)警、屏幕显示事件信息；系统(tǒng)对(duì)模擬量產(chǎn)生越限值时(shí)，可以打印记录并报(bào)警；系统(tǒng)具有事件追忆功能；系统(tǒng)自动(dòng)记录所发(fā)生的各类事件，便于操作人员了解供配电系统(tǒng)歷史情况；系统(tǒng)应(yīng)备有潮流分析表；人机(jī)对(duì)话功能：操作界面非常友好，菜单操作简(jiǎn)单，重要操作有口令要求；操作机(jī)面汉化；语(yǔ)音报(bào)警；系统(tǒng)具有软件自诊断功能。

　　2 电气火灾(zāi)监(jiān)控功能要求

　　电气火灾(zāi)监(jiān)控主要用于预(yù)防因线间端子或线路发(fā)热温度缓慢升高，或泄漏电流缓慢变大而引发(fā)金属性短路、过(guò)载故障或接地电弧性故障，进(jìn)而引发(fā)火灾(zāi)。

　　电气火灾(zāi)监(jiān)控主机(jī)应(yīng)具有故障报(bào)警指示功能、復(fù)位功能、消音功能等。并通过(guò)电力监(jiān)控系统(tǒng)能够在电力监(jiān)控计(jì)算机(jī)实(shí)现(xiàn)对(duì)电气火灾(zāi)探测(cè)数(shù)据(jù)的实(shí)时(shí)监(jiān)控，具体要求同电力监(jiān)控有关(guān)描述。

　　3 数(shù)据(jù)传输

　　电力监(jiān)控?cái)?shù)据(jù)及电气防火灾(zāi)监(jiān)控?cái)?shù)据(jù)由变电所內(nèi)的以太网(wǎng)交换机(jī)进(jìn)行数(shù)据(jù)匯总，收费(fèi)站內(nèi)数(shù)据(jù)传输*站內(nèi)监(jiān)控系统(tǒng)交换机(jī)，服务(wù)区(qū)內(nèi)数(shù)据(jù)传输*服务(wù)区(qū)监(jiān)控室內(nèi)的监(jiān)控交换机(jī)，由通信系统(tǒng)配备光缆传输*管理分中心；经(jīng)管理分中心的三层以太网(wǎng)交换机(jī)將数(shù)据(jù)传输*电力监(jiān)控计(jì)算机(jī)。各场(chǎng)区(qū)內(nèi)的弱电管道由建筑配电专业(yè)统(tǒng)一实(shí)施。

　　2.2產(chǎn)品需求

　　1）AM4保护(hù)装置

　　装置应(yīng)针对(duì)不同一次设(shè)备可以灵活配置不同的保护(hù)功能，可以实(shí)现(xiàn)10kV及以下电压等*变配电站保护(hù)测(cè)控功能，適用于线路、母联(lián)、配电变压器、PT等设(shè)备的保护(hù)和自动(dòng)控制功能。

　　?  采用高性能的硬件平臺(tái)、工业(yè)*元器件、严(yán)酷的EMC设(shè)计(jì)，具有在线自检测(cè)试程序；应(yīng)具备独(dú)立CPU和独(dú)立RAM，采用高性能处理器作为保护(hù)CPU，配置以大容量的RAM和Flash，使產(chǎn)品具有*强(qiáng)的数(shù)据(jù)处理、逻辑运(yùn)算和信息存储(chǔ)能力。

　　?  装置采用全汉化大屏幕液晶显示，人机(jī)界面清晰易懂；灵活的按钮设(shè)计(jì)，菜单式操作简(jiǎn)单、便捷；配备的计(jì)算机(jī)界面的调(diào)试与分析软件，调(diào)试及维护(hù)简(jiǎn)单方便。

　　*少具有8路模擬量通道，可选择为保护(hù)电流、电压输入；交流电压输入端口应(yīng)可接相电压，也可接线电压或零序电压或不平衡电压，適应(yīng)各种PT接线方式。应(yīng)具有零序零序和零序电压测(cè)量功能，并与电力监(jiān)控系统(tǒng)配合实(shí)现(xiàn)小电流接地选线功能。*少12路交直流两用、110V/220V自適应(yīng)的开(kāi)关(guān)量输入。*少5路开(kāi)关(guān)量输出；所有接口资源均支持图形化可编程、任意配置。*少具有1个(gè)RS485通信接口、1个(gè)RS232维护(hù)口。

　　2）多功能数(shù)字式电表

　　AMC 系列智能电量采集监(jiān)控装置，是针对(duì)电力系统(tǒng)、工矿企业(yè)、公用设(shè)施、智能大厦的电力监(jiān)控需求而设(shè)计(jì)的 智能仪表，它集成电力参数(shù)的测(cè)量(如单相或者三相的电流、电压、有功功率、无(wú)功功率、视在功率、频率、功率 因数(shù))以及电能监(jiān)测(cè)和考核管理。同时(shí)它具有多种外围接口功能可供用户选择：带有 RS485 通讯接口，采用 MODBUS-RTU 协(xié)议可满足通讯联(lián)网(wǎng)管理的需要；4-20mA 的模擬量输出可与测(cè)量的电参量相对(duì)应(yīng)，满足 DCS 等接口要 求；带开(kāi)关(guān)量输入和继电器输出可实(shí)现(xiàn)断路器开(kāi)关(guān)的“遥信”和“遥控”的功能。采用高亮度 LED/LCD 显示界面， 通过(guò)按键来(lái)实(shí)现(xiàn)参数(shù)设(shè)置和控制，非常適用于实(shí)时(shí)电力监(jiān)控系统(tǒng)。可以直接取代常规(guī)电力变送器及测(cè)量?jī)x表。作 为一种智能化、数(shù)字化的前端采集元件，该仪表已广泛应(yīng)用于各种控制系统(tǒng)、SCADA 系统(tǒng)和能源管理系统(tǒng)中。

　　2.3產(chǎn)品上图方案

图2香炉寺隧道0.4kV上图方案

　　2.4產(chǎn)品明细(xì)

　　3 系统(tǒng)需求

　　为实(shí)时(shí)监(jiān)视整个(gè)配电室的运(yùn)行以及数(shù)据(jù)采集，该项(xiàng)目配置一套AcrelEMS-HIW高速公路综合能效系统(tǒng)，主要实(shí)现(xiàn)对(duì)新晋高速公路各个(gè)变电所的用电监(jiān)控与管理。监(jiān)控范围为变电所的微机(jī)保护(hù)装置、电能表、变压器温控仪、EPS、UPS、无(wú)功补(bǔ)偿、发(fā)电机(jī)控制屏、邮箱液位仪、风(fēng)机(jī)软启动(dòng)器和电气火灾(zāi)监(jiān)控等。本系统(tǒng)由用户管理层、网(wǎng)络(luò)通信层、现(xiàn)场(chǎng)设(shè)备层三部分组成，现(xiàn)场(chǎng)设(shè)置的电能表采用屏蔽双绞线连接*各分区(qū)数(shù)据(jù)采集器，各分区(qū)数(shù)据(jù)采集器將数(shù)据(jù)分类处理后，通过(guò)网(wǎng)线连接*局域网(wǎng)交换机(jī)上传*电力监(jiān)控系统(tǒng)主机(jī)，实(shí)现(xiàn)电力监(jiān)控功能。整个(gè)系统(tǒng)的架构(gòu)如下：

图4 系统(tǒng)架构(gòu)图

　　AcrelEMS-HIW高速公路综合能效系统(tǒng)可实(shí)现(xiàn)的功能如下：

　　1）电力综合看板：可查看整个(gè)平臺(tái)的一个(gè)概况，包括变电站数(shù)量、变电站分布位置；变压器数(shù)量、总装机(jī)容量，统(tǒng)计(jì)出的整个(gè)系统(tǒng)当(dāng)前的总功率和当(dāng)日的总用电，也可监(jiān)测(cè)网(wǎng)关(guān)、仪表的运(yùn)行状態(tài)；展示了接入的光伏站点(diǎn)的信息，包括发(fā)电功率和当(dāng)日发(fā)电量；还有运(yùn)维任务(wù)的情况，代办、在办、办毕的个(gè)数(shù)，统(tǒng)计(jì)出任务(wù)完成率；报(bào)警情况统(tǒng)计(jì)，统(tǒng)计(jì)出报(bào)警程度的分布情况，报(bào)警滚动(dòng)显示，平臺(tái)当(dāng)月每天的报(bào)警数(shù)量统(tǒng)计(jì)。

图4 电力综合看板界面

　　2）全路段监(jiān)控：沿途数(shù)十几个(gè)配电房绘制在一张K线图里面，点(diǎn)击每个(gè)站跳转(zhuǎn)相关(guān)配电图画面显示，使整条高速公路的配电系统(tǒng)一图掌握。

图5  K线图界面

　　3）实(shí)时(shí)监(jiān)测(cè)：以配电一次图的形式直观显示配电线路的运(yùn)行状態(tài)，可以实(shí)时(shí)监(jiān)测(cè)各回路电压、电流、功率、功率因数(shù)等电参数(shù)信息，动(dòng)態(tài)监(jiān)视各配电回路断路器、隔离开(kāi)关(guān)、地刀等合、分闸状態(tài)。

图6 九圣营(yíng)收费(fèi)站配电监(jiān)测(cè)界面

图7 王莽岭隧道配电监(jiān)测(cè)界面

　　4）电参量查询：在配电一次图中，可以直接查看该回路详细(xì)电参量，包括三相电流、三相电压、总有功功率、总无(wú)功功率、总功率因数(shù)、正向有功电能等。

　　5）运(yùn)行报(bào)表： 查询各回路或设(shè)备指定时(shí)间的运(yùn)行参数(shù)，报(bào)表中显示电参量信息应(yīng)包括：各相电流、三相电压、总功率因数(shù)、总有功功率、总无(wú)功功率、正向有功电能等，报(bào)表格式有日?qǐng)?bào)表、月报(bào)表、年报(bào)表等。

图8 运(yùn)行报(bào)表界面

　　6）实(shí)时(shí)告警：能够?qū)ε潆娀芈窋嗦菲?、隔离开(kāi)关(guān)、接地刀分、合动(dòng)作等遥信变位，保护(hù)动(dòng)作、事故跳闸等事件发(fā)出告警。

　　7）歷史事件查询：能够?qū)b信变位，保护(hù)动(dòng)作、事故跳闸，以及电压、电流、功率、功率因数(shù)越限等事件记录进(jìn)行存储(chǔ)和管理，方便用户对(duì)系统(tǒng)事件和报(bào)警信息进(jìn)行歷史追溯，查询统(tǒng)计(jì)、事故分析。

　　8）故障录波： 能够在系统(tǒng)发(fā)生故障时(shí)，自动(dòng)准(zhǔn)確地记录故障前、后过(guò)程的各种电气量的变化情况，通过(guò)对(duì)这些电气量的分析、比较，对(duì)分析处理事故、判断保护(hù)是否正確动(dòng)作、提高电力系统(tǒng)安全运(yùn)行水平有著重要作用。

　　9）事故追忆：能够自动(dòng)记录事故时(shí)刻前后一段时(shí)间的所有实(shí)时(shí)稳(wěn)態(tài)信息，包括开(kāi)关(guān)位置、 保护(hù)动(dòng)作状態(tài)、遥测(cè)量等，形成事故分析的数(shù)据(jù)基础(chǔ)。

　　10）曲线查询：能够查询实(shí)时(shí)曲线和歷史曲线，包括三相电流、三相电压、有功功率、无(wú)功功率、功率因数(shù)等所有遥测(cè)量。

　　11）用户权(quán)限管理：设(shè)置了用户权(quán)限管理功能，通过(guò)用户权(quán)限管理能够防止未经(jīng)授权(quán)的操作（如遥控的操作，数(shù)据(jù)库(kù)修改等）。系统(tǒng)可以定义不同操作权(quán)限的权(quán)限组（如管理员组、工程师组、操作员组等），在每个(gè)权(quán)限组里分配不同用户，为系统(tǒng)运(yùn)行、维护(hù)、管理提供可靠的安全保障。

　　12）电气火灾(zāi)监(jiān)测(cè)：针对(duì)低压用电环(huán)节(jié)各回路中的剩余电流、温度和故障电弧等进(jìn)行实(shí)施监(jiān)测(cè)；侧(cè)重点(diǎn)为低压用电环(huán)节(jié)的安全性，当(dāng)剩余电流越限时(shí)报(bào)警输出，以提醒维护(hù)人员进(jìn)行安全检查，防止因漏电引起的火灾(zāi)发(fā)生，实(shí)现(xiàn)对(duì)高速公路电气安全预(yù)警。

图9 电气火灾(zāi)监(jiān)测(cè)界面图

　　13）遥控功能：根据(jù)电力规(guī)程要求，可以对(duì)整个(gè)配电系统(tǒng)范围內(nèi)的设(shè)备进(jìn)行远(yuǎn)程遥控操作。

　　14）通信管理：可以对(duì)整个(gè)配电系统(tǒng)范围內(nèi)的设(shè)备通信情况进(jìn)行管理、控制、数(shù)据(jù)的实(shí)时(shí)监(jiān)测(cè)。

　　5 现(xiàn)场(chǎng)安装图片

　　本项(xiàng)目微机(jī)保护(hù)就地分散安装在各个(gè)高压开(kāi)关(guān)柜上，保护(hù)装置、电气火灾(zāi)监(jiān)测(cè)装置以及电能表现(xiàn)场(chǎng)安装如下图所示。

　　图9 微机(jī)保护(hù)、仪表、电气火灾(zāi)装置在新晋高速公路配电工程现(xiàn)场(chǎng)安装图片

　　6 结(jié)语(yǔ)

　　AcrelEMS-HIM高速公路综合能效管理系统(tǒng)为高速公路能源管理提供监(jiān)测(cè)及控制，主要包括电力监(jiān)控、电气消防、能耗分析、电能质(zhì)量监(jiān)测(cè)和治理、环(huán)境监(jiān)控等功能。其中电力监(jiān)控系统(tǒng)及电气火灾(zāi)监(jiān)控系统(tǒng)主要设(shè)置于各隧道、收费(fèi)站、服务(wù)区(qū)等场(chǎng)区(qū)的供配电系统(tǒng)，便于运(yùn)营(yíng)维护(hù)人员对(duì)高速公路沿线供配电设(shè)施的运(yùn)营(yíng)状况实(shí)时(shí)检测(cè)，能够及时(shí)发(fā)现(xiàn)电气安全隱患及电气故障，并能够?qū)?chǎng)区(qū)用电数(shù)据(jù)进(jìn)行报(bào)表及统(tǒng)计(jì)。有效降低工作人员劳动(dòng)强(qiáng)度、提高工作效率、避免人为事故发(fā)生、有序保证高速公路可靠运(yùn)行。

　　 参考文献(xiàn)

　　[1] 安科瑞企业(yè)微电网(wǎng)设(shè)计(jì)与应(yīng)用手册(cè).2020.6月版

　　[2] 安科瑞35KV以及下变电所智能配电系统(tǒng)设(shè)计(jì)与產(chǎn)品二次原理图集.2020.10月版

　　[3] 安科瑞用户变电站综合自动(dòng)化与运(yùn)维解决方案.2020.5月版

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