淺談供配電技術在高速公路中的應用

廖桂龍

(廣西壯族自治區交通規劃勘察設計研究院，廣西 南寧 530029)

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淺談供配電技術在高速公路中的應用

廖桂龍

(廣西壯族自治區交通規劃勘察設計研究院，廣西 南寧 530029)

為了確保高速公路隧道的智能化設備正常運行和通風照明設備的供電需求，供配電技術在高速公路中的應用得到了越來越多的重視。文章基于我國高速公路供配電系統的運營現狀，介紹了山區高速公路10 kV中壓配電系統的結構以及ACREL-2000供配電系統的主要應用。

高速公路；供配電技術；10 kV配電系統；ACREL-2000供配電系統；應用

0 引言

高速公路供配電系統是為沿途照明、運行監控、收費系統、隧道通風、通信系統和辦公生活系統提供電力保障，以上的負荷從不同層面上保障了高速公路運營單位的正常經營和隧道運行的安全可靠。鑒于高速公路供配電系統以狹長帶狀沿途分布的特點和山區供配電所位置較為分散、數量大的實際情況，當任何情況下出現電力的中斷均會給管理運營和交通安全帶來巨大的生命財產損失，也會給供電系統的管理帶來嚴峻的考驗。因此，高速公路供配電應用的維護管理和監控十分重要，應該引起相關道路部門的重視。

眾所周知，供配電自動化已經被業內廣泛的認知和大范圍的應用，在此過程中也逐漸制定了一些行業規范和國家標準。本文簡要介紹山區高速公路10 kV中壓配電系統的結構和相關應用，以及ACREL-2000供配電系統的主要應用。

1 高速公路10 kV配電基本構成和相關應用

配電系統自動化主要是通過使用現代計算機技術、通訊技術以及網絡技術來完成對于配電網的在線數據和離線數據、配電網數據和用戶數據等信息的集成，從而形成一個完整的自動化系統。自動化系統具有保障配電系統正常運行和事故的監測、保護、控制、用電以及配電管理等作用。無論在哪個領域，自動化系統都是由配電主站、配電子站、遠方終端構成，如圖1所示。

圖1 自動化系統流程圖

1.1 系統主站

配電自動化系統主站的功能是：完成供配電系統數據的自動采集、分析處理和儲存，配電主站是其功能實現的核心。高速公路的配電自動化系統主站由后臺軟件和遠程監控工作站組成，一般情況下設置在路段監控中心范圍內。系統主站的功能除了啟動開關閥、遠程操控和檢測電氣參數等常規功能外還有以下幾項應用：

(1)確保高速公路隧道內各類車輛的行車安全和服務區有序的收費工作，而隧道內的照明設備和收費系統設備是由柴油發電機提供動力的。因此，系統主站應具備對發動機信息遠程遙測和遙控的功能，以及上傳發動機運行基本信息，方便工作人員判斷實情，例如：機油的壓力、燃油油位和水溫情況等。

(2)作為配電自動化系統監控主站的實時報警功能，一旦監控區域出現遙信變位或故障信息時，提示監控人員報警，監控人員查看報警信息并通知值班人員進行處理。

(3)高速公路沿線電力設備為了滿足運行、檢修和規范化的管理，供配電主站要建立相關的數據庫，對設備的采購情況、入庫時間、使用維修記錄等全方位的情況進行記錄管理，利用高科技的信息化方式提高設備維護的效率。

1.2 遠方終端

就配電遠方終端設備而言，主要是指構成配電網饋線回路的全部配電變壓器遠方終端、饋線遠方終端和監控單元設備。配電網饋線回路的開閉所、環網柜和配電所站點多作為高速公路10 kV中壓配電網的安置處。其具備的主要功能有：作為故障檢測器的遠方終端、設備監控終端和配電壓器監控終端；作為系統化的配電基礎，配電遠方終端需要有維護靈活、基礎性能高和強大的擴展性。筆者總結的幾點高速公路用電設備的終端應用方向見表1。

表1 高速公路用電設備終端應用方向表

1.3 系統子站

配電子站對于整個配電自動化網絡而言承擔著傳遞訊號的功能，相當于一臺通信處理機。應用的作用是為各種信息在主站和配電終端進行傳遞，包括自動報警、設備自動控制、數據處理和設備監視，以及管轄區域內信息的隔離和恢復。

配電子站主要被設置在高速公路沿線的開閉所內，向上采用SPABUS等通信約定對各種監控終端進行信息反饋，向下經由CDT、104等通信規約同系統主站傳達信息。

高速公路的10 kV壓電能質量主要受外部電網影響，所以主要是監測各種壓開閉所長傳的數據信息，并輔以配網監控點，這些監控點數量龐大、覆蓋面廣。在進行監控時，需要避免非重要信息占有內存，將循環傳送時間減少到5～10 min一次，以保障遙信變位、故障告警等重要信息傳送渠道。

1.4 通信系統

現代倡導建設智能化的高級高速公路，在公路沿途建設過程中就投入了大量的通信光纜。采用這種光線通訊網絡結合發動機組電回路的數據傳遞模式，不但實現了成本的節約，還避免了信號傳遞過程中的失真。

2 高速公路10 kV取得的成效

目前我國的高速公路大部分實行的10 kV中壓配電自動化系統，在以下幾個方面初步取得了成效：(1)經濟方面，在日常設備運行中大大節省了人力的開支，同時減少了設備的油損；(2)管理方面，自動化報表的生產，方便規范化和標準化的運行管理；(3)安全方面，系統具備的遠程報警和快速處理的功能，大大提高了系統站的安全性。

3 ACREL-2000供配電系統的應用

目前，供配電的發展對高速公路有著舉足輕重的意義，因此也對供配電的安全性、可靠性、易用性、兼容性、實時性和縮小故障范圍的功能提出了更高的要求。ACREL-2000系統為高速公路的供配電提供了監控一體化的有效功能，主要應用方面有以下幾點：

3.1 友好的人機交互界面

(1)現在運行的標準供配電系統都具備低壓配電網絡接線情況和CAD一次單線圖顯示。(2)分散的配電系統用空間地理平面的系統主畫面。(3)多畫面切換和導航功能。(4)直觀的主畫面顯示回路運行狀況，對故障進行著色。(5)人機交互界面主要參數迅速刷新。

3.2 數據采集和處理

對Acrel-2000電力監控系統的各參量數據采集可實行定時和實時采集，參數包括電流、電壓、功率、頻率、功率因數、溫度、電能和設備運行狀態，并且能夠將采集到的數據直接顯示或是通過統計生成新的信息再顯示，進一步對重要信息進行儲存。

3.3 用戶管理

此系統可以賦予不同級別的用戶不同的權限，以確保系統運行的安全可靠。例如：對重要回路的刀閘操作，就不僅需要操作員級用戶輸入操作指令，還要通過工程師級用戶再次輸入確認口令才能夠最終完成該項操作。

3.4 報表管理

此系統具有國際標準的電能報表格式和數據自動統計功能，同時能夠根據用戶的實際需要設計報表格式，自動化地生成各種類型的操作記錄報表、歷史報表、實時運行報表、故障事故和報警記錄報表，能夠打印和查詢系統記錄的所有內容，全自動地生成電能的日期時間報表，查詢打印的間隔、起點等參數可以人工設定，并根據復費率的費率和時間段設定值生成電能費率報表。另外系統設計功能可根據用戶需求制定報表，極大地方便了高速公路供配電工作人員的日常統計工作。

3.5 “四遙”功能

(1)遙設：主要應用于遠方修改分散繼電保護保護裝置的控制字和定制，并且調試所有儀表的日常工作狀態。

(2)遙測：通過計算機設定系統實時地對系統的用功功率、無功功率、電流、電壓、頻率、超限警報等數據進行不斷地采集和處理，并且自動生成報表。

(3)遙控：利用計算機的屏幕來選擇和反饋出相應的開關號、站號等信息，工作人員確認并執行，系統實時地記錄下操作時間和操作內容。

(4)遙信：實時進行監視開關運行狀態和保護工作，具自動報警功能。

3.6 趨勢曲線分析

軟件提供了歷史曲線和實時曲線兩種曲線分析界面，科學地通過回路曲線分析供配電系統的負荷情況。系統的歷史趨勢是指查看以往的儲存數據，以便工程人員對檢測配電網絡進行質量分析。

3.7 地理位置顯示

供配電系統設備的屬性與所處的地理位置有相關性，將設備的電氣位置和實際所處的地理位置相對應，會為設備的維護和管理提供便捷。

4 結語

綜上所訴，有關高速公路中供配電技術的應用為高速公路的信息化系統管理提供了很多便利之處。文中介紹了一些供配電技術的應用內容，希望為未來高速公路的建設提供參考。

[1]陳有為.直流遠供電技術在高速公路行業的應用[J].城市建筑，2015(12)：359-360.

[2]李 波.高速鐵路雙邊供電繼電保護方案研究[D].成都：西南交通大學，2011.

[3]李國一.高速寬帶跳頻系統基帶處理模塊的設計與實現[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2014.

[4]潘曉剛.熱軋板形儀的無線數據傳輸系統及無線供電技術[D].北京：北京科技大學，2009.

Discussions on the Applications of Power Supply and Distribution Technology in Expressway

LIAO Gui-long

(Guangxi Communications Planning Surveying and Designing Institute，Nanning，Guangxi，530029)

In order to ensure the normal operation of intelligent equipment and the power demand of ventilation and lighting equipment in expressway tunnels，the application of power supply and distribution technology in expressway has obtained more and more attention.Based on the current situation of expressway power supply and distribution system in China，this article introduced the configuration of 10 kV medium voltage distribution system as well as main application of ACREL-2000 power supply and distribution system in mountainous expressway.

Expressway；Power supply and distribution technology；10 kV power distribution system；ACREL-2000 power supply and distribution system；Applications

U412.36+6

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.09.014

1673-4874(2016)09-0052-03

2016-08-05

廖桂龍(1984—)，工程師，從事電氣工程設計工作。