智能配電技術在高速公路上的應用研究

田震 杜超

摘 要：隨著國家對高速公路隧道通車安全的重視，其隧道配電設備的正常運行顯得尤為重要;對高速公路運營單位而言，高速公路配電系統站點分散，維護里程遠，且配電設備眾多，故障巡查耗時耗力;隨著運營年限增加，運行配電設備逐年老化，運營單位的運維不堪重負，智能配電技術為高速公路運維難題提供了一種全新的解決思路，利用大數據分析手段，專家級的故障診斷方案，可以大大減輕運營單位的負擔。

關鍵詞：運維;智能配電;大數據分析;故障診斷

1 目前高速公路配電運營方案

目前高速公路的運營中配電系統的維護檢修方式主要有三種：事故檢修、定期檢修和預防性檢修。

事故檢修即根據本地電力監控的報警或者巡檢過程中發現故障，針對事故設備進行相應的檢修，運營中心派出維護人員到現場進行故障檢查，電力維護，通過設備圖紙或平常經驗，對現場設備故障進行分析排查，根據故障情況給出解決方案和恢復時間。

定期檢修是根據高速公路配電網絡的運行情況和管理方式，對隧道內設備和配電房設備進行定期的檢修，是高速公路系統配電系統維護的重要內容，對設備定期使用情況、運行情況、故障情況進行登記。

預防性檢修是最好的檢修方式，根據高速公路配電設備的運行特點和故障發生周期，可以提前發現故障，在故障發生的萌芽狀態把故障解決。

2 目前高速公路配電維護方案存在的弊端

2.1 運行維護工作被動且不規范

維護工作主觀性太強，缺乏規范化管理，人為因素太多，對系統故障的發生和解決缺乏過程性記錄，故障表征現象、發生原因、發生頻次、解決方案等都沒有納入信息化管理平臺。

配電維護人員的定點檢查和隨機抽查，工作負擔很大，對于維護人員的責任心要求很高，監督和考核的形式化可能導致配電系統存在很大隱患。

2.2 管理的信息化水平不高

目前大多數運行維護管理工作未實現信息化，資產資源劃分變動頻繁，有設備至今均無完備的設備履歷資料，早期建設的系統資料嚴重丟失，更新后的資產管理和使用者對設備當前運行狀況不明確，很多問題都要通過人為方式尋找初始建設的資料，通過第三方解決問題，因此增加了維護部門的運維難度和復雜度，且缺乏詳細完整的技術地圖，當故障出現時，不能及時地定位故障，導致故障解決時間較長。

3 智能配電在高速公路中的應用研究

智能配電系統是將運行設備的數據通過互聯互通產品上傳至邊緣控制平臺，再通過管理平臺應用分析軟件為用戶提供一套高效的運行維護方案。

3.1 智能配電系統基本架構（圖1）

3.2 智能配電系統在高速公路應用與其它環境差異

智能配電系統相較于銀行、醫院、工廠等集中環境，在高速公路的配電系統主要體現：高速公路配電系統安裝比較分散，線路狹長，網絡分配范圍廣，無線網絡信號差，循環維護周期長，維護安全系數高，故障解決響應時間長。

3.3 智能配電系統在黔大東清高速公路隧道配電系統的新應用

3.3.1 引入二維碼設備資產管理系統

將配電柜信息、資產文檔等通過二維碼信息將設備綁定（圖2），今后通過掃描二維碼能清晰了解該設備的所有資源信息。

3.3.2 將所有運行設備納入健康狀態圖（圖3）監測系統

可以對接入智能配電系統中的所有設備進行健康狀態監測，通過健康狀態圖能清晰了解到無異常設備、輕微異常設備、特別關注設備、重要影響設備對應情況，設備在運行過程中通過智能配電系統對其進行準確分析判斷，并實時將其表現在健康狀態圖中，對于輕微異常設備、特別關注設備、重要影響設備通過點擊該狀態可以深入了解其狀態原因，為維護人員提供一個最優維護診斷方案。

3.3.3 可以提供設備各種完善的分析報告

如設備報告圖能了解各設備的參數設置，能耗狀況，使用壽命情況，不同時段電流變化，可以根據圖形變化推斷出設備故障原因。

如故障報告圖能了解故障設備的故障原因，發生時間，在一段時間的故障發生率，為設備維護提供可靠依據。

如系統能耗報告圖能清楚地告訴整個系統運行能耗情況，哪些設備運行能耗超標，哪些設備運行能耗不正常等，為系統是否正常運行提供判斷依據。

4 智能配電系統在高速公路使用存在的問題

4.1 modbus RTU網絡設備發生故障導致網絡癱瘓

因為modbus本身采用輪詢查找的通訊方式，一旦網絡中出現幾個儀表發生故障，將導致整個網絡的通訊速率大大下降。雖然本地串口服務器可以讀取儀表數據，但是上位主機因為通訊速度太慢而顯示數據中斷。

4.2 智能配電系統設備選型存在通信非標協議設備問題

在智能儀表的低壓測控儀表中，基本上全部采用了標準的modbus RTU通訊協議，對于智能網關通訊無任何障礙，但是涉及中壓綜保方面，大多數廠家采用了非標的modbus RTU協議，如果采用第三方設備時，一定要注意協議無法通信的問題。

5 結束語

智能配電是近年來配電發展新方向，為配電系統的發展帶來的新的動力和發展契機，特別是結合了大數據分析、邊緣計算，為復雜的配電網絡帶來了新的工作方法和工作理念，相信在不久的將來，必定給配電系統帶來一場的新的革命。