(江苏扬子大桥股份有限公司 江苏江阴 214413)
摘要：随着我国经济水平的迅猛发展，各种高速公路也渐渐建成和通车。各高速公路的营运管理单位为提高效率、减少损失、降低营运成本，在供电这方面均采用了电力集中监控管理。本文详细介绍了江苏锡张高速公路电力监控的系统构成、基本功能，以及该系统在实际工作中的运用。
关键词：高速公路；电力监控结构；系统功能；应用
一、锡张高速公路的概况
无锡至张家港高速公路（代号S19，在下文中都以锡张高速公路代称）是江苏省第二轮过江通道中的重点项目。该高速公路是通锡过江通道的组成部分之一，也是最先进行施工的过江通道段。锡张公路在建成之后，将在南北向，把苏嘉杭高速公路、苏通大桥、锡澄高速公路和江阴长江大桥连接起来。对于减轻流锡澄高速公路和苏嘉杭高速公路的交通压力是很有帮助的。同时，锡张公路还属于无锡大外环的构成部分。该公路的建成串联了锡沪、锡沙、锡甘、云顾、澄张等发散的东西向公路，对于疏解无锡外环的交通压力也是很有帮助的。对于无锡市东部地区以及苏州市北部地区的群众来说，出行也更加方便了。该公路还分担了无锡市城区的交通压力，在未来过江通道完全建成后，通道将跨过长江天堑，极大的缩短苏南和苏北的直线距离，也对促进南北沿江城市之间的相互交流起了极大的作用。锡张高速公路，是对江苏省高速公路路网的完善，是过江通道的重要组成部分，对沿线城市的交流发展有促进作用，是对开发沿江经济线策略的积极相应。是非常重要的市政道路工程。
二、沿线设施及供配电概况
锡张高速全线长53公里，设有一个服务区、八个收费站，即宛山荡服务区、无锡新区收费站、安镇收费站、羊尖收费站、东港收费站、顾山收费站、张家港东收费站、鹿苑收费站、锦丰收费站，管理中心设于顾山，每一收费站通过互通与主线相连，因此锡张高速公路沿线共设有9处变电所，分布在各互通收费站和服务区内，分别为无锡新区收费变、安镇收费变、羊尖收费变、东港收费变、顾山收费变、张家港东收费变、鹿苑收费变、锦丰收费变及宛山荡服务区变。各变电所均采用一路10KV高压进线，备用电源采用1台发电机，设备负荷分别属一、二级负荷，消防设备、三大系统设备及收费广场照明为一级负荷，其余为二级负荷，一级负荷配备柴油发电机作为备用供电，另三大系统设备还配备UPS电源供电，确保停电后收费设备的正常运行。
三、锡张高速公路电力监控系统构成
锡张高速公路电力监控系统管理位于顾山中心，管理着沿线九个无人值守的变电所，系统分为监控子站层（现场设备层）、通信网络层、监控管理层（集控层）三个层次。
监控子站层在对电力参数进行监控时，运用到的设备有以下几种：高、低压测控单元、变压器温控仪、低压智能无功补偿控制、发电机控制屏、UPS等。这些设备是通过RS485总线或者是现场总线来和通信管理机相连接的。通信管理机负责转换参数，进行协议，将参数转换为可用的Ethernet数据，再通过以太网的以太网交换机与监控管理层进行数据通信；监控子站层的视频监测设备通过网络视频编码器将模拟数据和串口数据转换成Ethernet数据，同样通过通信网络层（冗余光纤工业以太环网）的工业以太网交换机与监控管理层进行数据通信；电力监控系统采用光纤双环自愈网络，工业以太网交换机安装在监控子站的电力监控控制柜中，通过以太网端口分别连接到通信管理机和网络视频编码器。
监控层的电力监控主机和其他设备：如数据库服务器、视频主机、打印机等设备，是通过交换机来连接的。通过以太网可以实现主机与现场监控子站的通信。因此现场监控子站的监控，控制录像等功能可以实现和主机共享。
四、电力监控的基本功能
锡张高速公路的电力监控系统不仅在业务方面实施了电力监控系统应有的遥侧功能、遥信功能、遥控功能，还实施了电力的遥视功能及继电保护功能，同时也在管理方面具备生产管理、技术管理、安全管理、设备档案管理的系统管理功能。
（一）遥测功能
该系统可分别实施锡张全线九个变电所各回路以下参数的遥测：10KV进线三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率的遥测；发电机输出三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率的遥测；低压总开关回路三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率的遥测；0.4KV馈线三相电压、三相/单相电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率的遥测；UPS输入/输出、频率、电池工作参数、负载的遥测。
（二）遥信功能
锡张高速公路电力监控系统实现了锡张全线九个变电所各回路的遥信：10KV进线开关的状态与故障报警；变压器超温状态、故障报警；0.4KV总进线开关状态与故障报警；0.4KV出线手/自动转换状态、断路器运行状态及故障报警；ATS位置状态；无功补偿状态信号及刀熔开关熔断信号；柴油发电机运行状态及故障报警、出线开关状态；UPS运行状态参数。
（三）遥控功能：
锡张高速公路电力监控系统实现了锡张全线九个变电所各0.4KV回路低压进线总开关及低压馈线断路器或交流接触器的遥控功能。
（四）遥视功能
本系统实现了锡张全线九个无人值守的变电所环境、防火防盗的遥视。
（五）继电保护功能
锡张高速公路对电力监控系统提供了继电保护装置。该装置有逻辑编程的功能。通过编程可以对检控系统的系列功能进行设定，如设定保护元件功能，指示灯功能，以及提示故障公功能等。通过编程，还可以实现线路的自我保护功能。可以保护变压器、电容器等线路的安全使用。并且，该装置将变电站的自动化功能以及顺序逻辑控制功能集中到了一起。该装置的保护功能主要是通过速断，低频减载等方式来实现的。如三相（或两相）式三段电流保护，非电量保护；过负荷告警；PT断线；零序过流保护；电流越限告警；断路器失灵告警；电流回路异常的继电保护，所有保护均有软件开关，可分别投入和退出。
（六）生产管理功能，可实行操作票、工作票的管理、运行记录、事故异常记录、维护调试记录、设备缺陷记录、调度命令记录及检修记录的修改、存储、检索、显示和打印。
（七）技术管理功能，可实现规章制度、技术监督、技术培训、设备评级、图纸资料及备品备件等各种具体情况的记录管理。
（八）安全管理功能，可以实现对安全措施、安全职责、安全记录以及事故预想、反事故演练等进行管理。
（九）设备档案管理功能，可以对各种设备的资料、参数、运行情况，用文件方式予以保存，并且能由用户进行修改、检索。
五、电力参数监控子系统SCADA软件功能
锡张高速电力监控系统参数监控子系统SCADA实现了主要包换以下几个方面的功能：
（一）数据采集和数据处理功能
该系统通过轮询和主动上报两种方式进行数据的采集，主要采集各变电所电力设备监控单元、人工置入、通信运行参数等数据，在一般情况下，监控主机是以轮询的方式工作，如果有紧急情况发生，如设备出现故障，或是开关位置变化的时候，配电终端将采用主动上报的方式工作。这种方式能够保证紧急情况可以及时的得到反应。监控的数据包括模拟量、数字量、状态量等电量信息，也包括一些非电量的信息。模拟量主要是指设备的功率，电流，电压等因素。数字量则主要包含频率和脉冲等因素，状态量包括开关和刀闸位置、双位置开关量、事故总信号、装置电源停电信号、通信故障信号、各个监控单元的自检信号、柴油发电机组运行状态信号等，非电量数据包含柴油发电机组及变压器温度、油压、气压等发电机组提供的信息数据。数据处理主要包括模拟量处理、数字量处理和数据统计计算等。
（二）控制和调节功能
锡张高速电力监控系统的控制和调节功能非常强大。可以远程控制开关，只用操作人员在操作界面上，点击相应的图标就可以完成对开关的控制了。该系统还可以联动的控制其他设备。如变压器出现过负荷的时候，即变压器的负荷超过了最高值的时候，会自动对变压器做出保护措施。并引发继电器保护装置，向工作人员发出负荷超载的信号警告。同时还会自动切断一些低级的负荷。该系统还可以应对一些紧急状况的发生，比如10KV进线断电的时候，会自动启动发电机，如果发电机的负荷超载时，会自动切断一些低级负荷，并以跳闸的方式来保护系统。
（三）事故追忆（PDR）功能
事故追忆功能，其实是在事故发生后对事故前发生的情况进行存档，并可供工作人员查阅的一个功能。该功能的实行原理为：事故或是继电器保护动作，作为触发动作，将触发系统进行存档。操作人员可以命令系统对事故之前的模拟拟量、开关量及其逻辑关系等情况和数据进行回忆。操作人员可以选择将事故追忆的数据和情况打印成报表，也可以将信息保存在数据库中，事故追忆过程能在画面上重演。该功能可以帮助操作人员找到事故发生的原因，并还原事故发生前的系统的工作情况，减小事故带来的损失。
（四）事件与事故报警处理功能
在系统中，可以将某一些特定的事件设定为触发事件。一旦这些事件发生了。SCADA系统就能对事件作出一些列的反应和指示，并对该情况进行记录（记录可以打印出来，也可以保存在数据库中），并通过图形、文字、音响、打印等方式进行报警，报警的类型有：越限告警、变位告警、事故告警、遥控操作错误及操作失败告警、自动化系统故障报警、用户自定义报警等。
（五）数据库系统功能
该系统的数据库功能非常强大。具有实时数据库功能，该功能是指数据库能够对监控子站采集的实时数据进行及时的保存。子站的扫描周期和数据库的更新周期能够保持一致。而且数据库还可以对数据进行计算，控制等功能。数据库还具有历史数据库的功能，该功能是指的是将一些需要长期存放的重要数据，通过定义可存入历史数据库，并可随时查询和使用，以实现报表、曲线功能，用于统计分析。
六、结束语
锡张高速电力监控系统伴随着2010年11月3日高速公路的开通，正式投入了运行。该电力监控系统以良好的人机界面、灵活地生成各类管理需要的报表及可操控性受到使用人员的赞誉，同时仅聘用了六名电工，以三班两运转的方式对全线九个变电所进行远程监控管理，同时还肩负着各收费站、服务区的机电、后勤设备的维护维修工作，大大降低了路公司在人力资源上的成本支出，受到路公司经营层领导的肯定。
论文作者:张强
论文发表刊物:《江苏科技报》2017年2期
论文发表时间:2017/9/22
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