廖砼理
广东省南粤交通揭惠高速公路管理中心 广东揭阳 522051
摘要：高速公路机电供电系统是保证高速公路上的通信系统、监管系统平稳运行的基础，所以如何保证公路机电供电系统的可靠性十分重要。本文通过分析高速公路机电供电线路的工作原理，提出了现有供电系统中可能出现的问题，并分析了问题产生的原因，在此基础上，提出了一种对配电机房的改进方案，通过阐述其工作原理，我们得出了此方案可以解决配电机房故障无法及时处理的问题。这种改进方案对高速公路供电系统的可靠性有极大的提升，具有十分重要的推广意义。
关键词：高速公路；供电线路；技术改进
随着我国高速公路网的不断完善，高速公路机电供电安全问题变得尤为重要。影响高速公路供电系统安全的最主要因素主要有两个方面：硬件系统和软件系统。其中硬件系统指供配电设备以及线路，而软件系统则是指用电收费系统。截止到现在，我国大多数的用电收费系统都是省级收费管理中心统一管理的，并且经常组织相关人员进行软件升级，也有相关的软件定期维护，所以软件系统出现问题的几率很小。而高速公路供电系统的硬件系统由于必须分布到每个收费站点、维护中心，并且由于高速公路的铺设范围较广，每个站点的距离较远，使用的设备状况以及周围的环境都有所不同，所以经常出现某段电力供应不稳定的现象，对供电系统安全造成影响。为了解决这一问题，很多高速公路机电供电系统采取两个独立运行的电源供应，从而保证供电系统的监管、通讯系统的安全。传统的供电方式通常只有一个电源，就是每一收费站点和监管中心的用电来源采取就近原则，从当地的供电部门调用，但是在一些偏远地区和农村地区，供电十分不稳定，常常出现停电、电压不足、电频不足、电磁干扰等情况，因此在当地的供电部门出现问题的时候，我们可以通过启动收费站点专用的发电机组自行发电实现短期用电供给，以保证机电系统的稳定运行。
一、目前高速公路供配电系统供电模式
图1-1 供电线路图
如图1-1所示，现有的高速公路机电供配电系统主体上包含两部分——配电房、收费站机房。配电房的组成较为简单，主要包括柴油发电机组和外部线路构成的配电柜，用以给收费站机房提供电力。相较于配电房，收费站机房的组成就比较复杂，包含了三个配电盘和一个稳定电源，输出后的电力供收费系统、监控系统、通信系统的设备直接使用，所以一般情况下，各地对收费站机房的安全运行十分重视，有专门人员实时监控，但组成较简单的配电房常采取无人监管的方式运行，因此一旦出现问题常常不能及时解决，造成供配电系统瘫痪的风险。我们可以对供配电系统的运行模式进行适当的改进，来解决这个问题，使配电机房同样可以安全稳定的运行，将电力源源不断地供给到收费站机房，保证整个机电系统的可靠性。
图1-2 无人看管发电机机房线路图
无人看管发电机机房的具体工作模式如图1-2所示，配电柜中安装离合电机和自动控制器，它的运行原理是：当地供电部门供电稳定时，离合电机的供电由外部提供，并经由自动电力柜转入到收费机房，发电机组也处于未运行状态。一旦当地供电不稳定，出现停电、电压跳动、频率不稳定等问题时，自动控制器启动，并开启发电机组，将离合电机转到发电机组提供电力，保证整个系统不受突发状况影响。在当地供电部门排除故障，电力供应稳定时，自动控制器自动断开发电机组的供电，离合电机接入外部供电状态，整个系统依然稳定运行。整个工作流程中，自动控制器扮演着重要作用，完成了外部市电和发电机组供电的自动切换。
然而，一旦自动控制器和离合电机出现问题，配电柜也不能正常运行，而一般情况下，由于自动控制器启用频次过多，机械部件磨损严重，导致突发状况时，离合转换的速度受到影响，严重时无法离合，从而配电房的电力无法供给到收费站机房。另外，在遇到这种问题时，检修人员很难判断问题所在，经常会误判成发电机组出现问题，使故障得不到及时解决。并且离合电机的损坏没有固定的周期，维修的周期也很长，收费站点的供电稳定性也就无从谈起。所以对配点机房的工作模式进行改进十分必要。
二、改进后高速公路供配电系统供电模式
图2-1 改进后的配电机房供电线路
如图2-1所示，在原来的配点机房的基础之上添加双向开关和备用发电机接口以解决上述问题。
改进后的配电机房的工作原理如下：整体的供电思路没有改变，在外部供电出现问题时切换到发电机组供电，实现自由切换，只是在原有的设备基础上增加了保护装置，其作用为当自动控制器或离合电机出现问题时启用备用发电机组进行电力供应，为维修人员争取足够的维修时间以发现问题和解决问题。改进后的配点机房有很多优点，首先是确保了自动电力柜出现问题时，不影响整个机电供电系统的正常运行；其次，不需要额外的人力实时监控配点机房，节省了人力资源；最后，改进实在原有配电机房的基础上进行的简单改进，而不是大规模的翻新，节省了成本。
改进后的配电机房的工作模式可分为三种状态：
（1）外部供电状态：也被称为正常工作状态，在这种情况下，开关1是闭合的，而双向开关是断开的，开关2也是断开的，所以电流通过离合电机给收费站点供电。
（2）离合电机或自动控制器出现问题：这种情况下，如果当地供电部门供电稳定的话，可以将开关1闭合，并将双向开关推向外部供电方向，开关2闭合，以此实现外部供电。如果当地供电部门供电出现问题，可以将开关1关闭，双向开关推向发电机组一侧，开关2也是闭合，以此实现发电机组供电。
（3）当外部供电出现问题，并且离合电机或自动控制器也出现问题时：这也是本次改进所解决的主要问题，这种情况下，可以通过断开开关1、双向开关，闭合开关2实现启动备用电机的方式解决故障，为整个系统提供稳定电力。实际上，增加的单向开关都是为电路提供额外保障。首先，通过增加单项开关2，外接备用发电机组，对系统进行额外的防护，更有效地提升了供电系统的稳定性和可靠性。其次，安装开关1、2，当对系统的线路问题进行排查时，可以对自动配电柜、外部供电、发电机组进行单独的排查，可以有效而精准地找到故障的原因，有利于减少故障时间过长造成的损失。
结束语
尽管改进后的供电系统在各种状况下的运行方式都得到讨论，但由于每个收费站点工作环境的复杂性，实际运行过程中仍然可能出现别的问题，针对这种情况，我们可以通过给无人看管机房增加更多预留接口，以提升系统的可升级性，为不同的收费站点提供个性化改进。当然，为了高速公路机电供电系统的安全工作，需要更多的人力和物力投入到这项工作中来。
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论文作者:廖砼理
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/10/23
标签：机房论文; 机电论文; 高速公路论文; 供电系统论文; 系统论文; 离合论文; 机组论文; 《防护工程》2018年第12期论文;