浅谈高速公路供配电工程的建设管理

浅谈高速公路配电自动化系统的建设作者:佚名来源:广东建材时间:2006年03月03日点击数:89胡海宾叶德明广州东南西环高速公路有限公司摘要：介绍了高速公路配电自动化系统的现状，着重阐述了高速公路配电自动化系统应具备的功能及其网络通信结构，提出了系统建设时需注意的几点问题。关键词：高速公路配电自动化网络通信1引言高速公路供配电系统担负着为高速公路沿线监控、收费、通信、照明等其它机电系统提供和分配电能的任务，供配电的质量以及供配电系统的安全性、可靠性直接关系到高速公路的日常运营及管理工作的正常开展。特别是近年来随着智能交通(ITS)的发展，智能设备、智能技术的广泛应用对传统的高速公路供配电模式提出了新的要求，高速公路配电自动化系统也就越来越引起了人们的关注。2系统发展现状输配电自动化在全世界的发展已经有几十年的历史，目前我国llO~220KV及以上电压等级的电力传输网络基本上已具备了一定的自动化水平。但是绝大部分中低压配电网络由于历史原因以及改造费用等诸多因素影响，还不具备全面实现自动化的条件，尚处于快速发展状态，中低压配电网配电自动化系统的建设方面尚无确定的、历经考验的模式和许多的成熟范例供建设者们参考。而高速公路供配电系统普遍采用的正是IOKV、6KV、0．4KV中低压进行电能传输和分配，因此为了适应高速公路智能交通的不断发展要求，高速公路的建设者们必须自行在配电自动化系统的建设方案上进行深入考虑。3系统功能配电自动化一般由四个部分构成：变电站自动化、馈线自动化、配电管理自动化和需求侧管理。而高速公路中低压配电网由于具有地域范围小、服务对象明确、负荷情况清晰、网络拓扑简单等特点，因此高速公路配电自动化系统的建设只涉及到以上四个方面的部分功能，只是广义上的配电自动化系统的子集，其建设主要应考虑以下功能：(1)变电站自动化：高速公路供配电系统中的变电站一般指IOKV中心配变所以及位于各服务区、外场的IOKV开闭所、中压升压站、中压降压站，其自动化功能包括遥测母线、配变进出线电压、电流、功率、频率、波形；遥控高低压侧开关合闸、跳闸；遥信各开关位置及保护动作信号、异常信号，向监控、收费、通信系统提供备用电源运行状态信号；遥调备用电源、稳压电源电压，无功功率补偿等。(2)馈线自动化：馈线自动化起着馈线响应障检测、故障隔离及供电恢复的作用。在高速公路供配电系统中，通常采用分散式、集中式、集散式三种供配电方式。采用分散式供配电方式的高速公路，用电设备集中在各收费站、服务区及其附近，站与站之间、区与区之间供配电线路相对独立，某一区域的线路故障对其它相邻区域的正常供配电不造成直接影响，在这种供配电方式下，馈线自动化通常只考虑区域内部主供、备用电源间的切换操作、运行监测等功能，也可将这部分功能纳入变电站自动化范畴考虑。采用集中式或集散式供配电方式的高速公路，通常设置有沿线的远距离高压输配电干线，沿线各区域用电均由干线提供，某一区域或干线线路的故障必须准确及时的被检测、隔离、因此采用集中式或集散式供配电方式的高速公路，其馈线自动化还需具备基于智能分段器的线路故障监测、故障隔离、供电恢复功能。(3)配电管理自动化：配电管理自动化系统是配电自动化系统的神经中枢，它以配电系统实时运行环境、地理信息系统(GIS)、数据库系统、人机界面系统为基础，实现配网的工作管理、设备管理、故障投拆管理、网络分析与优化可靠性分析等功能。(4)需求侧管理：需求侧管理是供需双方共同参与的供用电管理，它以一定的经济政策和技术措施为调节杠杆，来达到提高用电效率、减少电力需求的目的，包括负荷管理和用电管理两大部分。在某一高速公路配电自动化系统的应用范围内，高速公路供配电系统的供需双方均为同一主体，因此高速公路配电自动化系统的需求侧管理是一种自主管理，不涉及经济政策、市场调节等手段，其建设主要应考虑负荷监控、安全用电、节约用电、自动抄表、用电监察、业务培训等功能。4系统网络通信的基本结构如上图，高速公路配电自动化系统网络通信由四层金字塔式结构组成：业务层、主站层、子站层、终端层。业务层主要实现需求侧管理的功能，也可通过与企业MIS系统联接，向高速公路日常营运管理信息系统提供辅助管理信息，该层传输的信息量大，通信报文长，对通信实时性要求不高；主站层实现配电管理、维护中心、监控中心功能，该层传输的信息量大，通信报文较长，对通信实时性有一定要求；子站层实现本地操作维护、数据集中功能，它将来自终端层FTU(馈线终端)、RTU(远程终端)、TTU(变压器测控终端)及其它智能终端的数据进行集中、处理，并与主站层进行数据交流，该层通信相对前两层要小，通信报文不长，对通信实时性、可靠性有较高要求：终端层是系统的最底层，该层实现数据采集、控制功能，通信量小，通信报文短，对通信实时性、可告性有较高要求。各层间通信方式参见上表。5结束语高速公路配电自动化系统作为智能交通的一个重要组成部分，有着广阔的发展、应用前景。系统的建设者在进行设备选型和搭配时，应从可靠性、安全性、易维护性、兼容性、可扩展性、技术经济角度进行多方面综合考虑，不要盲目求新、求完善，以避免出现系统不稳定、功能冗余、资源浪费等现象。河北交通科技信息网据《广东建材》2006-03-03许继测控仪表有限公司高速公路行业应用方案高速公路行业供配电系统一般有电站数量多、环境复杂、地域分布广、负荷重要等行业特点，根据应用场合不同，主要有以下几种配置方案。配置方案1：双网配置双网配置要求所有设备都具有两套独立的通讯接口，以此为基础，组成两个独立的现场总线网络，并结合两套独立的计算机设备，组成两套独立的系统，即使其中一套系统有故障，另外一套系统也能实现厂站内的全面监控。对于不具备双通讯接口的智能设备，可以通过通讯管理机扩展接入。站控层：由两套扩展型单网系统组成双机双网冗余系统。每套扩展型单网系统由一台前置通讯管理机、一台工程师工作站、一台或多台操作员工作站、相应通讯设备、打印机、UPS等辅助设备组成。通讯管理层：前置通讯管理机、工程师站及操作员站可集中在同一控制室，也可分别安装在不同的场地，通讯方式可采用以太网、双绞线及光纤等介质。间隔层：微机综合保护测控装置、X92-RTU智能I/O模块、数显仪表、XJ-CK9000开关柜智能操控装置、XJ9200系列网络电力仪表、XJ-MC100马达控制器等设备。配置特点：系统容量大，可靠性高，适用于高速公路的配电自动化系统。配置方案2：环网配置每个电站设独立的监控系统，在监控主站设主监控室，集中监控所有子站，监控主站及各个通讯子站通过光纤组成光纤环网。站控层：两台互为备用的后台监控工作站、打印机、UPS、卫星同步时钟等辅助设备组成监控室，两台工作站互为备用，当主机故障时，从机实现系统无缝切换。各子站配置一台后台监控工作站、打印机、UPS等。通讯管理层：通讯管理层有网关通讯管理机或通讯服务器、网络交换机等，通过以太网、双绞线及光纤等介质采集间隔层数据信息。主站前置通讯管理机及相关通讯设备单独组屏安装，各子站后台监控机及通讯管理机集中布置，子站的通讯系统接入主站的通讯管理系统中。间隔层：微机综合保护测控装置、XJ-CK9000开关柜智能操控装置、XJ92-RTU智能I/O模块、多功能网络仪表、XJ-MC100马达控制器、数显表等设备。配置特点：系统容量大，可靠性高，负载分布合理，适用于高速公路配电自动化系统。高速公路供配电管理来源:《学问》2009年第20期供稿文/徐文大[导读]一级负荷中特别重要的负荷，除由两个电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其它负荷接入应急供电系统。期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆徐文大（河北承德京承高速公路建设管理处河北承德067000）【摘要】高速公路供配电系统给沿路各收费系统、通信系统、隧道通风照明、运行监控及办公、生活设施等提供可靠的电力保障，这些负荷从不同角度保证整个高速公路的安全可靠运行和运营单位的正常经营，可以不夸张地讲：电力系统的正常运行是高速公路机电系统甚至整个高速公路正常运行的基本保障。【关键词】高速公路供配电系统；高速公路供配电管理；柴油发电机组一、文献综述高速供电系统按照用电等级分配，基本可分为三个等级：由于隧道内用电等级较高，隧道照明、消防为一级负荷；通风、监控为二级负荷；其他为三级负荷。一级负荷应有两个电源供电。因此本工程电源采用一路10KV专线进线方式作为第一路电源；配电所另设柴油发电机组作为备用电源，即第二路电源。一级负荷中特别重要的负荷，除由两个电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其它负荷接入应急供电系统。因此本工程在隧道内设置EPS为隧道内的照明及动力提供应急电源。二、系统分析工程由于各条隧道较分散，供电区域分别独立设置。其中司马台、何家沟、秋窝梁隧道均为长大隧道因此在隧道入口及出口处各设一个10KV变配电所，同时设置了柴油发电机房及EPS系统;尹家沟、新道沟及塔沟前、塔沟后隧道均为中短隧道分别在隧道洞口处设置10KV箱变，同时设置了EPS系统作为备用电源。各条隧道的供配电系统方案分述如下：司马台、何家沟、秋窝梁隧道均为长大隧道负荷及电源：本设计在司马台、何家沟、秋窝梁3条隧道左幅隧道入口处及右幅隧道出口处均设置1#变配电所；在左幅隧道出口处及右幅隧道入口处设置2#变配电所；1#和2#变配电所分别由一路10KV电源供电,并负责10KV进线、计量及馈电。配电所进线电源电压采用10KV等级。同时在左、右幅隧道内设置400KW柴油发电机组及EPS箱和EPS柜为隧道内的照明及动力提供应急电源。各隧道电气设备装机容量分述如下:1）何家沟隧道用电设备总装容量为770KW，其中动力为480KW；2）司马台隧道用电设备总装容量为1421KW，其中动力为780KW；3）秋窝梁隧道用电设备总装容量为1440KW，其中动力为780KW。4）隧道10KV进线配电所：一路10KV进线。高压计量。在各分变电所设补偿电容器柜，低压无功补偿至COSФ=0.9。配电所内设柴油发电机组作为备用电源。10KV馈电回路2路直接引出至隧道各变电所，另1路电源经变压器降压，引至配电所0.4KV低压母线。在0.4KV母线处设电源转换开关，当外线停电或电源质量较差时启动自备柴油发动机组，自备电源经电源转换开关引至配电所低压母线（配电所0.4KV母线同时为配电所所用电负荷供电）。配电所0.4KV电源经0.4/10KV升压变升压后，为各隧道提供10KV供电电源。尹家沟、新道沟、塔沟前、塔沟后隧道均为中短隧道负荷及电源：尹家沟、新道沟、塔沟前、塔沟后隧道为中短隧道，本设计分别在4条隧道洞口一端设置箱变，箱变分别由一路10KV电源供电,并负责10KV进线、计量及馈电。配电所进线电源电压采用10KV等级。同时在箱变内设置EPS为隧道内的照明提供应急电源。各隧道电气设备装机容量分述如下:1）尹家沟隧道用电设备总安装容量为82KW，均为照明负荷；2）新道沟隧道用电设备总安装109KW，均为照明负荷；3）塔沟前隧道用电设备总装容量分别为88KW，均为照明负荷。4）塔沟后幅隧道用电设备总装容量分别为245KW，均为照明负荷。实际系统分析：在实际工程中，由于种种原因，对原设计方案作出如下实施改动：1、低压配电路数由于供电低压配电柜数量不足而合并减少（阎营子配电室除外）；2、原方案采用低压补偿低压电容器装置设置在低压配电室内，低压电容器组应接成三角形。电容器组应装设单独的控制和保护装置，当电容器组为提高单台用电设备功率因数时，可与该设备共用控制和保护装置。虽然原方案在理论上可提高功率因数，但各支路由于功率因数较低，从而导致支路电流过大，压降增大，线损电耗也随之加大。在实际操作中，后改为在照明终端增加电容器以提高功率因数的做法。综于以上两点，在实际操作中并不能真正实现三相平衡，虽达到设计要求，但无法做到灯具厂家要求的-8%~+5%，从而增大故障几率。后期设想：精心维护，高效管理供配电设施投入运营后，设备的老化，人为的损坏，都会影响这些设