1.概述
高速公路,简称高速路,是指供汽车高速行驶的公路。
高速公路自动化管理系统一般由通信、收费、和供配电4个子系统组成,而通信、收费和监控系统稳定运行的基础是供配电系统的稳定运行。
高速公路供配电监控系统对高速公路沿线的变电站内的高低压配电设备、发电机、变压器 、UPS、EPS 、外场照明、隧道内的理地式变压器与照明 、通风及排水等机电设备进行实时分布式和集中管理 , 实现** , 确保高速公路安全通畅 , 提高自动化管理水平 , 降低机电设备的运行维护成本 。
高速公路供配电监控系统包括隧道变电所、服务区变电所、收费站变电所、沿线箱式变电站、互通枢纽、路灯电源、风机控制箱等区域的电力综合。
2.项目需求
针对高速公路传统维护的缺点,为了**高速公路供配电系统的稳定运行并减少维护人员的工作量,设计了一套高速公路供配电监控系统,该系统的主要功能如下:
1、对配电房内的变压器、开关柜电气参数进行;
2、对配电房内的UPS、EPS电气参数进行监视,当监测到UPS和EPS的电池电压过低时,及时进行维护,避免停电后无法操作断路器;
3、对配电房内的发电机进行,并对发电机油箱的油位进行实时,避免油位过低影响发电机正常运行,以及柴油被盗后能及时发现并报警;
4、对配电房内馈线回路的漏电电流、线缆温度进行监测和异常报警;
5、对隧道的照明回路进行远程控制,对隧道的引道照明回路和加强照明回路进行手动和自动控制;
6、根据隧道配电房内可燃气体浓度及烟雾启停排风风机;
7、监测隧道配电房内部环境温湿度,烟雾、甲烷等可燃气体监测、报警及联动控制;
8、软件采用B/S架构,接入以上监测数据,通过浏览器、手机APP或短信等方式提供数据监测和异常报警,并可通过系统发布维保、巡检及抢修派工任务。
4.方案设计
根据高速公路供配电监控系统要求,方案配置综合监控系统和子系统解决方案。
方案建立基于云平台的“监、控、维”一体的综合监控系统,从数据采集、通信网络、系统架构、联动控制和综合数据服务等方面的设计,解决了高速公路监控系统中存在内部干扰性强、使用单位多及协调复杂的根本问题,大大提高了系统运行的可靠性和可管理性,提升了高速公路基础设施、环境和设备的使用和恢复效率。
4.1 电力子系统
电力监控系统主要针对隧道变电所、箱式变电站、收费站和服务区变电所,对变电所高压回路配置微机保护装置及多功能仪表、UPS、EPS和发电机进行保护和,主要是服务对象为高速公路供配电系统的维护人员,对实时性要求较高。
4.1.1 电力子系统设备选型
变电所高低压柜主要配置如下:
4.1.2 电力子系统功能
实时监测
系统人机界面友好,以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态,实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数、电能等电参数信息,动态监视各配电回路断路器、隔离开关、地刀等合、分状态,以及有关故障、告警等信号。
详细电参量查询
在配电一次图中,可以直接查看该回路详细电参量,包括三相电流、三相电压、三相总有功功率、总无功功率、总功率因数、正向有功电能,并可以查看相电流趋势曲线。
运行报表
查询各回路或设备时间的运行参数,报表中显示电参量信息应包括:各相电流、三相电压、总功率因数、总有功功率、总无功功率、正向有功电能等.
实时报警
电力监控系统具有实时报警功能,系统能够对配电回路断路器、隔离开关、接地刀分、合动作等遥信变位,保护动作、事故跳闸等事件发出告警。电力监控系统具有实时语音报警功能,系统能够对所有事件发出语音告警。
历史事件查询
电力监控系统能够对遥信变位,保护动作、事故跳闸,以及电压、电流、功率、功率因数越限等事件记录进行存储和管理,方便用户对系统事件和报警进行历史追溯,查询统计、事故分析。
电能统计报表
电力监控系统以丰富的报表体支撑量体系的完整性。系统具备定时抄表汇计功能,用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况,即该节点进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分析报表。
用户权限管理
电力监控系统为**系统安全稳定运行,设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作(如遥控的操作,数据库修改等)。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限,为系统运行、维护、管理提供可靠的安全**。
遥控操作
电力监控系统可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。例如配电系统维护人员可以通过监控系统的主界面点击相应的断路器遥信点调出遥控操作界面,可以及时执行调度系统或站内相应的操作命令。
矿区电力系统不能全覆盖
初期电力自动化装置设计时,井下和地面变电所的高压开关大部分采取了更换保护装置或者通信装置的方式才基本实现了电气信号监测和部分高开的遥控操作功能,在矿区内还有很多新建变电所和改造后的变电所因为通信不兼容不能实现,还有一些地面重要负荷(如瓦斯抽放站、立井风机房、压风机房等)受早期资金和技术限制也不能将数据上传至电力监控系统,还需要人员 24 小时值守,随时准备倒闸操作和日常运行巡视。
装置通信容量不足
煤矿在后续的发展过程中先后新增加了 2 个采区供电和 2 个地面变电所供电,原有的电力自动化装置预留备用的通信接口就不足支撑接入多余设备;同时原有的监控系统主要采用电缆通信,在通信速率上为 100 兆/秒,加之所的设备数量众多,在实际运行环境中还受到大型设备电磁干扰,频繁出现通信卡顿现象。
装置所电气参数有限
当井下发生开关短路跳闸故障后,调度人员不能够快速知道井下配电室高压设备情况以及保护所报的故障信息,对技术人员排除故障,快速分析事故,以及高压设备自我检测等功能。
风险防控的基本原则
在电力监控系统的安全防护中要充分认识到安全区域、联网、横向隔离、纵向认证的重要性。生产控制区主要控制与电力生产计划信息系统密切相关的信息,信息管理是对供电、系统等相关行政事务的部分。如果要进一步划分,也有两种大规模生产控制。联网是指电力系统范围内的所有数据网络都必须使用单的网络设备来构建网络。电力数据需要同其他公共网络的连接才能实现调度。横向隔离是指控制区域和较大规模的信息管理,必须由国家有关部门建立。使用隔离装置得到的结果与普通物理隔离的结果比较接近。为预防的干扰,垂直认证是一种传输相关数据和保护垂直边界的方法。在一系列防护举措下,电力系统生产控制区得到有效的维护。电力监控系统由生产控制系统,信息管理系统,通信网络系统共同组成。与此同时,电力监控系统安全保护也上升到国家层面,相关部门也明确指出电力监控系统安全保护的重要性,并对相关细则作出解释。为此,要加强对网络实时监测的开发与应用,加快建设全封闭式的网络安全体系,的需要对电力系统安全防护方案进行,特别注意外网隔离的封闭边界,安装安全防护装置,并建立安全预警系统。以此搭建的网络监控系统,能够实现对各类风险的预警与防范。电力监控系统除了要不断改进自身保护能力之外,还需要根据实际的防护要求,提高对恶意攻击的防范能力。
系统在运行的时候可以对通信资源进行很好的管理,在系统中,通信的资源包括接入网、传输网和交换网产生的资源,这些资源常包括交换资源、管线资源、传输资源和动力资源。通信网络系统可以对系统中存在的不同种类信息进行数据的整合,使数据中出现的联系得到利用。电力通信网络综合管理系统可以通过光缆监测,实现远程实时监测的目的,在监测的时候对系统中出现的异常情况进行测试,同时要对出现的故障告警。系统可以实现对数据的自动判断和分析,对其中存在的隐患可以及时的发。如果被监测的光纤出现故障问题,系统可以及时找到故障出现的具置,同时进行告警,这样可以较好的进行故障的处理。
随着国民经济的发展对电力能源的需求量越来越大,使得电力系统中的配电产业的发展十分迅猛。特别是全国各大高层建筑、重要的标志性建筑等用户的急剧增加,导致其对电力系统的要求也越来越严格,这就需要加强对其电力生产、运输、储备、变电等设备的检测,确保其安全稳定、节能地为社会经济建设服务。基于这个现实的需求,智能电力监控系统随着科学技术的不断进步应运而生,为电力设备实施方便快捷的管理,及时排查安全隐患的科学分析,具有重要的作用。
较新改进服务
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