摘 要:隨著我國現(xiàn)代化發(fā)展,經(jīng)濟結構轉型,交通運輸總量將保持較快增長態(tài)勢,各項事業(yè)發(fā)展要求提高公路網(wǎng)的服務能力和水平。高速公路沿線的收費站、服務區(qū)、隧道等配置的供配電、照明、排水等機電設備的數(shù)量急聚增加,相應的也會存在很多問題。設計一套包括電力監(jiān)控、電能計量、分析運維巡檢管理等技術服務的能源管理系統(tǒng),能降低工作人員勞動強度、提供工作效率、避免人為事故發(fā)生、有序保證高速公路可靠運行的供配電系統(tǒng)遠程控制及運維管理平臺,這是尤為重要。本文將開展這一些列的設計。
關鍵詞:信息化;高速公路;電力監(jiān)控
1 概述
本文選取的研究地段是新晉高速公路塊村營至營盤(省界)段,其供配電照明施工圖設計的供配電系統(tǒng)主要負責對交通工程機電設備和房屋建筑設施的供電。為了對機電和房建服務設施供電,本項目在各站區(qū)分別設置10kV室內(nèi)變電所,并以柴油發(fā)電機作為備用電源以保證重要負荷用電。
本次接入交通工程機電設備和房屋建筑設施的供電。為了的對機電和房建服務設施供電,本項目在隧道、收費站、服務區(qū)、管理等場區(qū)設置變電所,并以柴油發(fā)電機做為備用電源以保證重要負荷用電。隧道部分:香爐寺、馬溝、橫嶺、南湖、白楝樹、蒿坪、柳園、韓口、轎頂山、南馬鞍、王莽嶺隧道的供配電系統(tǒng)。收費站及服務區(qū):九圣營收費站、北新莊收費站、輝縣服務區(qū)、金牛寺服區(qū)和主線停車區(qū)的供配電系統(tǒng)。
2 項目方案
2.1項目需求
2.1.1 電力監(jiān)控功能要求
2.1.1.1數(shù)據(jù)采集功能
采集監(jiān)測線路的電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率;采集變壓器溫度等;采集監(jiān)測斷路器狀態(tài)和開關狀態(tài)信號;
2.1.1.2屏幕顯示功能
畫面美觀、清晰、色彩鮮亮柔和,窗口界面風格統(tǒng)一;顯示畫面可以多窗口顯示;顯示一次結線圖實時工況,曲線(負荷曲線、電壓曲線等),具有歷史數(shù)據(jù)的圖表顯示功能。
2.1.1.3報表打印功能
系統(tǒng)具有簡單、方便、靈活的報表生成子程序,可以打印多種類型的日、月、年報表,日報表可以保存一年,年報表可以保存十年;
2.1.1.4事件記錄和追憶功能
系統(tǒng)對開關跳、合閘可以記錄打印、相應顯示畫面變色、閃光、報警、屏幕顯示事件信息;系統(tǒng)對模擬量產(chǎn)生越限值時,可以打印記錄并報警;系統(tǒng)自動記錄所發(fā)生的各類事件,便于操作人員了解供配電系統(tǒng)歷史情況;系統(tǒng)應備有潮流分析表;
2.1.1.5人機對話功能
操作界面非常友好,菜單操作簡單,重要操作有口令要求;操作機面漢化;語音報警;系統(tǒng)具有軟件自診斷功能。
2.1.2 電氣火災監(jiān)控功能要求
電氣火災監(jiān)控主機應具有故障報警指示功能、復位功能、消音功能等。并通過電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠在電力監(jiān)控計算機實現(xiàn)對電氣火災探測數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控,具體要求同電力監(jiān)控有關描述。
2.1.3 數(shù)據(jù)傳輸
電力監(jiān)控數(shù)據(jù)及電氣防火災監(jiān)控數(shù)據(jù)由變電所內(nèi)的以太網(wǎng)交換機進行數(shù)據(jù)匯總,收費站內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸至站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)交換機,服務區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸至服務區(qū)監(jiān)控室內(nèi)的監(jiān)控交換機,由通信系統(tǒng)配備光纜傳輸至管理分;經(jīng)管理分的三層以太網(wǎng)交換機將數(shù)據(jù)傳輸至電力監(jiān)控計算機。各場區(qū)內(nèi)的弱電管道由建筑配電統(tǒng)一實施。
2.2產(chǎn)品需求
1)AM4保護裝置
2)多功能數(shù)字式電表
2.3產(chǎn)品上圖方案
本工程10kV/0.4kV配電工程共有24個變電所,以香爐寺隧道變電所為例,上圖方案如下:
圖1香爐寺隧道10kV上圖方案
圖2香爐寺隧道0.4kV上圖方案
2.4產(chǎn)品明細
整個快村營至營盤段新晉高速公路共有24個變電所,變電所所設產(chǎn)品類型及數(shù)量如下:
產(chǎn)品類型 | 電氣火災探測主機 | 12回路電氣火災監(jiān)視器 | 10KV進線測控保護裝置 | 10KV出線測控保護裝置 | 10KV多功能數(shù)字電表 | 三項多功能數(shù)字測控電表 | 三相多功能數(shù)字式電表 |
九圣營收費站 | 1 | 4 | 0 | 0 | 0 | 3 | 37 |
北新莊收費站(分) | 1 | 4 | 0 | 0 | 0 | 3 | 36 |
輝縣服務區(qū) | 2 | 4 | 0 | 0 | 0 | 6 | 42 |
金牛寺服務區(qū) | 1 | 4 | 0 | 0 | 0 | 3 | 36 |
主線停車區(qū) | 1 | 4 | 0 | 0 | 0 | 3 | 21 |
香爐寺隧道 | 1 | 4 | 1 | 1 | 3 | 4 | 44 |
橫嶺隧道小里程端 | 1 | 5 | 1 | 1 | 3 | 4 | 45 |
橫嶺隧道大里程端 | 1 | 5 | 1 | 1 | 3 | 4 | 45 |
馬溝隧道小里程端 | 1 | 5 | 0 | 0 | 0 | 4 | 24 |
南湖隧道小里程端 | 1 | 5 | 1 | 1 | 3 | 4 | 45 |
南湖隧道大里程端 | 1 | 5 | 1 | 1 | 3 | 4 | 45 |
韓口隧道小里程端 | 1 | 8 | 2 | 3 | 7 | 5 | 63 |
韓口隧道橫洞變電所 | 1 | 4 | 2 | 4 | 8 | 5 | 34 |
韓口隧道大里程端 | 1 | 7 | 2 | 3 | 7 | 5 | 47 |
白楝樹隧道小里程 | 1 | 6 | 1 | 2 | 4 | 4 | 40 |
嵩坪隧道小里程端 | 1 | 4 | 1 | 1 | 3 | 4 | 44 |
嵩坪隧道大里程端 | 1 | 7 | 1 | 1 | 3 | 4 | 57 |
柳園隧道小里程 | 1 | 5 | 1 | 1 | 3 | 4 | 45 |
柳園隧道大里程 | 1 | 5 | 1 | 1 | 3 | 4 | 45 |
轎頂山隧道小里程端 | 1 | 6 | 1 | 1 | 3 | 4 | 51 |
南馬鞍隧道小里程端 | 1 | 6 | 1 | 2 | 4 | 4 | 56 |
南馬鞍隧道大里程端 | 1 | 6 | 1 | 2 | 4 | 4 | 51 |
王莽嶺隧道 | 1 | 7 | 1 | 1 | 3 | 4 | 57 |
3 系統(tǒng)需求
為實時監(jiān)視整個配電室的運行以及數(shù)據(jù)采集,該項目配置一套AcrelEMS-HIW高速公路綜合能效系統(tǒng),主要實現(xiàn)對新晉高速公路各個變電所的用電監(jiān)控與管理。監(jiān)控范圍為變電所的微機保護裝置、電能表、變壓器溫控儀、EPS、UPS、無功補償、發(fā)電機控制屏、郵箱液位儀、風機軟啟動器和電氣火災監(jiān)控等。本系統(tǒng)由用戶管理層、網(wǎng)絡通信層、現(xiàn)場設備層三部分組成,現(xiàn)場設置的電能表采用屏蔽雙絞線連接至各分區(qū)數(shù)據(jù)采集器,各分區(qū)數(shù)據(jù)采集器將數(shù)據(jù)分類處理后,通過網(wǎng)線連接至局域網(wǎng)交換機上傳至電力監(jiān)控系統(tǒng)主機,實現(xiàn)電力監(jiān)控功能。整個系統(tǒng)的架構如下:
圖4 系統(tǒng)架構圖
AcrelEMS-HIW高速公路綜合能效系統(tǒng)可實現(xiàn)的功能如下:
1)電力綜合看板:可查看整個平臺的一個概況,包括變電站數(shù)量、變電站分布位置;變壓器數(shù)量、總裝機容量,統(tǒng)計出的整個系統(tǒng)當前的總功率和當日的總用電,也可監(jiān)測網(wǎng)關、儀表的運行狀態(tài);展示了接入的光伏站點的信息,包括發(fā)電功率和當日發(fā)電量;還有運維任務的情況,幫忙辦理、在辦、辦畢的個數(shù),統(tǒng)計出任務完成率;報警情況統(tǒng)計,統(tǒng)計出報警程度的分布情況,報警滾動顯示,平臺當月每天的報警數(shù)量統(tǒng)計
圖4 電力綜合看板界面
2)全路段監(jiān)控:沿途數(shù)十幾個配電房繪制在一張K線圖里面,點擊每個站跳轉相關配電圖畫面顯示,使整條高速公路的配電系統(tǒng)一圖掌握。
圖5 K線圖界面
3)實時監(jiān)測:以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài),可以實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息,動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分閘狀態(tài)。
圖6 九圣營收費站配電監(jiān)測界面
圖7 王莽嶺隧道配電監(jiān)測界面
4)電參量查詢:在配電一次圖中,可以直接查看該回路詳細電參量,包括三相電流、三相電壓、總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能等。
5)運行報表: 查詢各回路或設備設定時間的運行參數(shù),報表中顯示電參量信息應包括:各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等,報表格式有日報表、月報表、年報表等。
圖8 運行報表界面
6)實時告警:能夠對配電回路斷路器、隔離開關、接地刀分、合動作等遙信變位,保護動作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。
7)歷史事件查詢:能夠對遙信變位,保護動作、事故跳閘,以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進行存儲和管理,方便用戶對系統(tǒng)事件和報警信息進行歷史追溯,查詢統(tǒng)計、事故分析。
8)故障錄波: 能夠在系統(tǒng)發(fā)生故障時,自動準確地記錄故障前、后過程的各種電氣量的變化情況,通過對這些電氣量的分析、比較,對分析處理事故、判斷保護是否正確動作、提高電力系統(tǒng)運行水平有著重要作用。
9)事故追憶:能夠自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時穩(wěn)態(tài)信息,包括開關位置、 保護動作狀態(tài)、遙測量等,形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎。
10)曲線查詢:能夠查詢實時曲線和歷史曲線,包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等所有遙測量。
11)用戶權限管理:設置了用戶權限管理功能,通過用戶權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作(如遙控的操作,數(shù)據(jù)庫修改等)。系統(tǒng)可以定義不同操作權限的權限組(如管理員組、工程師組、操作員組等),在每個權限組里分配不同用戶,為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的保障。
12)電氣火災監(jiān)測:針對低壓用電環(huán)節(jié)各回路中的剩余電流、溫度和故障電弧等進行實施監(jiān)測;側為低壓用電環(huán)節(jié)的性,當剩余電流設定時間報警輸出,以提醒維護人員進行檢查,防止因漏電引起的火災發(fā)生,實現(xiàn)對高速公路電氣預警。
圖9 電氣火災監(jiān)測界面圖
13)遙控功能:根據(jù)電力規(guī)程要求,可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設備進行遠程遙控操作。
14)通信管理:可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設備通信情況進行管理、控制、數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。
5 現(xiàn)場安裝圖片
本項目微機保護就地分散安裝在各個高壓開關柜上,保護裝置、電氣火災監(jiān)測裝置以及電能表現(xiàn)場安裝如下圖所示。
圖9 微機保護、儀表、電氣火災裝置在新晉高速公路配電工程現(xiàn)場安裝圖片
6 結語
AcrelEMS-HIM高速公路綜合能效管理系統(tǒng)為高速公路能源管理提供的監(jiān)測及控制,主要包括電力監(jiān)控、電氣消防、能耗分析、電能質量監(jiān)測和治理、環(huán)境監(jiān)控等功能。其中電力監(jiān)控系統(tǒng)及電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)主要設置于各隧道、收費站、服務區(qū)等場區(qū)的供配電系統(tǒng),便于運營維護人員對高速公路沿線供配電設施的運營狀況實時檢測,能夠及時發(fā)現(xiàn)電氣隱患及電氣故障,并能夠對場區(qū)用電數(shù)據(jù)進行報表及統(tǒng)計。降低工作人員勞動強度、提高工作效率、避免人為事故發(fā)生、有序保證高速公路可靠運行。
參考文獻
[1] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.6月版
[2] 安科瑞35KV以及下變電所智能配電系統(tǒng)設計與產(chǎn)品二次原理圖集.2020.10月版
[3] 安科瑞用戶變電站綜合自動化與運維解決方案.2020.5月版
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