隧道工程-電力監(jiān)控系統(tǒng)

系統(tǒng)背景：

近年來，隨著我國中西部地區(qū)高速公路建設的快速發(fā)展，隧道工程不斷增多，隧道建設里程越來越長，大家對隧道供電技術與電力監(jiān)控技術更加關注和重視。JTG D70/2-2014《公路隧道設計規(guī)范》11.5.1中規(guī)定，設置中央控制管理設施的公路隧道宜設置電力監(jiān)控系統(tǒng)。

在高速公路路線設施中，隧道是事故多發(fā)點，也是運營管理中的薄弱環(huán)節(jié)。一般情況下，隧道地處偏僻山區(qū)，遠離中央控制管理中心，用電設備比較分散，供電點多，運營管理和維護都十分困難。采用電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠實現(xiàn)隧道變電站的無人值守，提高運營管理、設備維護的效率，迅速獲知各電氣設備、電氣開關的運行狀態(tài)等信息，并及時排除故障，降低故障損失。

電力系統(tǒng)概述：

結合隧道供配電呈帶狀分布、點多分散的特點，我們借助光纖組網(wǎng)的優(yōu)勢，融合電力自動化、計算機通信組網(wǎng)、自動控制領域的先進技術，設計了隧道電力監(jiān)控系統(tǒng)。

隧道電力監(jiān)控系統(tǒng)，通過設置在分站點的監(jiān)控設備，實時采集高速公路以及隧道照明、通風等供電設備的運行狀態(tài)，重點監(jiān)視變壓器及關鍵進線、出線回路狀態(tài)的監(jiān)視，采集故障動作信號，加快對電網(wǎng)事故的反映和處理速度，縮短故障的停電時間；全面采集電度數(shù)據(jù)分析各負荷變化及耗電成本；通過中心監(jiān)控主站還可以遠程遙控分和相應開關及回路（例如照明、通風回路）。

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系統(tǒng)結構

隧道工程-電力監(jiān)控系統(tǒng)分為三級結構：管理層+通訊層+設備層

第一級：監(jiān)控管理層

在管理中心設置電力監(jiān)控工作站。電力監(jiān)控工作站主要完成對隧道各變電站電力監(jiān)控的高級應用，與其它系統(tǒng)的接口等功能。主站從各監(jiān)控子站的電力監(jiān)控系統(tǒng)中獲取供配電系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)信息，對各變電站的負荷狀況、負荷分布曲線、重要報警、事故統(tǒng)計、工作狀態(tài)等電力監(jiān)控數(shù)據(jù)進行調用與統(tǒng)計，從整體上對供配電系統(tǒng)進行監(jiān)視和控制，分析供配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，對整個監(jiān)控的供配電系統(tǒng)進行有效的控制、管理，使供配電系統(tǒng)處于的運行狀態(tài)。管理中心將實時地接收各變電站的有效數(shù)據(jù)，以保證管理中心對供電系統(tǒng)全局運行狀態(tài)的掌握并協(xié)調各個監(jiān)控系統(tǒng)之間的運行。監(jiān)控管理層主要配置以下軟硬件設備：電力監(jiān)控工作站：電力監(jiān)控運行管理硬件平臺；電力監(jiān)控應用軟件：電力監(jiān)控運行管理軟件平臺。

第二級：通信中間層

各監(jiān)控子站與管理中心之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過高速光纖通信網(wǎng)來實現(xiàn)的，各監(jiān)控子站利用光纖通信通道傳輸數(shù)據(jù)到電力監(jiān)控工作站進行數(shù)據(jù)處理。電力監(jiān)控利用隧道監(jiān)控系統(tǒng)提供的通信接口與管理中心進行通信，把電力監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾碇行碾娏ΡO(jiān)控主機。隧道監(jiān)控系統(tǒng)一般會在每座變電站電力監(jiān)控子站處提供 100M 通信通道，接口為 RJ45。每個監(jiān)控子站設置一臺通信管理機，通信管理機帶有以太網(wǎng)接口，上行接入 100M 光纖通信通道，通過 100M 光纖通信通道與管理中心的電力監(jiān)控工作站進行通信；通信管理機下行通信接口為 RS485接口，與變電站內的智能保護測控裝置進行通信，采集終端裝置的數(shù)據(jù)信息，進行協(xié)議轉換、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)轉發(fā)，上傳有效數(shù)據(jù)至電力監(jiān)控工作站。通信中間層主要配置通信管理機，實現(xiàn)監(jiān)控數(shù)據(jù)管理、傳輸、轉發(fā)、協(xié)議轉換等功能。

第三級：終端設備層

即各變電站的監(jiān)控，原則上每一變電站或設備相對集中的地方為一監(jiān)控子站。監(jiān)控子站對變電站內的變壓器、高低壓設備等進行監(jiān)視與控制。綜合監(jiān)控終端設備層裝置采用模塊化、單元化結構、面向對象（高壓進、出線、低壓進線柜、無功補償柜、0.4kV 配電回路、變壓器等設備對象）的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)集中轉換傳輸?shù)臉藴誓Ｊ脚渲谩?/span>

主要由 ：

10kV 系統(tǒng)微機保護測控一體化裝置、

10kV 電動機保護測控裝置、

0.4kV系統(tǒng)三相多功能數(shù)字式測控電表、三相多功能數(shù)字式電表、單相數(shù)字式電流表、低壓電動機保護測控裝置等設備構成。

10kV 微機保護測控一體化裝置完成

10kV 系統(tǒng)的繼電保護功能、數(shù)據(jù)監(jiān)測功能（遙測信息）、信息采集功能（遙信信息）、控制輸出（遙控）功能等；

0.4kV 三相多功能數(shù)字式測控電表完成數(shù)據(jù)監(jiān)測功能（遙測信息）、斷路器狀態(tài)及越限控制與報警（遙信信息）、斷路器分、合閘（遙控）功能等；

0.4kV 單相數(shù)字式電流表完成單相電流（遙測信息）、斷路器狀態(tài)（遙信信息）功能等；

0.4kV 低壓電動機保護測控裝置完成對風機的過熱保護、接地保護、過流保護、缺相保護、不平衡保護、堵轉保護及監(jiān)測功能；配電變壓器保護測控裝置完成干式變壓器的溫度監(jiān)測、風機控制、故障報警等功能。通信管理機單元與各類智能微機測控終端裝置通過 RS232組網(wǎng)通信來交換信息和傳達命令。

各智能終端安裝在變電站進、出線開關等電力元件的盤面上，主要對電力設備進行數(shù)據(jù)采集和控制，記錄線路短路和接地故障信息。

系統(tǒng)功能

駕駛艙

展示當前用戶所管理的變電站在地圖上的位置，并通過不同的顏色區(qū)分變電站的運行狀態(tài)（綠色：運行正常；紅色：報警；黃色：故障；灰色：離線），使用戶直觀、便捷地了解所有變電站的運行概況。

實時監(jiān)測

實時監(jiān)測是隧道電力監(jiān)控系統(tǒng)核心功能模塊。用戶借此掌握被監(jiān)控站點、回路各層級運行態(tài)勢，構建了用戶和數(shù)據(jù)之間的“快捷通道"。

站點級：

運行監(jiān)控、系統(tǒng)圖、仿真圖、環(huán)境監(jiān)控、門禁監(jiān)控、視頻監(jiān)控、拓撲圖。全面掌握站點狀態(tài)，實現(xiàn)站房“無人值守"。

回路級：

實時獲取終端監(jiān)控設備的運行參數(shù)（遙測）、運行狀態(tài)（遙信），掌握回路電氣運行態(tài)勢，遠程執(zhí)行設備遙控、遙調命令，發(fā)生事件實時提醒。

運行分析

系統(tǒng)對采集到的電能數(shù)據(jù)進行歷史存儲，操作人員可以通過報表或曲線的形式查詢到過去任意時間段內的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可實現(xiàn)用戶實時監(jiān)控數(shù)據(jù)的分析需求，可進行極值分析、分時段分析、橫向對比分析、縱向對比分析等。

電能分析

用戶可通過計算機的交互界面對各個回路的各個電量參數(shù)進行報警設置，同時系統(tǒng)記錄所有報警記錄，方便地對各個回路的容量和負載進行分析。

電能質量分析

系統(tǒng)如一個24小時貼身醫(yī)生，對電氣線路進行全天候體檢，全面分析病源，開出診斷報告，及時提醒隱患治療，變"被動"為"主動"。系統(tǒng)平臺借助WEB、APP隨時隨地向運維管理人員推送預警信息，指導其開展電能隱患治理，達到消除潛在的電氣火災危險，實現(xiàn)電能的科學管理。

智慧運維

智慧運維管理，可實現(xiàn)對全部配電房進行7*24小時監(jiān)測，提供全面的運維管理，提高運維效率，保障用電安全。遠程值守：實現(xiàn)配電站房的環(huán)境、安防監(jiān)測，實現(xiàn)無人值守，提高巡檢效率。運維管理：對平臺事件進行工單派發(fā)、工單修改、工單驗證、工單反饋等操作，歷史工單形成記錄供用戶查詢。

事件管理

系統(tǒng)事件管理的主要功能包括：當前事件、歷史事件，總體上是對系統(tǒng)監(jiān)控的當前事件和歷史事件進行查詢、管理。

檔案管理

檔案管理分為資產(chǎn)管理和生命周期。資產(chǎn)管理：對所有接入的設備進行資料登記管理，并添加設備說明書、操作手冊等相關資料，方便相關人員查詢。生命周期：對所有接入的設備使用日期及有效時間、剩余時間監(jiān)測，確保設備正常，不影響測量、保護準確性。

系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理包括：通知中心、用戶管理、角色權限、系統(tǒng)日志、賬號管理、界面設置.通知中心：對平臺通知信息進行統(tǒng)一管理。用戶管理：對平臺用戶進行維護、新建/刪除用戶、重置密碼的頁面。角色權限：對系統(tǒng)角色權限進行維護、新建/刪除角色、修改角色權限的頁面。系統(tǒng)日志：查看用戶對系統(tǒng)層面執(zhí)行操作記錄。賬號管理：用戶對自己賬號進行修改密碼、編輯信息的頁面。