试论基于分层分布网络的高速公路供配电监控系统

【摘要】根据中国高速公路纬向分布，点多分散的特点，采用光纤网络的优点，采用当前的电力自动化技术，计算机通信网络技术，自动控制的技术，根据分层分布式的高速公路网络设计了高速公路配电监测系统，河北的石安高速旧路改造工程中，沿线外场设备供电采用基于分层分布网络的高速公路供配电监控系统，运行一多年的使用，证明其系统的性能可靠，功能完善，可以有效地提高我国高速公路的安全可靠性，尤其是适用于外场设备较多且取电困难的高速公路路段，可以有效的提高供电系统可靠性和管理的效率，并且大大的节省供电成本。

　　【关键词】分层分布网络；高速公路；配电；监控系统
 

　　高速公路供配电系统包括各种收费系统，通信系统，通风和照明系统，运行监控和办公系统，生活设施等系统。这些负荷的正常运行保证了整个公路的安全可靠运行和运行单位的管理经营，任何停电都可能带来不可估量的交通安全供配电系统管理的损失。再加上高速公路纬向分布，点多分散，供电地点众多，位置较分散的特点，根据地理上的供应和分配和根据不同的经营管理单位，供电系统可能面临在几十公里，数百公里不等功率，严重挑战着整个电力系统管理，管理人员缺乏，维护工作量大，劳动强度高，设计一套能有效降低工人的劳动强度，提高工作效率，避免人为事故能力的远程监控和维护管理系统具有重要的意义，因此，我们结合电力系统自动化工作经验，根据电力操作实际情况，设计了一套高速公路供配电监控系统。

　　1、分层分布的网络结构

　　我们将从当地供电系统直接接入电源的变电所称为中央变电所，公路往往是由几个中央变电所，收费站，服务区，隧道或办公大楼从中央变电所接电经过转化变压为相应的电压按需求对负载进行电力供应。

　　根据高速公路用电网络的建设和设备安装的需要，我们设计的分布式发电系统的三层网络模型，供配电监控在高速公路管理中心的建立，不是在分层的设计上进行，而是整个网络的数据总线的中心，用电网络的监控负责整个高速公路供配电系统和远程控制设备的维修管理，变电站监控中心的设置，负责配电网的运行状态监测，远程控制设备的维修管理，在收费站，隧道，高速公路服务区的监控站设立第三个监测站，负责电网数据采集和本地设备维修。随着网络技术和计算机技术的发展，设备层的数据采集和远程传输成为现实，因此数据采集装置，因其均为一个系统布置，安装后就地安装数据采集系统，各监测站，监控中心之间的功能分布不同，而且互不影响，构成了一个有层次的系统，功能分布的，分散安装的高速公路供配电监控系统，实现监控中心，监控分中心，监控站和监测站收集装置进行快速的通信，并通过网络传输协议数据交互。

　　2、组合网络的设置

　　2.1、建立良好的通信系统

　　为了实现分布式操作系统，系统各单元之间得到最小的相互影响，也必须建立一个良好的通信网络。在高速公路的通信网络，为网络提供供配电监控通常有一个电话专线网络和光纤网络。电话网络的公路经营企业有自己的电话交换网络，监控中心的通信和监控中心和监控中心站之间设有多个音频线（应用条件允许的情况下也可以租用当地的音频线），声音调制的的音频信号的数据信号在电话专线网络进行传播调制采集，当数据接收的音频信号通过串口服务器或计算机多串口转换为数据信号给监控计算机处理中心或分中心，该方法具有拓扑结构简单，扩展方便等优点，在监测数据量小的领域中得到广泛应用，但缺点是采用RS232接口方式的数据传输，传输速率和可靠性低，点对点应用站的通信模式，占据了通信资源，维护监测站的较低层次的困难是，大量的电话线将占用大量的资源，串口服务器的数据处理能力的限制，也导致在监控中心点的数据通信的瓶颈。

　　2.2、建立光纤局域网系统

　　另一种通信模式可供选择的供配电监控网络是光纤组建形成直接使用的局域网。由于通信的需要，沿公路两旁有不同数量的电缆铺设，我们可以设置使用一种特殊的光缆监测局域网分布系统。因为局域网通信可以达到10m或100m的通信速率，是非常方便的，所以没有网络配电监测的任何瓶颈，因为局域网通信可以形成一个方便快捷的总线结构，所以未来的扩展和维护可以给用户带来极大的方便。在河北的石安高速旧路改造工程中的供应和分配使用光纤局域网通信方式的监控系统中，为了节省主缆，可以在网络中采用大量的网络交换机级联技术。

　　3、系统功能介绍

　　综合目前电力自动化研究成果和公路管理配电的运行现状，经过反复的设计，包含以下的配电系统的高速公路监控功能：

　　3.1、数据统一

　　远程监测电网运行状态的控制，即SCADA功能。GPS天文卫星时钟对校，统一时钟的数据采集设备的监控系统，以方便操作的数据管理和事件分析。

　　3.2、智能监控

　　智能设备远程监测管理和维护，如变压器温度控制器，消弧线圈控制器，通过它的数据通讯端口协议接入柴油发电机组控制器，实现远程维护和监控，而且对微机继电保护是监视正在运行的保护装置，实现了保护定值查询，下载和设置管理等功能。

　　3.3、安全运行

　　电网分析和操作闭锁功能，可以根据电网拓扑分析和动态着色的实时操作，进行潮流计算，短路电流计算等功能，还可以分析和根据实时状态判断电源开关，保护电网安全运行。可以进行报表分析，电压，电流运行曲线的自动生成，可以自动生成如功率，电能，电压合格率，供电可靠性和年度报告，以便进行电力网络的运行统计和评价。

　　3.4、数据库管理

　　系统可以定义不同级别的用户密码，严格管理和运行事件记录，提供数据备份数据备份工具，以确保最大的安全系统。实现地理位置显示，属性和位置相关，设备的电气位置与实际地理位置相对应，给设备的维护管理提供方便。系统运行进行监视，可自动的监视供配电系统本身的运行状况，及时发现供配电系统自身隐患，保证监控系统的可靠运行。

　　4、结束语

　　本文阐述了高速公路供电系统实现远程监控和自动化管理，并讨论了系统网络，网络通信，功能设置、设计要点等方面，证明了电源监控系统的建立具有很强的适用性和可靠性，可以有效地提高供配电的效率和分配管理，提高配电网的供电可靠性，减少维护人员的劳动强度，降低管理维护人员数量，缩短事故处理时间，减少发生人为事故和设备事故，具有较大的推广价值和应用展望。