【摘要】根據(jù)中國高速公路緯向分布，點多分散的特點，采用光纖網(wǎng)絡的優(yōu)點，采用當前的電力自動化技術，計算機通信網(wǎng)絡技術，自動控制的技術，根據(jù)分層分布式的高速公路網(wǎng)絡設計了高速公路配電監(jiān)測系統(tǒng)，河北的石安高速舊路改造工程中，沿線外場設備供電采用基于分層分布網(wǎng)絡的高速公路供配電監(jiān)控系統(tǒng)，運行一多年的使用，證明其系統(tǒng)的性能可靠，功能完善，可以有效地提高我國高速公路的安全可靠性，尤其是適用于外場設備較多且取電困難的高速公路路段，可以有效的提高供電系統(tǒng)可靠性和管理的效率，并且大大的節(jié)省供電成本。

　　【關鍵詞】分層分布網(wǎng)絡；高速公路；配電；監(jiān)控系統(tǒng)
 

　　高速公路供配電系統(tǒng)包括各種收費系統(tǒng)，通信系統(tǒng)，通風和照明系統(tǒng)，運行監(jiān)控和辦公系統(tǒng)，生活設施等系統(tǒng)。這些負荷的正常運行保證了整個公路的安全可靠運行和運行單位的管理經(jīng)營，任何停電都可能帶來不可估量的交通安全供配電系統(tǒng)管理的損失。再加上高速公路緯向分布，點多分散，供電地點眾多，位置較分散的特點，根據(jù)地理上的供應和分配和根據(jù)不同的經(jīng)營管理單位，供電系統(tǒng)可能面臨在幾十公里，數(shù)百公里不等功率，嚴重挑戰(zhàn)著整個電力系統(tǒng)管理，管理人員缺乏，維護工作量大，勞動強度高，設計一套能有效降低工人的勞動強度，提高工作效率，避免人為事故能力的遠程監(jiān)控和維護管理系統(tǒng)具有重要的意義，因此，我們結合電力系統(tǒng)自動化工作經(jīng)驗，根據(jù)電力操作實際情況，設計了一套高速公路供配電監(jiān)控系統(tǒng)。

　　1、分層分布的網(wǎng)絡結構

　　我們將從當?shù)毓╇娤到y(tǒng)直接接入電源的變電所稱為中央變電所，公路往往是由幾個中央變電所，收費站，服務區(qū)，隧道或辦公大樓從中央變電所接電經(jīng)過轉化變壓為相應的電壓按需求對負載進行電力供應。

　　根據(jù)高速公路用電網(wǎng)絡的建設和設備安裝的需要，我們設計的分布式發(fā)電系統(tǒng)的三層網(wǎng)絡模型，供配電監(jiān)控在高速公路管理中心的建立，不是在分層的設計上進行，而是整個網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)總線的中心，用電網(wǎng)絡的監(jiān)控負責整個高速公路供配電系統(tǒng)和遠程控制設備的維修管理，變電站監(jiān)控中心的設置，負責配電網(wǎng)的運行狀態(tài)監(jiān)測，遠程控制設備的維修管理，在收費站，隧道，高速公路服務區(qū)的監(jiān)控站設立第三個監(jiān)測站，負責電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集和本地設備維修。隨著網(wǎng)絡技術和計算機技術的發(fā)展，設備層的數(shù)據(jù)采集和遠程傳輸成為現(xiàn)實，因此數(shù)據(jù)采集裝置，因其均為一個系統(tǒng)布置，安裝后就地安裝數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，各監(jiān)測站，監(jiān)控中心之間的功能分布不同，而且互不影響，構成了一個有層次的系統(tǒng)，功能分布的，分散安裝的高速公路供配電監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)監(jiān)控中心，監(jiān)控分中心，監(jiān)控站和監(jiān)測站收集裝置進行快速的通信，并通過網(wǎng)絡傳輸協(xié)議數(shù)據(jù)交互。

　　2、組合網(wǎng)絡的設置

　　2.1、建立良好的通信系統(tǒng)

　　為了實現(xiàn)分布式操作系統(tǒng)，系統(tǒng)各單元之間得到最小的相互影響，也必須建立一個良好的通信網(wǎng)絡。在高速公路的通信網(wǎng)絡，為網(wǎng)絡提供供配電監(jiān)控通常有一個電話專線網(wǎng)絡和光纖網(wǎng)絡。電話網(wǎng)絡的公路經(jīng)營企業(yè)有自己的電話交換網(wǎng)絡，監(jiān)控中心的通信和監(jiān)控中心和監(jiān)控中心站之間設有多個音頻線（應用條件允許的情況下也可以租用當?shù)氐囊纛l線），聲音調(diào)制的的音頻信號的數(shù)據(jù)信號在電話專線網(wǎng)絡進行傳播調(diào)制采集，當數(shù)據(jù)接收的音頻信號通過串口服務器或計算機多串口轉換為數(shù)據(jù)信號給監(jiān)控計算機處理中心或分中心，該方法具有拓撲結構簡單，擴展方便等優(yōu)點，在監(jiān)測數(shù)據(jù)量小的領域中得到廣泛應用，但缺點是采用RS232接口方式的數(shù)據(jù)傳輸，傳輸速率和可靠性低，點對點應用站的通信模式，占據(jù)了通信資源，維護監(jiān)測站的較低層次的困難是，大量的電話線將占用大量的資源，串口服務器的數(shù)據(jù)處理能力的限制，也導致在監(jiān)控中心點的數(shù)據(jù)通信的瓶頸。

　　2.2、建立光纖局域網(wǎng)系統(tǒng)

　　另一種通信模式可供選擇的供配電監(jiān)控網(wǎng)絡是光纖組建形成直接使用的局域網(wǎng)。由于通信的需要，沿公路兩旁有不同數(shù)量的電纜鋪設，我們可以設置使用一種特殊的光纜監(jiān)測局域網(wǎng)分布系統(tǒng)。因為局域網(wǎng)通信可以達到10m或100m的通信速率，是非常方便的，所以沒有網(wǎng)絡配電監(jiān)測的任何瓶頸，因為局域網(wǎng)通信可以形成一個方便快捷的總線結構，所以未來的擴展和維護可以給用戶帶來極大的方便。在河北的石安高速舊路改造工程中的供應和分配使用光纖局域網(wǎng)通信方式的監(jiān)控系統(tǒng)中，為了節(jié)省主纜，可以在網(wǎng)絡中采用大量的網(wǎng)絡交換機級聯(lián)技術。

　　3、系統(tǒng)功能介紹

　　綜合目前電力自動化研究成果和公路管理配電的運行現(xiàn)狀，經(jīng)過反復的設計，包含以下的配電系統(tǒng)的高速公路監(jiān)控功能：

　　3.1、數(shù)據(jù)統(tǒng)一

　　遠程監(jiān)測電網(wǎng)運行狀態(tài)的控制，即SCADA功能。GPS天文衛(wèi)星時鐘對校，統(tǒng)一時鐘的數(shù)據(jù)采集設備的監(jiān)控系統(tǒng)，以方便操作的數(shù)據(jù)管理和事件分析。

　　3.2、智能監(jiān)控

　　智能設備遠程監(jiān)測管理和維護，如變壓器溫度控制器，消弧線圈控制器，通過它的數(shù)據(jù)通訊端口協(xié)議接入柴油發(fā)電機組控制器，實現(xiàn)遠程維護和監(jiān)控，而且對微機繼電保護是監(jiān)視正在運行的保護裝置，實現(xiàn)了保護定值查詢，下載和設置管理等功能。

　　3.3、安全運行

　　電網(wǎng)分析和操作閉鎖功能，可以根據(jù)電網(wǎng)拓撲分析和動態(tài)著色的實時操作，進行潮流計算，短路電流計算等功能，還可以分析和根據(jù)實時狀態(tài)判斷電源開關，保護電網(wǎng)安全運行。可以進行報表分析，電壓，電流運行曲線的自動生成，可以自動生成如功率，電能，電壓合格率，供電可靠性和年度報告，以便進行電力網(wǎng)絡的運行統(tǒng)計和評價。

　　3.4、數(shù)據(jù)庫管理

　　系統(tǒng)可以定義不同級別的用戶密碼，嚴格管理和運行事件記錄，提供數(shù)據(jù)備份數(shù)據(jù)備份工具，以確保最大的安全系統(tǒng)。實現(xiàn)地理位置顯示，屬性和位置相關，設備的電氣位置與實際地理位置相對應，給設備的維護管理提供方便。系統(tǒng)運行進行監(jiān)視，可自動的監(jiān)視供配電系統(tǒng)本身的運行狀況，及時發(fā)現(xiàn)供配電系統(tǒng)自身隱患，保證監(jiān)控系統(tǒng)的可靠運行。

　　4、結束語

　　本文闡述了高速公路供電系統(tǒng)實現(xiàn)遠程監(jiān)控和自動化管理，并討論了系統(tǒng)網(wǎng)絡，網(wǎng)絡通信，功能設置、設計要點等方面，證明了電源監(jiān)控系統(tǒng)的建立具有很強的適用性和可靠性，可以有效地提高供配電的效率和分配管理，提高配電網(wǎng)的供電可靠性，減少維護人員的勞動強度，降低管理維護人員數(shù)量，縮短事故處理時間，減少發(fā)生人為事故和設備事故，具有較大的推廣價值和應用展望。