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AcrelEMS-HIM高速公路綜合能效系統(tǒng)在廣西大憑高速公路項目的應(yīng)用

更新時間:2025-03-17      瀏覽次數(shù):12

摘 要:公路作為我國交通基礎(chǔ)設(shè)施重要的組成部分,仍然在中國的綜合交通運輸體系中占據(jù)主要地位,高速公路行業(yè)呈現(xiàn)出穩(wěn)步發(fā)展的態(tài)勢。高速公路產(chǎn)業(yè)正加速向智慧化、綠色化轉(zhuǎn)型,通過大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)提升運營效率和服務(wù)質(zhì)量。盡管高速公路產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,但仍面臨一些挑戰(zhàn)。各類配電房和機電設(shè)備的增加,使供電可靠要求更高,設(shè)計一套包括電力監(jiān)控、電能計量、電能質(zhì)量治理、能耗分析、電氣安全、運維巡檢管理等技術(shù)服務(wù)的一體化能源管理系統(tǒng),能有效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尤為重要。

關(guān)鍵詞:高速公路;信息化;電力監(jiān)控;電氣安全

1 概述

巴馬至憑祥高速公路大新經(jīng)龍州至憑祥段,起點位于天等縣小山鄉(xiāng)賀屯村附近,順接巴馬至憑祥公路田東經(jīng)天等至大新段終點,路線全長 146.129km。全線采用設(shè)計速度100公里/小時的高速公路標準,路基寬度26米(雙向四車道)。

2 項目方案


2.1項目需求

電力監(jiān)控功能要求

數(shù)據(jù)采集功能:能夠通過智能設(shè)備進行通信對所有的模擬量、開關(guān)量、脈沖量進行實時和定時數(shù)據(jù)采集,所有的電量均采用交流直接采樣,保證測量的高精度和同時性。定時數(shù)據(jù)可根據(jù)設(shè)定的時間間隔自動轉(zhuǎn)存于硬盤,作為歷史記錄存檔。

數(shù)據(jù)處理功能:能對模擬量進行合理性校驗、上下限比較等。對開關(guān)量進行實時掃描,分滑率≤1ms,對開關(guān)變位作事件記錄輸出并告警,對重要歷史數(shù)據(jù)進行處理并存盤。

事件記錄與報警功能:當出現(xiàn)開關(guān)事故變位,透測越限、保護動作和其它報警信號時,系統(tǒng)能發(fā)出音響提示,并自動推出報警面面。報警需經(jīng)操作員確認后方能手動復(fù)位,報警音響能根據(jù)報警等級發(fā)出不同的音響提示。報警事件記錄入籃控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

圖形顯示功能:能通過導(dǎo)航縮放功能顯示本廠所有供電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)圖,動態(tài)刷新顯示配電系統(tǒng)和各變電所主接線圖、系統(tǒng)和保護測控裝置配置圖,主接線圖上能實時顯示各開關(guān)運行狀志、在線運行參數(shù)等,并且能顯示各種曲線、棒圖等功能。




2.2產(chǎn)品需求

1)ANet通訊管理機

監(jiān)控系統(tǒng)的通信層由光纖通訊網(wǎng)絡(luò)、各變電所/箱變的智能通訊管理機和光纖冗余工業(yè)以太網(wǎng)交換機組成。變電所通過本路段高速公路主干通信網(wǎng)絡(luò),把電力監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸?shù)綄?yīng)的路段監(jiān)控分中心監(jiān)控分中心電力監(jiān)控主機。

通信管理機技術(shù)要求:

在各變電所/箱變設(shè)置一臺智能通訊管理機,負責(zé)實現(xiàn)變電所/箱變內(nèi)各監(jiān)控設(shè)備的通訊管理、信號傳輸?shù)裙δ?。其主要功能如下?/span>

采用高性能的嵌入式 CPU,具有高速運算、通信及數(shù)據(jù)處理能力。具有 2 個 10/100M 網(wǎng)口、8 個高速串行口(包括 RS232、 RS485)。

具有多種通信規(guī)約,包括 MQTT規(guī)約、IEC103\104 協(xié)議、IEC 61850協(xié)議、MODBUS協(xié)議等。

2)AM4保護裝置

高壓系統(tǒng)設(shè)置微機綜合保護測控裝置,對 10kV 進出線、母線分段、變壓器組等回路進行繼電保護和運行測控。電力監(jiān)控系統(tǒng)與微機保護測控裝置進行通信實時監(jiān)測各進線、出線的運行狀態(tài)。

10kV 進線出線:設(shè)置微機保護測控裝置,可實現(xiàn)就地、遠動的保護、測控功能。

10kV 母線分段:設(shè)置帶 BZT 功能的微機保護測控裝置,可實現(xiàn)就地、遠動的保護、測控功能。

變壓器:設(shè)置微機變壓器保護測控裝置,可實現(xiàn)就地、遠動的保護、測控功能,電力監(jiān)控通過干變內(nèi)部預(yù)先埋設(shè)的溫度傳感器和相應(yīng)的智能溫控儀對干變的溫度信號、超溫報警、變壓器風(fēng)機工作狀態(tài)等變壓器運行狀態(tài)進行監(jiān)測。

高壓 PT:設(shè)置微機綜合 PT 測控裝置,實現(xiàn) PT 的電壓監(jiān)測等功能。

至少具有8路模擬量通道,至少12路交直流兩用、110V/220V自適應(yīng)的開關(guān)量輸入。至少5路開關(guān)量輸出;所有接口資源均支持圖形化可編程、任意配置。至少具有1個RS485通信接口。

3)補償/濾波控制器

電容補償:無功補償+濾波柜控制器接入智能通信管理機,通過電力監(jiān)控主機顯示其運行狀態(tài),各種參數(shù)在當?shù)仫@示。

4)AMC多功能數(shù)字式電表

進線回路:0.4KV 配電柜進線單元和發(fā)電機進線柜、聯(lián)絡(luò)開關(guān)柜等,對相應(yīng)回路均配置一臺智能多功能電力監(jiān)控儀表,監(jiān)測其有功 P、無功 Q、三相電壓 U、三相電流 I、功率因數(shù) COSΦ;監(jiān)視開關(guān)位置信號、回路分合閘狀態(tài)、故障脫扣信號等;并對進線開關(guān)(低壓斷路器含電操等自動機構(gòu))進行遠程分合閘控制。

出線回路:對 0.4KV 低壓開關(guān)柜的每一回出線回路,均配置一臺智能三相電力監(jiān)控儀表,監(jiān)測該回路的電壓、電流、有功、無功、電度并在當?shù)仫@示,隨時了解供電回路的負荷情況;并監(jiān)視開關(guān)位置信號、回路分合閘狀態(tài)等。

5)電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)要求能夠探測電氣線路中的剩余電流、異常溫升、故障電弧、過流和過壓等電氣故障異常狀態(tài),當超過限定值時發(fā)出報警信號,顯示并記錄其故障狀態(tài)。

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備與圖形顯示裝置接入功能,實時傳送監(jiān)控信息,顯示監(jiān)控數(shù)值和報警部位。

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備方便的區(qū)域化管理,集中管理,操作及維護。

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)不應(yīng)斷開主回路而影響供電的連續(xù)性。

2.3產(chǎn)品上圖方案

本工程10kV/0.4kV配電工程共有92個變電所,以大憑隧道變電所為例,上圖方案如下:

圖1大屏隧道10kV上圖方案

圖2大屏隧道0.4kV上圖方案

2.4產(chǎn)品明細

整個高速公路項目共有92個變電所,其中大新至憑祥段38個變電所,天等至大新段54個變電所,變電所所設(shè)產(chǎn)品類型及數(shù)量如下:



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、智能照明和電氣火災(zāi)監(jiān)控等。本系統(tǒng)由用戶管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層、現(xiàn)場設(shè)備層三部分組成,現(xiàn)場設(shè)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。




圖3 系統(tǒng)架構(gòu)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(guān)、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(wù)的情況、在辦、辦畢的個數(shù),統(tǒng)計出任務(wù)完成率;報警情況統(tǒng)計,統(tǒng)計出報警程度的分布情況,新報警滾動顯示,平臺當月每天的報警數(shù)量統(tǒng)計。

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(zhuǎn)相關(guān)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4  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(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)。

圖5 逐桐隧道10kV配電監(jiān)測界面

圖6 逐桐隧道.0.4kV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(shè)備時間的運行參數(shù),報表中顯示電參量信息應(yīng)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7 運行報表界面

6)實時告警:能夠?qū)ε潆娀芈窋嗦菲?、隔離開關(guān)、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?qū)b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。

10)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(guān)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(chǔ)。

11)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。

12)用戶權(quán)限管理:設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能,通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)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(quán)限的權(quán)限組(如管理員組、工程師組、操作員組等),在每個權(quán)限組里分配不同用戶,為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

13)電氣火災(zāi)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;為低壓用電環(huán)節(jié)的安全性,當剩余電流越報警輸出,以提醒維護人員進行安全檢查,防止因漏電引起的火災(zāi)發(fā)生,實現(xiàn)對高速公路電氣安全預(yù)警。

圖8 電氣火災(zāi)監(jiān)測界面圖

14)智能照明控制:可按季節(jié)對相應(yīng)回路設(shè)定定時合閘定時分閘操作,實現(xiàn)自動化控制。

圖9 智能照明控制界面圖

15)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(shè)備進行遠程遙控操作。

16)通信管理:可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進行管理、控制、數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。



4 結(jié)語

AcrelEMS-HIM高速公路綜合能效管理系統(tǒng)對高速公路沿線隧道、服務(wù)區(qū)、收費站和箱變等變電所的配電設(shè)備、發(fā)電機、變壓器 、UPS、EPS 、照明、通風(fēng)及排水等機電設(shè)備進行實時分布式監(jiān)控和集中管理 , 確保高速公路安全暢通, 提高自動化管理水平, 降低機電設(shè)備的運行維護成本。運營維護人員能通過系統(tǒng)及時發(fā)現(xiàn)電氣安全隱患及電氣故障,并能夠?qū)鰠^(qū)用電數(shù)據(jù)進行報表及統(tǒng)計。有效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。



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