隧道综合电力监控系统方案设计与探讨

隧道综合电力监控系统方案设计与探讨

摘要: 阐述了隧道电力监控系统的作用，并对隧道

综合电力监控系统的系统结构和监控功能需求进行

了分析，强调了隧道电力综合监控系统是实现隧道供

配电现代化管理的一项重要手段。

关键词: 电力监控系统; 高速公路隧道; 隧道变电站

1.概述

近年来，随着我国中西部高速公路建设的快速发展，隧道建设不断增多，尤其是隧道的供电技术和电力监控技术得到越来越多的关注。《公路隧道交通工程设计规范》规定，隧道供配电宜设置电力监控装置，将隧道电力监控的作用和重要性提到了前所未有的高度。

综合电力监控系统通过高速公路电力监控自动化系统设于各节点的现场测控装置，实时采集高速公路供配电系统中10kV 变配电站/ 所的供电设备运行状态，对进线、高压环路等运行状态进行监视; 通过对故障动作信号的采集，加快对电网事故的反映和处理速度，缩短因故障所造成的停电时间;通过中心监控工作站还可以进行远程发布控制命令、远程遥控分合相应开关回路。

2.系统结构

隧道综合电力监控系统采用以光纤为传输介质的工业以太网和以串行通信为现场智能设备通信方式的工业现场总线相结合的上下级分层结构，分为三级结构。2.1监控管理层

隧道综合电力监控系统在监控分中心和隧道管理所设

置监控工作站，负责全线隧道供电系统的管理调度，

拥有全线隧道供电系统的管理控制权; 主要完成对各隧道变电站电力监控的应用功能、与其他系统的接口

等功能。主站从各监控子站的电力监控系统中获取供配电系统的实时数据信息，对各变电站的负荷状况、负荷分布曲线、重要报警、事故统计、工作状态等电

力监控数据进行获取与统计，从整体上对供配电系统

进行监视和控制，分析供配电系统的运行状态，对整

个被监控的供配电系统进行有效的控制、管理，使供

配电系统处于最优的运行状态。监控管理站(监控中心、分中心或管理所) 将实时地接收各变电站的有效

数据，以保证监控中心对供电系统全局运行状态的掌握，并协调各个监控系统之间的运行。

2.2通信中间层

各监控子站与监控中心之间的数据传输是可通过

高速光纤通信网来实现的，各监控子站利用光纤通信

通道传输数据到电力监控工作站进行数据处理。

每个监控子站设置一台通信管理机，通信管理机

带有以太网接口，上行接入 100Mbps 光纤通信通道，通过 100Mbps 冗余光纤通信通道与监控中心的电力监控工作站进行通信; 通信管理机下行通信接口为

RS485、RS232、CAN 等接口，与变电站内的智能保护

测控装置进行通信，采集终端装置的数据信息，进行

协议转换、数据处理、数据转发，上传有效数据至电

力监控工作站。

2.3终端设备层

主要指各变电所、箱变的电力监控，原则上每一变电所、箱变或设备相对集中的地方为一监控子站。监控子站对相关的变压器、高低压设备等进行监视与控制。

综合监控终端设备层装置采用模块化、单元化结构，面向对象( 高压进线/ 出线、低压进线、变压器等设备对象) 的数据采集和数据集中转换传输的标准模式配置，主要由10kV系统微机保护测控一体化装置、400V 智能配电装置、变压器监控单元等设备构成。

（1）10kV、6kV 微机保护测控一体化装置完成10kV、6kV 系统的继电保护功能、数据监测功能（遥测

信息）、信息采集功能（遥信信息）和控制输出（遥控）功能。

（2）400V智能配电装置完成低压主要线路等的监控功能。

（3）变压器监控装置完成干式变压器的温度监测、风机控制、故障报警等功能。

通信管理机单元与各类智能微机测控终端装置通过RS232/485组网通信来交换信息和传达命令。各智能终端安装在变电站进、出线开关、配电变压器等电力元件的盘面上，主要对关联电力设备进行数据采集和控制，记录线路短路和接地故障信息。

3.隧道电力监控需求分析

各监控子站主要完成遥信、遥测、遥控和高压继电保护等功能。

3.1遥信功能

（1）10kV、6kV 进线、出线开关位置状态与故障报警。

（2）变压器出线总开关状态、熔丝熔断信号、接地状态、变压器温度、风机启动信号。

（3）ATS 位置状态、运行状态。

（4）0.4kV出线手/自动转换开关状态、断路器运行

状态及故障报警。

（5）直流屏、UPS 操作电源在线状态。

（6）无功补偿状态信号及刀熔开关断路器接通信号。

3.2遥测功能

（1）10kV、6kV 回路三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率。

（2）低压总开关、联络开关、发电机进线等回路三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、电度。

（3）变压器温度。

（4）UPS 运行参数。

3.3遥控功能

（1）单独遥控：改变某一对象运行状态的控制，包括开关合/分、自动装置投入/ 退出、保护定值切换等操作。

（2）遥控试验：每个变电所主接线画面上设置遥控试验对象，用于测试后台系统至各变电所自动化系统之间的可靠性。

（3）复位操作：对被控站声光报警等信号进行复归的操作。

（4）模拟操作：系统支持图形、符号、颜色的不同，

区分各种信号状态。可对开关进行不下位模拟对位操作，并用不同符号或颜色区别于正常状态。

（5）闭锁、解锁操作：对遥控对象进行批量闭锁遥控操作，可按照变电站定义也可按照电压等级等其他参数设置。对遥控对象进行的单个、批量闭锁遥控操作，解锁为闭锁的反操作。

3.4高压继电保护功能

隧道变电所内的 10kV、6kV 系统需设置继电保护功能，主要包括线路( 进线回路、出线环出回路等) 保护、线路变压器组( 站内主变) 保护、6kV 电动机保护、6kV 电容器保护等。

10kV 母线分段回路需设置分段保护功能，并设置备自投功能，保证隧道变电所的供电可靠性。

3.5系统权限管理功能

系统权限可分多个级别，系统管理员可通过权限管理模块为各级操作人员灵活配置功能权限，并设口令字用以对每一位进入系统的人员进行严格的登录，清楚地分辨、记录进入系统和进行操作的人员，以确定访问者的管理范围。

具有权限的操作员可以通过操作命令人工设置遥信点的状态和遥测点的数值。