隧道工程-电力监控系统

系统背景：

近年来，随着我国中西部地区高速公路建设的快速发展，隧道工程不断增多，隧道建设里程越来越长，大家对隧道供电技术与电力监控技术更加关注和重视。JTG D70/2-2014《公路隧道设计规范》11.5.1中规定，设置中央控制管理设施的公路隧道宜设置电力监控系统。

在高速公路路线设施中，隧道是事故多发点，也是运营管理中的薄弱环节。一般情况下，隧道地处偏僻山区，远离中央控制管理中心，用电设备比较分散，供电点多，运营管理和维护都十分困难。采用电力监控系统能够实现隧道变电站的无人值守，提高运营管理、设备维护的效率，迅速获知各电气设备、电气开关的运行状态等信息，并及时排除故障，降低故障损失。

电力系统概述：

结合隧道供配电呈带状分布、点多分散的特点，我们借助光纤组网的优势，融合电力自动化、计算机通信组网、自动控制领域的先进技术，设计了隧道电力监控系统。

隧道电力监控系统，通过设置在分站点的监控设备，实时采集高速公路以及隧道照明、通风等供电设备的运行状态，重点监视变压器及关键进线、出线回路状态的监视，采集故障动作信号，加快对电网事故的反映和处理速度，缩短故障的停电时间；全面采集电度数据分析各负荷变化及耗电成本；通过中心监控主站还可以远程遥控分和相应开关及回路（例如照明、通风回路）。

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系统结构

隧道工程-电力监控系统分为三级结构：管理层+通讯层+设备层

第一级：监控管理层

在管理中心设置电力监控工作站。电力监控工作站主要完成对隧道各变电站电力监控的高级应用，与其它系统的接口等功能。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调用与统计，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，使供配电系统处于的运行状态。管理中心将实时地接收各变电站的有效数据，以保证管理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。监控管理层主要配置以下软硬件设备：电力监控工作站：电力监控运行管理硬件平台；电力监控应用软件：电力监控运行管理软件平台。

第二级：通信中间层

各监控子站与管理中心之间的数据传输是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。电力监控利用隧道监控系统提供的通信接口与管理中心进行通信，把电力监控数据传输到管理中心电力监控主机。隧道监控系统一般会在每座变电站电力监控子站处提供 100M 通信通道，接口为 RJ45。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 100M 光纤通信通道，通过 100M 光纤通信通道与管理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。通信中间层主要配置通信管理机，实现监控数据管理、传输、转发、协议转换等功能。

第三级：终端设备层

即各变电站的监控，原则上每一变电站或设备相对集中的地方为一监控子站。监控子站对变电站内的变压器、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、出线、低压进线柜、无功补偿柜、0.4kV 配电回路、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、

10kV 电动机保护测控装置、

0.4kV系统三相多功能数字式测控电表、三相多功能数字式电表、单相数字式电流表、低压电动机保护测控装置等设备构成。

10kV 微机保护测控一体化装置完成

10kV 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）、控制输出（遥控）功能等；

0.4kV 三相多功能数字式测控电表完成数据监测功能（遥测信息）、断路器状态及越限控制与报警（遥信信息）、断路器分、合闸（遥控）功能等；

0.4kV 单相数字式电流表完成单相电流（遥测信息）、断路器状态（遥信信息）功能等；

0.4kV 低压电动机保护测控装置完成对风机的过热保护、接地保护、过流保护、缺相保护、不平衡保护、堵转保护及监测功能；配电变压器保护测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、出线开关等电力元件的盘面上，主要对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。

系统功能

驾驶舱

展示当前用户所管理的变电站在地图上的位置，并通过不同的颜色区分变电站的运行状态（绿色：运行正常；红色：报警；黄色：故障；灰色：离线），使用户直观、便捷地了解所有变电站的运行概况。

实时监测

实时监测是隧道电力监控系统核心功能模块。用户借此掌握被监控站点、回路各层级运行态势，构建了用户和数据之间的“快捷通道”。

站点级：

运行监控、系统图、仿真图、环境监控、门禁监控、视频监控、拓扑图。全面掌握站点状态，实现站房“无人值守”。

回路级：

实时获取终端监控设备的运行参数（遥测）、运行状态（遥信），掌握回路电气运行态势，远程执行设备遥控、遥调命令，发生事件实时提醒。

运行分析

系统对采集到的电能数据进行历史存储，操作人员可以通过报表或曲线的形式查询到过去任意时间段内的数据，系统可实现用户实时监控数据的分析需求，可进行极值分析、分时段分析、横向对比分析、纵向对比分析等。

电能分析

用户可通过计算机的交互界面对各个回路的各个电量参数进行报警设置，同时系统记录所有报警记录，方便地对各个回路的容量和负载进行分析。

电能质量分析

系统如一个24小时贴身医生，对电气线路进行全天候体检，全面分析病源，开出诊断报告，及时提醒隐患治疗，变"被动"为"主动"。系统平台借助WEB、APP随时随地向运维管理人员推送预警信息，指导其开展电能隐患治理，达到消除潜在的电气火灾危险，实现电能的科学管理。

智慧运维

智慧运维管理，可实现对全部配电房进行7*24小时监测，提供全面的运维管理，提高运维效率，保障用电安全。远程值守：实现配电站房的环境、安防监测，实现无人值守，提高巡检效率。运维管理：对平台事件进行工单派发、工单修改、工单验证、工单反馈等操作，历史工单形成记录供用户查询。

事件管理

系统事件管理的主要功能包括：当前事件、历史事件，总体上是对系统监控的当前事件和历史事件进行查询、管理。

档案管理

档案管理分为资产管理和生命周期。资产管理：对所有接入的设备进行资料登记管理，并添加设备说明书、操作手册等相关资料，方便相关人员查询。生命周期：对所有接入的设备使用日期及有效时间、剩余时间监测，确保设备正常，不影响测量、保护准确性。

系统管理

系统管理包括：通知中心、用户管理、角色权限、系统日志、账号管理、界面设置.通知中心：对平台通知信息进行统一管理。用户管理：对平台用户进行维护、新建/删除用户、重置密码的页面。角色权限：对系统角色权限进行维护、新建/删除角色、修改角色权限的页面。系统日志：查看用户对系统层面执行操作记录。账号管理：用户对自己账号进行修改密码、编辑信息的页面。