综合电力集控系统在马鞍山长江公路大桥的应用

周子伟

(安徽省交通控股集团有限公司 马鞍山管理处，安徽 马鞍山　243000)



综合电力集控系统在马鞍山长江公路大桥的应用

周子伟

(安徽省交通控股集团有限公司 马鞍山管理处，安徽 马鞍山243000)

摘要：文章阐述了马鞍山长江公路大桥综合电力集控系统的概况、运行原理以及通过综合电力集控系统在大桥供配电系统中的运行、管理，系统的成功应用从而达到降低了大桥维护人员的劳动强度，减少值班维护人员配置，降低运行维护成本的目的。

关键词：电力；集控；信息；传输

1概况

马鞍山长江公路大桥位于安徽省东部，起自巢湖市和县姥桥镇省道206，接马鞍山至巢湖高速公路，跨江后进入马鞍山市，终点止于马鞍山市当涂县牛路口(皖苏界)，与马鞍山至溧水公路(江苏段)相接。大桥全线总里程36.14 km，其中南岸接线长19.49 km，跨江主体部分长11 km，北岸接线长5.65 km。根据地理位置的特点，在采石互通设置中心变电所，为江心洲服务区、江心洲互通和大桥管理处提供10 kV双电源，以及为大桥道路照明、结构内部、夜景照明提供5.5 kV电源。

马鞍山长江公路大桥供配电、道路照明、景观照明、结构内部用电设备数量多，点多面广，人工操作起来很不方便。为提高大桥的运行管理自动化水平、减轻大桥维护人员的劳动强度，减少值班维护人员数量，降低运行维护成本的目的，大桥设有综合电力集控中心。综合电力集控中心对上述供配电设备实施集中监控、综合自动化控制，实现了全线配电设备的无人值守，以提高大桥的运行、管理自动化水平，方便管理人员操作，节省人力，实现了降低成本的目的。

2综合电力集控系统

2.1系统监控对象及监控策略

(1) 监控对象。沿线收费站、服务区变电所及枢纽箱式变等变配电一次设备、道路照明设备及变电所环境等；桥梁段变配电一次设备、大桥路灯照明、大桥夜景照明、大桥航空、航标灯、大桥附属机电设备等。具体包括：高压进出线开关、低压进线开关、双电源自动切换开关、低压母联、电容补偿器、低压出线断路器、交流接触器(照明回路)、变压器(温控仪)、变电所环境、航空障碍灯、航道标志灯、除湿设施、电梯、道路照明、夜景照明等[1]。

(2) 监控策略：根据沿线变电所、大桥沿线变配电及附属机电设施的设置情况及各类负荷的供电要求，集测控、保护、远动、通讯功能为一体，以供配电设施、照明设施、其他附属机电设施为监控重点，自动化硬件部分以高压控制保护单元、低压测控单元、多开关量监控单元等设备为基础，实现沿线机电设施远程集中远程控制和自动化管理[2]。同时实时监控沿线各变电所及其他机电设施的工作环境(防火、防盗及远程监视)，保证沿线机电设施的安全可靠运行。

2.2系统组成结构及管理模式

沿线共设置6座变电所(收费站、服务区)和1个箱式变(枢纽互通)，桥梁段设置6处变电所，9处埋地变、除湿设施、电梯、夜景照明配电箱、交通信号灯等。根据该路运营管理体制方案及从系统可靠性出发，设置14个监控子站，道路段每个收费站、服务区变电所分别设置1处监控子站(共计6处),马鞍山东枢纽箱式变监控信号就近纳入采石互通监控子站；桥梁段在左汊桥南边边塔、中塔、南北锚各设置1处监控子站(共计5处)，在右汊桥南北边塔、中塔分别设置1处监控子站(共计3处)，桥梁上各监控设施(高低压测控设备、除湿设备、电梯、航空航标灯等)信号就近接入各监控子站。电力集控系统在采石互通中心变设置集控中心，在大桥管理处、马芜管理处(采石互通)分别设置集控副中心，所有数据将通过光纤网络传送到三处监控主机，三处集控中心(副控中心)进行功能划分，每处中心可实现所有数据的监测及部分控制功能[3]。

2.3系统结构层次

(1) 监控子站层的各监控设备分别通过RS485总线与通信管理机相连，通信管理机进行协议转换成Ethernet数据，然后通过通信网络层(冗余光纤工业以太环网)与监控管理层进行数据通信；监控子站层的视频监测设备(球型遥控摄像机、环境传感器等)经过网络视频编码器将模拟视频数据和串口数据转换成Ethernet数据后，同样通过通信网络层与监控管理层进行数据通信[4]。

(2) 监控管理层(远方集控层)由集控主机(互为备用)、数据库服务器、视频主机、大屏幕液晶屏、打印机等设备组成，通过通信网络层与现地各监控子站进行数据通信，实现集控的SCADA功能和机电设施视频监视、控制、录像等功能。同时监控管理层将集控信息通过光缆上传给马鞍山大桥监控中心。

2.4系统通信网络结构

通信网络是综合电力集控系统的关键之一。综合电力集控系统需要借助有效的通信手段，将电力集控中心的控制命令准确地传送到为数众多的各监控子站，并且将反映远方各监控子站的运行情况的数据及视频信息收集到大桥电力集控中心。综合工程投资及运行的可靠性，系统通信网络拓扑结构选用环形结构，采用容错冗余单模光纤环网技术, 构建大桥机电集控系统通信网络。根据本项目沿线监控子站设置方案，本系统通信网络结构方案由14台千兆工业以太网交换机构成光纤环网。由于网络拓扑结构为环形，实现了通讯链路冗余[5]。

在链路发生单点故障的情况下，网络会在100 ms内重构，控制系统实时数据不会丢失，从而保证了大桥机电集控系统的可靠性和实时性。系统的监控数据信号和视频监视系统图像信号均通过光纤该通信网络传送至大桥机电集控中心。该通信网络方案具有以下特点：采用了光纤冗余环网技术，实现冗余千兆光纤以太网环，当发生某处光纤故障时，网络通讯会在100 ms之内恢复正常，保证系统的实时性和可靠性。系统数据传输包括数据信号和图像信号两个方面，均由冗余光纤工业以太环网进行传输。这种视频、数据一体化网络，简化了网络结构，降低了工程量，为施工和维护带来方便。使用单模光纤直接连接远距离站点，抗干扰性能好，可以防雷电[6]。同时采用光纤所联接的设备之间实际上做到了电隔离，可以提高所连接的电设备的性能。

2.5综合电力集控系统主要功能

2.5.1供配电设施电力监控子系统

该子系统通过采集各供配电设施(监控子站)的电力参数信息等数据，以图形的方式进行实时显示各监控子站的工作状态，对数据信息进行分析、处理，并以此为依据制定相应的控制方案，然后向各监控设备发送各种数据信息或控制命令，以保证整个沿线供配电系统安全、可靠地运行，实现对各监控子站的遥测、遥信、遥控等功能，并把监测到的数据和远程操作指令等以数据库形式存放在数据库服务器中，以备日后查询时调用，同时形成日报表，月报表及年报表等[7]。

2.5.2照明设施自动控制子系统

该系统通过电力集控模块监测沿线变电所低压出线柜照明回路、桥梁段照明埋地变照明主出线回路的电压、电流、功率等电力参数，根据测出的电力参数估算出亮灯率，监视接触器分合闸状态，遥控接触器分合闸以及对跨江大桥道路照明变功率控制等功能。实现对服务区、收费广场照明及桥梁段路灯进行远程控制和管理。

2.5.3航空、航标灯自动控制子系统

航空障碍灯已自带自动控制装置和智能通信接口,自动控制装置做到自动实现对航空障碍灯开灯、关灯和同步闪烁等各种控制功能。电力集控系统通过航空障碍灯的智能接口监测航空灯的工作状态和故障报警等[8]。

2.5.4大桥电梯自动监测子系统

大桥电梯包括边塔电梯(6部)、中塔电梯(4部)共计10部电梯。电力集控系统通过电梯的智能接口，对大桥主塔内电梯的运行状态、上行和下行状态、开门和关门状态、轿箱位置、报警状态、超载状态进行监视。

2.5.5大桥除湿子系统

马鞍山大桥已单独设计完善的大桥除湿系统及健康监测系统。电力集控系统仅考虑对钢箱梁、锚锭及塔顶鞍罩内的除湿机进行监控。具体包括塔顶鞍罩除湿设施、钢箱梁除湿设施、锚碇除湿设施等。除湿机带自动控制装置和智能通信接口，电力集控系统与除湿机的智能通信接口相连，平时只监视除湿设施的运行状态、故障报警和温湿度等，除湿机的运行由除湿机自行实现。为保证在人员进入钢箱梁时，钢箱梁内部有良好的空气，电力集控系统对除湿机新风系统实施远程遥控，在有人员进入钢箱梁前，提前开启新风机，输送部分新风[9]。

2.5.6机电设施视频监视及环境监测子系统

变电所视频监视主要用于变电所环境状况(防火、防盗)的监视，同时对电力参数监控子系统的控制操作进行确认(通过监视变电所现地电力仪表读数)，紧急时用于事件、事故等上传信息的确认，为选择电力控制方案提供依据，是电力参数监控子系统的辅助工具，并可以对必要的视频图像进行录像，以便分析及取证。系统正常工作时，值班人员在电力集控中心通过视频主机对各变电所现场情况进行监视，并可对各遥控摄像机进行控制，当有紧急情况和报警时可通过闭路电视清楚地观察到各配电设备的工作状态、仪表、指示灯、故障、室内的环境等，并具有自动录像的功能，以便及时准确地采取相应的措施。各变电所的视频图像均为数字网络视频信号，可根据需要上传至电力集控中心[10]。

3结束语

通过电力集控系统的应用，其强大的信息传输、远程控制功能实现各配电房进行远程监测，保证了马鞍山长江公路大桥各种机电设施的正常运行，从而达到减轻大桥维护人员的劳动强度，减少值班维护人员、降低运行维护成本的目的，为大桥、收费站的安全、畅通运行创造了必要条件。

〔参考文献〕

[1]王辉．蔡左东.南京长江第四大桥综合机电集控系统[J]．中国交通信息化，2013(S2)：85-88．

[2]笪盛．综合电力监控在江苏润扬大桥供配电系统中的应用[J]．无线互联科技，2013(11)：147-148．

[3]陈国旗.风电场集控中心综合管理平台远程监控系统的设计与实现[D]．长春：吉林大学，2015．

[4]乐卫洪，张士磊．综合电力监控系统在青岛海湾大桥的应用[J]．数字化用户，2014(3)：91-92．

[5]孟宝坤．浅谈电力集控系统通信网的业务需求及设计[J]．科技传播，2010(18)：229-232．

[6]张剑．应用于集控中心的智能分析与故障告警系统[J]．中国电机工程学报，2013(5)：106-111．

[7]方健华，何成义．嵌入视频的综合电力监控系统在崇启大桥的应用[J]．中国交通信息化，2012(S1)：82-84．

[8]袁建国．变电所视频监控系统的研究和应用 [D]．杭州：浙江大学，2008．

[9]张旭生，刘尧．综合电力监控系统在崇启大桥的应用[J]．中国交通信息化，2013(S1)：38-41．

[10]杨和平，包伟江．高速公路电力系统中的综合监控系统探讨[J]．中国科技博览，2013(36)：476．

收稿日期：2016-01-27

作者简介：周子伟(1980-)，男，安徽芜湖人，安徽省交通控股集团有限公司马鞍山管理处工程师．

中图分类号：TM921.5;TP273

文献标识码：A

文章编号：1673-5781(2016)01-0071-03