智能配电技术在高速公路上的应用研究

田震 杜超

摘 要：随着国家对高速公路隧道通车安全的重视，其隧道配电设备的正常运行显得尤为重要;对高速公路运营单位而言，高速公路配电系统站点分散，维护里程远，且配电设备众多，故障巡查耗时耗力;随着运营年限增加，运行配电设备逐年老化，运营单位的运维不堪重负，智能配电技术为高速公路运维难题提供了一种全新的解决思路，利用大数据分析手段，专家级的故障诊断方案，可以大大减轻运营单位的负担。

关键词：运维;智能配电;大数据分析;故障诊断

1 目前高速公路配电运营方案

目前高速公路的运营中配电系统的维护检修方式主要有三种：事故检修、定期检修和预防性检修。

事故检修即根据本地电力监控的报警或者巡检过程中发现故障，针对事故设备进行相应的检修，运营中心派出维护人员到现场进行故障检查，电力维护，通过设备图纸或平常经驗，对现场设备故障进行分析排查，根据故障情况给出解决方案和恢复时间。

定期检修是根据高速公路配电网络的运行情况和管理方式，对隧道内设备和配电房设备进行定期的检修，是高速公路系统配电系统维护的重要内容，对设备定期使用情况、运行情况、故障情况进行登记。

预防性检修是最好的检修方式，根据高速公路配电设备的运行特点和故障发生周期，可以提前发现故障，在故障发生的萌芽状态把故障解决。

2 目前高速公路配电维护方案存在的弊端

2.1 运行维护工作被动且不规范

维护工作主观性太强，缺乏规范化管理，人为因素太多，对系统故障的发生和解决缺乏过程性记录，故障表征现象、发生原因、发生频次、解决方案等都没有纳入信息化管理平台。

配电维护人员的定点检查和随机抽查，工作负担很大，对于维护人员的责任心要求很高，监督和考核的形式化可能导致配电系统存在很大隐患。

2.2 管理的信息化水平不高

目前大多数运行维护管理工作未实现信息化，资产资源划分变动频繁，有设备至今均无完备的设备履历资料，早期建设的系统资料严重丢失，更新后的资产管理和使用者对设备当前运行状况不明确，很多问题都要通过人为方式寻找初始建设的资料，通过第三方解决问题，因此增加了维护部门的运维难度和复杂度，且缺乏详细完整的技术地图，当故障出现时，不能及时地定位故障，导致故障解决时间较长。

3 智能配电在高速公路中的应用研究

智能配电系统是将运行设备的数据通过互联互通产品上传至边缘控制平台，再通过管理平台应用分析软件为用户提供一套高效的运行维护方案。

3.1 智能配电系统基本架构（图1）

3.2 智能配电系统在高速公路应用与其它环境差异

智能配电系统相较于银行、医院、工厂等集中环境，在高速公路的配电系统主要体现：高速公路配电系统安装比较分散，线路狭长，网络分配范围广，无线网络信号差，循环维护周期长，维护安全系数高，故障解决响应时间长。

3.3 智能配电系统在黔大东清高速公路隧道配电系统的新应用

3.3.1 引入二维码设备资产管理系统

将配电柜信息、资产文档等通过二维码信息将设备绑定（图2），今后通过扫描二维码能清晰了解该设备的所有资源信息。

3.3.2 将所有运行设备纳入健康状态图（图3）监测系统

可以对接入智能配电系统中的所有设备进行健康状态监测，通过健康状态图能清晰了解到无异常设备、轻微异常设备、特别关注设备、重要影响设备对应情况，设备在运行过程中通过智能配电系统对其进行准确分析判断，并实时将其表现在健康状态图中，对于轻微异常设备、特别关注设备、重要影响设备通过点击该状态可以深入了解其状态原因，为维护人员提供一个最优维护诊断方案。

3.3.3 可以提供设备各种完善的分析报告

如设备报告图能了解各设备的参数设置，能耗状况，使用寿命情况，不同时段电流变化，可以根据图形变化推断出设备故障原因。

如故障报告图能了解故障设备的故障原因，发生时间，在一段时间的故障发生率，为设备维护提供可靠依据。

如系统能耗报告图能清楚地告诉整个系统运行能耗情况，哪些设备运行能耗超标，哪些设备运行能耗不正常等，为系统是否正常运行提供判断依据。

4 智能配电系统在高速公路使用存在的问题

4.1 modbus RTU网络设备发生故障导致网络瘫痪

因为modbus本身采用轮询查找的通讯方式，一旦网络中出现几个仪表发生故障，将导致整个网络的通讯速率大大下降。虽然本地串口服务器可以读取仪表数据，但是上位主机因为通讯速度太慢而显示数据中断。

4.2 智能配电系统设备选型存在通信非标协议设备问题

在智能仪表的低压测控仪表中，基本上全部采用了标准的modbus RTU通讯协议，对于智能网关通讯无任何障碍，但是涉及中压综保方面，大多数厂家采用了非标的modbus RTU协议，如果采用第三方设备时，一定要注意协议无法通信的问题。

5 结束语

智能配电是近年来配电发展新方向，为配电系统的发展带来的新的动力和发展契机，特别是结合了大数据分析、边缘计算，为复杂的配电网络带来了新的工作方法和工作理念，相信在不久的将来，必定给配电系统带来一场的新的革命。