高速公路电力监控智能化创新管理技术研究

王诚

（福建自成亿建设工程有限公司，福建 福州 350000）

最近几年来，中国交通事业取得了突破性发展，目前已经形成了一个完善的高速公路网，不仅实现了各城市之间的沟通交流，还间接推动了中国社会经济的快速发展。在中国高速公路向着智能化和电力化发展的今天，电力控制智能化技术逐渐得到了广泛应用和快速发展，从整体这一角度来看，目前应用已经接近成熟，不仅促进了高速公路运输能力的增强，实现高速公路使用寿命的延长，同时在电量负担方面也实现了有效减少。本文围绕着以高速公路建设为内容，对电力监控智能化管理技术的应用展开了详细分析和讨论，仅供参考。

1 关于综合电力监控系统的介绍

从当前高速公路电力监控智能化管理中可以看到，综合电力监控系统这一智能化管理技术的应用最为常见，就目前来看，已经达到了普及应用的发展现状。基于电力控制智能化管理技术的应用下，在一定程度上能够将高速公路运行中所遇到的问题做到有效解决，实现对高速公路的智能化管理。所以综合电力监控系统，又可以说是高速公路智能化管理问题的解决方法，主要是由监控计算机通信、计算机技术以及电力自动化单元模块技术等多个部分所构成，形成一个网络控制子系统来实现对高速公路现场的有效控制。

网络控制子系统的控制功能的发挥离不开光纤以太主干环网的支持，同时在相关监控终端的利用下，还可以组建一个具有智能化性能的系统结构及集中管理模式，对高速公路实行智能化和集中化管理[1]。至于综合电力系统的构建，具体可以从以下几个方面来看。

1.1 中心管理站的构建

在整个综合电力监控系统中，中心管理站可以说是其中的核心组成，又可以称之为“监控中心”，在综合电力监控系统中发挥着非常重要的指挥和监管作用，由此可以看出，中心管理站在整个系统中的重要地位，其功能应用需要在道路视频监控中心配备和收费系统监控中心配备的支持下才能够得以实现。从综合电力监控系统的组建中可以看到，其中所需要用到的仪器设备较多，像大屏幕投影设备、视频服务器以及监视设备和系统服务器等都需要使用到，这些仪器设备的使用共同组建了一个中心管理站，有着非常强大的功能，其中最大的一项功能就是能够对高速公路的运行做到远程监控。

针对于中心管理站的构建，不仅要保证功能的强大，同时还需要做好光纤以太网的合理设置，这主要是因为只有在光纤以太网的支持下才能够完成综合电力监控数据的传输，包括遥信数据和遥测数据等都能够实现有效传输。除此之外，待数据传输到中心管理站以后，在相关监视设备的支持下，光纤以太网还可以实现远程监控，发现数据并将其传输到远程监控终端上，若能够将其与监控工作站的网卡连接到一起，同样还能够完成数据共享和交流[2]。

值得注意的一点是，监控工作站和综合电力监控系统所使用的操作系统是完全不同的。对于监控工作站，需要使用Window 操作系统；而至于综合电力监控系统，则需要使用INTOUCH 软件系统；而如果是实时数据库，那么这时需要采用INSQL 系统。工作人员对此必须要有一个清楚的认识。

在综合电力监控系统中，光纤以太网的应用主要体现在光纤以太主干网的应用上，基于光纤以太主干网的应用下，可以将高速公路收费站和互通枢纽以及服务区和隧道桥梁等站点之间有效连接到一起，这对于高速公路实时监控是非常有利的。

1.2 现场控制网络子系统的构建

从现场控制网络子系统中可以看到，主要是由LONWORKS 控制网络技术和光纤以太网技术所构成，可以将综合电力监控系统中的各功能模块之间有效连接到一起，现场控制网络子系统的构建成功，既可以有效满足高速公路对布线的实际要求，同时对于综合型电力监控系统的完成也是非常有帮助的，其主要优势体现在能够实现高效的报警传输及通信网络传输等。

与其他网络技术相比，LONWORKS 控制网络技术具有一定特殊性特点，而正是因为这些特点，被广泛应用到综合电力监控系统和现场控制网络子系统当中。其特点主要体现在以下6 个方面：①有着较远的传输距离。以双绞线为例，其传输距离可以达到2 700 m 左右。在这一过程中若将中继器增设到其中，那么其传输距离要比2 700 m 更远。基于LONWORKS控制网络技术下的路由器可以挂带很多个监控模板，经有关调查数据显示，可以挂带128 个，在这些控制模块的支持下，可以很好地实现智能化和实时化控制。②基于LONWORKS 控制网络技术的应用下，非电力线的传输距离超过了30 km，正是因为这一特点，在高速公路特长隧道中应用比较广泛。③在LONWORKS控制网络技术的支持下，对于第三方智能设备的形成发挥着重要积极促进作用。ATS、继电保护和发电机等都属于第三方智能设备[3]。④在LONWORKS 网络控制技术的支持下，同样还可以促进多种网络拓扑结构的形成，更好地满足工程需要。另外，对于拓扑形式的拓展也能够起到很好的促进作用，在原有总线和环形的基础上，还表现出了其他多种形式，如星型和自由拓扑等。对于其中的自由拓扑结构，比较适用于高速公路收费站和服务区；而总线拓扑结构，经常被选用到高速公路的隧道中。⑤LONWORKS 网络控制技术的应用下，还能够将综合电力监控系统与光纤主干环网之间紧密连接到一起，而这也就充分体现出了LONWORKS 网络控制技术的开放性特点，在这一过程中如果能够将LONWORKS 控制网络的分布式SERVER 结构或CLIENT 结构合理应用到综合电力监控系统当中，那么则会赋予系统一个良好的故障报警上报功能，整个过程都是自动化的。⑥可供选择的传输介质比较多，像双绞线、同轴电缆或光纤等这些都是比较常见的传输介质，至于其他还有很多。

2 高速公路电力监控智能化管理技术的应用价值

2.1 在节能性方面发挥的作用

电力系统作为高速公路运行中的一个重要组成部分，其运行周期必须要保证连续性。所以从系统运行对电能的需求这一角度来看，基于电力智能化管理技术的合理应用下，可以充分发挥出系统运行的节能性，具体可以从以下2 个方面来看：①将电力系统在实际运行过程中受无功损耗影响而导致成本过高这一问题做到有效避免或减少；②在提高电力系统运行效率的同时，还可以实现高速公路运营成本的降低。

2.2 在可靠性方面发挥的作用

就人工操作与智能化操作相比，不仅所需成本较高，而且在操作误差方面出现的概率也要相对更大一些，因此，必须要实现智能化操作。在智能化操作中电力监控智能化管理技术的应用，其主要作用就是保障电力系统运行的可靠性。在这一过程中通过将自动化传感系统、控制系统及触发式系统联合使用，在一定程度上能够将人工操作误差有效避免，同时还可以实现对电力系统的实时监控，及时发现问题并作出有效调控[4]。

2.3 在远程控制方面发挥的作用

从中国当前的高速公路运行中可以看到，普遍存在超运行负荷这一问题。从高速公路电力系统故障这一角度来看，受超运行负荷影响导致某一区域发生电力故障，这种情况下就可以应用电力监控智能化管理技术，借助其中智能化控制系统和网络通信系统的应用，可以将局部故障设施设备进行有效隔离，防止对其他区域的供电情况和高速公路运行造成影响。另一方面，从远程控制的操作响应周期这一角度来看，当远程控制操作指令下达后的数秒内就可以作出响应，在第一时间有效解决故障问题，将故障问题所带来的损失将至到最低。

3 高速公路供配电监控系统所包含的功能

高速公路供配电监控系统所包含的功能具体如下：①SCADA 功能，主要用于对电网运行状态的远程监控。例如，像隧道照明设备、高低压供配电设备等都能够实现自动化监视和控制。②具备GPS 天文卫星时钟对时功能，这无论对于运行数据的管理，还是对于事件的分析都能够带来很大方便。③对智能设备能够实现远程监控和维护管理功能，将自备柴油发电机控制器和变压器温度控制器等设备与通信数据口接入，不仅可以做到远程监控和维护，同时还可以发挥出定值单管理和保护定值查询等多种功能。④具有电网分析和操作闭锁功能[5]。基于电网的实际运行情况，可以实现对电流的准确计算以及对网络拓扑的分析判断，除此之外，基于配网开关、刀闸的实际运行状态，还可以判断出对电网安全造成威胁的相关操作，然后及时给予闭锁处理。⑤可自动形成电压、电流和电功率等分析报表和运行曲线，为电网运行状况的统计提供重要依据支持。

4 高速公路电力监控智能化管理技术的应用要点

4.1 在监控中心模块中的应用

在高速公路电力监控智能化管理技术的应用中可以看到，其中的监控中心模块可以说是应用的核心，在一定程度上能够对电力监控智能化管理技术的应用效果起到直接决定性影响。另外，还会影响到系统的安全管理。在监控中心模块的设计和应用中，最为关键的一点就是要根据高速公路建设情况来选择好合适的中心站。从监控中心模块的设计这一角度来看，其中所涉及到的基础设施较多，包括通信网络控制中心、监控屏幕以及数据服务器等，这些都是其中的重要组成部分。其次，在进行通讯网络的设计和应用中，必须要使用光纤网络系统来传输数据，这样做的主要目的就是为数据传输的准确性和可靠性提供重要保障。与此同时，在这一过程中还需要建立好多个数据中转站，以此来用于实现多通道网络信号的传输和反馈，通过将电力系统与用电设施有效结合到一起，在电力控制中心的作用下可以实现对数据传输过程的实时监控和调控，这对于数据传输稳定性和可靠性的提高同样也发挥着重要意义。

4.2 在网络通信模块中的应用

从高速公路电力监控智能化控制技术的应用中可以看到，无论是数据中转，还是数据传输，所使用的媒介都是网络系统，正是因为如此，网络通信模块设计和应用同样也可以说是系统运行中的一个重要核心部分。从网络通信模块设计这一角度来看，需要结合电力设施配置和传输区域的网络建设情况来进行科学合理设计，在这一过程中不仅包含了安全方面的设计，同时还包括了数据抗干扰方面的设计，通过做好软硬件设计和和应用，以此来为网络通信模块的安全稳定运行提供有力保障。

4.3 在主-子控制模块中的应用

从高速公路运行中的用电设施这一角度来看，针对于单个硬件或系统的使用，是无法保证用电设施运行的安全性和可靠性，所以在面对这种情况下，主-子控制模块的设计和应用就显得尤为重要，简单来说就是以太网作为媒介，建立多个通信中继站，然后通过与监控中心之间的有效连接，来形成一个完整的系统模组智能控制。从具体的运行中可以看到，所采用的主要是网络拓扑结构设计，基于这一结构设计，可以有效避免受单一模组设备应用影响下而导致网络IP 地址发生冲突等问题情况的出现，保障监控系统及用电设备运行的安全、可靠性[6]。

4.4 在传感预警模块中的应用

从信息传输这一角度来看，传感预警模块的设计和应用也是非常有必要的，从某种角度来说，其是电力系统运行中的核心设施，通过合理设计并有效应用，在一定程度上能够将受设备异动、误动影响而导致安全事故的发生概率控制到最低。另外，还可以有效提高各类指令传达的及时性和效率。

5 高速公路电力监控智能化管理技术应用应注意的问题

5.1 做好防雷、防风及接地处理

做好防雷、防风及接地处理非常重要，可以保障电力系统的安全稳定运行，是系统运行设计中的一项关键内容。根据高速公路电力设施的建设和分布情况，对防雷系统和接地系统进行全面优化。另外，还需要对高速公路供电线路防风偏装置进行完善，在这一过程中需要加装防风重锤，并采用连接接地网络方式来实现。

5.2 及时更新电力设施设备，做好维护保养工作

高速公路电力监控智能化管理技术的有效应用，必须要在各类通信设备和智能开关及弱电网络等支持下才能够得以实现，所以从设备应用这一角度来看，做好设施设备的及时更新和维护保养也就显得非常重要。需要制定检修维护制度，并安排好具体检修人员，定期对高速公路电力控制智能化管理系统开展检修和维护保养工作。

6 结束语

通过上文分析可以清楚地看到，高速公路电力监控智能化管理技术的实施发挥着诸多优势作用。

为了能够将高速公路电力监控智能化管理技术的应用效果最大程度地发挥出来，不仅要对防雷、防风及接地等方面的工作进行优化，还要做好设施设备的更新和维护保养，以此来营造一种安全稳定的运行环境。