1. 概述

近年来，我国的高速公路发展非常迅速，已形成遍布全国的高速公路网，它在对国家经济发展作出突出贡献的同时，也对高速公路管理及运营的自动化、智能化提出了严峻的考验。高速公路自动化管理系统一般由通信、收费、监控和供配电4个子系统组成，而通信、收费和监控系统稳定运行的基础是供配电系统的稳定运行。
高速公路供配电监控系统对高速公路沿线的变电站内的高低压配电设备、发电机、变压器 、UPS、EPS 、外场照明、隧道内的理地式变压器与照明 、通风及排水等机电设备进行实时分布式监控和集中管理 , 实现无人值守 , 确保高速公路安全畅通 , 提高自动化管理水平 , 降低机电设备的运行维护成本 。
高速公路供配电监控系统包括隧道变电所、服务区变电所、收费站变电所、沿线箱式变电站、互通枢纽、路灯电源、风机控制箱等区域的电力综合监控。

2. 项目需求

高速公路供配电系统传统维护的缺点有以下几点：
1、巡检工作量大：由于变电所分布在几十至几百公里的高速公路上，需要沿高速路逐一巡查； 
2、设备发生故障后上报不及时、维修效率低； 
3、维护、维修状态无法实时监控，维护、维修进度无法及时督查跟踪； 
4、缺乏信息化手段进行设备管理维护，导致隐患无法及时发现； 
5、由于缺乏统一的监管平台，机电设施运行状况无法及时、全面、准确掌握。 
6、无法实现综合查询分析，提供辅助决策支持； 
7、无法即时排查电气隐患、隐蔽工程隐患检查难； 
    针对高速公路传统维护的缺点，为了保障高速公路供配电系统的稳定运行并减少维护人员的工作量，设计了一套高速公路供配电监控系统，该系统的主要功能如下：
1、对配电房内的变压器、开关柜电气参数进行监控；
2、对配电房内的UPS、EPS电气参数进行监视，当监测到UPS和EPS的电池电压过低时，及时进行维护，避免停电后无法操作断路器；
3、对配电房内的发电机进行监控，并对发电机油箱的油位进行实时监控，避免油位过低影响发电机正常运行，以及柴油被盗后能及时发现并报警；
4、对配电房内馈线回路的漏电电流、线缆温度进行监测和异常报警；
5、对隧道的照明回路进行远程控制，对隧道的引道照明回路和加强照明回路进行手动和自动控制；
6、隧道内消防疏散通道、出口有明显的指示灯具，并可以通过不同应急预案进行紧急控制；
8、根据隧道配电房内可燃气体浓度及烟雾启停排风风机；
9、监测隧道配电房内部环境温湿度，烟雾、甲烷等可燃气体监测、报警及联动控制；
10、监控软件采用B/S架构，全面接入以上监测数据，通过浏览器、手机APP或短信等方式提供数据监测和异常报警，并可通过系统发布维保、巡检及抢修派工任务。

3. 参照标准

本方案遵循的国家标准有：
GB/T 14285-2006    《继电保护和安全自动装置技术规程》
GBT 14598.300-2008 《微机变压器保护装置通用技术要求》
GB/T 2887-2011    《计算机场地通用规范》
GB50052-2009      《供配电系统设计规范》
GB/T 20965-2013   《控制网络HBES技术规范 住宅和楼宇控制系统》
GB 50116-2013     《火灾自动报警系统设计规范》
GB 14287-2014     《电气火灾监控系统》
GB25506-2010      《消防控制室通用技术要求》
GB50116-2013      《火灾自动报警系统设计规范》
GB28184-2011      《消防设备电源监控系统》
GB29364-2012   《防火门监控器》
GB51309-2018  《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》
JB/T10736-2007 《低压电动机保护器》
GB/T15576-2008 《低压成套无功功率补偿装置》

4. 方案设计

根据高速公路供配电监控系统要求，方案配置综合监控系统和子系统解决方案。
1） 变电所电力监控子系统
2）电气火灾监控子系统
3）消防设备电源监控子系统
4）消防应急照明和疏散子系统
5）高速公路供配电运维管理云平台
方案建立基于云平台的“监、控、维”一体化的综合监控系统，从数据采集、通信网络、系统架构、联动控制和综合数据服务等方面的设计，解决了高速公路监控系统中存在内部干扰性强、使用单位多及协调复杂的根本问题，大大提高了系统运行的可靠性和可管理性，提升了高速公路基础设施、环境和设备的使用和恢复效率。

4.1 电力监控子系统

电力监控系统主要针对隧道变电所、箱式变电站、收费站和服务区变电所，对变电所高压回路配置微机保护装置及多功能仪表、UPS、EPS和发电机进行保护和监控，主要是服务对象为高速公路供配电系统的维护人员，对实时性要求较高。

4.1.1 电力监控子系统设备选型

变电所高低压柜主要配置如下：

 

4.1.3 电能质量治理

ANAPF系列有源电力滤波器通过电流互感器采集系统谐波电流，经控制器快速计算并提取各次谐波电流的含量，产生谐波电流指令，通过功率执行器件产生与谐波电流幅值相等方向相反的补偿电流，并注入电力系统中，从而抵消非线性负载所产生的谐波电流。 产品特点：
1）补偿方式灵活：既可补谐波，又可兼补无功，可对 2-51 次谐波进行全补偿或指定特定次谐波进行补偿；
2）可治理三相不平衡；
3）线性补偿，响应时间≤5ms；
4）具有人性化的人机交互界面，可通过该界面看到系统和本体的实时电能质量信息，操作简单，可以远控，也 可以本控；
5）采用进口 IGBT，功率密度大，可靠性高；
6）采用 DSP 高速检测和运算的数字控制系统；
7）监控以及显示具备远程通讯接口，可以通过 PC 机实时监控；
8）标准模块化设计，缩短交付周期，同时提高了使用的可靠性和可维护性。
ANSVG静止无功发生器是一种用于补偿无功、谐波治理以及不平衡调节的新型电力电子装置；智能控制系统主动根 据系统的线性动态需求，自动调节模块的输出；ANSVG整机主要是由ANSVG模块组成；能完成更大容量的无功 功率的补偿，整机通过一个7寸触摸屏实现人机交互。触摸屏通过RS485与ANSVG模块进行通信。
功能特点： 1）补偿方式灵活：补偿负载无功，滤除 5、7、9、11、13 次以内的谐波；
2）可治理三相不平衡；
3）线性补偿，响应时间≤5ms；
4）具有人性化的人机交互界面，可通过该界面看到系统和本体的实时电能质量信息，操作简单，可以远控，也 可以本控；
5）采用进口 IGBT，功率密度大，可靠性高；
6）采用 DSP 高速检测和运算的数字控制系统；
7）监控以及显示具备远程通讯接口，可以通过 PC 机实时监控；
8）标准模块化设计，缩短交付周期，同时提高了使用的可靠性和可维护性。
4.2 电气火灾监控子系统
电气火灾监控系统作为火灾自动报警系统的预警子系统，由电气火灾监控主机、电气火灾监控单元、剩余电流式电气火灾探测器以及测温式电气火灾探测器组成，通过现场总线构成一套完整的预防电气火灾的监控系统，数据可集成至高速公路监控系统。
高速公路电气火灾监控系统以防火分区为单位设置，采集数据后上传至监控主机，实现对高速公路电气安全预警。现场设置的传感器监测配电系统回路的漏电电流和线缆温度，异常时实时发出报警信号。

4.2.1 电气火灾监控子系统设备选型
 

4.3 消防设备电源监控子系统

高速公路电力电缆、燃气管线比较多，火灾风险高，消防设备比较多，消防设备电源监控系统主要功能就是用于监测消防设备的工作电源是否正常，保障在发生火灾时消防设备可以正常投入使用。
消防设备电源监控监控系统采用消防二总线，以高速公路防火分区设置区域分机采集消防设备电源状态，区域分机通过二总线接收多台传感器的电压、电流信息和开关状态信息，以此实现对消防设备电源工作状态的实时监视。

4.3.1 消防设备监控子系统设备选型

4.4消防应急照明和疏散指示系统

高速公路的隧道距离比较长，空间狭小，200米设置一个防火分区，一旦发生火灾，通过消防应急照明和疏散指示灯具指引快速疏散。 每个防火分区灯具数量较少，但是距离比较长，在每个防火分区设置小功率集中电源，通过光纤和控制器通讯，由于高速公路特殊环境，灯具需要具备IP65以上防护等级。
 4.4.1 消防应急照明和疏散指示系统设备选型

5. 高速公路供配电监控云平台

高速公路监控中心主要任务为确保高速公路路的各个子系统及操控设备能正常运转，并在发生事故时能迅速反应处理，因此高速公路监控中心就是整个高速公路安全管控系统的神经中枢，通过自动化监视与侦测设备，将高速公路上任一设备的状况迅速传递收集于监控中心中，使管理人员可以随时轻易的掌握所有情况。 
系统采集高速公路供电系统内各个智能设备的信息，有异常时通过短信或APP推送报警信号，并且可以派发工单，并且进行跟踪闭环处理。

5.1.  平台登录

软件采用B/S架构，用浏览器打开云平台链接、输入账户名和权限密码，进行登录，防止未授权人员浏览有关信息。

5.2.  平台导航

平台主页显示用户管理变配电站的概况，包括用能月报、选定的变配电站状态、变压器状态、运维中心、看板。
变电站状态
变电站状态包括概况、运行状态、当日事件记录、当日逐时用电曲线、用电概况。
变压器状态
变压器状态支持用户查询所有或某个站所的变压器功率、负荷率、等运行状态数据，支持按负荷率、功率等升、降序排名。
运维中心
运维中心展示当前用户管理的有关变电所在地图上位置及总量信息。

5.3.  电力监测

电力监测包括电力数据、变压器监测、运行报表、配电图、电力极值表、运行日报、平均功率因数监视和统计页面。 

5.4.  用电分析

用电分析包括用能报表、同比分析、环比分析、电能集抄、计量及线路损耗。 用能报表
用能报表显示各回路的用能数据，包括日报、月报、年报，日报显示分时用能，月报显示分日用能，年报显示分月用能，报表可以导出。

5.5.  事件记录

事件记录方便运维人员查看分析设备如断路器合分、门开门关、电流电压越限告警、烟雾报警、气体浓度越限报警、浸水报警、故障告警、短信志、平台运行日志等记录。

5.6.  安全用电

安全用电包括漏电监测和线缆温度监测。
漏电监测
漏电监测展示选中变配电站的漏电流和线缆温度及报警状况。
线缆温度监测
线缆温度监测界面展示了选中变配电站的线缆温度，选中需查看的监测点，点击查询可以查看线缆温度的历史数据

5.7.  运行环境

运行环境包括环境监测、视频监控、环境温湿度、仪表通讯状态、网关通信状态、视频监控、视频设备状态等。
环境监测
环境监测展示了变配电站内的环境状态，包括环境温湿度、水浸、烟雾、门状态等信息。 视频监控
视频监控展示了当前实时画面（视频直播），选中某一个变配电站，即可查看该变配电站内视频信息。
 
环境温湿度
环境温湿度展示变电所内仪表记录的环境温湿度信息，并可导出为excel。
 
视频设备状态
视频设备状态展示了变电所内视频设备的在线情况。

5.8.  设备控制

设备控制包括遥控定义、照明控制以及控制操作日志。
照明控制
照明控制可以控制灯泡的亮灭，选择“变配电站”，点击勾选要控制的设备，点击“控制”按钮，在弹出层选择设备状态，点击“确定”。

5.9. 设备管理

设备管理包括设别定义、设备档案和设备报表，在设备档案中对变电所设备进行维护处理。
设备档案
设备档案中选择变电所，对设备定义的模板进行导入 ，有新增、修改、删除、复制等操作，对变电所设备进行维护管理。/
设备报表
设备报表展示了各个变电所的设备状况，并根据设备档案中填写的安装时间和质保期得出建议更换时间，并在举例建议更换时间7天内提示用户更换设备。

5.10. 运维管理

运维管理包括任务管理、巡检记录、缺陷记录三部分，其中任务管理可以完成任务的创建、发布、任务完成情况查询；巡检记录是巡检任务的执行情况和执行明细，缺陷记录是消缺任务创建、发布、完成状态情况查询。
任务管理
任务管理页面可以发布巡检或消缺任务，查看巡检或消缺任务的状态和完成情况，可以点击查看任务查看具体的巡检信息。
 
巡检记录
巡检记录显示了巡检任务的完成情况，以及巡检详情。 缺陷记录
缺陷记录记录了各个变电所运维巡检过程中上传的缺陷信息。

5.11. APP支持

电力运维手机支持“监控系统”、“设备档案”、“待办事项”、“巡检记录”、“缺陷记录”、“文档管理”和“用户报告”七大模块，支持一次图、需量、极值、用电量、视频、曲线、温湿度、同比、环比、电能质量、各种事件报警查询，设备档案查询、待办事件处理、巡检记录查询、用户报告、文档管理等。

1. 售后承诺和质量保证

6.1 维护服务

我公司的技术人员将负责系统工程的安装、调试及优化等工作，提供全面、及时的培训、维护、咨询服务，并配合用户管理系统的运行。
在整个系统运行期内，系统所有故障问题的检测和恢复均由我公司负责，并作现场测试和恢复。在故障问题发生时，我公司将及时派出富有经验的工程师（或工程师小组），利用有关工具和测试设备，检测问题所在，并及时提出解决方案。具体地说，我们公司将成立专项服务小组，由技术部工程师负责该项目所涉及人员的技术培训及解决日常出现的一些问题。我公司将免费接受用户的电话技术咨询和书函技术咨询，帮助用户解决在应用过程中遇到的各种技术问题。
技术支持热线电话：800-820-6632
对于非设备性故障或一般性故障以及电话技术咨询，我公司保证在1小时内给予回应，必要时派专业技术人员到达现场处理故障。
对于设备性故障，一方面在系统设计时，我们尽量避免单点故障，另一方面我们将利用我们公司的零备件应急供应体系，及时排除故障，保证不影响系统的正常运行。

6.2 维修服务

系统自验收合格之日起，免费保修三年，终身维护。系统常规软件终身免费维护。
在质保期间发生问题，我方会在收到通知后及时响应，24小时内派合格的技术人员并携带工具无条件到现场作技术服务，除非该问题可以通过通讯解决。
在质保期内，如因我方责任需要调换或修理合同设备，并由此引起合同设备停机时，则有关合同设备的质保期按实际停机时间相应延长。重新修理或更换后的合同设备部件的质保期为修理和更换完毕并经双方确认相应延长，但不能少于规定的一年质保期。
在质保期满后30天内，买方因在质保期内发现合同设备有缺陷而出具的索赔证明仍然有效。
免费维修期内人为或自然灾害引起的故障或损坏，仅收取维修成本费。
免费维修期以外的维修服务仅收取维修成本费。

6.3 更新改进服务 

本公司产品设计更新提高或软件版本升级，我司将即时通知和协助需方进行已运行系统的改进提高，并无偿提供软件新版本，使用户的系统处于最先进的水平和最完善的状态。
用户对系统改制、扩容、拆点等不同要求，公司将及时、准确地予以满足。

6.4 质量保证

我公司通过了ISO9001认证。公司各项与质量有关的活动均严格按ISO9001:2008的要求开展。
公司从产品的整个过程对产品的质量进行控制。对订货合同，公司组织相关人员进行认真评审，并及时将评审结果传达给相关人员，以确保产品能充分满足顾客的要求。
在产品的设计和开发过程中，开发人员根据顾客的要求，相关的国际、国家、行业标准以及相关法律和法规编制开发计划。
在设计和开发的过程中，分阶段的进行设计评审和设计验证，设计完成后，选择能代表顾客的单位进行确认，确保公司的设计能满足顾客的要求。
在原材料的采购方面，本公司事先对供应商进行调查，确信他们的质量保证能力后才会实施采购。
在生产安装和加工的过程中，本公司制订了完善的工艺指导书，并在管理人员的监督下由生产人员实施操作，以保证产品的均一性及质量的稳定性。
在检验和试验的过程中，首先由质管部和开发部一起按企业标准制订检验标准和检验作业指导书，并指导检验人员严格执行。本公司的检验和试验设备先进、齐全，且都经过相关技术监督部门的校验，确认合格后方可使用。检验中发现的产品不合格会及时反馈给责任部门，追查不合格原因，并限期整改。
本公司有完善的培训制度，员工上岗前必须按规定接受培训，经考核合格后方可上岗，保证每个岗位上均有一批训练有素的骨干人员，为产品的质量合格提供了强有力的保障。
我方保证货物是全新、未使用过的，是用一流的工艺和最佳材料制造而成的并完全符合合同规定的质量、技术规范和性能的要求。我方保证所提供的货物经正确安装、正常运转和保养在其使用寿命期内应具有满意的性能。在货物质量保证期之内，我方对由于设计、工艺或材料的缺陷而发生的任何不足或故障负责。

1. 典型案例

7.1荔浦至玉林段高速公路配电工程

荔玉高速公路是《广西高速公路网规划》“四纵六横三支线”布局中“纵二”荔浦至铁山港高速公路的组成部分，也是国家高速公路网G59广西境段重要组成部分。项目建成后，将成为桂林、梧州、玉林通往北海、湛江等沿海城市最便捷的高速公路通道，对于加快区域一体化步伐、促进经济社会发展具有重要意义。荔玉高速公路全长261.7公里，设计标准为双向四车道，工程内容包括：桥梁198座，隧道14座，涵洞、通道1759道，互通式立交20处，服务区5对。
本次针对荔浦至玉林高速公路配电工程项目中不同保护对象配置不同微机保护装置，10kV进线柜配置AM5-F线路保护装置，共22只；10kV变压器出线柜配置AM5-T变压器保护装置，共22只。0,4KV配电房，配置了PZ96L系列的多功能仪表800只；本工程10kV配电工程共有16个隧道变电所，为实时监视整个配电室的运行以及数据采集，该项目配置一套Acrel-2000Z电力监控系统，主要实现对荔浦至玉林高速公路各个变电所的用电监控与管理。监控范围为变电所的微机保护装置、电能表、变压器温控仪、EPS、UPS、无功补偿、发电机控制屏、油箱液位仪、水泵运行状态和水位、风机软启动器和照明控制器。本系统由用户管理层、网络通信层、现场设备层三部分组成，现场设置的电能表采用屏蔽双绞线连接至各分区数据采集器，各分区数据采集器将数据分类处理后，通过网线连接至局域网交换机上传至电力监控系统主机，实现电力设备集中监控功能。 

7.2广西崇左至水口高速电力监控系统

广西崇左到水口高速全线全长94.053公里，设置桥梁27座，隧道2座（其中特长隧道1座），互通式立交6处，服务区2处，停车区1处，管理分中心1处，主线收费站1处，匝道收费站3处。设置了变电所共8个变电站。监控仪表：微机保护装置AM5-F： 7台、AM5-T： 9台，电力参数监控仪PZ96L-E4/HKC 23台，电力参数监控仪PZ80L-E4/KC 172台， EPS电源柜7台，UPS电源柜2台，柴油发电机组6台。监控主机位于监控中心。 
本系统由用户管理层、网络通信层、现场设备层三部分组成，现场设置的综保、微机保护装置、电能表、变压器温控仪、EPS、UPS、无功补偿、发电机控制屏、油箱液位仪采用屏蔽双绞线连接至各配电房的通讯管理机，各配电房的通讯管理机将数据分类处理后，通过网线连接至高速公路局域网交换机上传至电力监控系统主机，实现电力设备集中监控功能。