導(dǎo)語：高速公路電力智能管理系統(tǒng)設(shè)計探究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:電力系統(tǒng)作為高速公路發(fā)展的核心部分應(yīng)當(dāng)率先采用智能化管理，科學(xué)便捷地保障電力系統(tǒng)平穩(wěn)運行。該文以高速公路隧道和所站配電房單元實現(xiàn)智能化建設(shè)管理為切入點，建立配電網(wǎng)絡(luò)仿真模型、模擬配電網(wǎng)絡(luò)運行、實現(xiàn)無人值守模式進行論述設(shè)計。整個智能管理系統(tǒng)領(lǐng)先采用三維立體形式呈現(xiàn)運行狀態(tài)，支持PC端/手機端實時監(jiān)測調(diào)整運行數(shù)據(jù)、啟停相關(guān)設(shè)備、遠(yuǎn)程排查故障燈功能，通過VR模擬可視技術(shù)幫助技術(shù)人員快速發(fā)現(xiàn)、快速分析、快速處理程序問題，極大減少故障排查成本，有效提升故障處理效率。

關(guān)鍵詞:高速公路;電力系統(tǒng);智能管理

2020年初福建省高速公路通車總里程達(dá)到5500km，實現(xiàn)了“縣縣通高速”的偉大成就。未來高速公路的路網(wǎng)覆蓋將更加密集，運營管理模式由傳統(tǒng)人工轉(zhuǎn)向智能化是發(fā)展的必然趨勢。機電維護部門是保障整個系統(tǒng)用電的重要部門，負(fù)責(zé)管理維護轄區(qū)內(nèi)所站、隧道和門架等系統(tǒng)，規(guī)范化、科學(xué)化、數(shù)據(jù)化管理保障供配電系統(tǒng)穩(wěn)定是高速公路運營管理系統(tǒng)順利運行的重要環(huán)節(jié)。隨著全國高速公路收費模式的重大改革，新增機電設(shè)備數(shù)量不斷增加，加之高速公路供電線路及相關(guān)設(shè)備長期暴露容易老化腐蝕，機電維護部門需要投入大量的人力、物力和財力來保障電力安全，因此本文設(shè)計電力智能管理系統(tǒng)，為全面實現(xiàn)智能化低成本運營管理的高速公路電力系統(tǒng)提供參考。

1福建省高速公路配電站房的現(xiàn)狀與存在的問題

1.1配電站房的現(xiàn)狀。福建境內(nèi)多為山地丘陵地貌，全省高速公路運營管理里程近6000km，人工管理任務(wù)十分繁重且難度極大。實際運行維護中的安全隱患如：環(huán)境溫濕度對現(xiàn)有設(shè)備性能和壽命影響較大（尤其是軸流風(fēng)機房），導(dǎo)致設(shè)備使用壽命大幅度縮短甚至引起安全事故；因系統(tǒng)功能、地理位置和人員配置等原因，技術(shù)員難以及時準(zhǔn)確掌控配電房主要設(shè)備的運行狀態(tài)，嚴(yán)重影響故障的排查和修復(fù)及時率，極有可能因小故障引起大問題；外場機房因無人值守，也存在設(shè)備被盜的可能。1.2配電站房存在的問題。1.2.1運營維護效率低。各配電站房距離遠(yuǎn)、信息傳遞慢、響應(yīng)時間滯后，導(dǎo)致運維效率比較低；維護人員少、維護里程長、設(shè)備超齡，目前人工巡檢難以達(dá)到國家現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。1.2.2設(shè)備運行環(huán)境差。原有站房建設(shè)落后于國家規(guī)定的配電站房標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)相關(guān)要求，且未裝設(shè)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)?，F(xiàn)場運行環(huán)境復(fù)雜，受雷擊災(zāi)害、小動物攻擊、高溫粉塵等外因素影響嚴(yán)重，影響設(shè)備使用壽命及導(dǎo)致故障停電。1.2.3缺失相關(guān)電子檔案。電力設(shè)備資產(chǎn)未及時形成電子檔案，基礎(chǔ)資料易丟失；設(shè)備改造、維修保養(yǎng)計劃實施不到位，無法準(zhǔn)確進行設(shè)備壽命周期管理。1.2.4無法采集分析電力數(shù)據(jù)。目前無法實時掌握用電情況，功率因數(shù)、諧波含量等用電數(shù)據(jù)無法采集；負(fù)荷率、負(fù)載率、設(shè)備使用效率、線損率無法統(tǒng)計。

2高速公路電力智能管理系統(tǒng)

2.1智能管理系統(tǒng)簡介。該智能管理平臺是為高速公路提供可靠性高、擴展性強、安全穩(wěn)定、人工成本少的一款電力管理平臺。通過關(guān)聯(lián)各所站、隧道配電房單元的相關(guān)設(shè)備以三維立體形式進行智能化監(jiān)測，包括一套電能監(jiān)控及能耗管理系統(tǒng)和若干套智能儀表、傳感器和通訊管理機，實現(xiàn)一級配電(10kV)的電參數(shù)監(jiān)測、線路運行狀態(tài)、輸配電電能損耗等配電設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)測、二級配電的車間動力用電、照明用電、消防應(yīng)急用電等分區(qū)分類電能能耗的統(tǒng)計分析，進行電力監(jiān)測的相關(guān)業(yè)務(wù)、信息報警、設(shè)備管理、實時監(jiān)控和環(huán)境監(jiān)測；收集設(shè)備告警的事件并及時安排處理、歷史事件的回顧，具有報表、巡檢和檔案管理等功能；精確顯示其所在的地理位置信息，可通過VR模擬可視技術(shù)實現(xiàn)遠(yuǎn)程查看或現(xiàn)場查看引導(dǎo)。2.2智能管理系統(tǒng)的實際運行中的作用。2.2.1多樣化智能巡檢巡查。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)集監(jiān)測攝像巡檢、采集數(shù)據(jù)巡檢及人工指派巡檢為一體的多樣化智能巡檢體系，通過電子巡檢和人工巡檢的協(xié)調(diào)配合，有效的降低漏檢和錯檢等情況。不但實現(xiàn)了無紙化數(shù)據(jù)采集記錄，同時能夠有效監(jiān)督和管理巡檢情況，實現(xiàn)巡檢電子化、信息化、智能化，從而最大程度提高巡檢工作效率，保證各系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行[1]。2.2.2高清人臉抓拍識別。本系統(tǒng)采用的高清人臉識別設(shè)備，擁有1200萬像素攝像頭，廣角范圍75°，即人員經(jīng)過進行抓拍及數(shù)據(jù)比對，并在手機端和網(wǎng)頁端同步提示巡檢人員到位或非巡檢人員告警，避免了設(shè)備電房遭到人為破壞。巡檢設(shè)備采用人臉識別技術(shù)落實了巡檢人員的崗位責(zé)任，人臉識別分辨高達(dá)98.7%具有唯一性，有效提高供配電系統(tǒng)的安全可靠性，消除安全隱患。2.2.3降低運營維護成本。本系統(tǒng)不需要在供電線路和機電設(shè)備上安裝其他設(shè)備，只是數(shù)據(jù)讀寫、統(tǒng)計和分析，大大降低了系統(tǒng)的構(gòu)建和維護成本。2.2.4實現(xiàn)高效信息化管理。巡檢設(shè)備采用智能化系統(tǒng)，可以通過各個站點站長在系統(tǒng)里進行分配任務(wù)，確保各班人員分工明確。采用無線網(wǎng)絡(luò)和RFID技術(shù)，實現(xiàn)電力設(shè)備巡檢工作的真正高效信息化管理。2.2.5提供智能管理引導(dǎo)。本系統(tǒng)采取AR技術(shù)增強現(xiàn)實，利用系統(tǒng)生成逼真的視聽虛擬環(huán)境，通過各種傳感設(shè)備使設(shè)備維護人員“沉浸”到現(xiàn)實環(huán)境中，便于高效識別故障位置。同時配備智能管理助手，通過故障預(yù)判分析后提出多種解決辦法可供技術(shù)人員選擇，并實現(xiàn)了智能助手對于部分故障問題的自動調(diào)節(jié)修復(fù)功能。

3系統(tǒng)模塊設(shè)計

3.1系統(tǒng)軟件架構(gòu)。該系統(tǒng)軟件主要由基礎(chǔ)硬件采集數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)平臺實現(xiàn)運維和工單管理，故障預(yù)警及響應(yīng)管理等，具體架構(gòu)如圖1所示。3.2模塊簡介。系統(tǒng)采用分層、分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計，按間隔單元劃分，模塊化設(shè)計，整個系統(tǒng)分為3層：系統(tǒng)管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場測控層[2]。系統(tǒng)支持云平臺運營模式，可將配電智能終端或電力監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳至云平臺，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析及處理，促進信息資源的共享，實現(xiàn)手機APP終端等設(shè)備訪問。模塊簡介見表1。

4設(shè)備應(yīng)用

4.1功能描述。使用者可以通過頁面配置各單位下設(shè)備單元進行參數(shù)的設(shè)置和一次性系統(tǒng)的調(diào)整，方便對設(shè)備數(shù)據(jù)信息進行更新和修改，通過配置參數(shù)來改變設(shè)備運行時所使用的變量，觸發(fā)相應(yīng)參數(shù)配置下的功能的響應(yīng)并返回所需的數(shù)據(jù)，智能助手可通過監(jiān)測維護系統(tǒng)運行，自動調(diào)節(jié)相關(guān)變動參數(shù)來實現(xiàn)無人化智能管控。因系統(tǒng)所涉及的功能模塊繁多，在此引用設(shè)備的相關(guān)編碼文件和該模塊的分層思路功來對模塊類圖進行大體的描述介紹，如表2所示。4.2項目優(yōu)勢。本項目具有以下優(yōu)勢：（1）兼容有線、無線通信，支持混合模式，完美解決偏僻配電站房的通信難題；（2）支持多種智能運維設(shè)備的無縫接入，支持工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約及定制規(guī)約的融合；（3）采用線上加線下的整合與互動，實現(xiàn)智能運維的端對端服務(wù)；（4）采用帶數(shù)據(jù)采集、運維數(shù)據(jù)挖掘及云計算、智能感知等先進信息技術(shù)，確保該系統(tǒng)安全、可靠運行；（5）完善的預(yù)警機制及告警分析，能提供及時的告警推送及評估；（6）兼容移動端、網(wǎng)頁端的應(yīng)用，實現(xiàn)管理的快捷與便捷；（7）基于5G通訊技術(shù)的硬件解決方案，應(yīng)用邊緣計算，廣泛兼容，讓數(shù)據(jù)安全可靠，光速傳輸速度更快更穩(wěn)，智慧協(xié)同，系統(tǒng)感知，實現(xiàn)遠(yuǎn)程運維；（8）配備智能助手，通過簡潔明了的操作引導(dǎo)實現(xiàn)快速上手。

5實際應(yīng)用案例

福州高速福銀段電房率先試行電力系統(tǒng)智能化運營管理模式，該路段智能化電力系統(tǒng)改造建設(shè)至今運行平穩(wěn)高效。技術(shù)人員可通過PC端/手機端實現(xiàn)對該路段配電設(shè)備、隧道配電箱電力參數(shù)及電房環(huán)境等數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程實時在線監(jiān)測。通過設(shè)備分布實景圖實時了解供電系統(tǒng)的運行狀態(tài)：（1）數(shù)據(jù)體現(xiàn)。系統(tǒng)采集相關(guān)電力參數(shù)并自動生成曲線圖等形式體現(xiàn)，并比對歷史數(shù)據(jù)進行智能化分析管理來降低能耗。通過手機APP端，隨時對各種電力數(shù)據(jù)直觀查看，如圖2所示。（2）實時監(jiān)測。對設(shè)備周圍進行環(huán)境監(jiān)測，包含濕度、溫度等氣候數(shù)據(jù)的采集匯總。（3）VR體驗。通過VR實景模式現(xiàn)場勘察故障問題、線路走向、設(shè)備布局等，實時動態(tài)顯示各接線圖上的運行參數(shù)和設(shè)備運行狀況，能夠結(jié)合故障預(yù)判情況引導(dǎo)技術(shù)人員完成現(xiàn)場工作，如圖3所示。（4）縮減成本。實時監(jiān)測用電量與電費分析，自動進行電能消耗的統(tǒng)計與分析，結(jié)合電力公司賬單結(jié)構(gòu)進行峰谷平統(tǒng)計與記錄，從技術(shù)層面上降低用電成本、人力成本和管理成本。（5）智能運維。系統(tǒng)提供智能助手引導(dǎo)，支持通過平臺的告警與線下的巡檢、維修關(guān)聯(lián)、進行維修任務(wù)分配、工單派送及跟進、并可實現(xiàn)定期巡檢及維修、維護業(yè)務(wù)的信息化管理，如圖4所示。

6結(jié)語

本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)智能化運營管理高速公路電力系統(tǒng)，智能助手自動生成每日工作方案可供選擇，使用者也可根據(jù)日常和特殊巡檢工作實際需要及特點，具有可安排周期、可計劃路線、可記錄數(shù)據(jù)、可監(jiān)督工作狀態(tài)、可匯總報告數(shù)據(jù)等功能，并可與現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)無縫連接，有效地了解、檢查巡檢工作狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備或線路上的事故隱患，提升機電設(shè)備運行的安全性，降低生產(chǎn)運營成本，提高工作效率，具有低成本、輕便易操作，設(shè)備使用時間長等顯著優(yōu)點，能夠有效彌補當(dāng)下高速公路電力管理中的難點和缺點，同時也為未來實現(xiàn)高速公路智能化運營管理提供了可靠有效的先行經(jīng)驗[3]。高速公路電力智能管理系統(tǒng)所具備的應(yīng)用價值，以及低成本、高效率的顯著優(yōu)勢，結(jié)合當(dāng)前高速公路迅速發(fā)展下的廣闊市場需求，可以得知電力智能管理系統(tǒng)有著必然的推廣可行趨勢。

參考文獻(xiàn)

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[3]戴力.GPS在電力自動化的應(yīng)用研究[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2012（6）：98-101.

作者:黃見和 單位:福建高速福州管理分公司