摘要：中国新型工业化、信息化、城市化、农业现代化加快发展，经济结构加快转型，交通总量将保持快速增长趋势，各项业务发展要求提高国家公路网络的服务能力和水平。收费站、互通枢纽、服务区、隧道等配置在高速公路沿线的供配电、照明、通风、排水等机电设备数量急剧增加。设计一套集成的能源管理系统，包括电力监控、电能计量、电能质量控制、能耗分析、电气安全、运维检查管理等。，可以有效降低工作人员的劳动强度，提供生命证。

关键字：信息化；高速公路；电力监控；电气安全

1概述

新高速公路块村营(省)段供配电照明施工图设计的供配电系统主要负责交通工程机电设备和房屋建筑设施的供电。为有效供电机电和房屋建筑服务设施，本项目在各站区设置了10kV室内变电站，柴油发电机作为备用电源，确保重要负荷用电。

交通工程机电设备和房屋建筑设施的电源接入。为有效供电机电和房屋建筑服务设施，本项目在隧道、收费站、服务区、管理中心等场所设置变电站，以柴油发电机为备用电源，确保重要负荷用电。收费站和服务区:九圣营收费站、北新庄收费站、惠县服务区、金牛寺服务区和主停车区的供配电系统。隧道部分:香炉寺、横岭、马沟、南湖、韩口、白藜蒿、柳园、轿顶山、南马鞍、王莽岭隧道的供配电系统。

2项目方案

2.1项目需求

1电力监控功能要求

数据采集功能:采集电压、电流、有功功率、无功功率和监控线路的频率；采集变压器温度等。；采集开关状态信号，监控断路器状态；屏幕显示功能:画面美观、清晰、色彩鲜艳、柔和，窗口界面风格统一；显示屏幕可以显示在多个窗口；具有历史数据的图表显示功能，显示结线图的实时工况、曲线(负荷曲线、电压曲线等)。).

报表打印功能:系统有一个简单、方便、灵活的报表生成子程序，可以打印各种类型的日、月、年报，日报可以保存一年，年报可以保存十年；事件记录和回忆功能:系统可以记录和打印开关跳跃和关闭，相应显示屏幕变色、闪光、报警和屏幕显示事件信息；当系统对模拟量产生限值时，可以打印记录并报警；系统具有事件回忆功能；系统自动记录发生的各种事件，方便操作人员了解供配电系统的历史情况；系统应该有一个简单的时尚分析表；人机对话操作功能:

2电气火灾监测功能要求

电气火灾监测主要用于防止金属短路、过载故障或接地电弧故障，由于线间端子或线路发热温度缓慢升高，或泄漏电流缓慢增大，从而引起火灾。

电气火灾监控主机应具有故障报警指示功能、复位功能、消音功能等。电力监控系统可以在电力监控计算机上实现电气火灾检测数据的实时监控，具体要求与电力监控相关。

3数据传输

电力监控数据和电气防火监控数据由变电站内的以太网交换机汇总，收费站内的数据传输到站内监控系统交换机，服务区内的数据传输到服务区监控室内的监控交换机，通信系统配备光缆传输到管理分中心；数据通过管理分中心的三层以太网交换机传输到电力监控计算机。各个领域的弱电管道由建筑配电专业统一实施。

2.2产品需求

1AM4保护装置

该装置可根据不同的设备灵活配置不同的保护功能，可实现10kV及以下电压等级变配电站的保护测控功能，适用于线路、母联、配电变压器、PT等设备的保护和自动控制功能。

采用高性能硬件平台，工业级元件，EMC设计严格，具有在线自检测试程序；应采用独立的CPU和独立的RAM，采用高性能处理器作为保护CPU，配置大容量的RAM和Flash，使产品具有极强的数据处理、逻辑操作和信息存储能力。

该装置采用全汉化大屏幕液晶显示，人机界面清晰易懂；按钮设计灵活舒适，菜单操作简单方便；配备计算机界面调试分析软件，调试维护简单方便。

至少有8个模拟通道，可以选择保护电流和电压输入；交流电压输入端口应连接相电压、接线电压或零序电压或不平衡电压，以适应各种PT接线方式。应具有零序零序电压测量功能，并配合电力监控系统实现小电流接地选线功能。至少12个交流DC和110V/220V自适应开关输入。至少5个开关输出；所有接口资源都支持图形可编程和任意配置。至少有1个RS485通信接口和1个RS232维护口。

2多功能数字电表

AMC系列智能电力采集监控装置是针对电力系统、工矿企业、公共设施、智能建筑的电力监控需求而设计的智能仪器。它集成了电力参数的测量(如单相或三相的电流、电压、有功功率、无功功率、视觉功率、频率、功率因数)和电能监测和评估管理。与此同时，它还具有多种外部接口功能供用户选择：配有RS485通信接口，采用MODBUS-RTU协议，可以满足通信网络管理的需要；4-20mA的模拟输出可以对应测量的电参数，满足DCS等接口的要求；具有开关输入和继电器输出，可以实现断路器开关的“遥信”和“遥控”功能。在实时电力监控系统中，采用高亮度LED/LCD显示界面，通过按键实现参数设置和控制。常规的电力变送器和测量仪器可以直接替代。该仪器作为一种智能、数字化的前端采集元件，已广泛应用于各种控制系统、SCADA系统和能源管理系统。

2.3产品方案

本工程10kV/0.4kV配电工程共有24个变电站，以香炉寺隧道变电站为例，如下图所示：

3系统需求

为了实时监控整个配电室的运行和数据采集，该项目配备了一套AcrelEMS-HIW高速公路综合能效系统，主要实现对新高速公路各变电站的用电监控和管理。监控范围为变电站的微机保护装置、电能表、变压器温度控制仪。EPS、UPS、无功补偿、发电机控制屏、邮箱液位仪、风扇软启动器、电气火灾监测等。该系统由三部分组成:用户管理层、网络通信层和现场设备层。现场设置的电能表通过屏蔽双绞线连接到每个分区的数据采集器。数据分类处理后，每个分区的数据采集器通过网线连接到局域网交换机上传到电力监控系统主机，实现电力监控功能。整个系统的结构如下:

系统架构图

AcrelEMS-HIW高速公路综合能效系统可以实现以下功能：

电力综合看板；全段监控；实时监控；电参查询；操作报告；实时报警；历史事件查询；

故障记录；事故记忆；曲线查询；用户权限管理；电气火灾监测；遥控功能

5现场安装图片

本工程微机保护分散安装在各高压开关柜上，如下图所示，保护装置、电气火灾监测装置和电能现场安装。

6结语

AcrelEMS-HIM高速公路综合能效管理系统为高速公路能源管理提供全方位的监控和控制，主要包括电力监控、电气消防、能耗分析、电能质量监控和控制、环境监控等功能。其中，电力监控系统和电气火灾监控系统主要设置在隧道、收费站、服务区等场所的供配电系统，便于运营维护人员实时检测高速公路沿线供配电设施的运行状况，及时发现电气安全隐患和电气故障，并能报告和统计场所用电数据。有效降低工作人员的劳动强度，提高生活效率。

参考文献

[1] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.6月版

[2] 安科瑞35KV以及下变电所智能配电系统设计与产品二次原理图集.2020.10月版

[3] 安科瑞用户变电站综合自动化与运维解决方案.2020.5月版