綜合電力監(jiān)控系統(tǒng)在青島海灣大橋的應(yīng)用

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為提高青島海灣大橋的生產(chǎn)與管理效益，通過設(shè)置海灣大橋電力監(jiān)控系統(tǒng)，利用先進(jìn)成熟的計算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)、多媒體技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大橋沿線各類供配電設(shè)施、照明設(shè)施（路燈照明、景觀照明、橋梁布局照明）的配電自動化、無人值班、自動操縱、自動監(jiān)測等，推動海灣大橋機(jī)電設(shè)施管理向自動化、綜合化、集中化、智能化方向進(jìn)展。

青島海灣大橋綜合電力監(jiān)控系統(tǒng)電力參數(shù)監(jiān)控

青島海灣大橋是青島市道路交通網(wǎng)絡(luò)中膠州灣東西岸跨海通道的重要組成片面，也是山東省“五縱四橫一環(huán)”馬路網(wǎng)主框架的重要組成片面。青島海灣大橋起于青島側(cè)膠州灣高速李村河處，設(shè)李村河互通立交與膠州灣高速馬路相接；設(shè)計終究黃島側(cè)膠州灣高速東1km處，順接濟(jì)青南線設(shè)計起點(diǎn)；中間設(shè)紅島互通與擬建的紅島連接線相接。

一、系統(tǒng)構(gòu)成

（一）系統(tǒng)組成布局

海灣大橋沿線共設(shè)有4處變電所（紅島管理中心（大橋主變電所）、紅島收費(fèi)站、黃島養(yǎng)護(hù)工區(qū)、青島主線收費(fèi)站）、2處箱式變電站（李村河南收費(fèi)站、李村河北收費(fèi)站），橋梁段設(shè)置中壓供電系統(tǒng)及若干埋地變、路燈照明配電箱、檢修配電箱、景觀照明配電箱、交通信號燈（航道障礙燈、航道標(biāo)志燈）、除濕設(shè)施等。根據(jù)該路運(yùn)營管理體制方案、沿線供配電設(shè)施的分布處境及從系統(tǒng)穩(wěn)當(dāng)性啟程，本工程考慮沿線共設(shè)置27處電力監(jiān)控子站，其中，橋上無人監(jiān)控子站25處，收費(fèi)站變電所監(jiān)控子站2處（紅島變電所監(jiān)控子站、青島主線變電所監(jiān)控子站）。考慮到供電系統(tǒng)布局以及管理的便捷性，李村河南、北兩處收費(fèi)站箱式變電站的電力監(jiān)控信號就近納入青島主線變電所監(jiān)控子站。

（二）系統(tǒng)監(jiān)控層次

系統(tǒng)可以分為三個層次：監(jiān)控子站層（現(xiàn)地設(shè)備層）、通信網(wǎng)絡(luò)層、監(jiān)控管理層（遠(yuǎn)方集控層）。

監(jiān)控子站層的各電力參數(shù)監(jiān)控設(shè)備（高、低壓測控單元、低壓智能無功補(bǔ)償操縱器、ATS操縱器、變壓器溫控儀、發(fā)電機(jī)操縱屏、UPS、交流接觸器等）分別通過RS485總線與通信管理機(jī)相連，通信管理機(jī)舉行協(xié)議轉(zhuǎn)換成Ethernet數(shù)據(jù)，然后通過通信網(wǎng)絡(luò)層（冗余光纖工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)）與監(jiān)控管理層舉行數(shù)據(jù)通信；監(jiān)控子站層的視頻監(jiān)測設(shè)備（球型遙控攝像機(jī)、環(huán)境傳感器等）經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器后將模擬視頻數(shù)據(jù)和串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成Ethernet數(shù)據(jù)后，同樣通過通信網(wǎng)絡(luò)層（冗余光纖工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)）與監(jiān)控管理層舉行數(shù)據(jù)通信。通信網(wǎng)絡(luò)層是電力監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵之一，系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳季植捎铆h(huán)形布局，如圖1所示：

綜合工程投資及運(yùn)行的穩(wěn)當(dāng)性，本系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳季诌x用環(huán)形布局，采用冗余單模光纖環(huán)網(wǎng)技術(shù)，根據(jù)海灣大橋的路線特點(diǎn)及供配電設(shè)施的分布處境，在紅島～青島間、紅島～黃島間分別構(gòu)建冗余千兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，構(gòu)建海灣大橋電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)布局。

監(jiān)控管理層（遠(yuǎn)方集控層）由電力監(jiān)控主機(jī)（互為備用）、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、視頻主機(jī)、打印機(jī)等設(shè)備由交換機(jī)連接，通過通信網(wǎng)絡(luò)層與現(xiàn)地各監(jiān)控子站舉行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)電力參數(shù)監(jiān)控子系統(tǒng)的SCADA功能和變電所視頻監(jiān)視子系統(tǒng)的監(jiān)視、操縱、錄像等功能。同時監(jiān)控管理層將電力監(jiān)控信息通過通信系統(tǒng)上傳給海灣大橋監(jiān)控中心。

二、系統(tǒng)主要功能

海灣大橋電力監(jiān)控系統(tǒng)功能可以劃分為：電力參數(shù)監(jiān)控子系統(tǒng)（含供配電、照明等），變電所視頻監(jiān)視及環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)等片面。如圖2所示：

（一）電力參數(shù)監(jiān)控子系統(tǒng)

遙測功能

1.10kV進(jìn)線三相電壓、電流、有功功率，無功功率、功率因素、頻率、電能；

2.低壓總開關(guān)回路三相電壓、電流、有功功率，無功功率、功率因素、頻率、電能；

3.0.4kV饋線三相電壓、三相/單相電流、功率因素、有功功率，無功功率、頻率；

4.發(fā)電機(jī)輸出三相電壓、電流、有功功率，無功功率、功率因素、頻率；

5.外場照明回路三相電壓、電流、有功功率，無功功率、功率因素；

6.UPS輸入/輸出電壓、頻率、電池工作參數(shù)、負(fù)載。

遙信功能

1.10kV進(jìn)線開關(guān)狀態(tài)與故障報警；

2.變壓器超溫狀態(tài)、變壓器風(fēng)機(jī)開停狀態(tài)、故障報警等；

3.0.4kV總進(jìn)線開關(guān)狀態(tài)與故障報警；

4.0.4kV出線手/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)狀態(tài)、斷路器運(yùn)行狀態(tài)及故障報警；

5.ATS位置狀態(tài)；

6.無功補(bǔ)償狀態(tài)信號及刀熔開關(guān)熔斷器接通信號；

7.柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)及故障報警、出線開關(guān)狀態(tài)；

8.UPS運(yùn)行狀態(tài)；

9.監(jiān)測變電所風(fēng)機(jī)及照明配電箱手動/自動狀態(tài)、繼電器狀態(tài)及故障報警。

遙控功能

1.10kV開關(guān)

2.0.4kV低壓進(jìn)線總開關(guān)

3.0.4kV低壓饋線斷路器或照明回路交流接觸器

4.ATS開關(guān)

5.柴油發(fā)電機(jī)組

（二）變電所視頻監(jiān)視子系統(tǒng)

變電所視頻監(jiān)視子系統(tǒng)中應(yīng)實(shí)現(xiàn)如下功能：

1.畫面監(jiān)視、多畫面分割和畫面切換功能，可以對不同變電站的不同監(jiān)視點(diǎn)舉行實(shí)時監(jiān)視和切換。

2.操縱操作，即對各變電站監(jiān)視點(diǎn)攝像設(shè)備的光圈、焦距等舉行操縱；此外，一些輔佐操縱操作也是務(wù)必的，包括變電站室內(nèi)燈光的開/停，告警裝置的投入/解除等。

3.事情告警功能，當(dāng)變電站現(xiàn)場有奇怪處境發(fā)生時（如盜警、火警等），后臺系統(tǒng)能急速告警。

4.畫面記錄、回放功能。當(dāng)變電站發(fā)生奇怪告警時，能自動記錄事發(fā)時的現(xiàn)場處境。

5.事情查詢功能。可分類檢索各變電站，各監(jiān)視點(diǎn)的告警記錄，結(jié)合畫面記錄、回放功能，可對奇怪告警時的現(xiàn)場情景舉行回放。

三、系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)

（一）系統(tǒng)實(shí)時性指標(biāo)：

系統(tǒng)應(yīng)對系統(tǒng)事情供給快速和恒定的響應(yīng)性，以高效，快速，穩(wěn)當(dāng)和切實(shí)的方式反映系統(tǒng)事情，系統(tǒng)實(shí)時響應(yīng)性應(yīng)得志以下指標(biāo)：

1.模擬量變化傳送≤5秒；

2.操縱命令傳送≤3秒；

3.畫面調(diào)用時間≤1～5秒；

4.畫面自動刷新周期5秒（1～10秒可調(diào)）；

5.模擬量和數(shù)字量的掃描周期2秒（1～10秒可調(diào)）；

6.脈沖計數(shù)量采集周期15分；

7.開關(guān)變位到報警信息推出時間≤2秒；

8.雙機(jī)切換時間≤60秒；

（二）系統(tǒng)的穩(wěn)當(dāng)性指標(biāo)：

系統(tǒng)和系統(tǒng)設(shè)備務(wù)必能保證長期穩(wěn)定運(yùn)行。有足夠的穩(wěn)當(dāng)性，得志以下穩(wěn)當(dāng)性指標(biāo)：

1.系統(tǒng)平均無故障運(yùn)行時間（MTBF）：≥25000小時；

2.數(shù)據(jù)采集及操縱裝置平均無故障時間（MTBF）：≥40000小時；

3.系統(tǒng)全體設(shè)備均能保證長期穩(wěn)定穩(wěn)當(dāng)運(yùn)行。

（三）系統(tǒng)的可用性指標(biāo)：

系統(tǒng)在完成系統(tǒng)重要功能（SCADA、歷史數(shù)據(jù)存儲、通信、網(wǎng)絡(luò)分析）的前提下，得志以下性能指標(biāo)：

1.系統(tǒng)可用率≥99.9%；

2.遙控執(zhí)行穩(wěn)當(dāng)率≥99.99%；

四、終止