智能配電技術(shù)在高速公路上的應(yīng)用研究

田震 杜超

摘 要：隨著國家對高速公路隧道通車安全的重視，其隧道配電設(shè)備的正常運(yùn)行顯得尤為重要;對高速公路運(yùn)營單位而言，高速公路配電系統(tǒng)站點(diǎn)分散，維護(hù)里程遠(yuǎn)，且配電設(shè)備眾多，故障巡查耗時(shí)耗力;隨著運(yùn)營年限增加，運(yùn)行配電設(shè)備逐年老化，運(yùn)營單位的運(yùn)維不堪重負(fù)，智能配電技術(shù)為高速公路運(yùn)維難題提供了一種全新的解決思路，利用大數(shù)據(jù)分析手段，專家級的故障診斷方案，可以大大減輕運(yùn)營單位的負(fù)擔(dān)。

關(guān)鍵詞：運(yùn)維;智能配電;大數(shù)據(jù)分析;故障診斷

1 目前高速公路配電運(yùn)營方案

目前高速公路的運(yùn)營中配電系統(tǒng)的維護(hù)檢修方式主要有三種：事故檢修、定期檢修和預(yù)防性檢修。

事故檢修即根據(jù)本地電力監(jiān)控的報(bào)警或者巡檢過程中發(fā)現(xiàn)故障，針對事故設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的檢修，運(yùn)營中心派出維護(hù)人員到現(xiàn)場進(jìn)行故障檢查，電力維護(hù)，通過設(shè)備圖紙或平常經(jīng)驗(yàn)，對現(xiàn)場設(shè)備故障進(jìn)行分析排查，根據(jù)故障情況給出解決方案和恢復(fù)時(shí)間。

定期檢修是根據(jù)高速公路配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況和管理方式，對隧道內(nèi)設(shè)備和配電房設(shè)備進(jìn)行定期的檢修，是高速公路系統(tǒng)配電系統(tǒng)維護(hù)的重要內(nèi)容，對設(shè)備定期使用情況、運(yùn)行情況、故障情況進(jìn)行登記。

預(yù)防性檢修是最好的檢修方式，根據(jù)高速公路配電設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)和故障發(fā)生周期，可以提前發(fā)現(xiàn)故障，在故障發(fā)生的萌芽狀態(tài)把故障解決。

2 目前高速公路配電維護(hù)方案存在的弊端

2.1 運(yùn)行維護(hù)工作被動(dòng)且不規(guī)范

維護(hù)工作主觀性太強(qiáng)，缺乏規(guī)范化管理，人為因素太多，對系統(tǒng)故障的發(fā)生和解決缺乏過程性記錄，故障表征現(xiàn)象、發(fā)生原因、發(fā)生頻次、解決方案等都沒有納入信息化管理平臺(tái)。

配電維護(hù)人員的定點(diǎn)檢查和隨機(jī)抽查，工作負(fù)擔(dān)很大，對于維護(hù)人員的責(zé)任心要求很高，監(jiān)督和考核的形式化可能導(dǎo)致配電系統(tǒng)存在很大隱患。

2.2 管理的信息化水平不高

目前大多數(shù)運(yùn)行維護(hù)管理工作未實(shí)現(xiàn)信息化，資產(chǎn)資源劃分變動(dòng)頻繁，有設(shè)備至今均無完備的設(shè)備履歷資料，早期建設(shè)的系統(tǒng)資料嚴(yán)重丟失，更新后的資產(chǎn)管理和使用者對設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀況不明確，很多問題都要通過人為方式尋找初始建設(shè)的資料，通過第三方解決問題，因此增加了維護(hù)部門的運(yùn)維難度和復(fù)雜度，且缺乏詳細(xì)完整的技術(shù)地圖，當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)，不能及時(shí)地定位故障，導(dǎo)致故障解決時(shí)間較長。

3 智能配電在高速公路中的應(yīng)用研究

智能配電系統(tǒng)是將運(yùn)行設(shè)備的數(shù)據(jù)通過互聯(lián)互通產(chǎn)品上傳至邊緣控制平臺(tái)，再通過管理平臺(tái)應(yīng)用分析軟件為用戶提供一套高效的運(yùn)行維護(hù)方案。

3.1 智能配電系統(tǒng)基本架構(gòu)（圖1）

3.2 智能配電系統(tǒng)在高速公路應(yīng)用與其它環(huán)境差異

智能配電系統(tǒng)相較于銀行、醫(yī)院、工廠等集中環(huán)境，在高速公路的配電系統(tǒng)主要體現(xiàn)：高速公路配電系統(tǒng)安裝比較分散，線路狹長，網(wǎng)絡(luò)分配范圍廣，無線網(wǎng)絡(luò)信號差，循環(huán)維護(hù)周期長，維護(hù)安全系數(shù)高，故障解決響應(yīng)時(shí)間長。

3.3 智能配電系統(tǒng)在黔大東清高速公路隧道配電系統(tǒng)的新應(yīng)用

3.3.1 引入二維碼設(shè)備資產(chǎn)管理系統(tǒng)

將配電柜信息、資產(chǎn)文檔等通過二維碼信息將設(shè)備綁定（圖2），今后通過掃描二維碼能清晰了解該設(shè)備的所有資源信息。

3.3.2 將所有運(yùn)行設(shè)備納入健康狀態(tài)圖（圖3）監(jiān)測系統(tǒng)

可以對接入智能配電系統(tǒng)中的所有設(shè)備進(jìn)行健康狀態(tài)監(jiān)測，通過健康狀態(tài)圖能清晰了解到無異常設(shè)備、輕微異常設(shè)備、特別關(guān)注設(shè)備、重要影響設(shè)備對應(yīng)情況，設(shè)備在運(yùn)行過程中通過智能配電系統(tǒng)對其進(jìn)行準(zhǔn)確分析判斷，并實(shí)時(shí)將其表現(xiàn)在健康狀態(tài)圖中，對于輕微異常設(shè)備、特別關(guān)注設(shè)備、重要影響設(shè)備通過點(diǎn)擊該狀態(tài)可以深入了解其狀態(tài)原因，為維護(hù)人員提供一個(gè)最優(yōu)維護(hù)診斷方案。

3.3.3 可以提供設(shè)備各種完善的分析報(bào)告

如設(shè)備報(bào)告圖能了解各設(shè)備的參數(shù)設(shè)置，能耗狀況，使用壽命情況，不同時(shí)段電流變化，可以根據(jù)圖形變化推斷出設(shè)備故障原因。

如故障報(bào)告圖能了解故障設(shè)備的故障原因，發(fā)生時(shí)間，在一段時(shí)間的故障發(fā)生率，為設(shè)備維護(hù)提供可靠依據(jù)。

如系統(tǒng)能耗報(bào)告圖能清楚地告訴整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行能耗情況，哪些設(shè)備運(yùn)行能耗超標(biāo)，哪些設(shè)備運(yùn)行能耗不正常等，為系統(tǒng)是否正常運(yùn)行提供判斷依據(jù)。

4 智能配電系統(tǒng)在高速公路使用存在的問題

4.1 modbus RTU網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)生故障導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓

因?yàn)閙odbus本身采用輪詢查找的通訊方式，一旦網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)幾個(gè)儀表發(fā)生故障，將導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通訊速率大大下降。雖然本地串口服務(wù)器可以讀取儀表數(shù)據(jù)，但是上位主機(jī)因?yàn)橥ㄓ嵥俣忍@示數(shù)據(jù)中斷。

4.2 智能配電系統(tǒng)設(shè)備選型存在通信非標(biāo)協(xié)議設(shè)備問題

在智能儀表的低壓測控儀表中，基本上全部采用了標(biāo)準(zhǔn)的modbus RTU通訊協(xié)議，對于智能網(wǎng)關(guān)通訊無任何障礙，但是涉及中壓綜保方面，大多數(shù)廠家采用了非標(biāo)的modbus RTU協(xié)議，如果采用第三方設(shè)備時(shí)，一定要注意協(xié)議無法通信的問題。

5 結(jié)束語

智能配電是近年來配電發(fā)展新方向，為配電系統(tǒng)的發(fā)展帶來的新的動(dòng)力和發(fā)展契機(jī)，特別是結(jié)合了大數(shù)據(jù)分析、邊緣計(jì)算，為復(fù)雜的配電網(wǎng)絡(luò)帶來了新的工作方法和工作理念，相信在不久的將來，必定給配電系統(tǒng)帶來一場的新的革命。