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摘要:電力系統(tǒng)作為高速公路發(fā)展的核心部分應當率先采用智能化管理，科學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)智能化建設管理為切入點，建立配電網絡仿真模型、模擬配電網絡運行、實現(xiàn)無人值守模式進行論述設計。整個智能管理系統(tǒng)領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)測調整運行數(shù)據(jù)、啟停相關設備、遠程排查故障燈功能，通過VR模擬可視技術幫助技術人員快速發(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覆蓋將更加密集，運營管理模式由傳統(tǒng)人工轉向智能化是發(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，負責管理維護轄區(qū)內所站、隧道和門架等系統(tǒng)，規(guī)范化、科學化、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，新增機電設備數(shù)量不斷增加，加之高速公路供電線路及相關設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)有設備性能和壽命影響較大（尤其是軸流風機房），導致設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，技術員難以及時準確掌控配電房主要設備的運行狀態(tài)，嚴重影響故障的排查和修復及時率，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、信息傳遞慢、響應時間滯后，導致運維效率比較低；維護人員少、維護里程長、設備超齡，目前人工巡檢難以達到國家現(xiàn)行規(guī)范標準。1.2.2設備運行環(huán)境差。原有站房建設落后于國家規(guī)定的配電站房標準化建設相關要求，且未裝設環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)?，F(xiàn)場運行環(huán)境復雜，受雷擊災害、小動物攻擊、高溫粉塵等外因素影響嚴重，影響設備使用壽命及導致故障停電。1.2.3缺失相關電子檔案。電力設備資產未及時形成電子檔案，基礎資料易丟失；設備改造、維修保養(yǎng)計劃實施不到位，無法準確進行設備壽命周期管理。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；負荷率、負載率、設備使用效率、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。通過關聯(lián)各所站、隧道配電房單元的相關設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)測的相關業(yè)務、信息報警、設備管理、實時監(jiān)控和環(huán)境監(jiān)測；收集設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模擬可視技術實現(xiàn)遠程查看或現(xiàn)場查看引導。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備，擁有1200萬像素攝像頭，廣角范圍75°，即人員經過進行抓拍及數(shù)據(jù)比對，并在手機端和網頁端同步提示巡檢人員到位或非巡檢人員告警，避免了設備電房遭到人為破壞。巡檢設備采用人臉識別技術落實了巡檢人員的崗位責任，人臉識別分辨高達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備上安裝其他設備，只是數(shù)據(jù)讀寫、統(tǒng)計和分析，大大降低了系統(tǒng)的構建和維護成本。2.2.4實現(xiàn)高效信息化管理。巡檢設備采用智能化系統(tǒng)，可以通過各個站點站長在系統(tǒng)里進行分配任務，確保各班人員分工明確。采用無線網絡和RFID技術，實現(xiàn)電力設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。本系統(tǒng)采取AR技術增強現(xiàn)實，利用系統(tǒng)生成逼真的視聽虛擬環(huán)境，通過各種傳感設備使設備維護人員“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，通過故障預判分析后提出多種解決辦法可供技術人員選擇，并實現(xiàn)了智能助手對于部分故障問題的自動調節(jié)修復功能。

3系統(tǒng)模塊設計

3.1系統(tǒng)軟件架構。該系統(tǒng)軟件主要由基礎硬件采集數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)平臺實現(xiàn)運維和工單管理，故障預警及響應管理等，具體架構如圖1所示。3.2模塊簡介。系統(tǒng)采用分層、分布式結構設計，按間隔單元劃分，模塊化設計，整個系統(tǒng)分為3層：系統(tǒng)管理層、網絡通信層和現(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終端等設備訪問。模塊簡介見表1。

4設備應用

4.1功能描述。使用者可以通過頁面配置各單位下設備單元進行參數(shù)的設置和一次性系統(tǒng)的調整，方便對設備數(shù)據(jù)信息進行更新和修改，通過配置參數(shù)來改變設備運行時所使用的變量，觸發(fā)相應參數(shù)配置下的功能的響應并返回所需的數(shù)據(jù)，智能助手可通過監(jiān)測維護系統(tǒng)運行，自動調節(jié)相關變動參數(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，在此引用設備的相關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備的無縫接入，支持工業(yè)標準規(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；（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，確保該系統(tǒng)安全、可靠運行；（5）完善的預警機制及告警分析，能提供及時的告警推送及評估；（6）兼容移動端、網頁端的應用，實現(xiàn)管理的快捷與便捷；（7）基于5G通訊技術的硬件解決方案，應用邊緣計算，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)遠程運維；（8）配備智能助手，通過簡潔明了的操作引導實現(xiàn)快速上手。

5實際應用案例

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)改造建設至今運行平穩(wěn)高效。技術人員可通過PC端/手機端實現(xiàn)對該路段配電設備、隧道配電箱電力參數(shù)及電房環(huán)境等數(shù)據(jù)的遠程實時在線監(jiān)測。通過設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、設備布局等，實時動態(tài)顯示各接線圖上的運行參數(shù)和設備運行狀況，能夠結合故障預判情況引導技術人員完成現(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，結合電力公司賬單結構進行峰谷平統(tǒng)計與記錄，從技術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，支持通過平臺的告警與線下的巡檢、維修關聯(lián)、進行維修任務分配、工單派送及跟進、并可實現(xiàn)定期巡檢及維修、維護業(yè)務的信息化管理，如圖4所示。

6結語

本系統(tǒng)能夠實現(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)電力設備或線路上的事故隱患，提升機電設備運行的安全性，降低生產運營成本，提高工作效率，具有低成本、輕便易操作，設備使用時間長等顯著優(yōu)點，能夠有效彌補當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驗[3]。高速公路電力智能管理系統(tǒng)所具備的應用價值，以及低成本、高效率的顯著優(yōu)勢，結合當前高速公路迅速發(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

[1]黃煒偉.電力設備巡檢監(jiān)控管理模式初探[J].科學中國人，2015（1）：72-74.

[2]劉德傳，謝金蓮.電力監(jiān)控系統(tǒng)在生產制造型企業(yè)中的應用[J].工業(yè)控制計算機，2017，30（9）：139，141.

[3]戴力.GPS在電力自動化的應用研究[J].城市建設理論研究：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