摘要：本文簡要的介紹了寧淮高速公路工程概況，給出了寧淮高速公路（南京段）及其電力監(jiān)控自動化系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，并根據(jù)實際需求，給出了寧淮高速公路電力監(jiān)控自動化系統(tǒng)的具體實現(xiàn)方案。
關(guān)鍵詞：高速公路、電力監(jiān)控系統(tǒng)、ON2000系統(tǒng)
The Designing and Implementation of Power SCADA for Express-way
Author：Wangwengong
Abstract: This paper briefly introduces us the project of Ninghuai Express-way, gives us the total frameworks of Ninghuai Express-way Power and its PSCADA，and，on the basis of factual requirements，an specific application scheme is provided to verify the implementation of the Express-way `s PSCADA .
Key words: Express-way、PSCADA（Power SCADA）、ON2000 System
1寧淮高速公路工程概述
寧淮高速公路是國家重點規(guī)劃建設(shè)的“十三縱、十五橫”公路網(wǎng)中“縱四”(天津至汕尾公路)的重要組成部分，是江蘇規(guī)劃建設(shè)的“四縱四橫四聯(lián)”高速公路主骨架中“縱三”的重要組成部分。寧淮高速投資約87.72億元，全線長183.45公里（不含安徽天長段14公里），為雙向六車道高速公路，計算行車速度120公里每小時。寧淮高速被譽(yù)為蘇北“滬寧高速公路”，是江蘇省會南京連接蘇北腹地最重要的交通干線，蘇北的淮安、宿遷、連云港等五個城市將會因這條快速通道的建設(shè)而邁上新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展跑道。這條大動脈的建設(shè)將使兩市的環(huán)城高速得以形成。對于南京，它將直接串起南京二橋和三橋，完善了南京的高速環(huán)線。寧淮高速于2003年開工 ，計劃于2007年全線建成通車，屆時將被打造成生態(tài)環(huán)保型與國際先進(jìn)水平接軌的一流品牌工程。
2寧淮高速公路（南京段）電力監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案
寧淮高速公路(南京段)工程資資約40億元, 路線全長約70.6km，計算行車速度120km／h，雙向六車道，路基寬度35米。寧淮高速公路(南京段)起自實施中的南京長江三橋北接線的張店互通，止于六合區(qū)竹鎮(zhèn)鎮(zhèn)烏石村草塘附近，沿途穿越老山山脈，經(jīng)珠江鎮(zhèn)、永寧、盤城、葛塘、新集、程橋、竹鎮(zhèn)等集鎮(zhèn)。為保護(hù)生態(tài)環(huán)境，寧淮高速公路穿越老山山脈段采用隧道方式，隧道寬度14米、長3.6公里，為目前江蘇省最長，跨徑最大的高速公路隧道，也是寧淮高速公路的重點工程及亮點工程。
電力監(jiān)控系統(tǒng)是寧淮高速公路（南京段）建設(shè)的一個配套系統(tǒng)，包括電力運行參數(shù)監(jiān)控、各種供配電設(shè)備（含發(fā)電機(jī)）的監(jiān)控、變電所視頻監(jiān)控（含環(huán)境檢測）等功能，并具有與高速公路管理系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)的能力。
寧淮高速公路（南京段）電力監(jiān)控系統(tǒng)工程的工作內(nèi)容為：2個道路照明配電箱、9個無人值班監(jiān)控子站（包括老山隧道監(jiān)控子站及隧道內(nèi)16個低壓配電總箱），1個有人值班監(jiān)控子站、1個電力監(jiān)控管理所，1個寧淮高速公路南京段電力監(jiān)測分中心等。
寧淮高速公路在淮安段馬壩西互通收費站與南京段永寧服務(wù)區(qū)分別設(shè)置兩個電力監(jiān)控管理所負(fù)責(zé)對各自管轄區(qū)域內(nèi)的變電所實施監(jiān)控、管理及維護(hù)功能。監(jiān)測分中心只對全線各變電所的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，不進(jìn)行控制。
電力監(jiān)控系統(tǒng)包括系統(tǒng)的硬件設(shè)備、軟件、系統(tǒng)接口及附屬材料，保持正常運營所需的備品備件及專用工具等，并滿足與寧淮高速公路（南京段）其他相關(guān)系統(tǒng)的接口與通信功能，并能達(dá)到業(yè)主對系統(tǒng)維護(hù)的要求。系統(tǒng)總體目標(biāo)是在貫徹安全、可靠、實用、先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)的原則前提下，建設(shè)一個標(biāo)準(zhǔn)化、多層次、全方位和集成化的高速公路無人值守配電自動化系統(tǒng)。
圖1寧淮高速公路（南京段）江浦變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案
通信管理機(jī)采用C300系列通信控制器，是南瑞自主研制開發(fā)的基于PC104主板的工控通信控制系統(tǒng)，采用嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)Vxworks，可以提供2～4個以太網(wǎng)絡(luò)端口，5～18個串行通信端口。
3寧淮高速公路（南京段）電力監(jiān)控系統(tǒng)的具體實現(xiàn)方案
寧淮高速公路（南京段）電力監(jiān)控系統(tǒng)采用的是新一代電網(wǎng)綜合監(jiān)控調(diào)度自動化系統(tǒng)ON2000，電力監(jiān)控系統(tǒng)的具體實現(xiàn)方案主要包括三個方面：電力監(jiān)控管理所系統(tǒng)實現(xiàn)方案 、監(jiān)測分中心實現(xiàn)方案、變電站系統(tǒng)實現(xiàn)方案，下面將逐一進(jìn)行介紹。
① 電力監(jiān)控管理所配置2臺電力監(jiān)控主機(jī)（采用工業(yè)級計算機(jī)）對各變電站的負(fù)荷狀況、負(fù)荷分布曲線、重要報警、事故統(tǒng)計、工作狀態(tài)等電力監(jiān)控數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用與監(jiān)控，完成管轄段內(nèi)10個監(jiān)控子站（即變電所）及2個道路照明配電箱的日常監(jiān)控、管理及維護(hù)。電力監(jiān)控管理所配置1套視頻主機(jī)，對全線各變電所視頻圖像進(jìn)行選擇性調(diào)用，并對變電站視頻攝像機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控。電力監(jiān)控管理所還另設(shè)1臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器完成歷史數(shù)據(jù)的存儲。電力監(jiān)控管理所電力監(jiān)控系統(tǒng)主要是采集各監(jiān)控子站內(nèi)各監(jiān)控設(shè)備信息等數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、處理，并以此為依據(jù)制定相應(yīng)的控制方案，同時向變電站內(nèi)設(shè)備發(fā)送各種數(shù)據(jù)信息或控制命令，以保證整個沿線各變電站供配電系統(tǒng)安全、可靠地運行。
② 南京段管理處監(jiān)測分中心設(shè)置1臺電力監(jiān)控主機(jī)（采用工業(yè)級計算機(jī)）對南京段全線各監(jiān)控子站及道路照明配電箱的運行及負(fù)荷分布狀況、重要報警、事故統(tǒng)計、工作狀態(tài)等電力監(jiān)控數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視，監(jiān)測分中心對各監(jiān)控子站及道路照明配電箱的電力設(shè)備只進(jìn)行監(jiān)視，不進(jìn)行控制。監(jiān)測分中心的電力監(jiān)控主機(jī)相當(dāng)于電力監(jiān)控管理所電力監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程終端，所有數(shù)據(jù)可與電力監(jiān)控管理所系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步，數(shù)據(jù)的處理和存貯均由設(shè)在電力監(jiān)控管理所的電力數(shù)據(jù)庫服務(wù)器來完成。
③ 每個變電站為一個監(jiān)控子站，監(jiān)控子站對變電站內(nèi)的變壓器、高低壓設(shè)備、發(fā)電機(jī)組、變電站環(huán)境等進(jìn)行監(jiān)視與控制?，F(xiàn)場電力設(shè)備監(jiān)控節(jié)點采用RS485總線連接，RS485總線通過通信管理機(jī)完成規(guī)約及接口轉(zhuǎn)換接入光纖工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，視頻和控制信號通過網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器轉(zhuǎn)換后接入光纖工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，各子站通過光纖工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)構(gòu)成光纖環(huán)網(wǎng)，將視頻和監(jiān)控數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的電力監(jiān)控管理所。
電力監(jiān)控系統(tǒng)總體功能結(jié)構(gòu)可以劃分為：電力參數(shù)監(jiān)控子系統(tǒng)和變電站視頻監(jiān)視子系統(tǒng)兩部分。如圖2所示：
圖2 寧淮高速公路（南京段）電力監(jiān)控系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)組成圖
（1）電力參數(shù)監(jiān)控子系統(tǒng)
電力參數(shù)監(jiān)控子系統(tǒng)主要是電力監(jiān)控主機(jī)（電力監(jiān)控管理所）采集各變電所（監(jiān)控子站）內(nèi)各監(jiān)控設(shè)備電力參數(shù)信息等數(shù)據(jù)，以圖形的方式進(jìn)行實時顯示各監(jiān)控子站的工作狀態(tài)，對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、處理，并以此為依據(jù)制定相應(yīng)的控制方案，然后向變電站內(nèi)各監(jiān)控設(shè)備發(fā)送各種數(shù)據(jù)信息或控制命令，以保證整個沿線各變電站供配電系統(tǒng)安全、可靠地運行，實現(xiàn)對各監(jiān)控子站的遙測、遙信、遙控等功能，同時也可以對沿線設(shè)有室外照明的互通路燈進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并把監(jiān)測到的數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)程操作指令等以數(shù)據(jù)庫形式存放在計算機(jī)中，以備日后查詢時調(diào)用，同時形成日報表，月報表及年報表等。電力監(jiān)控管理所的電力監(jiān)控主機(jī)直接負(fù)責(zé)監(jiān)視和控制各監(jiān)控子站的供配電及照明情況，同時將管轄內(nèi)的各變電站的運行情況（包括歷史數(shù)據(jù)等必要信息）上傳至南京管理處監(jiān)控分中心。監(jiān)控分中心則不直接對電力監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行操作。
該子系統(tǒng)主要由通信管理機(jī)、測控單元等以及數(shù)據(jù)傳輸通道（冗余光纖以太環(huán)網(wǎng)，和變電站視頻監(jiān)視子系統(tǒng)共用）等共同組成。其中：
1) 各監(jiān)控子站（老山隧道變電所監(jiān)控子站除外）的電力參數(shù)監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)備有：通信管理機(jī)、高低壓測控單元、多回路監(jiān)控單元、工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)及UPS等；
2) 老山隧道變電所監(jiān)控子站的電力參數(shù)監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)備有：通信管理機(jī)、高低壓測控單元、多回路監(jiān)控單元、視頻數(shù)據(jù)光端機(jī)1套（與視頻監(jiān)視子系統(tǒng)合用）及UPS等；
3) 各道路照明配電箱電力參數(shù)監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)備有：低壓測控單元、數(shù)據(jù)光端機(jī)1套等；
4) 電力監(jiān)控管理所設(shè)有電力監(jiān)控主機(jī)2臺、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器1臺、以太網(wǎng)交換機(jī)1臺、打印機(jī)及大屏幕投影機(jī)等。
（2）變電站視頻監(jiān)視子系統(tǒng)
變電站視頻監(jiān)控子系統(tǒng)則是對變電站內(nèi)部的變壓器、發(fā)電機(jī)、高低壓開關(guān)柜等設(shè)備及變電站的運行環(huán)境（防火、防盜、溫度）等進(jìn)行視頻圖像監(jiān)控并能根據(jù)現(xiàn)場情況自動報警和自動錄像等，實現(xiàn)對其的遙控功能。
變電站視頻監(jiān)視子系統(tǒng)主要用于變電站環(huán)境狀況（防火、防盜）的監(jiān)視，同時對電力參數(shù)監(jiān)控子系統(tǒng)的控制操作進(jìn)行確認(rèn)（通過監(jiān)視變電站現(xiàn)地電力儀表讀數(shù)），緊急時用于事件、事故等上傳信息的確認(rèn)，為選擇電力控制方案提供依據(jù)，是電力參數(shù)監(jiān)控子系統(tǒng)的輔助工具，并可以對必要的視頻圖像進(jìn)行錄像，以便分析及取證。
系統(tǒng)正常工作時，值班人員在電力監(jiān)控管理所通過1臺視頻主機(jī)對各變電站現(xiàn)場情況進(jìn)行監(jiān)視，并可對各遙控攝像機(jī)進(jìn)行控制，當(dāng)有緊急情況和報警時可通過閉路電視清楚地觀察到各配電設(shè)備的工作狀態(tài)、儀表、指示燈、故障、室內(nèi)的環(huán)境等，并具有自動錄像的功能，以便及時準(zhǔn)確地采取相應(yīng)的措施。由于各變電站的視頻圖像為數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻信號，均可根據(jù)需要上傳至監(jiān)控中心和管理中心。
該子系統(tǒng)主要由彩色球型遙控攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器、環(huán)境傳感器（包括紅外、感煙及感溫傳感器）、視頻主機(jī)以及數(shù)據(jù)傳輸通道（光纖冗余工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，和電力參數(shù)子系統(tǒng)共用）等共同組成（其中老山隧道變電所監(jiān)控子站未接入光纖冗余工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)）。其中：
1) 各監(jiān)控子站（老山隧道變電所監(jiān)控子站除外）的視頻監(jiān)視設(shè)備有：彩色球形遙控攝像機(jī)2臺、網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器2套、數(shù)據(jù)采集器1套和環(huán)境傳感器等，其中永寧服務(wù)區(qū)（西區(qū)）監(jiān)控子站由于接入老山隧道變電所監(jiān)控子站的視頻信息，另外增設(shè)：視頻數(shù)據(jù)光端機(jī)及網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器（4路視頻輸入）各1套；
2) 老山隧道變電所監(jiān)控子站的視頻監(jiān)視設(shè)備有：彩色球形遙控攝像機(jī)3臺、視頻數(shù)據(jù)光端機(jī)1套（與電力參數(shù)監(jiān)控子系統(tǒng)合用）、數(shù)據(jù)采集器1套和環(huán)境傳感器等；
3) 電力監(jiān)控管理所設(shè)有1臺視頻主機(jī)、1臺大屏幕投影機(jī)（含67”電動幕）、視頻分配器及視頻切換矩陣等相應(yīng)設(shè)備。
可以看出，變電所系統(tǒng)的接口設(shè)備和介質(zhì)十分繁多不一，通訊規(guī)約有電力保護(hù)規(guī)約，也有各種現(xiàn)場總線規(guī)約，技術(shù)實現(xiàn)難度可以想象，南瑞根據(jù)多年的接口開發(fā)和實際經(jīng)驗，通過采用新一代的ON2000系統(tǒng)，很好的解決了以上接口的集成問題。
4 結(jié)束語
寧淮高速公路（南京段）變電所自動化系統(tǒng)通過采用ON2000電力監(jiān)控系統(tǒng)，通過IEC60870-5-103、RS485、MODBUS、CANBUS和TCP/IP等各種規(guī)約集成了中壓10KV、低壓400V等各種一次、二次子系統(tǒng)、保護(hù)測控單元，并集成了變電所視頻監(jiān)視子系統(tǒng)，真正實現(xiàn)了高速公路變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)的自動化。目前該系統(tǒng)調(diào)試完畢，已在現(xiàn)場穩(wěn)定運行。由于ON2000系統(tǒng)具有抗干擾性強(qiáng)、集成性全、可靠性高等優(yōu)點，其必將在信息高速公路系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用和推廣。
參考文獻(xiàn)：
[1] 南瑞集團(tuán). 寧淮高速公路（南京段）電力監(jiān)控系統(tǒng)投標(biāo)文件－技術(shù)規(guī)格書，2006年07月
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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