高速公路长大隧道的供电系统中配网自动化的应用探讨

【摘 要】供电系统的稳定性对于高速公路长隧道的行车安全有着至关重要的作用。而供电系统配网自动化应用能够提高供电系统的稳定性。介绍了高速公路长隧道供电系统，重点阐述了高速公路长隧道配电网自动化综合系统的应用与变电站自动化系统的应用。

【关键词】长大公路；供电系统；配网自动化

引言

国家高速公路网中从上海到瑞丽的高速公路，怀化到邵阳之间存在长6.95千米的特长隧道，该隧道工程属于上下分离式的隧道，可以同时允许四辆车通过，该隧道的右线长度为7029米，该隧道左线的长度是7039米长。该隧道的供电系统利用10kv的供电系统，采用双回线进行供电，同时在隧道内安装了四座10kv和0.4kv的变电站。为了确保该高速公路长隧道供电系统运行安全可靠，在隧道供电系统中安装了综合自动化系统以及配电网综合自动化系统，从而实现了对高速公路上隧道电力系统的综合监控。

一、高速公路长隧道供电系统简介

该高速公路长隧道是雪峰山隧道，其供电系统通过两座变电站利用架空线路保证雪峰山隧道的供电。雪峰山隧道内安装了四座10kv/0.4kv的变电站，通过架空线路将外界供电公司变电站10kv双回线与雪峰山隧道1#与4#变电站相连接。当系统正常工作的时候，系统的四路电源共同运行，同时互相作为备用的电源。当供电系统出现故障的时候，系统设计保证有不少于两路的外电电源从而使得隧道内不会出现供电中断的情况。雪峰山隧道的各个变电站之间利用高压的电缆实现了相对独立的两个单环供电网，通过负荷开关进行连接。利用电力监控系统实现了在隧道配电网的两个单环之间联络的自动化。

雪峰山隧道内各个10kv的变电站实行单母线分段的方式，当系统正常工作的时候，将母联开关放在分位，在每一个母线上都安装了电压互感器。10kv埋地出线回路则利用真空的断路器电缆进行出线，利用负荷开关与高压熔丝出线相配合的方式实现射流风机的出线。

雪峰山长隧道400v的供电都是利用在隧道内分布的地埋方式的变压器进行供电的，同时，辅助电源采用了UPS。在雪峰山隧道的地埋配电箱电源实际上是利用隧道中的变电站中10kv的出线与地埋式的变压器进行连接实现的，通过地埋式的变压器出线实现了为配电箱提供总电源的目的。雪峰山长隧道监控系统对配电箱的出线回路进行控制，对于电力监控系统仅仅进行了监测的作用。

二、高速公路长隧道配电网自动化综合系统

作为高速公路长大隧道，为了保证隧道供电的可靠性，一方面要依靠外部的电源，另外一方面隧道配电网具有故障隔离，进行故障诊断，能够进行网架重构以及自动进行供电的恢复等，这样才能够使得当隧道的电源出现故障的时候，隧道正常的供电不会受到影响。

雪峰山高速公路隧道供配电系统工作正常情况下，各个变电站的母联都是分立的工作状态。雪峰山高速公路长隧道配电网自动化系统故障诊断与隔离时，将故障分成区间外故障以及区间内的故障两种，当区间内发生故障时，那么利用1号与4号变电所进线开关进行隔离，从而能够保证区间内的故障不会向区间外部扩散。

①雪峰山高速公路长隧道配电网外部电源故障配网自动化控制。系统外部的电源故障只是对1号与4号变电站进线开关起作用，通过设置于开关柜上进线保护的监控单元进线检测，同时实现外部电源故障信号的发送，将信号传递到配网自动化主机，从而实现网架进行重构。一旦外部电源发生故障，那么就会采用对侧开关跳闸的措施。雪峰山高速公路长隧道进线失电，此时开关柜的带电的指示器发出失电的信号，并且母线的电压比保护设定值低时，通过延时对对侧重合闸延迟躲避后，进线开关跳开，当确定不会出现内部故障的时候，此时发出网架进行重构的信号。网络重构信号被配电网监控主机系统接收之后，当确定1号进线开关跳位，基于事先设置的逻辑关系，向另外变电所母联开关发出遥控合闸的指令，从而对母联开关合闸进行控制。如果另外一环的进线电源出现故障失电，那么通过3号变电站的母联开关的闭合实现供电恢复。

②雪峰山高速公路长隧道配电网内部电源故障配网自动化控制。外部电源故障对1号与4号变电站的进线开关起作用，但是，如果系统在运行正常的过程或者是当在外部发生故障的过程中出现了内部的故障，那么必须首先进线跳开故障线路进线开关操作，然后采用下面的处理方式，其一对各个线路上的FTU装置进行查询，从而对故障电流进行检查，这样就能够非常快速的找到故障位置，同时发出跳闸指令，从而避开发生故障的上级开关，对故障进行隔离同时恢复供电；其二，在每一个开关上都安装有失压跳闸功能的设备，当主进线开关跳闸之后，所有开关都跳闸，然后主开关合闸后基于一侧没有电压一侧有电压的条件，进行逐一的合闸，同时在临近故障点时将该开关的合闸功能闭锁。主开关闸开，进行二次重合闸之后就会实现对故障的隔离。

三、高速公路长隧道配电网变电站自动化系统

雪峰山高速公路长隧道配电网变电站自动化系统设计的原则是分层分布式，能够实现远程监控与数据的采集多重功能，从而可以对雪峰山长隧道埋地变供电设施，变电所进行集中的管理与监控。雪峰山高速公路长隧道配电网变电站综合自动化系统利用分层分布式结构，因此进行数据采集的终端，智能监控单元以及微机保护测控终端等设备都是在隧道各个低压开关柜，高压开关柜，配电柜，变压器上，对各种设备工作状态参数，数据进行监控采集。利用光缆以及通信电缆实现了将数据传递到通信服务器，然后向监控工作站传递，监控工作站通过对通信服务器传递的数据进行分析，整理，判断，处理，从而能够为工作人员提供各种设备工作参数与信息。

雪峰山高速公路长隧道配电网变电站综合自动化系统的上层设计为监控工作站，监控工作站被安置在隧道的监控站或者监控中心。利用监控工作站的模拟运行图，工作人员就能够对各个隧道内的埋地变，变电所等设备运行的情况有直观的了解，同时能够对设备的电量，设备开关状态等各种信息进行显示，对于隧道内不同电量历史数据能够进行显示及打印，能够实现当设备出现故障时进行报警，或者当电量超限时报警，对于电力设备能够进行远程遥控。

雪峰山高速公路长隧道配电网变电站综合自动化系统中间层设置为通信系统层，利用光缆，以太网交换机，以及光纤以太网交换机等，构建隧道监控系统通信通道，保证了监控系统通信通道是可靠性，高速性。雪峰山高速公路长隧道变电站通信管理机与各种智能单元共同组成了变电站层以及现地控制措施。通过各种智能单元以及通信管理机实现了对长隧道配电网变电站供配电设备数据的采集，运行的监控以及执行调节命令的控制等功能。

雪峰山高速公路长隧道配电网变电站综合自动化系统能够实现对供配电系统的遥测，遥控以及遥信的监控功能。雪峰山高速公路长隧道配电网变电站综合自动化系统各个变电所电力设备的监控系统，系统通信运行的参数，和其他自动化系统通信用到的数据的模拟处理，状态量的处理，统计计算数据，事故事件的报警，保存历史数据，变电所的控制，显示打印表格等都属雪峰山高速公路长隧道配电网变电站综合自动化系统数据采集要实现的功能。而雪峰山高速公路长隧道配电网变电站综合自动化系统的数据库系统涵盖了历史数据库以及实时数据库。系统历史数据库能够对于任何一个实时数据库的点，通过采样周期的选择实现记录历史数据，从而能够满足对历史数据能够进行随时的查询以及使用，通过历史数据库，能够对报表，曲线进行打印，能够为统计分析提供依据。系统的实时数据库是对各种设备单元采集到的实时的数据进行保存，数据进行刷新的周期和实时数据进行扫描的周期是一样的，同时能够对控制量，计算量，设定的控制量等各种不同的数据进行保存。

图1 长隧道电力监控系统结构示意图

雪峰山高速公路长隧道配电网变电站综合自动化系统的人机界面能够非常容易实现图形，报表，曲线的打印。工作人员通过系统能够对图形进行封锁，遥控，人工设置参数，解锁等操作，同时能够提供对各种图形，历史数据，报表，曲线的查询与打印。

雪峰山高速公路长隧道配电网变电站综合自动化系统主要针对10kv负荷开关，0.4kv馈线断路器，隧道通风控制，0.4kv低压总开关以及长隧道照明控制进行遥控。

结束语

配电网自动化系统在高速公路中的应用将会越来越多。供电系统可靠性对于长大高速公路隧道行车安全来说，无疑起着至关重要的作用，而配电网的自动化应用能够提高长大隧道内供电系统供电的可靠性，安全性。随着我国高速公路的迅猛发展，高速公路中长隧道会越来越多，因此，完善高速公路配电网自动化系统，对于高速公路供电系统的稳定，保证高速公路行车安全有着非常重要的作用和意义。

参考文献：

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