1.行業(yè)背景

據(jù)交通運輸部統(tǒng)計，2015-2019年，我國高速公路建設(shè)投資額持續(xù)提升，2019年，全國高速公路建設(shè)完成投資11504億元，按照可比口徑，同比增長14.5%。2020年全國高速公路完成13479億元，增長17.2%。2020年，中國高速公路里程16.44萬公里，增加1.14萬公里；高速公路車道里程72.31萬公里，增加5.36萬公里。國家高速公路里程11.30萬公里，增加0.44萬公里。

我國的高速公路發(fā)展非常迅速。已形成遍布全國的高速公路網(wǎng)，它在對國家經(jīng)濟發(fā)展作出突出貢獻(xiàn)的同時，也對高速公路供配電系統(tǒng)的安全、合理和可靠性提出了嚴(yán)峻的考驗。

2.高速供配電分析

高速公路供配電系統(tǒng)是采用集中或相對集中供電所用電源從發(fā)電廠或從附近地區(qū)的高壓電網(wǎng)引出10kW或35kW高壓送至高速公路的變電所，用低壓變壓器產(chǎn)生220V或380V的供電電壓，然后再由低壓配電屏及輸電線送至有關(guān)用電設(shè)備。當(dāng)市電停電或出現(xiàn)故障不能正常供電時,則由自備柴油發(fā)電設(shè)備發(fā)電供電。

在高速公路機電工程的實際運行中，各種用電設(shè)備的負(fù)荷是變化的，負(fù)荷過大會造成投資和設(shè)備的浪費，負(fù)荷過小也會導(dǎo)致設(shè)備的損壞。因此在供電系統(tǒng)的設(shè)計階段就要合理計算負(fù)荷的大小，以避免資源浪費和確保系統(tǒng)運行的安全。根據(jù)供配電可靠性以及中斷供配電在社會效應(yīng)、經(jīng)濟上造成的損失和影響程度劃分為3個等級：一級負(fù)荷，二級負(fù)荷，三級負(fù)荷。

隧道變電所重要負(fù)荷一般為應(yīng)急照明設(shè)施、通風(fēng)及照明控制設(shè)施、緊急呼叫設(shè)施以及部分消防設(shè)備等。隧道都處在比較偏遠(yuǎn)的地段，采用鄉(xiāng)電比較多，由于鄉(xiāng)電本身就不穩(wěn)定，經(jīng)常面臨著停電的風(fēng)險，一般采用EPS應(yīng)急電源。如所帶負(fù)載有設(shè)備對電壓要求高的可由UPS供電。

隧道變電所供配電系統(tǒng)

收費站變電所重要負(fù)荷一般為通信系統(tǒng)、收費系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等。常設(shè)有UPS為操作機構(gòu)、監(jiān)控設(shè)備、測控單元及ATS供電。

收費站變電所供配電系統(tǒng)

服務(wù)區(qū)變電所重要負(fù)荷一般為外場監(jiān)控、通信系統(tǒng)、生活水泵、消火栓泵、綜合樓照明、場區(qū)照明等。

服務(wù)區(qū)變電所供配電系統(tǒng)

3.可靠供電方案

1）全路段監(jiān)控

沿途數(shù)十幾個路段變電所、路段箱變、隧道變電所、服務(wù)區(qū)變電所、收費站變電所繪制在一張K線圖里面，點擊每個站跳轉(zhuǎn)相關(guān)配電圖畫面顯示，使整條高速公路的配電系統(tǒng)一圖掌握。

2）10kV系統(tǒng)監(jiān)控

對 10kV 進(jìn)出線、母線分段等回路進(jìn)行繼電保護(hù)和運行測控。實時顯示各回路的遙測量、遙信量、報警信號、柜內(nèi)電氣節(jié)點溫度值等。

3）0.4kV系統(tǒng)監(jiān)控

0.4KV 配電柜進(jìn)線單元和發(fā)電機進(jìn)線柜、聯(lián)絡(luò)開關(guān)柜等，監(jiān)測其各電參量，監(jiān)視開關(guān)位置信號、回路分合閘狀態(tài)、故障脫扣信號等；并對進(jìn)線開關(guān)（低壓斷路器含電操等自動機構(gòu)）進(jìn)行遠(yuǎn)程分合閘控制。以及監(jiān)測UPS、EPS出線電壓、電池電壓、電流、功率等實時量。

4）變壓器監(jiān)測

監(jiān)測變壓器電流、電壓、有功/無功功率、功率因數(shù)、負(fù)荷率、三相繞組溫度、三相不平衡等數(shù)據(jù)。設(shè)置微機變壓器保護(hù)測控裝置，可實現(xiàn)就地、遠(yuǎn)動的保護(hù)、測控功能，電力監(jiān)控通過干變內(nèi)部預(yù)先埋設(shè)的溫度傳感器和相應(yīng)的智能溫控儀對干變的溫度信號、超溫報警、變壓器風(fēng)機工作狀態(tài)等變壓器運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。

5）電能質(zhì)量監(jiān)測及治理

諧波/間諧波、諧波畸變率、電壓偏差、電壓波動與閃變等電壓電流穩(wěn)態(tài)監(jiān)測，暫升、暫降、短時、容忍度分析電壓暫態(tài)監(jiān)測、電壓瞬變監(jiān)測。智能無功補償裝置與智能有源濾波裝置控制器接入智能通信管理機，通過電力監(jiān)控主機顯示其運行狀態(tài)，進(jìn)行諧波治理。

6）事件報警處理

系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈窋嗦菲?、隔離開關(guān)、接地刀分、合動作等遙信變位，保護(hù)動作、事故跳閘等事件發(fā)出告警，并進(jìn)行報價分析。將報警分為四級：預(yù)警、一般、重要、緊急報警；采用圖元告警、彈出事件報警窗口、語音報警、短信告警、電話告警、聲光報警器報警等方式。

4．總結(jié)

總而言之，高速公路的安全運營離不開完善的電力系統(tǒng)的支持，配置安全可靠的電源是確保高速公路系統(tǒng)穩(wěn)定運行的前提。實時監(jiān)控各類供電電源，保證可持續(xù)不斷地提供穩(wěn)定電源，并及時反饋整條高速的運行情況方便及時排查問題。