摘要：

本文介绍G7021武汉至阳新高速公路湖北黄石段高速公路电力监控系统，系统采集400V多功能电力仪表、400V进出线开关状态、变压器温控仪、10kV微机保护装置、UPS、发电机等各类设备参数、开关信号并可进行远程控制。系统采用光纤网络组网的方式，通过QDLPort通信机、QDL9000组态软件实现配电室配电回路用电的实时监控和管理。

关键词：

G7021武汉至阳新高速公路湖北黄石段高速公路；配电房；通信机；QDL9000；电力监控系统；组态软件。

概述

       G7021武汉至阳新高速公路湖北黄石段高速公路（简称“湖北武阳高速”），是中国湖北省境内连接武汉市江夏区和黄石市阳新县的高速公路，为中国国家高速公路网宁德–武汉高速公路（国家高速G7021）的组成部分之一。武汉–阳新高速公路是武汉市东南通道的重要组成部分，可拉近武汉与南昌两个省会城市的时空距离，对于串联鄂东赣北地区核心景区，助推武汉城市圈武鄂黄区域一体化发展具有重要意义。
       武汉–阳新高速公路建成后，将在武汉、黄石与南昌之间形成一条高速直达通道，全面实现三大中心城市3小时高速交通圈，并与干线铁路共同组成公铁复合型综合运输通道，支撑长江中游城市群一体化发展 。
       武阳高速共有4条隧道，6个收费站，5个服务停车区，2个养护工区及2个枢纽。共设置了21个变电所、2台箱变。全线共部署了1套QDL9000电力监控系统，通过光纤网络连接，实现数据的实时传输及储存分析。于2023年10月顺利验收：

       黄坪山隧道：变电所3座，10kV环网柜11台、变压器3台、低压配电柜20台、发电机2台、UPS3套。电力监控系统共部署了3台QDLPort通信机，接入了115台各类测控设备。
       七峰山隧道：变电所1座，10kV环网柜3台、变压器1台、低压配电柜4台、发电机1台、UPS1套。电力监控系统共部署了1台QDLPort通信机，接入了24台各类测控设备。
       木港隧道：变电所2座，10kV环网柜6台、变压器2台、低压配电柜13台、发电机2台。电力监控系统共部署了2台QDLPort通信机，接入了73台各类测控设备。
       桃花尖隧道：变电所2座，10kV环网柜6台、变压器2台、低压配电柜12台、发电机2台、UPS2套。电力监控系统共部署了2台QDLPort通信机，接入了68台各类测控设备。
       白沙收费站变电所：10kV环网柜3台、变压器1台、低压配电柜5台、发电机1台。电力监控系统共部署了1台QDLPort通信机，接入了32台各类测控设备。
       保安收费站变电所：10kV环网柜3台、变压器1台、低压配电柜6台、发电机1台。电力监控系统共部署了1台QDLPort通信机，接入了42台各类测控设备。
       浮屠收费站变电所：10kV环网柜3台、变压器1台、低压配电柜5台、发电机1台。电力监控系统共部署了1台QDLPort通信机，接入了32台各类测控设备。
       陈贵东收费站变电所：10kV环网柜3台、变压器1台、低压配电柜6台、发电机1台。电力监控系统共部署了1台QDLPort通信机，接入了42台各类测控设备。
       还地桥收费站变电所：10kV环网柜3台、变压器1台、低压配电柜6台、发电机1台。电力监控系统共部署了1台QDLPort通信机，接入了43台各类测控设备。
       阳新收费站：10kV高压柜3台、变压器1台、低压配电柜5台。电力监控系统共部署了1台QDLPort通信机，接入了32台各类测控设备。
       金山店服务区北侧变电所：10kV高压柜3台、变压器1台、低压配电柜6台。电力监控系统共部署了1台QDLPort通信机，接入了42台各类测控设备。
       金山店服务区南侧变电所：10kV高压柜3台、变压器1台、低压配电柜6台。电力监控系统共部署了1台QDLPort通信机，接入了42台各类测控设备。
       阳新服务区变电所：10kV高压柜3台、变压器1台、低压配电柜7台。电力监控系统共部署了1台QDLPort通信机，接入了48台各类测控设备。
       保安停车区变电所：10kV高压柜3台、变压器1台、低压配电柜6台。电力监控系统共部署了1台QDLPort通信机，接入了42台各类测控设备。
       白沙停车区变电所：10kV高压柜3台、变压器1台、低压配电柜5台。电力监控系统共部署了1台QDLPort通信机，接入了32台各类测控设备。
       浮屠养护工区变电所：10kV高压柜3台、变压器1台、低压配电柜5台。电力监控系统共部署了1台QDLPort通信机，接入了32台各类测控设备。
       保安养护工区变电所：10kV高压柜3台、变压器1台、低压配电柜6台。电力监控系统共部署了1台QDLPort通信机，接入了42台各类测控设备。
       巴塘枢纽箱式变电所：10kV高压柜3台、变压器1台、低压配电柜2台。电力监控系统共部署了1台QDLPort通信机，接入了19台各类测控设备。
       刘家湾枢纽箱式变电所：10kV高压柜3台、变压器1台、低压配电柜2台。电力监控系统共部署了1台QDLPort通信机，接入了19台各类测控设备。

 

设计说明

       在各隧道交电所及沿线隧道箱式变电站内安装远程测控终端设备和智能通信管理机,通过以太网交换机和光纤以总线形式接入隧道监控站电力监控计算机，主要监测变压器状态、高压进出线、低压出线、发电机进线、消防水泵及风机出线、UPS/EPS 出线的电气参数及各开关状态量，照明及通风由隧道变电所PLC控制器控制，其中传输光缆及交换机与PLC系统共用。

1）检测 10kV 高压断路器的合、分闸状态； 2）对 10kV 高压断路器的合、分闸进行控制； 3）10kV 高压断路器的跳闸报警； 4）检测 0.4kV 各回路的合、分闸状态； 5）对重要的 0.4kV 低压回路工作状态进行控制； 6）采集低压母线的三相电流、电压、功率、供电频率、功率因数； 7）检测干式变压器线圈温度的工作状态、发电机组的转速、冷却液温度、油压力，超温报警； 8）柴油发电机组自启动故障报警等； 9）能采集 UPS 电流、电压、功率、供电频率、功率因数。

1.系统说明

       电力监控系统应采用设备分散设置、高速光纤通讯、隧道管理站控制和管理的模式。各变电所均设智能通信管理机1套，现场的保护和监控装置与智能通信管理机之间采用屏蔽双绞线连接，并通过RS232/RS485口通讯；智能通信管理机与隧道管理站内电力监控工作站通过隧道内以太网交换机构成的以太网冗余光纤环网通讯。
（1）分层分布式体系结构
系统结构基于冗余、分散、分层分布式设计思想，系统分为主控层、通信管理层、设备层。微机保护测控装置依据保护对象分布在开关柜上，独立完成保护功能；系统网络或通讯发生故障不影响现场微机保护测控装置的保护功能。现场的遥信量、遥测量、控制、保护动作等信息均通过现场保护或测控单元采集处理，并以数字式信息上传前端机和后台机。前端机完成现场监视和控制，并实现通信规约转换和故障诊断功能。后台主机完成全系统监控和各种管理功能，并能够实现与其它智能系统通信。
（2）系统模块化的设计理念
后台系统监控管理功能采用模块化的设计思想，各功能管理模块如柜图监控环境、图形监控环境、动态趋势环境、告警查询、动态报表、逻辑关系、负荷管理等均可独立运行于不同的工作站上，也可同时运行于一台主机上，各部分之间不相互影响。模块化的设计思想提高了系统的可靠性。
（3）保护、测控设备
系统应采用智能型保护设备就地完成保护功能，减少二次接线，减少安装工作量，从而提高系统可靠性。测控设备应采用智能型，具有数据采集的高度精确性。采集的数据包括：模拟量（电压、电流、有功、无功、功率等），数字量（电能电度量等）、频率、温度量和状态量（开关分合状态以及事故信号等）。智能保护、测控装置应采用屏蔽双绞电缆与前端机通讯，抗干扰能力强。

2.系统平台

       系统应以Windows NT或Windows 2000/2003/XP作为操作系统平台，以大型商用数据库SQL_SERVER为基础，采用客户/服务器模式及分布式处理等技术实现。应兼容TCP/IP网络通讯规约和MODBUS等通讯规约。系统应采用专用电力监控组态软件，全汉化的操作监视界面。系统功能应严格遵循电力系统行业标准，支持特殊的功能模块，实现正常测量和监视、事故过程记录与分析、开关操作、数据存储、处理、共享等全部功能。

3.网络结构

系统方案

      庆德隆QDL9000系统根据湖北武阳高速电力监控系统现场实际情况，网络结构采用屏蔽双绞线将变电所智能仪表接至QDLPort通信机，通过以太网将数据上至配电室的监控主机，确保电力监控系统传输的稳定性与实时性。
1.    站控管理层
站控管理层针对电力监控系统的管理人员，是人机交互的直接窗口。在湖北武阳高速黄石段电力监控系统工程中主要指位于地下一层配电室的监控主机。
2.    网络通讯层
通讯层主要是由QDLPort通信机、以太网设备及485总线网络组成。QDLPort通信机主要功能是接入变电所内各类智能仪表，并解析上传数据或下发通信数据，；以太网设备及485总线网络的主要功能是实现分站与主站之间的数据交互，使配电系统管理集中化、信息化、智能化，提高了配电系统的安全性、可靠性和稳定性，真正达到了无人值守的目的。
3.    现场设备层
现场设备层是数据采集终端，主要由智能仪表组成，智能仪表通过屏蔽双绞线RS485接口，采用MODBUS通讯协议总线型连接接入QDLPort通信机，与监控主机进行组网，实现远程监控的功能。

系统功能
1.    系统界面
庆德隆QDL9000电力监控系统人机界面友好，以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态。系统实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数、电能等电参数信息，动态监视各配电回路断路器、隔离开关、地刀等合、分状态，以及有关故障、告警等信号。
主要功能：一次图显示各回路对应回路名称、电流、电压、总有功功率、总功率因数，断路器、地刀、隔离开关等合分位状态，弹簧储能状态、手车位置状态。
系统界面如下图所。

主界面

 

高低压界面

2.    报表功能
庆德隆QDL9000电力监控系统对电力参数进行存储和管理，电力参数分为实时显示参数和历史参数。所有实时采集的数据、顺序事件记录等均可保存到数据库，在查询界面中能够自定义需要查询的参数、指定时间或选择查询近更新的记录数据等，并通过报表方式显示出来。
主要功能：查询各回路或者设备指定时间的运行参数，报表中显示电参量信息包括三相电流、三相电压、总功率因数、总有功功率、总无功功率、四象限电能等。电参量报表支持导出Excel格式文件，还可以根据用户要求导出PDF格式文件。
报表功能如下图所示。

3.    曲线功能
庆德隆QDL9000电力监控系统对支持电参量曲线功能，曲线分为实时曲线及历史曲线，支持同一界面显示多条曲线并以不同颜色进行区分。曲线记录最大值、最小值及平均值，以及极值发生的时间。
曲线功能如下图所示。

4.    报警及事件
实时报警
实时报警窗口监测系统所采集的遥测量。报警窗口会在系统运行时自动打开，并一直隐藏在后台。
当有电流或者电压越限，并且触及报警界限时，“相应实时报警”窗口就会自动弹出，并以红色字体显示具体的报警信息：回路名、越限的电参量、报警值等。
历史报警
通过设置开始时间和结束时间，即可查询到过去任意时间段内的系统报警信息，包括遥测报警和遥信报警，还包括具体的报警时间，报警类型，报警内容等。

5.    遥控功能
庆德隆QDL9000电力监控系统支持远程控制功能，在监控主机上通过管理员权限对变电所内的开关进行远程分合闸操作。
遥控功能界面如下图所示。

6.    用户管理
（1）庆德隆QDL9000电力监控系统有完善的用户管理功能，避免越权操作。
（2）每一级权限对应相应的控制权限，最多可设置多级不同权限，并记录权限用户的操作。
（3）管理员具有最高的权限，并可以对其他用户或者计算机的权限进行设置；
（4）用户或者计算机被设置了权限之后只能在权限规定的范围内操作或者浏览，权限范围以外的功能都将被禁止；
（5）所有用户的操作都将被系统日志记录下来，包括操作时间、操作类型、操作对象、操作结果等等信息。

 

结束语
       随着社会经济的发展，用电需求剧增，供配电安全至关重要，供配电智能化管理的需求日益增大。
       本文介绍的QDL9000电力监控系统在湖北武阳高速的应用，可以实现对配电室供配电回路用电的实时监控。通过智能仪表、QDLPort通信机、计算机等组成电力监控系统不仅能显示回路用电状况，还具有实时告警、故障分析、事件追忆等实用功能。在日常运维过程中，为解决用电问题提供了真实可靠的依据，取得了较好的经济效益及安全保障。