高速公路供配电系统的解决方案

摘要: 在经济高速发展的现今，物流快速发展、人们汽车持有量快速增长等导致高速公路里程不断增加，使得高速公路的管理工作面临较大的压力。高速公路供配电系统是为高速公路沿线设施如监控、通信、收费系统设备、养护服务设施以及道路照明服务的，目的在确保其用电的安全、合理和可靠性，确保高速公路安全、通畅、经济、快速等综合效益的发挥。本文简要的论述了高速公路供配电系统的概念，分析了高速公路隧道、服务区、收费站变电所的供电需求，并根据高速公路的特点提出了相应的解决方案。

1.行业背景

据交通运输部统计，2015-2019年，我国高速公路建设投资额持续提升，2019年，全国高速公路建设完成投资11504亿元，按照可比口径，同比增长14.5%。2020年全国高速公路完成13479亿元，增长17.2%。2020年，中国高速公路里程16.44万公里，增加1.14万公里；高速公路车道里程72.31万公里，增加5.36万公里。国家高速公路里程11.30万公里，增加0.44万公里。

我国的高速公路发展非常迅速。已形成遍布全国的高速公路网，它在对国家经济发展作出突出贡献的同时，也对高速公路供配电系统的安全、合理和可靠性提出了严峻的考验。

2.高速供配电分析

高速公路供配电系统是采用集中或相对集中供电所用电源从发电厂或从附近地区的高压电网引出10kW或35kW高压送至高速公路的变电所，用低压变压器产生220V或380V的供电电压，然后再由低压配电屏及输电线送至有关用电设备。当市电停电或出现故障不能正常供电时,则由自备柴油发电设备发电供电。

在高速公路机电工程的实际运行中，各种用电设备的负荷是变化的，负荷过大会造成投资和设备的浪费，负荷过小也会导致设备的损坏。因此在供电系统的设计阶段就要合理计算负荷的大小，以避免资源浪费和确保系统运行的安全。

隧道变电所重要负荷一般为应急照明设施、通风及照明控制设施、紧急呼叫设施以及部分消防设备等。隧道都处在比较偏远的地段，采用乡电比较多，由于乡电本身就不稳定，经常面临着停电的风险，一般采用EPS应急电源。如所带负载有设备对电压要求高的可由UPS供电。

隧道变电所供配电系统

收费站变电所重要负荷一般为通信系统、收费系统、监控系统等。常设有UPS为操作机构、监控设备、测控单元及ATS供电。

收费站变电所供配电系统

服务区变电所重要负荷一般为外场监控、通信系统、生活水泵、消火栓泵、综合楼照明、场区照明等。

服务区变电所供配电系统

3.可靠供电方案

1）全路段监控

沿途数十几个路段变电所、路段箱变、隧道变电所、服务区变电所、收费站变电所绘制在一张K线图里面，点击每个站跳转相关配电图画面显示，使整条高速公路的配电系统一图掌握。

2）10kV系统监控

对10kV 进出线、母线分段等回路进行继电保护和运行测控。实时显示各回路的遥测量、遥信量、报警信号、柜内电气节点温度值等。

3）0.4kV系统监控

0.4KV 配电柜进线单元和发电机进线柜、联络开关柜等，监测其各电参量，监视开关位置信号、回路分合闸状态、故障脱扣信号等；并对进线开关（低压断路器含电操等自动机构）进行远程分合闸控制。以及监测UPS、EPS出线电压、电池电压、电流、功率等实时量。

4）变压器监测

监测变压器电流、电压、有功/无功功率、功率因数、负荷率、三相绕组温度、三相不平衡等数据。设置微机变压器保护测控装置，可实现就地、远动的保护、测控功能，电力监控通过干变内部预先埋设的温度传感器和相应的智能温控仪对干变的温度信号、超温报警、变压器风机工作状态等变压器运行状态进行监测。

5）电能质量监测及治理

谐波/间谐波、谐波畸变率、电压偏差、电压波动与闪变等电压电流稳态监测，暂升、暂降、短时、容忍度分析电压暂态监测、电压瞬变监测。智能无功补偿装置与智能有源滤波装置控制器接入智能通信管理机，通过电力监控主机显示其运行状态，进行谐波治理。

6）事件报警处理

系统能够对配电回路断路器、隔离开关、接地刀分、合动作等遥信变位，保护动作、事故跳闸等事件发出告警，并进行报价分析。将报警分为四级：预警、一般、重要、紧急报警；采用图元告警、弹出事件报警窗口、语音报警、短信告警、电话告警、声光报警器报警等方式。

4．总结

总而言之，高速公路的安全运营离不开完善的电力系统的支持，配置安全可靠的电源是确保高速公路系统稳定运行的前提。实时监控各类供电电源，保证可持续不断地提供稳定电源，并及时反馈整条高速的运行情况方便及时排查问题。

作者介绍：潘芹，女，现任职于江苏安科瑞电器制造有限公司，主要研究方向为高速公路行业，继电保护，操控测温等应用。

审核编辑：符乾江