北京市高速公路泵站智能电力系统研究与应用

郎晓礼 刘成

（北京云星宇交通科技股份有限公司，北京市， 100078）

摘要：泵站作为高速公路低洼处排水的唯一设施，对保障高速公路通行具有重要意义，加之今年北京雨水较多，山区路段暴雨频繁，泵站启动运行较频繁。本文根据北京市六环高速百善泵站电力系统的改造为依托，设计并实现了整个泵站电力系统的远程监控，以及与供电系统相关设备的实时智能监控、远程监控，避免因电力原因造成应急情况下设备无法启动，提高了供电质量、用电质量和管理水平，具有实用性、安全性、稳定性、实时性等优点。 

关键词：泵站 电力监控 集中监控 报警

一、背景介绍

今年雨水偏多，按照北京市交通委防汛工作部署，认真汲取北京7.21特大自然灾害的经验教训，特升级改造本市所管辖高速公路泵站，确保汛期高速公路畅通，避免人员伤亡。

高速公路在修建过程中遇到铁路等不可跨越建筑物时，往往会修建一个大的斜坡，下穿该建筑。遇到下雨等天气时，雨水会沿斜坡顺流到高速公路的最低点。为防止该低洼处储水，影响过往车辆通行，从而会在该路段修建一处泵站，将低洼处的雨水引流到雨水池，用水泵将水池内的储水，排放附近的沟渠，从而保证高速公路低洼处不积水，保证车辆通行。

百善泵站作为北京北六环唯一低洼路段的泵站，确保六环北部全路段畅通具有举足轻重的作用，因此在本次改造过程中，增加了对百善泵站电力系统的改造。通过对泵站电力系统的监控，实现对站内供电回路及主要设备运行状况的实时监控功能，保障汛期高速公路的正常通行。

二、项目设计方案

百善泵站的电力监控系统，不仅包括上游供电参数，且包括下游主设备的运行参数，例如UPS参数、发电机参数、电机保护器参数、软启动器参数、电机参数等。系统架构大概分为三级，现场设备层、网络通讯层、监控工作站层。其中监控工作站分为本地工作站和远程监控工作站。

现场设备层主要的设备为：系统主回路配电柜、系统备用回路配电柜、4台75KW电机配电柜、4台11KW电机配电柜、8台电机保护器、4台软启动器、1台UPS、1台发电机。其中配电柜采用在柜内安装互感器方式，并通过电力仪表进行数据采集。其它设备均采用RS485、RS232或4到20毫安模拟量接口通讯，实现数据现场实时采集。

网络通讯层：采用电力监控装置对设备进行采集，包括开关量输入、模拟量输入、串口设备通讯（R232、R485）、USB通讯、网口通讯，同时电力监控装置将采集到的数据，通过以太网方式转发给监控计算机。同时电力监控装置有DO输出，当设备数据超过限值时，输出声光报警器。

工作站：工作站分为本地工作站和远程工作站。本地工作站和机房内的电力监控装置直接通讯，为站内值班人员服务，权限最高，其中工作站为UPS供电，确保市电断电后，值班人员仍可对站内设备进行监控。远程工作站为总监控中心人员使用，两个工作站直接通过COMMSER方式通讯。下图为站内设备间通讯结构图。

图1设备网络结构

三、监控软件解决方案

实现系统的过程：电力监控装置和所有电力仪表和各种串口设备通讯，并将所有设备数据，转换成标准MODBUS TCP与监控软件进行通讯。

在监控软件系统中把需要显示的数据在界面上实时显示出来，刷新率为0.2S至0.3S间；需要查询和分析过去历史记录的数据，通过各种查询报表和分析曲线等一些形象的界面反应给值班人员；系统中设置报警限值，在一些重要数据异常时进行报警，其中报警界限分三个级别。当实时采集值到达第一个报警限值时，系统弹出报警框进行提示；当实时采集值到达第二个报警限值时，声光报警器开启；当实时采集值到达第三个报警限值时，监控主机配备短信报警模块，提前预存好的报警内容会以短信形式发送给所有值班人员或上级部门；系统中设置针对值班室内不同级别的用户，设置不同的权限来进行操作管理，防止因人为误操作或人为破坏给生产带来的损失，实现配电系统的安全，可靠运行。系统实施后，实现了对站内各类用电设备的运行参数详细了解，监控系统见下图。

图2 系统配电二次图

四、项目实施后的综合分析

对电力系统改造升级的目的是希望泵站的设备更加自动化、智能化、数字化，因此电力系统的监控不仅仅局限在供电回路，更细化到了各个设备运行参数。这样从上游供电端，到下游设备端，监控人员可以对整个系统进行详细的了解。由于多数泵站值班人员知识水平不高，对设备运行情况不关心，因此将泵站数据传送到总监控中心，由业务能力高的监控员实时监控，更加确保高速公路泵站安全运营。

改造后的泵站能够实现桥下路面积水情况实时视频监控、数据监控，抽水水位自动控制，积雨量自动测量、水泵体工作状态、电参数、温度压力监测，远距离视频传输、数据传输，故障平台报警和手机呼叫报警，实现机站控制和远程控制的自动化、信息化示范点泵站。

五、结束语

随着计算机信息技术的普及，对低压配电智能化的要求也越来越高。此次通对百善泵站电力监控系统的改造，使监控管理软件对各种用电设备的实时运行情况和历史运行状态进行管理分析，便于值班人员明确设备状况，制定详细的设备维护计划，减少人力投入，提高工作效率，从而即保证了设备运行的良好，也降低了整个系统的运营成本。

参考文献 [1]《电力电测数字仪表原理与应用指南》， 任致程、周中，中国电力出版社.

2. 蒋伟. 胜利油田物探院低压配电系统改造[J]. 智能建筑电气技术, 2008, 2 (2).

作者简介：郎晓礼（1981年8月-），男，汉族，河北省石家庄市正定县,工程师，大学本科，单位:北京云星宇交通科技股份有限公司，研究方向:智慧高速