PLC及网络技术在高速公路供电系统中的应用分析

　　【摘要】提高高速公路供电系统的安全性和可靠性，有利于维持高速公路机电设备运转稳定性，保障高速公路的安全性和通畅性。结合高速公路供电系统的特征，构建高速公路供电监视控制系统，在高速公路沿线变电站的供电系统中监控过程中利用可编程控制器，同时在各个路段的监控站中利用计算机技术，通过利用网络技术建立分布式自动化系统，提高高速公路供电系统自动化水平。本文主要分析了PLC和网络技术在高速公路供电系统中的应用，对于实际工作起到参考作用，进一步提高我国高速公路的服务水平。

　　关键词：PLC;网络技术;高速公路;供电系统;应用措施

　　高速公路不同的管理处和收费站等具有独立的供电系统，而每个供电系统主要包括供电电网和自备电源，并联运行区域电网和备用电源，可以实现自动化切换，实现单独供电之后，保障系统用电的正常性，主要是利用当地电网供电，备用发电机发挥着辅助作用。当前高速公路中利用收费自动化设施和计重收费检测设施以及通信监控网络传输设施等，要求供电系统具有较高的安全性，保障供电过程的可靠性。控制故障停电时间在三十分钟，高效的维持高速公路管理系统和营运系统的运行。

　　当前我国高速公路供电系统主要是利用开环控制模式，这种供电控制系统具有独立性，但是这种模式不利于及时判断和处理高速公路供电系统出现的问题，同时不能全面采集整个高速公路供电系统的重要数据。因此需要结合我国高速公路供电系统的特征，基于PLC和网络技术建立高度自动化供电系统，进一步完善供电系统数据库，提高高速公路事业的智能化，为实际工作提供参考依据。

　　一、高速公路供电监视控制和数据采集系统的目标

　　高速公路供电监视控制和数据采集系统在运行过程中，在供电系统中利用PLC，利用高速公路信息传输平台，通过连接计算机网络，实时控制高速公路供电系统数据，以管理处为核心，构建供电系统的数据，远程管控供电监测工作。通过建立高速公路供电监视控制和数据采集系统，可以监控高速公路供电系统的运行工作和维护工作，准确的判断和处理出现的故障，提升高速公路供电系统管理水平，保障供电系统运行的稳定性，使高公路的管理水平因此提高【1】。

　　二、高速公路供电监视控制和数据采集系统实现方法

　　PLC综合计算机技术和自动化控制技术以及通信技术等，利用自动化控制装置，当前在工业控制领域中广泛PLC，这项技术具有较高的可靠性和稳定性，同时具有很强的实时处理能力，在实际应用过程中比较灵活，编程工作也非常容易，可以在高速公路供电系统的监控中利用PLC技术。

　　工业计算机的数据处理能力比较强，数据的存储容量也比较大，在实际工作中利用丰富软件，利用工业计算机作为监控管理工作站，可以远程监视供电系统，同时可以发挥出人机交互和数据处理等作用。当前在各行各业广泛利用工业以太网，工业以太网具有较快的传输速度，同时具有较高的可靠性，我国在高速公路信息传输过程中广泛利用工业以太网。利用工业以太网连接高速公路沿线各个变电站的工业站和监控PLC，高效的交换和共享数据，同时可以保障数据的安全性。利用PLC采集数据信号数据，同时可以控制各个设备，实际操作管理工作站为工控机，在信息传输过程中，主干网利用工业以太网，通过构建高速公路供电监视控制和数据采集系统，可以遥控高速公路沿线变电所的供电系统，使电网运行的安全性和经济性因此提高，实现高速公路电力调度的工作自动化【2】。

　　三、高速公路供电监视控制和数据采集系统的设计

　　(一)系统架构

　　高速公路供电监视控制和数据采集系统利用分层分布式自动化网络体系，这一体系主要包括现场被控设备级和现场测控层和监控层等。

　　针对所有的层次结构，现场被控设备级需要监控电网用电设备和备用发电机组以及用电设备等，例如照明后备和通风设备以及排水设备等。温控层包括可编程控制器和接口模块。可以向监控层传送现场设备的运行收据和运行状态，在接受监控工作站的工作指令之后可以迅速执行，通过加强控制工作，提高现场设备运行的稳定性。测控层和监控层之间利用PROFIBUS总线网络体提高通信的实时性，利用双绞线和光缆作为传输媒体【3】。

　　监控工程包括收费站监控室和重点路段配电室工作站，可以全面监控站点的供电系统，同时利用通信网络向监控中心传输现场检测数据，监控中心利用计算机接收信息，从而执行监控中心的监控命令，紧密的连接现场级和管理中心。

　　管理中心主要是利用监控中心的计算机，在整个系统运行过程中，管理中心发挥着中心调度和指挥等作用，通过分析和处理各站点数据息息，构建远程控制供电系统的数据库，为后续工作提供便利。在实际运行阶段，监控层和管理中心之间的通信工作利用以太网光纤环网，从而调度管理高速公路沿线的供电，保障各站点供电的安全性【4】。

　　(二)系统配置

　　根据系统架构配置系统设备，例如在管理层和监控的硬件配置包括计算机和显示屏。软件配置包括计算机操作系统和数据库软件以及组态软件。针对测控层，硬件配置内容包括可编程逻辑控制器和模拟量数据采集、控制模块，此外还需要配置开关量数据采集、控制模块和电量数据采集智能监测模块。软件配置需要利用PLC编程软件。针对网络控制工作，监控层和管理中心利用以太网环网，而监控层和测控层主要是利用PROFIBUS-DP网络。

　　(三)功能实现

　　实现数据采集功能

　　在高速公路供电监视控制和数据采集系统运行过程中，数据采集工作发挥着重要的作用。通过分析供电系统信号数据，可以判断系统整体供电质量，此外在故障判断和远程控制过程中也要结合供电系统的信号参数，因此完善高速公路供电系统数据库。结合高速公路沿线变电站变电系统特征，需要检测供电系统的10KV进线、出线数据，同时需要检测主板数据和柴油发电机数据，此外还要检测0.4KV进线、出线数据等【5】。

　　在采集数据的过程，可以利用传感器和变送器，通过PLC模拟量模块采集参数，也可以利用智能电量监测模块，通过PLC通信采集数据。利用PLC采集工作现场的数据参数之后，可向监控层计算机中心传输数据，监控层通过监控本级供电，同时利用工业以太网向管理中央级计算机中传输数据，并且向高速公路供电系统数据中心导入相关数据，如果发现参数发生异常问题，并且超过了允许范围，系统将会转换控制双路电源，从而提高系统供电过程的安全性。

　　供电自动切换

　　高速公路供电系统运行过程中，一级负荷供电实供电双路保障，主要是利用区域电网供电和备用发电机组供电，其中区域电网供电发挥着主要作用。切换主备用回路的过程中，可以利用手动控制和自动控制模式。

　　在监测过程中，如果区域供电电网出现异常情况，站点管理层控制器将会启动被动发电机组，完成启动工作之后，可以向备用发电机组切换供电。恢复电网供电之后，利用现场控制器切换供电，继续利用区域电网供电【6】。

　　高速公路供电系统主要是利用区域电网供电，如果区域电网无法继续供电，将会切换到发电机组供电模式，发电机组是一种临时供电模式，从而满足高速公路运行要求。很多因素都会导致区域供电问题，流入停电和高压电网故障等，如果发生问题将会立即报警，监控系统监控和四判断和处理系统故障。通过电网数据采集，如果数据保持正常，可以恢复区域电网供电。如果电网发生异常问题，可以切换利用发电机组供电。发电机机组启动供电模式包括自动模式和手动模式，利用自动模式的过程中，上位机检测区域供电电网，如果发现电网参数出现异常问题，将会自动化的启动发电机组，检测参数变得正常之后，即可执行发电机组供电。利用手动方式，主要是利用人为供电模式，上位机检测区域电网发生异常问题，将会提出发电机启动请求，完成发电机启动之后，需要切换电机供电请求，操作人员需要确认每个操作过程。

　　结束语：

　　本文分析了PLC及网络技术在高速公路供电系统中的应用，本文提出高速公路供电监视控制和数据采集系统的应用，可以集中管理高速公路沿线供电，保障供电系统运行的稳定性和安全性。

　　参考文献：

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　　[4]赵怀敏.太阳能供电系统在高速公路视频监控系统中的应用[J].山西电子技术,2020(03):49-50+90.

　　[5]米轶轩,刘兆磊,王志.太阳能供电系统在丽攀高速公路中的应用研究[J].公路交通科技(应用技术版),2018,14(05):287-288.

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