照明智能節(jié)電及監(jiān)控自動(dòng)化管理系統(tǒng)在高速公路中的應(yīng)用

楊桂林

【摘要】隨著我國(guó)高速公路的迅速發(fā)展，大量以橋隧為主的高速公路逐年增加，使隧道開支運(yùn)營(yíng)居高不下。隧道照明耗電占高速公路運(yùn)營(yíng)中很大一部分，采用先進(jìn)的照明智能節(jié)電控制系統(tǒng)，不但能明顯改善照明效果，還可以節(jié)約大量的電費(fèi)開支，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】隧道照明；智能節(jié)電；應(yīng)用

1. 概述

近年來(lái)，隨著我國(guó)高速公路的迅速發(fā)展，大量以橋隧為主的高速公路逐年增加，公路隧道照明系統(tǒng)作為車輛安全通行的保障，同時(shí)也使隧道開支運(yùn)營(yíng)居高不下。隧道照明耗電占高速公路運(yùn)營(yíng)中很大一部分，如不解決隧道照明節(jié)能問題，將給管理部門帶來(lái)沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。若采用先進(jìn)的照明控制系統(tǒng)，不但能明顯改善照明效果，增加行車安全性和舒適度，還可以節(jié)約大量的電費(fèi)開支，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

2. 高速公路隧道照明使用現(xiàn)狀

（1）為了減少高額的運(yùn)營(yíng)支出，隧道照明在日常使用中，大量的少開燈甚至不開燈的現(xiàn)象比比皆是。給高速公路行車安全造成了重大隱患。

（2）為了保證行車安全，隧道照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般按照洞外最大亮度和最高時(shí)速來(lái)確定隧道內(nèi)各段的燈具功率和燈具分布密度。實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，需要的照明強(qiáng)度一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)參數(shù)，在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中按照設(shè)計(jì)最大亮度照明，造成電源浪費(fèi)。

（3）高速公路用電采用專線供電，在用電負(fù)載功率設(shè)計(jì)中，箱變要考慮實(shí)際功率、線損、無(wú)功衰耗、燈具老化衰耗等因素，箱變的設(shè)計(jì)要遠(yuǎn)大于實(shí)際功率，高壓送變也要考慮這些因素，這樣就導(dǎo)致低壓端電壓高于設(shè)備額定電壓。經(jīng)常高達(dá)240V以上，這樣既浪費(fèi)了電能，也大大縮短了燈具的使用壽命，增加了大量的維護(hù)費(fèi)用與人力支出。

（4）高速公路低壓配電施工單位眾多，施工人員素質(zhì)高低不齊，施工中不按設(shè)計(jì)方案施工，三相線路所安裝燈具功率不平衡，導(dǎo)致實(shí)際用電三相電壓不平衡。燈具的質(zhì)量參差不齊，隨著燈具的老化，也會(huì)造成三相電壓的失衡。三相電壓不平衡不僅降低功率因數(shù)，浪費(fèi)電能，同時(shí)也會(huì)嚴(yán)重影響用電設(shè)備的安全和使用壽命。

（5）由于采用農(nóng)網(wǎng)專線供電，農(nóng)網(wǎng)中用電設(shè)備的不確定性，導(dǎo)致農(nóng)網(wǎng)電壓隨著時(shí)間、季節(jié)及其他因素忽高忽低，用電低谷時(shí)，電網(wǎng)電壓會(huì)顯著上升，一般可達(dá)240V以上，因電壓波動(dòng)大，導(dǎo)致高速公路電能浪費(fèi)及隧道設(shè)備損壞的事件比比皆是。

3. 節(jié)電依據(jù)

（1）電力供電系統(tǒng)中，為了避免送電過(guò)程中的線路損耗及用電高峰時(shí)造成的末端電壓過(guò)低，往往都是以較高的電壓傳輸，特別是用電低谷時(shí)，電網(wǎng)電壓更高，高電壓不僅會(huì)帶來(lái)燈具的加速損壞還會(huì)危及用電設(shè)備安全，更帶來(lái)額外的電費(fèi)支出。

氣體放電燈只是在啟動(dòng)時(shí)，需要較高的工作電壓，而點(diǎn)燃后適當(dāng)降低并穩(wěn)定供電電壓，（實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，穩(wěn)定的電壓200V-210V范圍是蓋亞鈉燈的最佳工作電壓），既可保持其正常照度，又可有效地節(jié)電，還能延長(zhǎng)燈具的使用壽命。

（2）所有氣體放電燈在使用前，其亮度都比設(shè)計(jì)值（壽命終止時(shí)的亮度）高出40%～20%，當(dāng)燈達(dá)到壽命末點(diǎn)時(shí)，其亮度正好達(dá)到目標(biāo)設(shè)計(jì)值。根據(jù)這一特點(diǎn)，用智能節(jié)電裝置補(bǔ)償燈的這一老化過(guò)程，在保證正常亮度的情況下，即可實(shí)現(xiàn)一定程度的節(jié)電。

（3）針對(duì)不同時(shí)間，隧道照明實(shí)行“按需調(diào)亮度”的節(jié)能模式。白天在不影響照度的情況下，照明燈具自動(dòng)工作在合理穩(wěn)定的電壓上，在夜晚適當(dāng)?shù)亟档驼斩?，自?dòng)調(diào)整到保證燈具能夠工作的電壓上，綜合節(jié)電效果更加明顯。

4. 系統(tǒng)工作原理

通過(guò)安裝在隧道照明回路上的燈具數(shù)據(jù)采集開關(guān)裝置→將電壓、電流采集數(shù)據(jù)→傳到監(jiān)控中心管理終端上→中心管理終端→遠(yuǎn)程遙控輸出電壓→調(diào)壓穩(wěn)壓節(jié)能裝置→將現(xiàn)場(chǎng)所需要的電壓→輸出給安裝在隧道照明回路上的燈具數(shù)據(jù)采集開關(guān)裝置

5. 系統(tǒng)功能

（1）數(shù)據(jù)采集功能：系統(tǒng)對(duì)隧道各個(gè)回路末端（燈具）的工作電壓、工作電流、有功功率、功率因數(shù)、電能計(jì)量等數(shù)據(jù)以及節(jié)電柜工作狀態(tài)進(jìn)行采集。

（2）動(dòng)態(tài)自動(dòng)調(diào)壓：根據(jù)隧道照明現(xiàn)狀，通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)隧道照明回路動(dòng)態(tài)電壓、電流的數(shù)據(jù)采集，自動(dòng)分析，自動(dòng)進(jìn)行合理調(diào)壓。

（3）智能穩(wěn)壓：通過(guò)系統(tǒng)設(shè)定照明燈具的工作電壓。系統(tǒng)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)調(diào)整輸出變壓器電壓，再通過(guò)精密穩(wěn)壓，實(shí)行智能穩(wěn)壓供電。

（4）遠(yuǎn)程單燈控制：能夠遠(yuǎn)程遙控每個(gè)燈具的開、關(guān)。靈活制定照明方案。

（5）遠(yuǎn)程設(shè)置供電方案：可以根據(jù)不同的時(shí)間、季節(jié)，遠(yuǎn)程控制調(diào)節(jié)輸出電壓。

（6）電力安全報(bào)警：當(dāng)監(jiān)控終端主動(dòng)報(bào)警或調(diào)度中心在遙測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)警情時(shí)，監(jiān)控中心微機(jī)會(huì)自動(dòng)用語(yǔ)音或手機(jī)短信報(bào)出故障的有關(guān)參數(shù)。

（7）統(tǒng)計(jì)查詢、打印功能。

（8）遠(yuǎn)程抄表功能。

（9）遠(yuǎn)程查詢功能。

6. 應(yīng)用實(shí)例

（1）陜西神府高速公路隧道照明采用專線供電，電壓經(jīng)常偏高，有時(shí)甚至高達(dá)250V以上，這樣既浪費(fèi)了電能，也大大縮短了燈具的試用壽命，大量增加了維護(hù)費(fèi)用。

（2）通過(guò)在臥虎灣隧道加裝照明智能節(jié)電系統(tǒng)，使該隧道的電壓、燈具開關(guān)更具合理的運(yùn)行。據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)顯示：安裝節(jié)電系統(tǒng)前，平均每小時(shí)耗電122.27度，按0.7元/度計(jì)算，每小時(shí)電費(fèi)85.6元。安裝節(jié)電系統(tǒng)后，平均每小時(shí)耗電91.30度，按0.7元/度計(jì)算，每小時(shí)電費(fèi)63.9元。每小時(shí)節(jié)約21.7元，全年節(jié)約190092元。結(jié)果表明：使每年電費(fèi)支出減少四分之一，節(jié)電率高于25%。

7. 結(jié)束語(yǔ)

照明智能節(jié)電及監(jiān)控自動(dòng)化管理系統(tǒng)的應(yīng)用，使高速公路運(yùn)營(yíng)管理由“粗放式”逐漸向“集約式”轉(zhuǎn)化，更為重要的是，此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用不但節(jié)約了電能，降低了運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)也實(shí)踐了政府倡導(dǎo)的綠色照明工程要求，是高速高路隧道照明大力可以推廣的節(jié)能項(xiàng)目。

[文章編號(hào)]1619-2737（2013）07-09-575