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

楊桂林

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

【關鍵詞】隧道照明；智能節(jié)電；應用

1. 概述

近年來，隨著我國高速公路的迅速發(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，同時也使隧道開支運營居高不下。隧道照明耗電占高速公路運營中很大一部分，如不解決隧道照明節(jié)能問題，將給管理部門帶來沉重的經濟負擔。若采用先進的照明控制系統(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)約大量的電費開支，帶來巨大的經濟效益。

2. 高速公路隧道照明使用現(xiàn)狀

（1）為了減少高額的運營支出，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)的設計一般按照洞外最大亮度和最高時速來確定隧道內各段的燈具功率和燈具分布密度。實際運營中，需要的照明強度一般遠遠小于設計參數，在運營過程中按照設計最大亮度照明，造成電源浪費。

（3）高速公路用電采用專線供電，在用電負載功率設計中，箱變要考慮實際功率、線損、無功衰耗、燈具老化衰耗等因素，箱變的設計要遠大于實際功率，高壓送變也要考慮這些因素，這樣就導致低壓端電壓高于設備額定電壓。經常高達240V以上，這樣既浪費了電能，也大大縮短了燈具的使用壽命，增加了大量的維護費用與人力支出。

（4）高速公路低壓配電施工單位眾多，施工人員素質高低不齊，施工中不按設計方案施工，三相線路所安裝燈具功率不平衡，導致實際用電三相電壓不平衡。燈具的質量參差不齊，隨著燈具的老化，也會造成三相電壓的失衡。三相電壓不平衡不僅降低功率因數，浪費電能，同時也會嚴重影響用電設備的安全和使用壽命。

（5）由于采用農網專線供電，農網中用電設備的不確定性，導致農網電壓隨著時間、季節(jié)及其他因素忽高忽低，用電低谷時，電網電壓會顯著上升，一般可達240V以上，因電壓波動大，導致高速公路電能浪費及隧道設備損壞的事件比比皆是。

3. 節(jié)電依據

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

氣體放電燈只是在啟動時，需要較高的工作電壓，而點燃后適當降低并穩(wěn)定供電電壓，（實驗結果表明，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，其亮度都比設計值（壽命終止時的亮度）高出40%～20%，當燈達到壽命末點時，其亮度正好達到目標設計值。根據這一特點，用智能節(jié)電裝置補償燈的這一老化過程，在保證正常亮度的情況下，即可實現(xiàn)一定程度的節(jié)電。

（3）針對不同時間，隧道照明實行“按需調亮度”的節(jié)能模式。白天在不影響照度的情況下，照明燈具自動工作在合理穩(wěn)定的電壓上，在夜晚適當地降低照度，自動調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

通過安裝在隧道照明回路上的燈具數據采集開關裝置→將電壓、電流采集數據→傳到監(jiān)控中心管理終端上→中心管理終端→遠程遙控輸出電壓→調壓穩(wěn)壓節(jié)能裝置→將現(xiàn)場所需要的電壓→輸出給安裝在隧道照明回路上的燈具數據采集開關裝置

5. 系統(tǒng)功能

（1）數據采集功能：系統(tǒng)對隧道各個回路末端（燈具）的工作電壓、工作電流、有功功率、功率因數、電能計量等數據以及節(jié)電柜工作狀態(tài)進行采集。

（2）動態(tài)自動調壓：根據隧道照明現(xiàn)狀，通過系統(tǒng)自動對隧道照明回路動態(tài)電壓、電流的數據采集，自動分析，自動進行合理調壓。

（3）智能穩(wěn)壓：通過系統(tǒng)設定照明燈具的工作電壓。系統(tǒng)根據采集的數據調整輸出變壓器電壓，再通過精密穩(wěn)壓，實行智能穩(wěn)壓供電。

（4）遠程單燈控制：能夠遠程遙控每個燈具的開、關。靈活制定照明方案。

（5）遠程設置供電方案：可以根據不同的時間、季節(jié)，遠程控制調節(jié)輸出電壓。

（6）電力安全報警：當監(jiān)控終端主動報警或調度中心在遙測時發(fā)現(xiàn)警情時，監(jiān)控中心微機會自動用語音或手機短信報出故障的有關參數。

（7）統(tǒng)計查詢、打印功能。

（8）遠程抄表功能。

（9）遠程查詢功能。

6. 應用實例

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

（2）通過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、燈具開關更具合理的運行。據測試數據顯示：安裝節(jié)電系統(tǒng)前，平均每小時耗電122.27度，按0.7元/度計算，每小時電費85.6元。安裝節(jié)電系統(tǒng)后，平均每小時耗電91.30度，按0.7元/度計算，每小時電費63.9元。每小時節(jié)約21.7元，全年節(jié)約190092元。結果表明：使每年電費支出減少四分之一，節(jié)電率高于25%。

7. 結束語

照明智能節(jié)電及監(jiān)控自動化管理系統(tǒng)的應用，使高速公路運營管理由“粗放式”逐漸向“集約式”轉化，更為重要的是，此項技術的應用不但節(jié)約了電能，降低了運營成本，同時也實踐了政府倡導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)能項目。

[文章編號]1619-2737（2013）07-09-575