高速公路監(jiān)控系統(tǒng)LCP供電方式應(yīng)用分析

鄭 勇

（四川成渝高速公路股份有限公司成雅分公司， 四川 成都 610000）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，高速公路已經(jīng)成為我國交通體系中的重要組成部分。當前，我國高速公路已基本實現(xiàn)全程監(jiān)控，高速公路沿線眾多的監(jiān)控外場設(shè)備成點狀分布，其所使用的變電站往往設(shè)置在收費站、服務(wù)區(qū)或管理中心區(qū)域，與監(jiān)控設(shè)備有著較遠的距離，這也導(dǎo)致高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的供電方式的選擇問題日益突出。傳統(tǒng)的供電方式不僅在供電過程中供電損耗大、成本高，而且施工難度大、施工成本高。太陽能供電方式，盡管施工簡單且節(jié)能環(huán)保，然而其后期維護工作難度大。一種新的供電方式應(yīng)運而生，即LCP供電方式，一方面，這種供電方式施工簡便，工程造價不高，另一方面，LCP供電方式在小容量長距離供電方面有極為明顯的優(yōu)勢，因此在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用

1 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)供電方式

1.1 低壓380V直接供電方式

低壓供電方式在距離變電站500米范圍供電具有明顯的優(yōu)勢，具體操作就是在變電站配電室實施供電。因此，在高速公路供電系統(tǒng)中，對于高速公路收費站、收費廣場、管理中心等機電設(shè)備，可以通過低壓供電方式來實施供電。然而，對于在高速公路沿線分布眾多且分散的監(jiān)控外場設(shè)備來說，低壓供電方式由于其線路壓降過大而不適合采用。

低壓供電方式下的線電壓通常為220V/50Hz，相電壓為380V/50Hz。因為線路阻抗的原因，使得輸電線路必然有線路壓降。線路阻抗通常包括了容抗、感抗和直流阻抗。對于高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中的眾多外場設(shè)備的用電需求，低壓系統(tǒng)中的感抗和容抗無法有效滿足。

1.2 “浮動電壓”供電方式

除了采用低壓供電方式以外，還可以運用“浮動電壓”供電方式。事實上，LCP供電方式，就是一種遠距離“浮動電壓”供電方式，其供電系統(tǒng)主要由隔離變換器、電源發(fā)生器以及供電電纜所組成。

在LCP供電系統(tǒng)中，輸電電壓在輸送過程中，基于不同負載電流的變化，由電源發(fā)生器對其做出調(diào)整。并且，隔離變化期也會同時根據(jù)線路電流對輸出電壓展開自身調(diào)節(jié)，從而使得輸出電壓具有較高的穩(wěn)定性。

2 LCP供電系統(tǒng)設(shè)備

2.1 電源

電源發(fā)生器內(nèi)部的主要結(jié)構(gòu)包括變壓器固定繞組、控制調(diào)節(jié)繞組以及輸出繞組，并且通過電流采樣對其中回路實現(xiàn)調(diào)節(jié)和控制。

在供電工程中，電源發(fā)生器會對輸入的電壓實現(xiàn)做出設(shè)定，當負載電流發(fā)生變化的時候，會對輸出電流做出反饋，從而對升壓變壓器的輸出實施調(diào)節(jié)，最終確保電壓能夠滿足附在的需求。如果在供電工程中負載電流上升，則表明電路壓降增大，此時出口電壓就應(yīng)當被適當升高；與之相反，如果負載電流下降，則表明電路壓降降低，此時出口電壓就應(yīng)當被適當降低。無論是升高出口電壓還是降低出口電壓，都必須保證出口電壓在系統(tǒng)各點隔離變換器對于輸入電壓的可接受范圍中。一旦負載電流出現(xiàn)升高或降低，就會讓各點隔離變壓器的電壓發(fā)生變化，此變化同樣在隔離變壓器允許范圍內(nèi)發(fā)生，輸出電壓的變化，總是會有隔離變壓器優(yōu)先實施調(diào)節(jié)，在實現(xiàn)穩(wěn)壓輸出，導(dǎo)致隔離變換器無法滿足對應(yīng)的輸輸入電壓調(diào)整，則會調(diào)整電源發(fā)生器的輸出電壓。

2.2 隔離變換器

在供電過程中，隔離變換器會同時獲取線路中的電壓和電流，一旦線路負荷變大，就會導(dǎo)致線路的電流降變大，并且線路電壓將也會同步變大。此時，我們運用電流將輸入電壓調(diào)大，從而使其余后級穩(wěn)壓電源輸入要求相符合。如果線路負荷變小，會導(dǎo)致線路的電流降變小，最終引發(fā)線路壓降變小。此時我們運用電流降輸入電壓調(diào)小。因此，隔離變換器必然包括變壓器、控制器、電流變換器、后級穩(wěn)壓器等主要構(gòu)成。

3 LCP供電系統(tǒng)應(yīng)用分析

對于高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的眾多外場設(shè)備來說，其供電方式的選擇至關(guān)重要。當前，有些高速公路供電系統(tǒng)選用固定升降壓的方式實現(xiàn)供電，具體是先將電壓從380V升高到660V，再將電能輸送至用電端，在將用電端電壓降低至380V[1]。而運用LCP供電方式，能夠在一定范圍內(nèi)通過電源發(fā)生器對輸出電壓實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)；而隔離變換器也能夠?qū)崿F(xiàn)自動調(diào)整電壓以保證穩(wěn)壓輸出。LCP方法整體具有較好的供電性能。

3.1 供電質(zhì)量分析

就固定升降壓供電方式來說，為了滿足同樣的用電需求，升壓能夠?qū)е掠秒婋娏鹘档停瑥亩档土司€路壓降，然而升降壓的變化比無法更改，所以，實際供電過程中，用電端電壓依然會發(fā)生波動，并且，電網(wǎng)電壓的波動會對用電端的輸出電壓造成一定影響。當這兩點原因同時產(chǎn)生，電壓波動就會更加劇烈，由此會讓電壓設(shè)備承受較大的壓力。尤其晚上的時候，電壓設(shè)備發(fā)生損壞的幾率極高。

而運用LCP供電方式，輸出電壓的調(diào)節(jié)是建立在電源發(fā)生器對負荷電流的判斷上的。如果負荷電流固定，則電源發(fā)生器處于穩(wěn)壓狀態(tài)，滿足輸出電壓的需求。當負荷電流發(fā)生變化時，電源發(fā)生器處于調(diào)壓狀態(tài)。因此，外電電壓的波動對于系統(tǒng)不會造成干擾和影響。電源發(fā)生器與隔離變換器都是基于負荷電流來工作的，并且確保輸出電壓能夠在5%的范圍內(nèi)實現(xiàn)穩(wěn)定輸出，也讓用電設(shè)備的安全性得到了保障。

3.2 適應(yīng)擴展性分析

固定升降壓方式實現(xiàn)供電，必須對監(jiān)控系統(tǒng)中的各點電壓做詳細核對，一旦系統(tǒng)中的設(shè)備的安裝位置發(fā)生了變化，必須對設(shè)備再次展開審核，甚至設(shè)備需要更換才能滿足供電需求。固定升降壓供電系統(tǒng)的擴展性不佳，監(jiān)控系統(tǒng)中的設(shè)備發(fā)生變化，需要對參數(shù)重新規(guī)劃，甚至需要對設(shè)備實施更換[2]。

而選用LCP供電方式，只要其負荷在系統(tǒng)允許范圍內(nèi)，設(shè)備無論發(fā)生怎樣變化，不管是增減還是移動，都沒有任何影響，具有極強的適應(yīng)擴展性。

3.3 施工成本分析

運用固定升降壓供電方式，要保證線路壓降降低，必須保證電纜線徑足夠大，所以在施工過程中往往需要選用較粗的電纜，再加上邊坡敷設(shè)的方式，所以施工難度較高，施工成本也較高。

而選用LCP供電方式，系統(tǒng)電纜選用普通電纜即可。普通線徑的電纜，不僅重量輕，施工簡便，而且穿管敷設(shè)也有利于降低施工成本。

3.4 能耗狀況分析

運用固定升降壓供電方式，電能耗損主要是升壓變壓器、降壓變壓器以及線路消耗。盡管系統(tǒng)運行效率較高，系統(tǒng)耗能小，然而使用的電纜本身就具有極大的生產(chǎn)能耗，所以就系統(tǒng)中的社會整體耗能來說，依然很高。

而采用LCP供電方式，電能耗損主要包括電源發(fā)生器、隔離變換器與線路消耗。由于電源發(fā)生器與隔離變換器的運行效率不高，所以在供電過程中電能消耗較大；然而，LCP供電方式使用的電纜生產(chǎn)耗能較小，所以社會整體能耗較低。

4 小結(jié)

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的供電方式選擇具有十分重要的作用。本文從供電質(zhì)量、擴展性、施工成本以及能耗等方面對LCP技術(shù)做了簡要的介紹，由此也可以看出，LCP供電方式具有長距離供電性能好高，造價低，施工簡便等多種有時，所以得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

[1]張斌，郭競.高速公路路網(wǎng)運行監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的思考與探討[J].中國交通信息化.，016，(S1)：111—113.

[2]張海亮，彭剛.山西省高速公路路網(wǎng)運行監(jiān)測與應(yīng)急管理探析[J].中國交通信息化，2016，（02）：78—81+84.