照明智能节电及监控自动化管理系统在高速公路中的应用

杨桂林

【摘要】随着我国高速公路的迅速发展，大量以桥隧为主的高速公路逐年增加，使隧道开支运营居高不下。隧道照明耗电占高速公路运营中很大一部分，采用先进的照明智能节电控制系统，不但能明显改善照明效果，还可以节约大量的电费开支，带来巨大的经济效益。

【关键词】隧道照明；智能节电；应用

1. 概述

近年来，随着我国高速公路的迅速发展，大量以桥隧为主的高速公路逐年增加，公路隧道照明系统作为车辆安全通行的保障，同时也使隧道开支运营居高不下。隧道照明耗电占高速公路运营中很大一部分，如不解决隧道照明节能问题，将给管理部门带来沉重的经济负担。若采用先进的照明控制系统，不但能明显改善照明效果，增加行车安全性和舒适度，还可以节约大量的电费开支，带来巨大的经济效益。

2. 高速公路隧道照明使用现状

（1）为了减少高额的运营支出，隧道照明在日常使用中，大量的少开灯甚至不开灯的现象比比皆是。给高速公路行车安全造成了重大隐患。

（2）为了保证行车安全，隧道照明系统的设计一般按照洞外最大亮度和最高时速来确定隧道内各段的灯具功率和灯具分布密度。实际运营中，需要的照明强度一般远远小于设计参数，在运营过程中按照设计最大亮度照明，造成电源浪费。

（3）高速公路用电采用专线供电，在用电负载功率设计中，箱变要考虑实际功率、线损、无功衰耗、灯具老化衰耗等因素，箱变的设计要远大于实际功率，高压送变也要考虑这些因素，这样就导致低压端电压高于设备额定电压。经常高达240V以上，这样既浪费了电能，也大大缩短了灯具的使用寿命，增加了大量的维护费用与人力支出。

（4）高速公路低压配电施工单位众多，施工人员素质高低不齐，施工中不按设计方案施工，三相线路所安装灯具功率不平衡，导致实际用电三相电压不平衡。灯具的质量参差不齐，随着灯具的老化，也会造成三相电压的失衡。三相电压不平衡不仅降低功率因数，浪费电能，同时也会严重影响用电设备的安全和使用寿命。

（5）由于采用农网专线供电，农网中用电设备的不确定性，导致农网电压随着时间、季节及其他因素忽高忽低，用电低谷时，电网电压会显著上升，一般可达240V以上，因电压波动大，导致高速公路电能浪费及隧道设备损坏的事件比比皆是。

3. 节电依据

（1）电力供电系统中，为了避免送电过程中的线路损耗及用电高峰时造成的末端电压过低，往往都是以较高的电压传输，特别是用电低谷时，电网电压更高，高电压不仅会带来灯具的加速损坏还会危及用电设备安全，更带来额外的电费支出。

气体放电灯只是在启动时，需要较高的工作电压，而点燃后适当降低并稳定供电电压，（实验结果表明，稳定的电压200V-210V范围是盖亚钠灯的最佳工作电压），既可保持其正常照度，又可有效地节电，还能延长灯具的使用寿命。

（2）所有气体放电灯在使用前，其亮度都比设计值（寿命终止时的亮度）高出40%～20%，当灯达到寿命末点时，其亮度正好达到目标设计值。根据这一特点，用智能节电装置补偿灯的这一老化过程，在保证正常亮度的情况下，即可实现一定程度的节电。

（3）针对不同时间，隧道照明实行“按需调亮度”的节能模式。白天在不影响照度的情况下，照明灯具自动工作在合理稳定的电压上，在夜晚适当地降低照度，自动调整到保证灯具能够工作的电压上，综合节电效果更加明显。

4. 系统工作原理

通过安装在隧道照明回路上的灯具数据采集开关装置→将电压、电流采集数据→传到监控中心管理终端上→中心管理终端→远程遥控输出电压→调压稳压节能装置→将现场所需要的电压→输出给安装在隧道照明回路上的灯具数据采集开关装置

5. 系统功能

（1）数据采集功能：系统对隧道各个回路末端（灯具）的工作电压、工作电流、有功功率、功率因数、电能计量等数据以及节电柜工作状态进行采集。

（2）动态自动调压：根据隧道照明现状，通过系统自动对隧道照明回路动态电压、电流的数据采集，自动分析，自动进行合理调压。

（3）智能稳压：通过系统设定照明灯具的工作电压。系统根据采集的数据调整输出变压器电压，再通过精密稳压，实行智能稳压供电。

（4）远程单灯控制：能够远程遥控每个灯具的开、关。灵活制定照明方案。

（5）远程设置供电方案：可以根据不同的时间、季节，远程控制调节输出电压。

（6）电力安全报警：当监控终端主动报警或调度中心在遥测时发现警情时，监控中心微机会自动用语音或手机短信报出故障的有关参数。

（7）统计查询、打印功能。

（8）远程抄表功能。

（9）远程查询功能。

6. 应用实例

（1）陕西神府高速公路隧道照明采用专线供电，电压经常偏高，有时甚至高达250V以上，这样既浪费了电能，也大大缩短了灯具的试用寿命，大量增加了维护费用。

（2）通过在卧虎湾隧道加装照明智能节电系统，使该隧道的电压、灯具开关更具合理的运行。据测试数据显示：安装节电系统前，平均每小时耗电122.27度，按0.7元/度计算，每小时电费85.6元。安装节电系统后，平均每小时耗电91.30度，按0.7元/度计算，每小时电费63.9元。每小时节约21.7元，全年节约190092元。结果表明：使每年电费支出减少四分之一，节电率高于25%。

7. 结束语

照明智能节电及监控自动化管理系统的应用，使高速公路运营管理由“粗放式”逐渐向“集约式”转化，更为重要的是，此项技术的应用不但节约了电能，降低了运营成本，同时也实践了政府倡导的绿色照明工程要求，是高速高路隧道照明大力可以推广的节能项目。

[文章编号]1619-2737（2013）07-09-575