变电站绿色智能照明项目实践

丘毅辉

（南方电网综合能源有限公司节能照明事业部，广州510075）

变电站绿色智能照明项目实践

丘毅辉

（南方电网综合能源有限公司节能照明事业部，广州510075）

1 变电站照明存在的问题

现阶段国内传统灯具和LED灯具厂家众多,产品质量参差不齐,由于缺乏对变电站用能情况和照明需求的深入了解,变电站目前使用的照明产品普遍存在光衰严重、可控性差、照度低、局部眩光严重、运维安全隐患大、维护成本高等问题[1—3],具体表现如下：

(1）产品可靠性差,灯泡寿命短,导致变电站内亮灯率低于98%,后期维护和更换工作量大,与变电站无人值守相违背[4]。

(2）照明设计不合理,在很多情况下,很多区域照明其实并不需要满功率运行,过度的照明不仅形成光污染,还会造成资源浪费[5]。

(3）照明控制手段单一,不少变电站日常开关灯都由值班员负责,需要在刚天亮时和刚天黑时进入交流配电室进行灯光操作[6—8],并且因为一年四季中天亮、天黑的时间变化较大,在时间把握不准的情况下,会浪费较多的电能,不符合国家节能减排的要求。

2 变电站绿色智能照明解决方案

在对多个变电站进行充分调研的基础上,整合先进技术,为变电站开发了集专业照明设计、定制化灯具、专用灯杆、高压直流集中供电和智能照明控制系统等技术“五位一体”的绿色智能照明解决方案。

2.1 照明设计

为了精确模拟设计变电站各照明场景,通过采用3D max软件建模变电站各种场景,再使用专业的Dialux照明设计软件进行照明模拟,实现变电站立体无暗区的照明光环境。

2.2 定制化灯具

针对变电站异于常规照明标准的要求,专门开发定制化灯具,采用标准化模组设计使得不同功率灯具均采用标准统一的LED模组,从而解决了传统灯具配件种类众多、不便维护的难题。同时,强化灯具各种抗击能力：防水等级达到IP67,适应于各种恶劣环境;防震动能力强,LED光源为固态光源,体积小,重量轻。运输过程及震动过程不受损;灯具通过14级以上台风测试,整体采用高强度铝合金材质和高强度钢化玻璃,确保经受沿海地区强龙卷风冲击。另外,灯具运用光学系统设计,对灯具表面进行专门处理并区照射,既提高光通利用率,又能抑制眩光对工作人员的影响,实现“见光不见灯”的效果,提高了照明质量,实现按需照明。

2.3 专用灯杆

为了方便变电站组织对重点区域的应急抢修,为照明灯具设计了专用的灯杆,灯座和灯杆能够实现立体350°旋转,实现单向和双向投光,从而满足用户任意角落照明需求。

2.4 高压直流集中供电

系统由高压直流集中供电柜和安装在LED灯具上的驱动控制器等设备组成,采用了先进的高压集中供电技术,将交流电转直流电过程(包括整流滤波、功率跟踪及无功补偿、保护等）集中设置在高压供电柜中,将原LED灯头的AC/DC驱动控制器替换为DC/DC驱动控制器,大大提高了系统寿命、稳定性与整体效率。

直流供电柜电源模块采用模块化设计,N+1冗余模式,具有可不断电热插拔功能,单个电源模块出故障不影响系统正常运行,维护工作可以在不断电、不影响正常照明的情况下,短时间内完成电源模块的更换,系统安全系数更高。

2.5 智能照明控制系统

智能照明控制系统采用B/S结构,基于云计算、GPRS/CDMA/3G无线互联网通信、电力载波通信技术、地理信息系统(GIS）等多种前沿技术,具有较高实用性、兼容性、扩展性、可靠性。系统综合依据用户的管理习惯和管理方法,建立灯具监控调度、运维数据管理的中心平台。平台可以迅速定位灯具并进行管理,包括设置单灯或一组LED灯具的调度策略,查询灯具状态和历史记录,实时更改灯具运行状态、提供灯具的各类报表等功能。通过科学的管理策略,以数据为中心的管理工具,优化资源,实现按需照明,提高管理效率,并节约大量能源,将强大的功能和工作流程融合在一起。图1为智能照明控制系统结构图。

图1 智能照明控制系统结构图

3 项目实践

X变电站是广东省内的核心变电站,不仅担负着重要的供电任务,也是展示南方电网公司形象的重要窗口。由于X变电站照明灯具损坏严重,能耗高,运维工作量大,照明质量不能满足要求,因此需要进行大修整改。

照明设计充分考虑变电站的主变压器、配电场地、厂前区和道路等区域的照明需求,设计空间立体无暗区照明质量,营造安全、可靠、智能化、节能和环境友好的舒适照明环境,同时严格控制灯具光污染,减少灯光对周围居民生活的影响。

3.1 产品技术指标

X变电站照明采用专业LED灯具,符合CE或UL或3C或CQC认证要求和符合RoHS要求,灯具壳体及防护等级IP65,模组标准化可调角度,专业配光,防眩光处理,可调可控。LED灯具在-20～55℃的条件下能正常工作,同时满足具体使用地的环境温度、湿度和腐蚀性等其他特殊要求。

直流集中供电系统采用高压驱动、去电解电容和软、硬件通信及加密等先进理念设计,融合了物联网感知、控制及数据处理等技术,使LED照明系统运行更加安全、稳定、高效。智能控制照明系统实现日常维护、检修、抢修等多种照明应用场景的切换操作,同时具备远程控制和信息采集的功能。

3.2 照明效果

改造后变电站各区域平均照度大幅提升7倍,其中室外设备工作面(四边垂直面）平均照度值大于20 lx,照度均匀度大于0.25;室外成套配电装置(GIS）、室外通道及非作业区水平照度值为15 lx,照度均匀度大于0.25;室外主变压器工作面(四边垂直面）平均照度值30～50 lx,均匀度大于0.25;眩光指数RG小于50;色温5 000±200 K,显色指数不小于70,色容差不小于5,空间色度坐标偏离标准值应低于0.006。

3.3 节能效果

项目改造完成后,LED照明用电量由改造前的每年16.3万kWh下降到3.3万kWh,照明功率下降了61.1%,加上可通过智能控制分时调光二次节能,综合节电率达80%。按每天运行10 h计算,一年就可节省电量13万kWh,每年减少电费约9万元。

3.4 维护工作

由于LED灯具寿命长达30 000 h以上,且在24 h不间断照明中电源模块具备N+1冗余,大幅降低坏灯率,每年可节省运维成本1.6万元。照明设备备品、备件由改造前5种变为1种,无需专业工具即可完成装卸,从而有效降低现场人员维护工作量。

4 推广前景

以广州供电局为例,广州地区约有变电站300座,其中500 kV变电站6座,220 kV变电站49座,110 kV 245座,每年的照明用电量分别约为40万kWh、20万kWh和10万kWh,如果全部实施LED绿色智能改造,将带来十分可观的节能效益：每年节约用电约3 660万kWh,相当于每年减排二氧化碳2.5万t、少用标准煤1万tce,在空气净化方面,相当于植树4万棵。

5 结束语

综上所述,通过在变电站领域大力推广“五位一体”的绿色智能照明工程,将取得可观的经济和社会效益。在充分发挥电网企业作为区域能源资源优化配置的重要平台和对上下游企业的引导作用的基础上,主动承担社会责任,争取在节能减排领域取得新成效。D

[1]李越,姜雪晴.现阶段变电站绿色照明设计方案浅析[J].供用电,2012,29(3）：42-44.

[2]刘涛,刘明月.变电站LED绿色照明系统应用分析[J].东北电力技术,2016,37(6）,35-37.

[3]李汉生.LED照明灯具在变电站中的应用[J].现代建筑电气,2016,7(6）,48-50.

[4]项玲,卫银忠,王文静.500 kV变电站实现“绿色照明工程”的研究[J].中国电力,2008,41(9）,26-30.

[5]陈建丰.变电站智能照明与节能灯具的分析与应用[J].科学时代,2015(10）：49.

[6]陶建芳,姚志敏,韩立章.智能变电站照明设计的分析[J].河北电力技术,2015,34(3）:21-23.

[7]方艳斌.浅析变电站节能环保智能照明控制系统[J].城市建设理论研究(电子版）,2015,5(12）：26-30.

[8]骆志敏,朱晓峰,刘瀚林.基于光控原理的变电站场地智能照明系统研究[J].科技广场,2015(9）：70-73．

Practice of green intelligent lighting in substations

QIU Yi⁃hui
(China Southern Power Grid Integrated Energy Co.,Ltd.,Guangzhou 510075,China）

分析目前变电站照明存在的问题,提出了集专业照明设计、定制化灯具、专用灯杆、高压直流集中供电及智能照明控制系统等技术“五位一体”的变电站绿色智能照明解决方案,并以具体的项目实践案例介绍方案取得的经济和社会效果,说明大力推广绿色智能变电站建设具有非常可观的前景。

变电站照明;定制化;直流集中供电;智能控制

The paper analyzes the problems of the current sub⁃station lighting.Green intelligent lighting is proposed combined with professional lighting design,customized special lamps,lamp pole, high voltage DC power supply and centralized intelligent lighting control system technology,and the specific project practice case achieved economic and social benefits,and vigorously promoting the green intelligent substation has considerable prospects.

power station lighting;customization;central⁃ized DC power supply;intelligent control

1009-1831（2017）02-0028-02

10.3969/j.issn.1009-1831.2017.02.007

TM923；TM63

B

2016-09-26

丘毅辉(1986）,男,广东梅县人,学士,研究方向为节能照明合同能源管理等方面。