高速公路监控系统LCP供电方式应用分析

郑 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

随着我国经济社会的不断发展，高速公路已经成为我国交通体系中的重要组成部分。当前，我国高速公路已基本实现全程监控，高速公路沿线众多的监控外场设备成点状分布，其所使用的变电站往往设置在收费站、服务区或管理中心区域，与监控设备有着较远的距离，这也导致高速公路监控系统的供电方式的选择问题日益突出。传统的供电方式不仅在供电过程中供电损耗大、成本高，而且施工难度大、施工成本高。太阳能供电方式，尽管施工简单且节能环保，然而其后期维护工作难度大。一种新的供电方式应运而生，即LCP供电方式，一方面，这种供电方式施工简便，工程造价不高，另一方面，LCP供电方式在小容量长距离供电方面有极为明显的优势，因此在高速公路监控系统中得到了广泛应用

1 高速公路监控系统供电方式

1.1 低压380V直接供电方式

低压供电方式在距离变电站500米范围供电具有明显的优势，具体操作就是在变电站配电室实施供电。因此，在高速公路供电系统中，对于高速公路收费站、收费广场、管理中心等机电设备，可以通过低压供电方式来实施供电。然而，对于在高速公路沿线分布众多且分散的监控外场设备来说，低压供电方式由于其线路压降过大而不适合采用。

低压供电方式下的线电压通常为220V/50Hz，相电压为380V/50Hz。因为线路阻抗的原因，使得输电线路必然有线路压降。线路阻抗通常包括了容抗、感抗和直流阻抗。对于高速公路监控系统中的众多外场设备的用电需求，低压系统中的感抗和容抗无法有效满足。

1.2 “浮动电压”供电方式

除了采用低压供电方式以外，还可以运用“浮动电压”供电方式。事实上，LCP供电方式，就是一种远距离“浮动电压”供电方式，其供电系统主要由隔离变换器、电源发生器以及供电电缆所组成。

在LCP供电系统中，输电电压在输送过程中，基于不同负载电流的变化，由电源发生器对其做出调整。并且，隔离变化期也会同时根据线路电流对输出电压展开自身调节，从而使得输出电压具有较高的稳定性。

2 LCP供电系统设备

2.1 电源

电源发生器内部的主要结构包括变压器固定绕组、控制调节绕组以及输出绕组，并且通过电流采样对其中回路实现调节和控制。

在供电工程中，电源发生器会对输入的电压实现做出设定，当负载电流发生变化的时候，会对输出电流做出反馈，从而对升压变压器的输出实施调节，最终确保电压能够满足附在的需求。如果在供电工程中负载电流上升，则表明电路压降增大，此时出口电压就应当被适当升高；与之相反，如果负载电流下降，则表明电路压降降低，此时出口电压就应当被适当降低。无论是升高出口电压还是降低出口电压，都必须保证出口电压在系统各点隔离变换器对于输入电压的可接受范围中。一旦负载电流出现升高或降低，就会让各点隔离变压器的电压发生变化，此变化同样在隔离变压器允许范围内发生，输出电压的变化，总是会有隔离变压器优先实施调节，在实现稳压输出，导致隔离变换器无法满足对应的输输入电压调整，则会调整电源发生器的输出电压。

2.2 隔离变换器

在供电过程中，隔离变换器会同时获取线路中的电压和电流，一旦线路负荷变大，就会导致线路的电流降变大，并且线路电压将也会同步变大。此时，我们运用电流将输入电压调大，从而使其余后级稳压电源输入要求相符合。如果线路负荷变小，会导致线路的电流降变小，最终引发线路压降变小。此时我们运用电流降输入电压调小。因此，隔离变换器必然包括变压器、控制器、电流变换器、后级稳压器等主要构成。

3 LCP供电系统应用分析

对于高速公路监控系统的众多外场设备来说，其供电方式的选择至关重要。当前，有些高速公路供电系统选用固定升降压的方式实现供电，具体是先将电压从380V升高到660V，再将电能输送至用电端，在将用电端电压降低至380V[1]。而运用LCP供电方式，能够在一定范围内通过电源发生器对输出电压实现自动调节；而隔离变换器也能够实现自动调整电压以保证稳压输出。LCP方法整体具有较好的供电性能。

3.1 供电质量分析

就固定升降压供电方式来说，为了满足同样的用电需求，升压能够导致用电电流降低，从而降低了线路压降，然而升降压的变化比无法更改，所以，实际供电过程中，用电端电压依然会发生波动，并且，电网电压的波动会对用电端的输出电压造成一定影响。当这两点原因同时产生，电压波动就会更加剧烈，由此会让电压设备承受较大的压力。尤其晚上的时候，电压设备发生损坏的几率极高。

而运用LCP供电方式，输出电压的调节是建立在电源发生器对负荷电流的判断上的。如果负荷电流固定，则电源发生器处于稳压状态，满足输出电压的需求。当负荷电流发生变化时，电源发生器处于调压状态。因此，外电电压的波动对于系统不会造成干扰和影响。电源发生器与隔离变换器都是基于负荷电流来工作的，并且确保输出电压能够在5%的范围内实现稳定输出，也让用电设备的安全性得到了保障。

3.2 适应扩展性分析

固定升降压方式实现供电，必须对监控系统中的各点电压做详细核对，一旦系统中的设备的安装位置发生了变化，必须对设备再次展开审核，甚至设备需要更换才能满足供电需求。固定升降压供电系统的扩展性不佳，监控系统中的设备发生变化，需要对参数重新规划，甚至需要对设备实施更换[2]。

而选用LCP供电方式，只要其负荷在系统允许范围内，设备无论发生怎样变化，不管是增减还是移动，都没有任何影响，具有极强的适应扩展性。

3.3 施工成本分析

运用固定升降压供电方式，要保证线路压降降低，必须保证电缆线径足够大，所以在施工过程中往往需要选用较粗的电缆，再加上边坡敷设的方式，所以施工难度较高，施工成本也较高。

而选用LCP供电方式，系统电缆选用普通电缆即可。普通线径的电缆，不仅重量轻，施工简便，而且穿管敷设也有利于降低施工成本。

3.4 能耗状况分析

运用固定升降压供电方式，电能耗损主要是升压变压器、降压变压器以及线路消耗。尽管系统运行效率较高，系统耗能小，然而使用的电缆本身就具有极大的生产能耗，所以就系统中的社会整体耗能来说，依然很高。

而采用LCP供电方式，电能耗损主要包括电源发生器、隔离变换器与线路消耗。由于电源发生器与隔离变换器的运行效率不高，所以在供电过程中电能消耗较大；然而，LCP供电方式使用的电缆生产耗能较小，所以社会整体能耗较低。

4 小结

高速公路监控系统的供电方式选择具有十分重要的作用。本文从供电质量、扩展性、施工成本以及能耗等方面对LCP技术做了简要的介绍，由此也可以看出，LCP供电方式具有长距离供电性能好高，造价低，施工简便等多种有时，所以得到了越来越广泛的应用。

[1]张斌，郭竞.高速公路路网运行监测系统建设的思考与探讨[J].中国交通信息化.，016，(S1)：111—113.

[2]张海亮，彭刚.山西省高速公路路网运行监测与应急管理探析[J].中国交通信息化，2016，（02）：78—81+84.