城区路灯节电技术研究

范祥林 陶旭峰 朱成棋

摘 要： 简要介绍了当前几种照明节电方式，分析了这些节电方式在利用过程中存在的利弊，提出智能节电设计方案及其未来的发展趋势和前景，以期提高路灯的用电效率，达到电力能源的最大节约和有效利用。

关键词： 路灯； 节电技术； 电力能源； 智能节电

中图分类号：TP319 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2018）10-08-03

Abstract： This paper briefly introduces several current lighting energy-saving methods， analyzes the advantages and disadvantages of these energy-saving methods in the utilization process， puts forward the intelligent electricity-saving design scheme and its future development trend and prospects， in order to improve the efficiency of street lamp power consumption and achieve the greatest saving and effective utilization of electric energy.

Key words： street lamp； electricity-saving technology； electric energy； intelligent electricity-saving

0 引言

我国作为21世纪发展中的国家，由于受到来自发展中各个方面的影响与启示，政府大力号召全社会推广各类节电方案和节电设备，只为了我国可以更好的建设成为一个和谐型、节约型、美好型发展中国家[1-3]。我国的节电技术最近几年一直在不断地创新，不断地提升，与此同时也十分重视一些必须避免的问题：例如调压节电，限流节电等。从21世纪初至今，我国的电力供应开始出现不足，能源的浪费也是导致缺电的原因之一，因此节约能源的呼吁开始在社会中引起重视。

城市道路的照明涉及电能消耗的范围广，总量大，因此，在居民区和城镇道路推广使用照明节电装置势在必行，这个措施不但提高了城镇道路的照明质量，而且能源的消耗也将大幅度降低[4-5]。

1 节能方法研究

1.1 可控硅斩波型照明节电方法

系统原理图如图1所示。

根据可控硅斩波原理，通过对可控硅导通角的控制，可以滤掉输入交流电的一部分电压，使得输出电压的平均值降低，最终达到节约电能的效果。这种节电方法相对较为适用。因为只需要对已有的照明体系进行简略的改造，因此成本相对较低。不过，因为是对电压进行控制，所以会导致电压的输出不在是正弦波，这会使得谐波大量出现，对电网系统造成影响[6]。

1.2 自耦降压式调控方法

此方法目前广泛用于市场上的照明节电产品。它是根据经过自耦变压机芯，按照电压输入的不同连接不同的固定变压器抽头，把电网电压下降10V、20V等档，因此进行降低电压达到节电的功能。此装置的好处就是避免了大功率可控硅斩波型节电装置有着谐波污染的缺陷，因此输出的电压为正弦波，布局与功效不复杂，而且稳定性也是很高的。在用电高峰时，电压会由于装置反应迟钝下降到不稳定的地方，可能会导致灯灭，无法自动调整，此时若是电压骤然变高，瞬间的高电压便无法防止，灯具的损害将会较大：相对来说稳压功效较差。在上面的描述之外，对磁饱和电抗器来讲，它的效率过低[7]。传统节电方式的比较如表1所示。

以上两种方法各有各的优点与不足，由于各自有技艺不足，导致无法广泛使用。可控性（相控）型的好处是能让电压输出得到实时掌控，产生照明用电的最好效果，缺點是没法进行电压的正弦波输出，存在着谐波污染。自耦降压型刚好相反，好处是能够输出正弦波电压，但无法让电压自动调整，只可降低电压，无法提高电压和稳定电压，若是把二者长处融合在一起，除掉不足，便是比较优异的照明节电方案。

2 新型智能路灯节电方式

2.1 交流斩波调压节电方法

交流斩波调压的调节方式为可以双向调节，高频周期矩形波函数对正弦波函数的调节。优点：在电压允许范围内降压，照明质量不受影响，且无谐波等污染缺陷。

通过这些年电子技术的蓬勃发展，电力半导体器件IGBT出现了交流斩波调压方法，这种方法是比较先进且实用性较高的。它与直流脉宽调节相比只是斩波调节对象不同，但道理是相同的，交流斩波调压在电路布局上能够对交流电实现双向调节，是高频周期矩形波函数对正弦波函数的调节。现今大部分以气体放电灯组成的路灯照明技术，若是采取交流斩波调压技艺这类先进的通过降低电压来实现节能的方法，在凌晨节能实现的时间，在末端电压下降的条件下，把电压降到20%之内启动，在满足性能的前提下，它的价格将是最实惠的，而照明度的下降只是在30%～35%之间，不会让照明基准偏差较大，照明的质量也没有下降，消除谐波污染等缺点，此时还能够稳定的发动和降压转换运行状况[8]。灯泡的使用年限增加了，照明系统的维护费用将对应的减少。交流斩波调压技术的产生，也推动了电力电子技术的发展，其合理高效和节约的功能在正弦波节电装置中的利用会愈来愈普遍[9-10]。

2.2 智能路灯节电方式

智能控制系统原理图如图2所示。

图2控制系统是智能路灯节能工作的依据，及时搜集输出、输入电压与最好的工作电压对比，然后通过计算来调整相关信息，使之能够输出最好的工作电压。智能节能在连系前面几种产品的好处的前提上，为了避免一些缺点，使得一些优势表现在如下几个方面：①优化电力质量，节约照明用电；②有效保护电源，增加其使用年限；③适用性、可靠性；④绿色环保性能；⑤选择性。

3 总结

通过比较可知，智能路灯节电的方法和其他方法相比较，有很明显的一些技术优势，而且智能节电控制还有别的节能方法所不能比的，那就是它的智能性、适应性和人性化。 所以，未来社会需求的节能灯发展趋势会从以下各个方面综合考虑。

⑴ 智能感知：当有人或者车来时会自动开灯，当人或者车离开时又会自动熄灭。

⑵ 智能延时：它会根据最后一次感应到的时间为开始点，延时灯的熄灭，这样就不会造成中途熄灭的情况。

⑶ 工作方式：当感应开关打开后，只要在延时时间内有物体运动，开关将会持续打开，一直到物体离开。

⑷ 光敏控制：根据外界环境自动识别开关需不需要工作，从而实现节能的作用。

⑸ 与红外产品相比：感知到的距离更远且没有死区以及范围更广，根据工作效率不一样，能够穿透厚度不相同的物体且不会受到周围环境的影响，在37摄氏度以上时，它的感应距离不变，所以温度改变但距離不会改变等。

参考文献（References）：

[1] 姚丹丹，王宜怀，谭碧云.路灯节能控制系统设计及其软件实现[J].计算机工程，2012.3：240-242，254

[2] 苍如意.路灯节能控制系统设计及其软件实现[J].中国新技术新产品，2017.10：140-141

[3] 张苑，秦敏.基于ZigBee的智能路灯控制系统的应用研究[J].江西建材，2016.19：110，112

[4] 佘庆军.路灯节能控制系统设计及其软件实现[J].建筑工程技术与设计，2017.32：2518-2518

[5] 王东霞，任娟.关于城市路灯管理中的节能控制分析[J].农家科技（下旬刊），2015.7：288-288

[6] 董珺慧，张静，陆佩怡，王晔，孟春花，马乾丹.节能路灯控制系统设计[J].信息与电脑，2017.2：169-170，176

[7] 李健，蒋全胜，任灵芝.智能路灯控制系统设计[J]. 工业控制计算机，2010.6：110，112

[8] 柴万东.LED在照明领域的应用研究[J].赤峰学院学报（自然科学版），2010.1：26-27

[9] 陈凤贤，胥布工，汤玉峰.基于多智能体技术的智能路灯节能控制系统[J].自动化与仪表，2012.12：30-33

[10] 林一飞.基于多智能体技术的LED路灯控制系统研究[J].中国科技投资，2013.24：245-245，283