路燈節(jié)能監(jiān)控防盜系統(tǒng)

一、系統(tǒng)概述

   本系統(tǒng)充分利用現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)對(duì)日益快速發(fā)展的城市路燈實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控和智能化的科學(xué)管理，是集節(jié)能、監(jiān)控、防盜于一體的系統(tǒng)。下面將介紹本系統(tǒng)的構(gòu)成及主要功能。


二、路燈照明節(jié)電系統(tǒng)

2.1路燈照明引入節(jié)電的意義

   現(xiàn)代城市道路照明在整體城市的亮燈工程中占據(jù)著舉足輕重的地位，設(shè)計(jì)時(shí)，道路照明的數(shù)量和質(zhì)量，良好的誘導(dǎo)性，投資低，耗電少，即既要經(jīng)濟(jì)，又要節(jié)能，運(yùn)行安全可靠，技術(shù)的先進(jìn)性等等方面的高水準(zhǔn)，一切都代表著現(xiàn)代城市的文明和文明城市的現(xiàn)代化。

   由于城市化的進(jìn)程日益加快，路燈照明的用電量也在不斷上升，國(guó)家二次能源---電力能源在能源終端的消費(fèi)比例也在快速上升。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、快速增長(zhǎng)，電力吃緊的局面并未得到根本的改變。同時(shí)，另一方面，又存在著大量電力浪費(fèi)的現(xiàn)象，據(jù)“MICROENERGY（NZ）LTD”2001年對(duì)中國(guó)電力消費(fèi)的調(diào)研年報(bào)指出：在對(duì)中國(guó)2000年各省的《統(tǒng)計(jì)年鑒》、中國(guó)統(tǒng)計(jì)網(wǎng)和中國(guó)能源協(xié)會(huì)等的耗電信息分析后得出結(jié)論----中國(guó)大陸節(jié)電市場(chǎng)份額每年高達(dá)3000億元人民幣，換句話說(shuō)，即每年存在著3000億元人民幣的電力浪費(fèi)。為此，國(guó)家政府自1995年來(lái)相繼頒布了《中華人民共和國(guó)電力法》、《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》、1997年人大通過(guò)的《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》、《重點(diǎn)單位用電管理辦法》及國(guó)家經(jīng)貿(mào)委與國(guó)家發(fā)展計(jì)劃委員會(huì)頒發(fā)的《節(jié)約用電管理辦法》等等重要法律、法規(guī)和指導(dǎo)性政策，特別強(qiáng)調(diào)了節(jié)能的重大意義及必要措施。


2.2路燈照明節(jié)電的技術(shù)分析

   根據(jù)國(guó)家經(jīng)貿(mào)委和國(guó)家發(fā)展計(jì)劃委頒發(fā)的《節(jié)約用電管理辦法》第十七條的第（六）項(xiàng)推廣高頻可控硅調(diào)壓裝置和節(jié)能型變壓器。對(duì)于燈光照明系統(tǒng)的節(jié)電，它首先是屬于公共系統(tǒng)的用電，如果用可控硅控制的節(jié)能裝置，勢(shì)必會(huì)引來(lái)諧波問(wèn)題；應(yīng)用節(jié)能型變壓器，相對(duì)而言，它具有明顯的優(yōu)勢(shì)，即本身不產(chǎn)生諧波，無(wú)諧波干擾的問(wèn)題，且具有抗電磁波干擾的特點(diǎn)。目前，國(guó)際上比較通用的節(jié)電方法也是采用控制晶閘管導(dǎo)通角的移相調(diào)壓技術(shù)和電磁電壓技術(shù)進(jìn)行節(jié)電的方法，其節(jié)電效果比較明顯，也已被廣泛證實(shí)為行之有效的節(jié)電手段。當(dāng)然還有電容補(bǔ)償、瞬間濾波等技術(shù)的節(jié)電方法，但有功節(jié)電的效果并不十分顯著。

   根據(jù)節(jié)能型變壓器延伸而研制的節(jié)電主機(jī)，其理論核心就是傳統(tǒng)的DVR（電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)技術(shù)），由70年以來(lái)開始流行。當(dāng)時(shí)的電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)技術(shù)是針對(duì)供電線路系統(tǒng)級(jí)的調(diào)整方案。供電部門為緩解用電高峰的用電問(wèn)題，往往采取整條線路進(jìn)行調(diào)整電壓的方法，以降低電能整體消耗，滿足更多用電客戶的需求。但是這樣做往往又使線路末端用戶的電壓太低而不能滿足用戶的設(shè)備正常工作要求。隨著DVR技術(shù)的不斷研究以及現(xiàn)代微電子技術(shù)的快速發(fā)展，其節(jié)能型變壓器被賦于新的內(nèi)容，其本身的材質(zhì)和物理消耗得到大大的改進(jìn)、同時(shí)借助現(xiàn)代電子技術(shù)，使其智能化運(yùn)用水平得到不斷的提升，進(jìn)而發(fā)展具有專業(yè)節(jié)電功能和性能的智能化節(jié)電管理系統(tǒng)，其DVR技術(shù)的運(yùn)用也被賦予全新的含義，即實(shí)現(xiàn)用戶級(jí)的電壓智能化調(diào)節(jié)，且不必發(fā)更多的成本去改造原先設(shè)計(jì)的電力線路，同時(shí)還達(dá)到系統(tǒng)的擴(kuò)容目的。這種節(jié)電技術(shù)原理簡(jiǎn)單，既經(jīng)濟(jì)，又安全可靠，無(wú)諧波，具有較好的節(jié)能效果。


2.3節(jié)電基本原理

   本系統(tǒng)節(jié)電原理是將供電系統(tǒng)的輸入電壓予以優(yōu)化，采用DVR（電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)）AC—AC直接變換技術(shù)調(diào)整剩余電壓，使饋送給燈光負(fù)載的電壓為最適宜值，達(dá)到既實(shí)現(xiàn)節(jié)電又保證照明要求雙重目的。它的主機(jī)是采用優(yōu)質(zhì)的電磁材料進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)的高效率單卷鐵磁繞組，實(shí)現(xiàn)用最小的主機(jī)容量控制比自身大10倍以上負(fù)載容量的目的，與常規(guī)變壓器比較，其體積和重量降低1/3—1/4。

   根據(jù)電工基本原理P=V2/R，設(shè)燈光上施加的電壓為V，燈光的阻抗（為簡(jiǎn)單比喻起見）設(shè)為阻性的電阻R，那么它在電壓V下所消耗的功率為P，若適當(dāng)降低電壓到V1值，則這時(shí)消耗的功率P1將隨電壓的平方關(guān)系下降。而P1小于原有電壓V時(shí)所消耗的功率P，其有功節(jié)電率可表示為：

ε%=（1-V12/V2）×100%

   只要電壓下降的幅度小于額定電壓的10%，則對(duì)絕大部分電器設(shè)備均可無(wú)妨礙地使用。

   這類節(jié)電主機(jī)的最大特點(diǎn)是不產(chǎn)生諧波，無(wú)諧波干擾，對(duì)各種燈光均適用，只是不同的燈光，其節(jié)電效果略有差異，但對(duì)延長(zhǎng)燈具壽命和減少維護(hù)工作量上更具有重要意義。

   這種利用電磁調(diào)壓的節(jié)電主機(jī)，附有智能控制電路，以保證用電設(shè)備在任何供電情況及設(shè)備出現(xiàn)異常狀態(tài)下的自動(dòng)處理能力，如：延時(shí)起動(dòng)、突然欠壓、、缺相和空載自動(dòng)旁通、大電流分?jǐn)啾Ｗo(hù)能力等，特別是針對(duì)路燈照明的特點(diǎn)，進(jìn)行分時(shí)斷控制調(diào)壓，如前半夜人流車流多的需要，調(diào)壓幅度按設(shè)定的小幅度進(jìn)行調(diào)整，以保證較高的亮度要求，后半夜人流車流量稀少，對(duì)光照度的要求不高，這時(shí)調(diào)壓的幅度可按需要進(jìn)行較大范圍的調(diào)整，同時(shí)又能使燈具維持必要的亮度。于此同時(shí)，由于節(jié)電主機(jī)采取了對(duì)燈光負(fù)載的實(shí)時(shí)檢測(cè)，即當(dāng)檢測(cè)到負(fù)載達(dá)到額定負(fù)載的15%時(shí)，節(jié)電主機(jī)自動(dòng)投入到節(jié)電運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)檢測(cè)到的燈光負(fù)載不到額定電流的15%時(shí)，節(jié)電主機(jī)自動(dòng)退出節(jié)電狀態(tài)，以確保節(jié)電主機(jī)本身不消耗或盡可能不消耗電能，特別是白天路燈未開啟時(shí)，節(jié)電主機(jī)處于旁通工作狀態(tài)（既使節(jié)電主機(jī)接在路燈控制開關(guān)前面的情況下），這樣既可以控制主機(jī)電磁調(diào)壓器的溫升（白天變壓器不工作，無(wú)溫升），延長(zhǎng)主機(jī)使用壽命，又可節(jié)約電能。以此，保證設(shè)備高效率運(yùn)行，達(dá)到更佳節(jié)電的目的。

   本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是采用特殊的電磁調(diào)節(jié)加上先進(jìn)的控制與保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)智能地優(yōu)化供電，使原有燈光電路的電壓與電流在啟動(dòng)和完成預(yù)熱后，由電子控制方式在滿足照度的前提下自動(dòng)降壓，調(diào)壓運(yùn)行，除達(dá)到節(jié)電目的外，更有效地延長(zhǎng)燈具的使用壽命。根據(jù)燈具的性能和電氣特性，我們知道，氣體放電燈的工作電壓：高壓汞燈的工作電壓允許偏差最大值為±15.7%；高壓鈉燈的工作電壓允許偏差最大值為±20%，如果將燈具兩端的電壓提升10%，燈具的壽命將減少一半，反之，如果將燈具兩端的電壓降低10%，則燈具的電氣壽命將有3-4倍的延長(zhǎng)。所以，結(jié)合道路設(shè)計(jì)流明值（相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)值）具有絕對(duì)富余量的設(shè)計(jì)特點(diǎn)以及有超標(biāo)準(zhǔn)電壓（額定電壓?jiǎn)蜗?20V）工作、以及燈具起動(dòng)電壓的下限值的特點(diǎn)，采用用戶級(jí)調(diào)壓手段實(shí)現(xiàn)節(jié)電后，對(duì)燈具的使用壽命將大大延長(zhǎng)，同時(shí)也減少燈具維護(hù)成本和人工維護(hù)工作量。


2.4本系統(tǒng)節(jié)電主機(jī)的主要性能和技術(shù)指標(biāo)

①  性能特點(diǎn)

●  可靠性好，電磁主機(jī)采用優(yōu)質(zhì)進(jìn)口材料，高效低耗

●  降低線路損耗，提高功率因素，促進(jìn)三相供電線路的平衡

●  優(yōu)化燈具的電網(wǎng)供電電壓，消除燈具過(guò)剩功率消耗

●  較高的節(jié)電率（節(jié)電率10％－25％）

●  延長(zhǎng)燈具使用壽命，減少維修成本和工作量

●  不產(chǎn)生諧波干擾，增加用戶供電容量

●  具有狀態(tài)數(shù)字顯示，延時(shí)起動(dòng)、欠壓自動(dòng)旁通，電網(wǎng)電壓恢復(fù)后自動(dòng)進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)、過(guò)流保護(hù)、故障自動(dòng)旁通等多項(xiàng)功能

●  分時(shí)段換檔控制節(jié)電，空載旁通，加載節(jié)電，本機(jī)功耗小

●  安裝便捷，安裝后無(wú)需人工值守

●  適用范圍廣泛，可適用于各種不同類型的燈光負(fù)載

●  良好的性價(jià)比，投資少，回收期短，用戶安裝后可長(zhǎng)期受益






②  主要技術(shù)指標(biāo)


項(xiàng)   目

技術(shù)指標(biāo)

輸入電源

額定工作電壓

三相：380VAC±10% （三相四線）

單相：220VAC±10%

額定頻率

50Hz

輸出電源

電壓波形

不產(chǎn)生波形畸變

諧波污染

無(wú)污染

環(huán)境參數(shù)

環(huán)境溫度

-20℃～40℃

儲(chǔ)藏溫度

-40℃～+70℃

相對(duì)濕度

0至90%

海拔高度

不超過(guò)2000米

工作參數(shù)

過(guò)載電流能力

大于1.3倍額定電流

過(guò)載沖擊能力

能承受瞬時(shí)過(guò)載沖擊

預(yù)熱時(shí)間

0～99h99min可調(diào)

分時(shí)段時(shí)間

0～99h99min可調(diào)

工作時(shí)間

可長(zhǎng)期連續(xù)工作

絕緣

電源和外殼之間

2.5kV絕緣


③ 系統(tǒng)容量的評(píng)估方案

根據(jù)現(xiàn)行路燈布線和燈具的分布，在路燈配電變壓器的后端接入節(jié)電主機(jī)，節(jié)電主機(jī)的容量以燈具總功率最大值評(píng)估并實(shí)測(cè)各相電流，從而確定節(jié)電系統(tǒng)的容量。



三、路燈監(jiān)控管理系統(tǒng)

   隨著城市建設(shè)的發(fā)展，城市照明建設(shè)越來(lái)越注重于城市的形象，道路照明和景觀照明的需求和數(shù)量不斷增加，今后城市照明管理部門除了管理城市道路的照明外，還將參與城市景觀燈的管理。因此各級(jí)政府和市民對(duì)城市的建設(shè)、道路照明和景觀照明提出了更高的要求，希望實(shí)現(xiàn)城市照明管理的現(xiàn)代化，使城市管理水平達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

   城市路燈的耗電量是非常驚人的，巨大的電能消耗不僅增加了當(dāng)?shù)氐呢?cái)政負(fù)擔(dān)，同時(shí)由于發(fā)電而消耗的煤、石油的能源，對(duì)環(huán)境造成污染，同時(shí)由于照明帶來(lái)的光污染導(dǎo)致生態(tài)不平衡等諸多問(wèn)題。因此中央發(fā)出了建設(shè)“節(jié)約型社會(huì)”的號(hào)召，建設(shè)部也在2005年8月下發(fā)了“關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市照明節(jié)電工作的通知”（建城[2005]234號(hào)）。

   絕大多數(shù)城市現(xiàn)在多采用分散時(shí)控方式對(duì)路燈進(jìn)行控制，也就是在路燈配電箱中安裝定時(shí)器，按預(yù)定的時(shí)間自行開、關(guān)燈，有些景觀燈通常是采用人工手動(dòng)控制的方法。這種控制方法不能及時(shí)根據(jù)需要調(diào)整開關(guān)燈時(shí)間，也無(wú)法及時(shí)反應(yīng)照明設(shè)施的運(yùn)行情況，故障率高，維修困難。隨著城市的不斷發(fā)展，控制范圍也越來(lái)越大，現(xiàn)行的方案無(wú)法及時(shí)反應(yīng)照明設(shè)施的運(yùn)行情況，使得維修工作十分被動(dòng)。

   建設(shè)城市路燈監(jiān)控管理系統(tǒng)，目的是利用現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)對(duì)日益快速發(fā)展的城市路燈實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控和智能化的科學(xué)管理，做到集中管理，智能控制。部門內(nèi)部及時(shí)掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀況，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工巡檢，提高工作效率。合理利用電能資源，杜絕浪費(fèi)。具有對(duì)路燈實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙控、遙信、GPS校時(shí)和路燈地理信息功能、故障分析報(bào)警等功能。除具備上述功能外，還應(yīng)具備設(shè)施被盜報(bào)警功能。建立路燈系統(tǒng)的長(zhǎng)效管理機(jī)制，進(jìn)一步提高道路照明質(zhì)量，提高服務(wù)質(zhì)量，從而提高系統(tǒng)的整體社會(huì)效益、管理效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

   完成路燈集中控制系統(tǒng)預(yù)定的功能要求，同時(shí)建立中心控制室（包括路燈集中控制系統(tǒng)中心設(shè)備、投影顯示系統(tǒng)、基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)及電源等設(shè)備）。在對(duì)路燈照明進(jìn)行整體自動(dòng)化控制管理的同時(shí)，中控室的建設(shè)要為將來(lái)納入其它市政管理子系統(tǒng)打好基礎(chǔ)，既保證目前項(xiàng)目的需求，又兼顧考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展目標(biāo)。充分考慮各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，建成目前國(guó)內(nèi)先進(jìn)、功能齊全，同時(shí)又具有高度的可靠性、經(jīng)濟(jì)實(shí)用性的項(xiàng)目，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。