智能化分时段节能路灯的开发和设计-智能调控技术[论文]

论文摘要：本文结合我国路灯照明的现状，分析了路灯照明中存在的电能浪费问题，提出了路灯节能系统设计的原则，最后以表格的形式给出了某城市采用智能调控技术的路灯节电器后产生的节电经济效益。

论文关键词：路灯照明,节能控制系统,智能调控技术

1.城市路灯的现状

对于一个城市来说，路灯照明系统无疑是不可或缺的重要基础设施，城市照明系统的合理配置和有效运行已经成为衡量一个城市市容、市貌的重要标志。

值得注意的是，城市照明系统在营造城市宜居生活环境、为人们提供生活便利的同时，也消耗着大量的电力能源。据统计，城市路灯照明占我国照明耗电30%的比例，年用电约850亿千瓦时，一年市政路灯照明的开支就高达552亿元，而由于技术原因，路灯照明不能根据电网波动、照明需求以及照明时段等情况实时调整，目前路灯照明的电能利用率还不到60%，电能浪费相当严重，存在着巨大的节能空间。

2.城市路灯用电症状分析

城市路灯照明节能势在必行，路灯用电的浪费存在于以下几方面：

1.运行浪费，供电品质差。因时段不同，电网负荷变化大，路灯供电线路电压波动也较大。上半夜行人车辆较多时，适逢用电高峰，电压低，亮度较暗。而下半夜，电网负荷下降，电压骤升导致照度异常明亮。路灯照明随不同时段电压波动幅度高达±15%，这样势必增加电、热的转换比值，使灯具的用电效率下降，造成电能浪费。同时电压波动大容易造成灯具持续发热而过早损坏，导致灯具的寿命缩短，需要频繁维修、维护和更换灯具，增加维护成本。

2.线路浪费，线路损耗大。路灯供电线路长，功率因数低，多数现场只有0.5左右，线路损耗大；同时路灯照明灯具都为220V单相电压供电，用电线路中都存在着严重的三相不平衡，由此造成零序电流过大，零点位移，引发三相不平衡，从而也造成电路损耗较大。

3.间接浪费，管理方式粗放。目前大多数路灯照明线路控制简单，对操作结果实施功能监视、记录和统计，依赖单一的定时或人工控制，仅仅靠工作人员白天或晚上巡视的方式发现设备异常。特别是大中城市，大量的人工巡视都无法及时发现故障，处理设备故障效率也很低，浪费大量的人力和物力。

3.路灯节电系统研究

根据目前路灯及公共场所灯具的工作特点，针对上述问题开发出一种使用方便又节能的装置，这种装置应该有如下功能：

（1）稳压控制：无论在用电高峰还是用电低谷，始终能使供电电压稳定在额定值范围；

（2）显示功能：可显示输入电压、输出电压、三相电压、功率因数，有功、无功等参数；

（3）定时启停：不同地区和不同季节，不同的昼夜交替时间，系统能根据地区和季节自动调节开闭路灯时间；

（4）根据天气情况调节启停时间：在定时启停功能上能有根据天气情况开闭路灯；

（5）自动功率因数补偿：随着照明设备的不断升级，系统应有功率因数补偿功能；

（6）效率高，无波形畸变，电压调节平稳，适应负载广泛，能承受瞬时超载，可长期连续工作，手控自控随意切换，设有过压、欠压自动保护功能。

根据上述原则提出的设计方案。

当今国际上流行的节能方式智能调控技术，能够符合上述对路灯节能系统的功能提出的要求。智能调控技术采用微电脑控制系统，实时采集输出、输入电压信号与最佳照明电压比较，通过计算进行自动调节，在确保功能和效果的前提下，合理调整亮灯的亮度、数量和时间，包括以调光装置、声控、光控、时控等为主的光源控制器件。

这种节能控制器应用DVR电网电压调节技术概念，通过电磁调压、电磁移相、电磁平衡等新技术，通过最新的电压控制软件和先进的电子线路对负载设备进行实时检测与跟踪，同时，对输入、输出电流电压和功率等参数提供动态数据、故障判断和自动保护，对路灯的定时开关特性以及分时供电或自动调整节电率等功能进行组合或选择。

4.市政路灯改造节能效益分析

1.根据XX市的每条路况，车辆人流商业情况，配置采用智能调控技术的路灯节电器，制定每台设备的运行模式，做到因地制宜，最大限度节约能源，保护和延长照明设备寿命。

改造工程款（万元）

改造前电费（万元）

节电率

年节省电费（万元）

回收周期（年）

650-900

1000

30%

300

2-3年

2.经济效益

参考文献

1 于军,邢永中.模拟路灯节能控制系统的设计[J].照明工程学报,2010.4

2 申志军.城市照明智能化、网络化控制技术的发展及应用[J].智能控制,2009.6

3 杨梅.新型智能路灯节电管理的设计分析与发展趋势[J].第一届智能化先进测量系统学术研讨会议论文集,2010.8

4 Po-Chien Hsu. Study of system dynamics model and control of a high-power LEDlighting luminaire[J]. Energy ,2007.5

5 郭隐彪,韩春光等. 一种基于无线网络的路灯控制系统[P], 厦门大学,2010.7

6 李茹雪. 路灯节能的控制系统设计分析[J], 中国新技术新产品,2010.2

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