浅谈宽带电力载波单灯控制器在路灯控制系统中的应用论文_王勇

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摘要:路灯控制是城市现代化水平的重要体现,但路灯照明在提高城市形象和改善城市环境同时,也带来了能耗增加、用电安全、维护管理等多种问题[1]。本文提出基于宽带电力载波通信方式的安全防护路灯控制系统建立单灯控制、构建路灯无线控制网络模式,实现远程无线单灯控制,动态调节路灯照明,满足正常的照明需要,同时节省能源[2]。

关键词:宽带电力载波;漏电安全;远程控制;节能对策

1 路灯照明现状阿

1.1路灯现状

国内行业普遍采用传统的“两跳式”照明解决方案,在一个路段设置一个汇聚网关,每个汇聚网关通过PLC/ZigBee/RF技术连接大约100盏路灯;汇聚网关再通过2G/3G网络上报到管理系统。

1.2传统路灯控制系统存在问题

1)路灯设施设备陈旧、路灯灯头经常损坏,故障缺陷主要靠管理人员夜巡或市民通报才能发现,不能及时维修更换,影响夜间出行安全[4];

2)管理困难:路灯设备分散,管理人员少,调节操控能力不足,无法远程修改开关灯时间,不能根据实际情况及时校时和修改开关灯时间,不能实现开关灯时间的统一管理。

3)控制落后:还停留在手动、光控、钟控形式。受季节、天气和人为因素影响,经常该亮不亮,该关不关,造成能源浪费。

1.3解决方案

基于宽带电力载波通信方式的安全防护路灯控制系统(以下简称路灯控制系统)每杆路灯安装一个单灯控制器;箱变内或控制箱内安装一台安全防护路灯控制管理终端,安全防护路灯控制管理终端以路灯供电电缆为通信介质,通过HOMEPLUG GREENPHY宽带电力载波将供电区内的单灯控制器组成一个局域网,实现远程安全把控、线路故障报警、预防漏电隐患。 路灯控制系统由管理系统主站、管理终端、路灯控制器、手机APP组成。

系统主站:系统主站软件安装于监控中心或者阿里云。主管部门可以在系统主站上对各种灯具运行状况进行远程监控。

路灯控制系统管理终端:通过网络接收系统主站的指令,并下发到各路灯的控制器,通过宽带电力线载波传输到管理终端。

单灯控制器:安装于路灯内,与LED灯配合实现调光与能耗计量、故障上报灯、漏电检测等功能。

手机APP:安装于管理人员安卓手机内,通过手机可以实现照明管理、灯具GPS定位、故障灯推送、漏电报警等。

2宽带电力载波技术的优势

路灯控制系统通信可靠性高,安全性好,且能够提供远程管理的路灯管理平台,从而轻易实现远程实时控制、故障主动上报、短信提醒、电能统计、控灯方案、远程监控、掌机遥控、配电箱状态监测等服务功能。与其它通信方式优势对比:

图1:通信方式对比

(一)高达10M的通信速率,可快速随时指定控制开/关任意一条线路、指定分组或指定区域的灯具。

(二)主动上报条线路故障事件记录、灯具故障、白天无故亮灯、停电、断电、通讯故障、线路故障、电压超限、功率超限(电压、功率上下限阈值可设置)等故障信息。

(三)具备线路亮灯率统计、电量统计功能、提高亮灯率。

(四)采集每条线路的电压、电流、功率、能耗等数据,实现灯具的运行状态监测、线损计算等功能;结合灯具物理位置,监测线缆断开、非法负载接入、漏电等信息,并提供实时预警。

(五)具有灵活的远程终端增减扩容功能,除实现路灯监测和控制功能外,可扩展路灯的应用范围。

(六)系统可按季节、天气、时间节点、地理位置、节假日、临时重要活动等需求,灵活配制所需的控灯方案。

(七)通过计算机、集中器设置控制方案,防止非授权人操作,确保控制系统运行安全可靠;依据用电情况,可判断无人值守的用电设备运行情况。

(八)记录在夜晚开灯时间是否存在未开灯风险。

(九)采用OFDM技术,在2-12MHz的频域内将给定的信道分成上千个独立的正交子信道,在每个子信道上使用一个子载波进行调制,并且各子载波并行传输数据。

(十)通过对线路各环节的电气参数采样,结合同步通信技术,可以快速的判定漏电原因及漏电位置。

3节能效果

路灯控制系统能自动控制接入的路灯,可取消每半月一次的人工修改时钟的工作,也能让路灯科学地轮换“休息”和稳压运行。系统通过成熟、可靠、实用的节能控制算法,可以确保综合节电率达20%~50%。

4典型案例介绍

4.1广东江门某项目

4.1.1项目概述

江门新会崖门镇某路(旺冲桥至三斗桥段),共有3680个灯杆,共4275盏路灯,每个灯杆大概相距40米左右,每盏路灯额定功率为150W。

控灯方案:远程控制路灯开启、关闭,并实现半夜灯隔一亮一运行方案;实时测量每盏路灯的电压、电流、功率、功率因数和消耗电能量;实时上报路灯运行的异常数据,如电压越限、路灯故障等。

4.1.2系统主要功能

1)远程遥控开关灯

对全部路灯进行远程开关灯功能测试,最远供电距离为1000米,共测试10次。远程开关灯成功率100%;每轮开灯或关灯用时5~10S。

2)日时段控制自动开关灯

根据日时段控制方案自动开关灯,连续观察3天的晚上开灯及白天关灯情况(系统开关灯后,自动读取一次数据,通过查看数据确定是否开灯或关灯),开关灯成功率100%。

3)0%-100%无极自动调光

将24小时分为48个时段,每30分钟调光一次,从100%亮度开始,每次调光幅度降低10%,直到亮度减到0%后,重新开始递增,每次调光幅度增加10%。系统主站每15分钟采集一次数据,采集的数据与方案设置数据一致。路灯控制成功率100%;数据采集成功率100%;数据准确性100%。

4)数据实时采集

系统实时抄读各路灯的电量、电压、电流、功率、功率因数、亮度值、日冻结电量等数据,每轮抄表时间大概为2分钟,平均采集时间1个路灯/1.5秒左右。

5)定时任务数据采集

设置定时采集的数据项及采集周期,根据数据可查询任意历史时段、任意监控点的运行情况。

6)路灯故障上报

结合路灯的物理位置,为线缆断开、非法负载接入提供实时预警信息,保障安全运行。

4.1.3运行总结

该路在采用宽带载波技术方案改造后,运行性能稳定、通信快速可靠、抗干扰能力强、抄表成功率高、抄表数据准确,平均每盏路灯的控制时间约为0.5s;运行数据采集时间为1.5s,采集数据完整率达100%,抄表数据正确率100%,远程开关灯成功率100%。项目自投入运行开始,不需人工维护,满足路灯管理实时高效需要,节约人工巡灯成本,系统功能和性能满足运行管理需求。

6总结

本文提出基于宽带电力载波通信方式的安全防护路灯控制系统建立单灯控制、构建路灯无线控制网络模式,实现了动态调节路灯照明的功能。文中通过对典型案例的分析证实了该模式既满足正常的路灯照明需要,又能在不必要照明的时候关闭路灯,真正实现了远程、无线、无人值守的路灯调控,具有较好的社会和经济效益。

参考文献

[1]史兆培,王玉爽,严登俊.城市路灯照明节能技术现状与发展趋势[J]. 中国照明电器. 2009 (10).

[2]徐云厚,涂亮,李智,孙先松.基于无线网络控制的智能照明系统[J]. 物联网技术. 2012 (01).

[3]张利国,时念武.路灯控制系统应用研究[J]. 照明工程学报. 2014 (02).

论文作者:王勇

论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期

论文发表时间:2019/11/8

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