甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司 甘肃省 730030
摘要：我国公路里程不断增长，需要采用先进的监控技术设施，实时掌握交通流运行状态，增进交通安全，提高服务质量和运行效率。为不断提升服务能力，更好的满足人民群众高品质出行能力，高速公路道路沿线设置了视频监视、动态信息发布及交通诱导等设施，外场监控视频监视及交通诱导等为小功率运行设施，动态信息发布为大功率设施。本文论述了在高速公路中应用远距离供电和节能技术，确保高速公路道路监控设施供电的稳定性和可靠性。
关键词：远距离供电；节能技术；高速公路；应用措施
近年来，随着我国社会经济不断发展，国内高速公路建设规模不断扩大，每年都在大幅度增加建设里程，但由于高速公路监控设施及各类管养设施相距较远，如果利用传统供电方式，将会造成施工成本提高，增加维护难度。因此高速公路道路监控设施采用远距离供电和节能技术，保障道路沿线监控设施的正常运行，这样才能为高速公路的营运管理提供高质量的监测手段。
1.道路沿线监控设备主要供电方案
1.1 直埋供电
道路沿线外场监控设备从附近的收费站（服务区）或隧道变电所引电，根据设备功率的大小，供电距离的远近，按线缆压降按不大于额定电压的5%选用线缆，外场设备供电电缆采用直埋方式，电缆选用带铠装电缆，电缆过桥梁、涵洞时采用镀锌钢管保护通过。
1.2太阳能供电
太阳能光伏发电的原理是半导体的光电效应。光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。太阳能整个系统主要由光伏组件、蓄能电池、充放电控制器、配电箱（配有防雷保护系统，过压保护系统，断路保护系统，过流保护系统）、蓄电池保温箱及监控软件等构成。太阳能光伏发电设备具有精炼性特征，可以提供稳定的电量，安装和维护等工作都非常便利。
1.3 远距离供电
远距离供电方案的电源发生器端的输出电压范围为0.2-1KV之间，其供电传输电缆选用耐压1KV的低压电缆，电源取自沿线收费站（服务区）或隧道变电所内，通过电力电缆、电源发生器、电源转换器等设施，实现电源的低压远距离供给和分配。
2.供电系统设备选型和安装
2.1太阳能供电系统设备的选型要求
根据项目所在地区气候特点，对部分比较分散的外场小功率监控设备，考虑采用的太阳能供电系统供电。例如：现阶段云台摄像机功率为70W,采用太阳能供电，确保连续7个阴雨天的特殊气候条件下用电，需选用太阳能供电光伏组件总功率为1000Wp，单块组件功率为200Wp。太阳能供电方式采用太阳能光伏发电，同时配备蓄电池，若采用额定电压为24V,需选用太阳能供电蓄电池组容量为24V/700AH，才能在阴雨天和夜晚能正常工作为监控设备提供电源。
对道路沿线大功率的监控设备，考虑采用远距离供电，例如：可变式情报板。经市场调研，远距离供电电源发生器额定输出功率有5kVA、10kVA、20kVA、25KVA、30KVA、30KVA等，电源转换器电源容量有0.5kVA、1kVA、2kVA、3kVA、5kVA、7.5kVA等。远距离供电适合于1km～35km距离的供电、容量<50kVA的“浮动电压”供电方式，浮动电压电源供电电力电缆利用硅芯管，采用吹缆方式实现电力电缆的敷设。
2.2安装要求
太阳能光伏板安装在杆体上，安装方式满足抗风、抗震、美观等要求。太阳能充放电控制等单元安装在杆体防盗设备箱内，考虑到气温比较低，容易损坏蓄电池，蓄电池等安装在蓄电池保温箱内置于蓄电池井中；太阳能供电系统应合理配置防雷、接地。
远距离供电系统在沿线收费站（服务区）或隧道变电所内设置电源发生器机箱，机箱内需配置浮动电压电源发生器、开关、防雷器等设施，在外场监控设备处设置电源转换柜机箱，机箱内需配置电源变送器、开关、维修插座、防雷器等设施。
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3.供电监控系统概述
3.1功能
监控系统负责交通信息采集、交通异常判断、交通监视、诱导及主线控制、信息处理和发布等。通过监控系统的沿线外场监控设备收集信息，利用通信系统提供的传输通道及监控分中心的管理计算机和管理软件，可实时采集包括发电功率、电池电量和设备状态在内的参数，并可对其进行远程控制（包括电源重启、充电配置等），监测太阳能供电设备的工作状态。监控分中心管理计算机获得信息之后可以自动识别异常情况，首先分析数据，如果发生异常情况，系统可以自动报警。用户利用设备自动监控，可以实现远程查询监控系统运行情况，同时可以将系统运行情况和控制器等设备运行情况等显示出来。如果发生了紧急事故，监控分中心可以结合处理结果提出报警，并且提出应急控制方案，操作人员可以利用监控摄像机信息分析事故情况，确认方案之后立即执行。
运距离供电设备可利用智能通讯接口，利用监控系统的光纤通信网络可以方将本地电气运行参数上传监控分中心。通过监控分中心的管理计算机及管理软件监控外场负载设备及远距离供电系统自身的运行状况，必要时还可对其进行控制。提高了远距离供电系统的运维及管理水平。
3.2特点
确保太阳能供电系统的稳定性和可靠性，并且环保节能。采用最先进的软件设计方法和最优化的硬件运行平台，大幅度地减少能量消耗，提高外场监控设备在恶劣天气情况下的持续运行能力。针对不同的外场监控设备用电需求，有针对性的设计太阳能供电系统，提升远程监控系统的性能，可以24小时不间断的实施监控。利用太阳能供电系统，不间断的为监控摄像机提供电源，实现全程监控，利用管理计算机及管理软件可以监控设备的工作情况，采集供电数据进行分析，再结合实际情况调整设备，保障远程监控效果。可以无限设置该供电模式，无需利用任何线缆，这样可以避免人为盗窃和破坏等。可以一体化管理数供电数据和现场图像以及空间位置等数据。
远距离供电系统电压调节快速，电压冲击小，系统具有完善的继电保护和开关，在故障时能迅速切除，保证系统安全；故障率低，可长期稳定工作，无需人工干预，基本实现免维护；二芯电缆供电，可吹缆敷设，施工方便，并可有效地降低工程造价；内嵌监控管理单元，方便计算机监控系统组网控制；且供电系统抗干扰能力强；供电系统带有监测、控制等功能，可实现远程控制及监测，实现供电系统智能化，方便后期管理及维护等特点。
3.3供电能量
太阳能供电系统，无需利用燃料，也不会占用耕地资源，在发电过程中不会产生任何污染，整体运行成本比较低。我国社会经济不断发展，未来的能源领域当中，可再生能源占据主体地位，太阳能供电系统因为上述优势，因此在新能源领域当中将会发挥着重要的作用。
远距离供电由沿线变电所供电，可根据沿线监控设备的用电负载容量选用相应的配置。
3.4实现原理
太阳能供电系统利用太阳能光伏电池板将太阳能转换为电能，再通过逆变讲直流转换为交流进行供电。
远距离供电采用浮动电压技术供电。电源发生器根据线路负荷在一定范围内自动实时调节输出电压，电源转换器同样根据用电负荷自动调整降压比然后再经过宽稳压输出。
结束语
远距离供电与节能技术在高速公路中，应用于距离变电所距离较远的监控设备，可以提供稳定的供电电压，在高速公路发展过程中，远距离供电技术具有良好的发展前景，因此我国需优化远距离供电与节能技术在高速公路中应用方案，满足高速公路供电需求，同时降低施工成本，提升我国高速公路发展的智能化。
参考文献
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论文作者:万梅新
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年21期
论文发表时间:2020/2/26
标签：供电系统论文; 太阳能论文; 外场论文; 高速公路论文; 电压论文; 沿线论文; 电源论文; 《建筑学研究前沿》2019年21期论文;