（身份证32012119830727xxxx 江苏南京 211100）
摘要：随着社会和城市建设的快速发展，道路照明的规模及数量越来越大，而道路照明作为城市照明的主要构成部分，其能耗所占比重逐年增加，耗电量相当可观，因此道路照明节电以成为不容忽视的问题，而通过道路照明自动控制技术，为照明设计选择技术先进、经济合理又节约能源的设计方案，就显得尤为重要。
关键词：节能；道路照明；城市路灯；自动控制
道路照明作为城市照明的主要构成部分，其重要性不言而喻，并且对于其节能要求越来越受到重视。一直以来，节能主要停留在光源的选择、控制方式的选择以及后期维护等上面。在城市照明设计中，自动控制已成为节能的核心内容，在保证照度合理的前提下，大力节约用电，已成为所有设计重中之重。在2009年科技部启动的“十城万盏”试点工程就是要在国内各大中城市推广绿色环保的LED路灯，并且合理的选择智能控制的方式，目前的主要控制技术只要有：PLC 电力线载波技术（Power Line Carrier），ZiggBee技术以及GPRS等其他协议技术。
1、现有路灯控制技术及存在问题
随着城市现代化建设步伐的不断加快，路灯设施的规模和数量有了很大提高，然而节能就成为城市道路照明不可分割的一部分。就目前来看，道路照明的节能主要停留在光源的选择、控制方式的选择以及后期维护等方面。按照《城市道路照明设计标准》CJJ45-2015相关要求，对于路灯专用箱变的选择，照明器材及灯具的选择，调节路面照度，采用双光源可通过在深夜关闭一只光源，或者关闭不超过半数的灯具的办法来降低照明水平等等。具体如下：
1、选择节能设备元件
（1）采用高效光源，来降低电能消耗，节约能源。
（2）采用高效灯具，选用利用系数高的灯具。
（3）LED灯功率因数不低于0.9。
2、照明节能措施：
（1）合理布置配电箱位置，减小低压侧线路长度，降低线路损耗。
（2）按经济电流密度合理选择导线截面积。
（3）节能控制：根据夜间车流量，照明灯具可降功率运行，以达到节能目的。LED灯单灯自带定时调光系统，在亮灯4.5小时后以60%功率运行。
（4）采用交流三相四线制供电方式，要求受电端电压变动幅度、低压照明用户不超过+5%，-10%。ΔU %符合末端电压不应低于额定电压的90％的规定。每回路按三相供电，A、B、C三相间隔接线，保持三相平衡。
（5）照明采用统一的市政路灯管理三遥控制方式，路灯配电柜设置远动终端。控制可采用手动和自动2种控制方式，手动控制在配电柜面板上操作，自动控制通过三遥装置统一开启控制。远动终端应具有在通信中断的情况下自动开关路灯的控制功能和手动应急控制功能。
但在实际工程中，也出现很多弊端，“亮一隔一”照明方式不仅减小照明，同时区别于不同的灯杆布置方式，照度均匀度将不同程度、甚至严重的下降，对人员出行、维护治安产生不利，另外，大部分设计会选择在统一路径上敷设两根路灯供电电缆，以满足“间隔亮”的要求，这无疑也增加了投资。
2、城市照明自动控制的原理
2.1工作原理
路灯自动监控系统是通过移动公共通信网络和监控计算机，实现对路灯设施进行集中的监测和管理。在核心网络上配置专有的信号接入。而实现对监控中心的数据传递，完成遥控、遥测、遥信、故障分析、报警处理、打印、自动和手动遥控灯功能。
2.2主要功能
1）报警处理。当监控终端主动报警或调度端在巡测时发现有数据异常或监控终端设备被非法操作、偷盗时，前置微机自动发出语音报警、自动存盘并在地图上显示相应的位置和故障类型。
2）远程抄表及计算用电量。如果在照明控制箱内安装带有远程抄表接口的电子电表，则可通过终端机的RS-485接口，直接读取用电电度值，实现远程抄表。
3）自动、手动巡测和选测。调度端能按设定的时间周期自动进行定时巡测。操作者也可随时手动巡测和选测各监控终端的电压、电流、有功功率、无功功率和功率因数。见图2。
3、城市照明自动控制的发展
城市照明自动控制具有较好的社会效益，可以延长灯具的使用周期，建设运营成本低，稳定性相对较好等特点。已打破传统的道路照明的观念，城市道路照明智能控制的发展主要趋势为：标准化，网络化，智能化。
智能光源降压一稳压一调光技术，是将装置安装在路灯配电回路的起端，在前半夜控制路灯回路为全压，接近午夜时分，开始降低回路电压，在后半夜车稀人少时，进一步降低电压。其节电原理有两点，第一是亮灯维持电压低于220V，降低回路电压光源不会熄灭；第二是由于后半夜电网用户少，负荷低，电网电压高于220V，而过压将额外消耗部分电能，采用该装置则避免了这部分的浪费。根据工程实践，它的节电效果在15％左右。采用这种装置，不仅节约了电能，不影响照度均匀度，而且能够避免光源过压运行，延长了路灯寿命。
目前，我国城市电网的现状，造成线路的电压波动大大超过了国际标准，上半夜是用电高峰，电网电压往往低于额定电压，后半夜用电负荷减少，使得电压攀升，照明用电量的功耗也随之上升，缩短了灯泡的寿命，采用路灯自动控制系统后，可对变压器内电压、电流进行实时监测，并通过变压器二次侧安装的调压装置进行电压调节，从而保证输出最佳的照明系统工作电压，不仅可以延长灯具使用寿命，同时也可通过降压而实现节电，做到双重节能的效果。
自动控制系统本身具备完善的频分复用机制，并具备极强的抗干扰性能，完全避免了传统利用无线传输出现的多机频段碰撞现象。并且，系统在无人职守的情况下，当前置机出现意外情况而无法正常运行时，系统应当能够自动切换到备份机正常运行，以确保监控系统的可靠性和稳定性。
由于路灯监控器数量众多，系统要求能满足突发性数据传输的需要，而自动控制能很好地满足传输突发性数据的需要；由于系统采用成熟的通信架构，具备良好的扩展性能，数据传输时延小，并支持多点同时传输，因此监控中心可以多个监控点之间快速，实时地进行双向通信，很好地满足系统对数据采集和传输实时性的要求。一个监控中心可轻松支持几千个路灯监控器的通信接入。
图2：箱式变路灯控制二次原理图
4、结语
综上所述，道路照明节能的自动控制是涵盖多方面的内容，既有对道路照明设计的环节、又有路灯控制方式和间接损耗等方面新技术的应用，还包括新光源的研究创新等。城市照明自动控制系统集合了计算机技术、通信技术、自动化控制技术极大的提高了路灯设施的管理效率。同时，工作人员可对路灯设施的运行状态进行高效快速的巡测，提高了事故维修的及时率，是一个系统性的复合工程，在提升城市形象、节约能源、保障公共安全等方面产生较大的经济效益和社会效益。可以预见，道路照明的自动控制的研究是具有十分广阔的市场前景。
参考文献：
1、中机中电设计研究院有限公司.GB50054-2011低压配电设计规范［S］.北京:中国计划出版社,2012
2、中国建筑科学研究院，主编CJJ45-2015 城市道路照明设计标准［S］.北京.中国建筑工业出版社，2015.
3、中国航空工业规划设计研究院，组编.工业与民用配电设计手册 第3版[M] 北京.中国电力出版社，2005
论文作者:耿世杰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/25
标签：路灯论文; 电压论文; 自动控制论文; 节能论文; 道路论文; 光源论文; 城市论文; 《电力设备》2017年第25期论文;