低壓電力線遠程載波路燈自動控制管理系統

李鵬飛

（中航工業 空氣動力研究院，黑龍江 哈爾濱150001）

節約能源——僅就2008 年全世界每年的照明用電達2 萬億千瓦小時(度)，約相當于1000 個(25 萬千瓦)電站的發電量。 生產這些電力會產生29 億噸的二氧化碳和上千萬噸的二氧化硫， 對大氣造成嚴重污染。 同時，用戶每年要支付2300 億美元的電費。 所以節約照明用電不僅可節約地球資源，也可減少環境污染，并且減少電站投資和電費開支。 “中國綠色照明工程促進項目”提出十年節電10%的目標。 實現這一目標每年可節約照明電120 億千瓦小時，減少向大氣排放二氧化碳2 億噸，并且少建25 萬千瓦的發電廠6 座，為國家節省投資60 億元。近幾年我國城市房屋建設發展速度很快，發電量的增長相對滯后，因此照明節能的要求十分迫切。另一方面，照明節能的潛力也很大。據分析，現有每戶住宅的照明總容量平均為500 瓦，其中白熾燈388 瓦占78%，熒光燈(含緊湊型熒光燈)112 瓦占22%。如果保持照度水平不變， 每戶只要換上一只13 瓦的緊湊型熒光燈就能減少10%的照明用電。 而“低壓電力線遠程載波路燈自動控制管理系統”可以節約25-30%的路燈照明用電！

促進健康、凈化環境——促進人的身心健康是綠色照明的最終目的。 國際上重視照明質量，不再單純追求照度水平的趨勢反映出人們對優良光環境的渴望。實踐證明，正是綠色照明所倡導的高效、清潔光源和相應的正確照明方式為創造有益身心健康的視覺環境提供了技術保障，是保護環境。這是綠色運動的核心宗旨。綠色照明的首要目的就是防治由照明所造成的污染。

“低壓電力線遠程載波路燈自動控制管理系統”——隨著城市建設日臻完善，城市照明節約用電、自動監控越顯重要。傳統上路燈總控室只能實現每天按時的開啟、關斷路燈控制，無法了解各條路燈線路上的具體每盞燈的工作情況。 路燈維護比較遲緩被動，一般根據市民的報修電話或派員巡視工作，為了城市的路燈更加明亮，政府相繼加大了每桿上的路燈展數，而為了節約用電只能是鋪設昂貴的雙地下電纜來解決，對于老的路燈路段就更是難于解決。 為了提高合理照明及質量，及時發現故障，監控運行狀況，實現路燈管理的三遙（遙控、遙測、遙信）日顯重要。特別是近年全國各省、市相繼提出的“亮化工程”，并將城市道路照明自動化監控納入到市政規劃、管理中，路燈管理水平已經成為市政管理水平的重要內容，特別是要達到節約用電目的。

為適應這種需求， 由中央控制室計算機， 采用GPRS 技術、PSTN等現代網絡技術與低壓電力線遠程載波技術相結合，實現對路燈的實時控制、節能組合控制。 系統備有多種開啟、關斷路燈方式，達到節約用電目的,同時延長路燈壽命，降低管理費用，使人員從繁雜的“巡檢”工作中解放出來，提高了市政管理水平，促進了城市“亮化工程”的建設，為城市管理“數字化”奠定了基礎，為城市的建設增光添彩。

1 所屬技術領域

本實用新型技術涉及路燈的自動化控制，特別是能使路燈的管理達到自動化，智能化，系統化，同時市政還可以節約大量用電開支的控制技術。

2 背景技術

目前，眾所周知的路燈控制，是由單臺變壓器下的單個或多個控制箱來按規定時間開啟或關閉路燈， 以及通過人工檢測路燈的故障。但是，達不到控制每盞路燈的開啟、關閉。同時也就不能實現最佳的路燈控制方案，不能實現大量的節約用電費用的開支，更實現不了由計算機管理系統自動識別每盞路燈的工作狀況與整條線路的工作情況。

3 技術內容

為了克服現有的路燈管理不能實現最佳的控制方案、節約用電費用及路燈故障自動檢測。

本實用型新技術方案提供了一種由微型計算機組成的“路燈管理控制中心”，可通過GPRS 機/ PSTN 網等多種“上行通道”技術和最新低壓電力線載波技術“下行通道”方案來遠程控制變壓器下的“路燈集中控制器”、“載波控制器”所構成的路燈自動化管理系統。

該系統不僅可以達到在單臺變壓器下的所有路燈僅用一個集中控制器，通過現有的220V 低壓電力線利用載波技術遠程控制每盞路燈、檢測路燈的工作狀態，從而達到最佳的節約大量的用電費用，且計算機自動識別故障路燈。本系統的最大效果是：一、靈活多樣的路燈開啟、關斷組合，可以最大限度的節約路燈電能的消耗量。 二、自動監測路燈網中的任一盞燈的工作狀態。 三、適用于城鎮路燈、高速公路路燈、“亮化工程”的自動化管理。 四、投資回報率高，即二年所節約的電費開支即可改造全部路燈管理系統工程的費用。 五、可延長路燈的使用壽命（零點后，單日關單號燈、雙日關雙號燈）。

應用本路燈管理系統會給市政帶來很大的經濟效益(平均每年節約近千萬電費)和社會效益（可將節約費用再投入路燈的建設或“亮化工程”）。

4 具體實施方式

一般情況下，由變壓器下的集中控制器通過單片機及載波模塊將載波信號傳遞在A、B、C 三相220V 的電力線上并按給定365 日時間表自動控制路燈的開啟和關閉，及最佳的節約用電時間表自動控制路燈的間隔、 交叉開啟和關閉， 同時采集路燈的電量數據進行保存、分析、管理。 在特殊情況下，當主控中心計算機發出指令時, 可通過移動通訊GSM 網、PSTN 網等網絡絡技術, 可控制任一變壓器下的集中控制器, 通過220V 的載波遠程控制該集中控制器下的所有路燈從而自動控制每盞燈的開啟、關閉。

（1）“路燈集中控制器”與“載波控制器”之間用電力線作為數據傳輸通道，最低成本方案。

（2）在同一個配電變壓器下的一個“路燈集中控制器”與多個“載波控制器”即組成了一個網絡。

（3）“載波控制器”地址可根據系統工程極方便的設置，一個配電變壓器可支持700 個“載波控制器”。

（4）控制中心計算機隨時可采集全部路燈或某一盞路燈的電量數據，以此自動檢驗路燈是否故障。

“低壓電力線遠程載波路燈自動控制管理系統功能：”

（1）實時監視網中所有路燈的運行情況；

（2）整個轄區內的載波路燈及集中器配置成單一集群，統一管理；

（3）單一的載波路燈申請號和集中器號，單一管理對象；

（4）測量各路燈和路燈組的電量，檢測量可實時傳輸至總控室；

（5）故障檢測和報警、主動發出故障報警、報警功能及記錄；

（6）監測下列情況：任何一相路燈、路燈組的工作狀態；

（7）可實現管理中心自動化控制：按365 日的日出、日落自動控制啟動和關閉路燈而獨立工作；

（8） 控制中心可通過移動通訊GSM 網、PSTN 網絡技術網絡發出指令，隨時控制路燈的亮/滅（含特殊情況）；

（9）動態畫面顯示、動態參數顯示、電量實時趨勢顯示、電量歷史趨勢記錄、明燈率記錄與顯示、集中器分部總貌等等，可根據需要來完成。

5 結語

綜上所述，一個中等城市若應用《低壓電力線遠程載波路燈自動控制管理系統》既路燈節約用電管理的新技術，則每年可節約電費一千萬左右，其費用兩年即完全可以改造舊的路燈系統。