智慧供電系統在高速公路機電工程中的應用研究

摘要 為提高高速公路機電工程的建設水平，實現高速公路安全可靠運營，文章對智慧供電系統在高速公路機電工程中的應用進行了研究，主要以山西某高速公路機電工程為例，分別從照明系統及通信系統等多個方面對智慧供電系統在高速公路機電工程中的應用進行了深入探討。結果表明，案例工程對智慧供電系統的運用合理可行。由此可見，通過科學運用智慧供電系統，能夠確保高速公路機電工程充分發揮應有效用。

關鍵詞 智慧供電系統；高速公路；機電工程

中圖分類號 U417 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）05-0061-03

0 引言

深入研究智慧供電系統在高速公路機電工程中的應用，一方面可以完善相關理論，豐富研究成果，另一方面能為高速公路機電工程實際運用智慧供電系統提供充足指導和依據。傳統供電系統存在效率低及能耗大等多種缺點，無法滿足新時期高速公路機電工程的現實需要，此次研究可以彌補智慧供電系統在高速公路工程實踐研究方面存在的空白或不足，進一步提高智慧供電系統的運用成效，是供電系統能夠在機電工程中穩定發揮自身價值和作用的關鍵，為高速公路機電工程實現高質量健康發展提供助力。

1 智慧供電系統概述

智慧供電系統指的是一種依托先進的通信技術、控制技術及計算機技術等多種手段而誕生的智能化、自動化供電管理模式，能夠借助對供電設備、線路、用電負荷等方面的長效性實時動態監測，及時發現供電系統存在的問題和不足，并智能化地進行優化或告警，從而可以促使供電系統實現運行的穩定、安全、高效及經濟。此類系統一般采用分層架構設計，主要涉及感知層、網絡層、平臺層、應用層（具體如圖1所示），各層間借助標準接口完成通信及數據交互。相較于傳統的供電模式，其具備的優勢包括以下幾個方面：

（1）借助實時監測及預警，幫助相關工作人員及時發現并有效處理一系列供電故障和隱患，能夠顯著降低停電問題的出現概率或者縮短停電時間，有助于提高供電的可靠性。

（2）可以結合實時用電需求，科學高效地完成能源的合理調配，有助于減少能源浪費。

（3）通過開展遠程監控及自動化管理，可以在較大程度上節省人工巡檢和維修成本。

（4）能夠提高能源的整體利用效率，大幅度減少碳排放，促使供電系統的節能環保[1]。

2 案例概述

案例為我國山西省某高速公路工程，該工程全長大約為318.62 km，設計雙向四車道，車速設定為120 km/h，整體路基寬度設計為26 m。該工程于近幾年完成施工建設，機電工程較為先進，涉及內容包括監控系統、收費系統、通信系統及隧道機電系統等。為了確保這些機電設備設施能夠穩定發揮出應有效果，實現高速公路的安全運行，運用智慧供電系統，系統的關鍵功能模塊具體如表1所示。通過對智慧供電系統的合理運用，可以大幅度提高工程整體的運營成效，因此該文主要以該工程為例，針對智慧供電系統在高速公路機電工程中的應用做出深入分析和探討。

3 智慧供電系統在高速公路機電工程中的應用分析

3.1 系統介紹

采用的智慧供電系統主要為分布式智慧節能供電系統，該系統輸入主要采用三相380 V（可以選擇10 kV或6 kV）電壓，對于輸出采用的是上端電源柜主要為3.3 kV

的單相電壓，然后通過電纜的方式完成用電端電能的輸送工作。用電端3.3 kV電壓能夠借助下端電源箱，合理地轉變為380 V或220 V電壓，即可為負載進行供電。對于該智慧供電系統來講，其上位機內部安裝的串并聯變換器，能夠做到對市電電壓及電流方面的有效補償。通常情況下，當市電電壓波動處于±15%時，實際負載電壓被該系統調控在±1%的范圍內，使負載電壓變得更加穩定可靠。此外，該智慧供電系統還能結合帶載負荷和傳輸距離等，完成實際傳輸電壓方面的智能化選擇工作。

3.2 在照明系統中的應用

照明系統屬于高速公路機電工程中的一個關鍵組成內容，不但會對高速公路的行車安全性、美觀性產生直接影響，還會對高速公路的運營管理及節能降耗等工作產生影響。通過對智慧供電系統的合理運用，能夠對照明設備進行實時的動態監測及智能化控制，最終可以提升高速公路照明系統的靈活性及節能水平[2]。在案例工程中，智慧供電系統在照明系統中發揮的作用具體體現在以下幾個方面：

（1）光控。可以結合環境光照強度方面的變化，對照明設備（如圖2）的開關及亮度做出自動化調節，以有效地防止出現照明過度或不足問題，有助于節約電能，并能進一步延長設備的使用壽命，充分發揮照明設備所具備的價值和作用。

（2）時控。結合時間表或提前預設的一系列計劃指令，智慧供電系統可以對照明設備實施定時開關，也可以對其亮度做出適當調節，從而使得高速公路照明設備能夠結合不同時段的具體照明需要提供可靠的照明服務，既可以提高照明效果，還能在較大程度上持續降低整體運行成本，有助于提高高速公路的經濟效益。

（3）感應控制。智慧供電系統可以結合公路車輛的實際流量、速度、方向等多種信息，實時動態地對照明設備的亮度或顏色進行調節，以提供個性化的照明服務，有助于增強行車安全性及舒適性。

（4）實現照明設備的遠程管理。智慧供電系統可以借助物聯網技術將照明設備和相應云平臺進行連接，這樣可以對照明設備開展遠程監測及智能化調控，做到及時發現故障問題并處理，也可以有效收集相關數據信息，為制定各項決策提供可靠支持和幫助。

（5）測算功能。智慧供電系統運用先進高效的控制算法，并且采用功率轉換器，將電能快速地轉變為電壓和電流，同時可以高效地完成輸出功率方面的測算及調整工作。如此，不但能夠減少能源浪費，大幅度提高實際能效，還能確保照明設備有效免受過載或短路等問題的影響，進一步增強照明系統運行的安全性和可靠性[3]。

3.3 在全程監測與控制系統中的應用

全程監測與控制系統主要指的是在高速公路工程中安裝的用來對交通實際運行狀況、各類設備設施運行狀態等進行監測和控制的各種設備組成的系統，可以借助視頻或數據信號等多種形式，將上述各類信息高效地傳輸至指揮中心，通過這種措施可以幫助相關工作人員動態直觀地查看高速公路實時的運行情況。案例工程采用的智慧供電系統能夠為全程監測與控制系統提供以下幾種服務：

穩定的電源供應。智慧供電系統能夠為視頻監控提供較為穩定及可靠的電源支持，同時可以智能化地完成電源管理，包括遠程開關控制、遠程開展監控設備電流及電壓的監測工作，并能根據電流、電壓變化完成故障報警等，以保障視頻監控設備的穩定正常運行，并能得到合理高效的維護。

交通信號控制。在高速公路機電工程中，交通信號控制設備也屬于一個重點內容，通過在重要路口或危險路段、擁擠路段等合理地安裝交通信號指示設備，可以結合實時交通流量及預測模型，智能化地完成信號指示的配時和轉換，以達到對交通流量進行高效引導和分流的目的，有助于增強高速公路運行的安全性及通行能力。對于智慧供電系統來講，能夠為交通信號控制設備提供較為穩定、可靠的電源，并且可以完成電源方面的智能化管控，從而促使交通信號指示設備穩定正常地工作，充分發揮出應有的交通控制作用。

氣象監測設備（如圖3所示）。氣象監測設備主要用來對高速公路的環境溫度、濕度、風速、海域降雨量等氣象參數進行采集，然后再通過光纖等通信技術將數據信號傳輸至指揮中心，借助這種方法實現對高速公路氣象情況的動態監測，對高速公路的運營做出相應調控。智慧供電系統能夠為氣象監測設備提供較為穩定及可靠的電源支持，還能完成電源方面的智能化管控，包括電壓電流監測、故障隱患監測預警等，確保氣象監測設備充分發揮出應有價值和作用。

3.4 在通信系統中的應用

對于現代高速公路機電工程來講，通信系統屬于一個重要的組成內容，發揮著信息傳輸及通信等作用。通過智慧供電系統在高速公路通信系統中的應用，能夠以遠程方式實現對通信設備的監控及管理，可有效地對通信設備是否存在故障問題做出精準的判斷和告警。比如借助傳感器及智能終端設備，智慧供電系統能夠對各種通信設備的整體運行狀態做出長效性監測，獲取各種參數信息，包括電壓、電流等，同時還可以對這些數據信息做出自動化分析，一旦發現異常，迅速給出告警提示，并智能化地采取對應措施完成修復工作，在最大限度上防止通信出現中斷問題或引發不必要的安全事故。除此之外，智慧供電系統還能結合具體需求及條件，科學高效地對通信設備的輸出電壓及功率做出調節，提高能源的整體利用率，達到節約成本的目的[4]。

3.5 在消防系統中的應用

消防系統也屬于智慧供電系統在高速公路機電工程中的一個主要應用方向。消防系統可以看作是高速公路實現穩定、高效、安全運行的關鍵措施，在整個高速公路運營期間承擔著重要的保障任務，關系著高速公路運營的安全性，而智慧供電系統則可以為消防系統提供相對穩定及可靠的電力支持，使得消防系統切實發揮出應有的價值和作用，主要體現在以下幾個方面：

（1）智慧供電系統中的智能電表或傳感器設備，能夠對高速公路消防系統中各類設備設施的電能使用情況做出實時的動態監測，根據發現的異常情況迅速做出針對性的處理或告警，以顯著提高消防系統運行的穩定性及可靠性。

（2）智慧供電系統還可以結合消防設備的實際用電需求，完成供電策略方面的智能化調整，使消防設備得到充足的電能。例如在高速公路運營期間，消防設備因為一些原因突然急需較多的電能時，作為智慧供電系統不但可以優化電能分配，持續地向消防系統輸送大量電能，還可以自動啟動備用電源，通過這種方式確保消防設備的穩定正常運行，切實發揮出應有的價值和作用。

（3）智慧供電系統還可以借助分析一系列歷史數據及實時動態數據，對消防設備的實際電能需求做出有效預測，然后基于智能化指導提前落實好相關準備工作，從而在消防系統急需電能時，迅速給予充足的電能供應，防止由于電能不足而造成消防設備在真正需要運行時難以發揮出應有效用[5]。

4 結語

綜上所述，通過此次分析驗證了該工程對智能化供電系統的運用較為適宜可行，可以提高智慧供電系統應用的合理性及有效性，切實保障高速公路機電設備的穩定高效運行。該研究基于現有研究成果，創新性地提出智慧供電系統在實際工程多個不同系統中的應用措施，能夠解決因為系統運用不合理或模塊功能設計不適宜等而引發的智慧供電系統運用效果不佳、機電工程運行不夠穩定可靠等問題，保證高速公路機電系統切實發揮出應有效用，值得推廣及借鑒。

參考文獻

[1]高玲.智慧供電系統在高速公路機電工程中的應用分析[J].運輸經理世界， 2023（26）：146-148.

[2]趙強.智慧供電系統在高速公路機電工程中的應用[J].工程建設與設計， 2022（21）：120-123.

[3]李桃.分布式智慧供電系統在某高速公路的應用[J].建筑工程技術與設計， 2021（14）：2535.

[4]滕宇，趙勇.高速公路機電工程的智慧供電設計[J].公路， 2021（5）：210-212.

[5]葛禮春.淺談現代高速公路項目供配電技術[J].機電信息， 2023（16）：85-88.