高速公路供电需求情况及改善措施
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总483期
2018年第33期（11月  下）类似盘龙的玄幻小说
0  引言
对于高速公路的通信系统、收费系统、沿途照明、办公生活系统、运行监控、隧道通风等设施而言，供配电系统是重要的电力保障，在高速公路供配电系统作用下，有效保证了隧道的正常运行、高速公路运营企业的正常经营[1]
。在最近几年中，我国高速公路的发展速度变得越来越快，随着高速公路网规模的不断变大，有效加快了我国社会经济水平的不断提高，但是这也使我国高速公路在运营和管理方面面临着智能化、自动化的挑战。一般来说，高速公路自动化管理系统主要由4个子系统构成，包括供配电系统、监控系统、收费系统、通信系统[2]。通过利用现代化电子技术，高速公路开始实现自动化管理，有效提高了交通车辆运行的安全性。
1  高速公路供电系统的构成
1.1  UPS 电源
UPS 电源是一种电源设备，可以为用电负荷进行持续供电，同时UPS 电源具有显著的抗谐波干扰能力、稳频和稳压性能[3]。UPS 电源具有多种不同的类型，根据输出功率的大小，可以划分为大功率、中功率、小功率；根据输入输出方式，可以划分为二相输入输出、单相输入输出等。目前，我国大多数高速公路中的机电设备均选用UPS 电源供电方式[4]。1.2  太阳能供电系统
在白天，太阳电池能够将太阳光能转换为电能，在向负载进行供电时，还能够给蓄电池组进行充电。在有光照时，所有太阳电池方阵在系统控制器作用下投入使用，不但能够对设备进行供电，而且能够为蓄电池进行充电，以上就是蓄电池和太阳电池的并联浮充供电原理。在光照降低时，系统控制会向太阳电池子阵中进行接入，直至所有太阳电池方阵投入为止，假如所有太阳电池方阵投入以后，负载需求仍无法得到完全满足，在这种情况下，其余部分可以通过蓄电池的放电获取补足。太阳能发电的单位
面积功率并不大，因而小规模的高速公路机电设备比较适用太阳能供电系统。  1.3  风能供电系统
风能发电是一种机电装置，通过利用风能发电，能够使风能转换为机械能，然后将机械能转换为电能。风能供电系统包括逆变器、控制器、蓄电池、风力发电机。其中，风力发电机组是一种独立的供电系统，通过云雨风力，能够进行有效发电，对蓄电池进行充电，通过采用交流电源、直流电源这两种方式，能够将储存电能提供给电动工具、通讯设备、家用电器、照明等进行使用。1.4  风光互补供电系统
风光互补供电系统中包含很多构成部分，如蓄电池组、辅助设备、风力发电机、太阳能光伏电池组、逆变器等。通过使用风力发电机产生的电能或者太阳能光伏阵列产生的电能对蓄电池进行充电，或者在负载需求得以满足的条件下，向负载进行直接供电，当在夜间或者日照不够充足时，蓄电池可以利用控制器对直流负载进行直接供电。
2  高速公路供电需求
2.1  隧道照明与通风
大多数隧道地处丘陵沟壑、山脉纵横区域位置。因为高速公路是比较平坦的，所以大多数隧道长距离空间接近封闭状态。因为隧道外部环境具有不确定性，同时隧道空间比较狭窄，对高速公路隧道电源提出非常高的要求。一般情况下，隧道中的EPS 负载包括部分消防设备、通风系统、照明系统。2.2  收费站
在高速公路机电系统的运行过程中，高速公路供配电系统起到极为重要的保障作用。当因为供电问题而中断收费站的服务时，常常会出现无法预料的后果。作为高速公路收费站的供电系统，一定要能够确保网络通讯系统、监控系统、收费系统的正常运行，能够向多种用电负载进行李安儿子
收稿日期：2018-07-13
作者简介：刘胜斌（1975—），男，河北邢台人，工程师，主要从事高速公路机电设备维护维修方面工作。
高速公路供电需求情况及改善措施
刘胜斌
（河北省高速公路石安管理处邢台管理所，河北 邢台 054001）
摘要：为有效适应高速公路管理新需求，充分利用现代化电子技术，实现高速公路供电自动化管理是一种非常重要的方法和手段。对高速公路供电系统的构成、高速公路供电需求进行深入分析，结果表明，UPS 电源能够对高速公路的供电需求情况进行有效改善。
关键词：高速公路；供电需求；改善措施中图分类号：U417
文献标识码：B
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供电，包括网络终端服务器、照明设备、收费电脑、栏杆机等。
2.3  监控中心
统一协调高速公路的交通运营、集中监控高速公路的交通中心，即为高速公路监控中心的主要工作任务。高速公路系统运行可靠与否，深受市电电源质量的直接影响。高速公路管理单位的监控中心能够向高速公路不同系统提供信息交换服务，能够实时监控全路段。
3  高速公路供电的改善措施
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3.1  隧道照明与通风
一般高速公路隧道地段的地理位置比较偏远，大多数选用乡电，但是因为乡电的稳定性比较差，所以存在极大的停电风险。对此，高速公路隧道常常会选用EPS应急电源。例如在电源前段不设置稳压电源，如果设备对电压提出比较高的要求或者所带负载设有精密的设备，在这种情况下，宜选用UPS电源。UPS电压长时间均处于工作状态，当电源前段的电压不够稳定时，UPS能够对输出稳定进行有效保证。一般来说，UPS单机容量为10～800 kVE1，而对于EPS中的负载，常常分布在通风系统、消防系统、应急照明等中。
3.2  收费站
（1）UPS并机供电方式。与单机供电方式比较，UPS 并机供电方式的主要不同之处在于UPS电源具有容错能力。在UPS并机供电方式中，UPS输入电源主要选用冗余并机系统，具有一定的容错能力，UPS选用“1+1”断机结构。当市电处于正常状态时，两台UPS都是分载荷，能够对后端负载进行共同承担。如果其中一台UPS出现故障问题时，UPS便会从并机系统中自动退出来，而后端所有负载均由另外一台UPS来承担，继续输出可靠、稳定的交流电，不会影响整个供电系统，保证负载端持续进行冗余并机供电。
（2）UPS单路供电方式。当采用UPS单路供电方式时，发电机属于备用电源，市电属于主供电回路，市电和发电机共同接入输入智能配电柜中。在输入智能配电柜中安装ATS自动切换开关，当其中某市电发生断电时，ATS能够自动切换到另一路油机输入。当市电恢复正常供电时，ATS能够自动复位至市电，UPS电源的输入端和配电柜输出端进行相连接，以向UPS提供电源。在供电系统中，UPS能够对市电进行有效延时和双变换。将后端负载特性作为主要依据，对工业级工频UPS电源进行推荐选用，其中，工业级工频UPS电源具有输入和输出全隔离、抗冲击能力强等特点。经过UPS电源的双变换以后，市电输出稳定的交流电源，通过以后便从配电柜中智能输出去，以实现负载的正常供电。
3.3  高速公路管理单位计费与监控中心
由于UPS电源具有节能性、维护时间短，所以UPS电源是首选对象。在UPS输入端中，对ATS自动切换开关进行
配置，在其中某市电发生断电情况时，ATS能够自动切换
到另一路油机输入。当市电恢复以后，ATS能够自动复位
至市电。因为ATS能够保证两路市电的成功切换，能够减
少电池的放电时间和放电次数，以实现电池使用寿命的有
效延长。
4  UPS的选型
在选择UPS电源类型时，应根据机房需要的具体设备
来进行确定，例如，针对容性负载，包括交换机、服务器、配监控等，在购买UPS电源时，宜选择高频机；针对
感性负载，包括自动门禁系统、自动化设备、印刷机等，
如果供电环境比较差时，应选择工频UPS电源。
5  UPS蓄电池配备
教导工作总结
UPS的储能装置，对UPS备用时间的长短起着决定性的
作用。目前大多数UPS均选用全密封免维护铅酸蓄电池作
为储能装置。其中，电池容量的大小主要用安时数（AH）
指标来表示，即为根据规定的电流值进行放电的时间。放
电时间和放电率之间的关系比较结果如表1所示。
表1  放电时间和放电率之间关系的比较
放电率0.050.090.120.20.290.42
时间（h）20108432
放电率0.611  1.523
时间（h）10.50.3330.250.167
6  结语
在高速公路管理过程中，机电系统从中发挥非常重
要的作用。为保证高速公路机电系统运行的稳定性和安全性，应配置可靠、安全的电源支撑系统。UPS电源是一种
稳压不间断电源，一定要有效保护电压、监控设备、收费
系统等的正常运行。本文对当前高速公路供电需求情况进
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行了论述，根据各种负载特点、设备特性等制定出相应的
供电改善措施，以确保高速公路的正常运行。
参考文献：
[1]  郭慧敏，史志宏. 高速公路供电系统电源选择方案探讨
[J]. 太原城市职业技术学院学报，2012（2）：164-165. [2]  陶涛. 高速公路供电电缆防盗报警系统设计[J]. 中国交通
信息化，2014（10）：122-123.
[3]  邹智慧，周勇. 高速公路供电和照明系统节能措施[J]. 中
国交通信息化，2013（S1）：172-174.
[4]  杜国明. 浅析高速公路供电需求及解决方案[J]. 科技与创
新，2017（7）：116-117.
（编辑：赵艳）
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