路灯节能控制智能照明调控装置解决方案

一、概述
        为了进一步提高对每一盏路灯的精确控制与管理，如何在不改动现有照明线路敷设状态，也不增加控制线缆、不进行道路开挖等前提下，做到开关控制和故障检测可定位于每一盏灯，是当前我国道路照明智能控制领域的一个重要课题。市场上的WLP-3400L系列单灯控制器，通过电力载波及相应处理技术，以现有照明电力线为通讯线缆，以扩频电力载波方式进行数据传输和控制。从而实现了道路照明单灯智能控制与节电节能的有机统一。

        WLP-3400L系列单灯控制器（PLC）通过电力载波方式与道路照明集中控制器（RTU）进行通讯，RTU根据监控中心指令或RTU自身的控制程序对所控区域回路上的控制器进行监控。具有单灯开关功能，单灯故障检测功能，灯具断路（或线缆被盗）检测功能等。系统通过设置不同的单灯控制模式可在单供电线路上实现多种路灯开关（亮灯）模式。从而实现在提供适度照明的前提下的节电节能。当采用可变功率单灯控制器后，可通过下半夜路灯的降功率运行，实现进一步节电达25％～35％。

二、单灯控制器工作原理

1. 电力载波工作原理
        电力线载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。由于使用坚固可靠的电力线作为载波信号的传输媒介，因此具有信息传输稳定可靠，路由合理、可同时复用远动信号等特点，是唯一不需要线路投资的有线通信方式。电力线载波通讯技术可以进行模拟（语音信号）或数字信息双工传输，具节省费用、安装方便、应用广泛等特点。作为通讯技术的一个新兴应用领域，电力载波通讯技术以其诱人的前景及潜在的巨大市场而为全世界所关注，成为世界各大公司及研究单位争相研究的热点。

2、扩频通信方式
       扩频通信方式是一种利用类似以太网的带有冲突检测机能的载体侦听多重访问协议的扩频通信技术。它利用一系列短促的、可自同步的扫描频率chirp作为载体，这种chirp具有固定模式，可被网上的任意结点接收。具有较强的抗干扰能力和自相关特性，可以使所有连接在网络上的设备同时识别从网上任意设备发出的独特波形，而不需要在发送和接收设备间进行同步。

3、实现电力线载波

        通讯方式的难点在于电力线是给用电设备传送电能的，而不是用来传送数据的，所以电力线对数据传输有许多限制，因此电力线通讯具有以下特点：
a)、 配电变压器对电力载波信号有阻隔作用，所以电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传送；
b)、 三相电力线间有很大信号损失。通讯距离很近时，不同相间可能会收到信号。一般电力载波信号只能在单相电力线上传输；
c)、 不同信号藕合方式对电力载波信号损失不同，藕合方式有线-地藕合和线-中线藕合。线-地藕合方式与线-中线藕合方式相比，电力载波信号少损失十几dB，但线-地藕合方式不是所有地区电力系统都适用；
d)、 电力线存在本身固有的脉冲干扰。目前使用的交流电有50HZ和60HZ，则周期为20ms和16.7ms在每一交流周期中，出现两次峰值，两次峰值会带来两次脉冲干扰，即电力线上有固定的100HZ或120HZ脉冲干扰，干扰时间约2ms，固定干扰必须加以处理。有一种利用波形过0点的短时间内进行数据传输的方法，但由于过0点时间短，实际应用与交流波形同步不好控制，现代通讯数据帧又比较长，所以难以应用；
e)、 电力线对载波信号造成高削减。当电力线上负荷很重时，线路阻抗可达1欧姆以下，造成对载波信号的高削减。实际应用中，当电力线空载时，点对点载波信号可传输到几公里。但当电力线上负荷很重时，只能传输几十米。因此，只有进一步提高载波信号功率来满足数据传输的要求，提高载波信号功率会增加产品成本和体积。
——因此电力线上的高削减、高噪声、高变形，使电力线成为一个不理想的通讯媒介，但由于现代通讯技术的发展，使电力线载波通讯成为可能。

4、解决方案
a)、高性能载波模块根据电力线载波的特点，采用高性能的扩频载波通讯控制模块。
b)、路由与中继技术为了提高电力载波通讯的可靠性，通过采用相应的路由和中继技术实现电力载波通讯在道路照明单灯控制上的可靠应用。
c)、可靠性、稳定性处理由于路灯中补偿电容的使用，电路阻抗变得很小，可以通过采用阻波技术以减小载波衰减，通过路由、中继技术增加通讯距离及可靠性；同时，采用合适的通讯协议及数据校验方式提高系统可靠性；控制器元件均使用工业级器件。

三、采用单灯控制器经济效益分析

        以一条3000米双排高杆灯为例：灯杆隔距30米，每根灯杆装有400W机动车照明灯和250W非机动车照明灯各一盏，全程共200根灯杆，开灯时间19：30分，关灯时间7：00分。因采用单灯控制后开关灯模式可任意设置，现以几种模式为例计算年用电量：

(1)全亮时总功率：200×(400+250)=130000W=130KW.
(2)隔杆亮时功率：100×(400+250)=65000W=65KW.
(3)单灯400W隔杆亮时功率：100×400=40000W=40KW.
(4)单灯400W、250W交叉亮时功率：100×（400+250）/2=32500W=32.5KW.
(5)单灯250W隔杆亮时功率：100×250=25000W=25KW.

1、 通过适时开关灯节电：设通过适时开灯节约开灯时间20分钟。全亮时节电130KW×20/60=43KWH,一年节电 43×365=15695KWH。

2、若适当灵活调半夜关灯时间，节电交果更趋明显。

3、由于采用单灯控制能灵活控制各杆灯灯头亮灭模式，因而能在不明显影响总体照度的前提下有效节电，或者在用电量大致相同的情况下，明显提高道路照明效果，因而在取得较好经济效益的同时取得良好社会效益。

4、 采用降功率单灯控制器时，可再实现25-35%节电。