高速公路远程直流供电系统

远供系统是通过电力电缆或通信电缆进行直流电能远距传送和接收的供电系统,又叫长距离供电系统或者远距离供电系统,是目前国内大部分省份高速公路机电行业广为采用的一种新技术。北京三合云海科技有限责任公司凭借多年的行业积累和持续研究,结合行业需求和远程通信技术,针对高速公路行业的供电特点,分别开发了直流远程供电系统和交流远程供电系统。

一、系统概述

远程供电系统是替代供电距离30km以内的传统供电和光伏供电的划时代的新产品。系统针对高速公路供电距离长、负荷小、供电点分散的特点研发,结合不同的供电距离和功率要求,采用接口兼容、布线兼容的方式设计,兼顾光伏供电的低施工难度和传统供电的稳定性,局端设备支持N+1保护,远端设备支持多种功率和输出电压可选.

二、龙门架供电需求

ETC龙门架由上、下行双方向部分组成。双方向门架应错开设置,双方向相邻门架间距应保持在80~100m,以便系统通过逻辑判断避免反向交易。每个方向应前后各设置两个门架,门架间距应保持在 80~100m。ETC门架系统组成为:车道控制器、RSU(支持 PCI/PCI-E 密码卡)、车牌图像识别设备、站级服务器、防雷设施、通信设备、供电设备等。初步估计总功率不超过1000W。

目前,高速公路龙门架供电要么采用光伏方式,要么只能从服务区、收费站以及有稳定市电接入点取电,然后沿线送至相关终端。光伏供电成本高,而且稳定性无法保障;市电供电距离较远,导致电压波动幅度大损耗也相应增加,所以亟需一种适合高速公路行业特点的供电技术,在满足ETC门架功能要求的前提下,布设位置的选择应综合考虑供电、安装、通信的造价,优选综合造价低的方案,优选供电、安装、通信方便的地点,尽量利用原主线上已有设施,其次考虑具备部分条件的地点。

1、ETC龙门架承担了取消人工收费车道的收费工作,在供电级别上属于一级负荷供电需求;

2、一级负荷应由两个独立电源供电,需要符合下列要求:

(1)发生任何一种故障时,两个电源的任何部分应不致同时受到损坏;

(2)发生任何一种故障且保护装置正常时,有一个电源不中断供电,并且在发生任何一种故障且主保护装置失灵以至两电源均中断供电后,应能在有人值班的处所完成各种必要操作,迅速恢复一个电源供电。

3、ETC龙门架布设要求确定,龙门架离现有收费站比较远(最少4km),取电困难,而且需要独立的双电源供电系统,因此供电系统需要针对性设计。

4、ETC门架系统组成为:车道控制器、RSU、车牌图像识别设备、站级服务器、防雷设施、通信设备、供电设备等,估计总功率约1000W。

5、ETC门架系统有天线设备,所处环境为开阔性的户外,而且设备离地面比较高。造成系统容易引雷,因此需要在防雷功能上做一些特殊的处理。

三、系统组成

SHYH-CLS-xx系列智能远程供电产品,由SHYH-CLS-S-xx系列隔离电源发生器和SHYH-CLS-D-xx系列隔离电源变换器以及传输电力所需的二芯电力电缆或复合光缆组成。

智能远程供电产品是一种集中式供电、分布式配电的电力变换系统,实现三相380VA或单相220VAC交流市电输入,220VAC/380VAC和24VDC额定输出的转换。具有软启动、可远程监控管理、完善的输入和输出保护等优点。所有产品拥有自主知识产权。适用于长距离大负载供配电系统,适用场合包括:高速公路远供系统、偏远地区工程集中供电系统等。

局端机电源发生器就近安装在机房或配电间或者广场室外,将市电直接接入,设备输出为二线制的直流或交流。电源发生器提供与电力监控计算机系统的接口和相关软件。一台电源发生器可连接多个电源变换器。二芯电力电缆或复合光缆负责将电力高效传输至用电点。

远端机电源变换器安装在用电设备侧,负责将电源发生器传输过来的电力变换为用电设备所需的交流220VAC/380VAC或者直流电源。一台电源变换器可连接多台用电设备。电源变换器提供以太网和/或串行接口,可无缝接入高速公路通信系统。

SHYH-CLS-S-xx系列隔离电源发生器,又称远程供电局端机、电源处理器等。产品具有瞬时值控制及在线可调功能,具有控制精度高、波形品质好以及负载适应性强、噪音低及抗干扰能力强等特点,适合为高速公路环线供电。提供市电到传输用电的电力变换,安装于机房或配电室内,系统采用模块化设计,根据需要可提供电源模块N+1冗余备份。

设备具有过流、过压保护功能。输入欠压保护、输入过压保护,输出过压保护、输出欠压告警。具有开路、短路保护功能,避免火灾发生和对人身的伤害。具有电力搭接保护、漏电保护、过温保护以及对地悬空等安全措施。

软件和硬件均采用抗干扰设计,提高抗干扰能力。系统上电自启动,来电无须重新启动。

提供设备自诊断功能,方便设备的维护。可选内嵌管理单元,监视装置自身工作状态、工作参数。

SHYH-CLS-D-xx系列隔离电源变换器又称远端机、电源终端等。提供传输用电力到负载用电的电力变换。可以根据负载情况调整变换器输入端电压,既实现了供电环路与市电供电网络的隔离,也完成了输出电压的精确稳压,设备具有极高的可靠性。

产品采用模块化设计,故障元件对系统内其他设备影响很小,不易扩散,方便维护。具有输出精度高,波形失真小,响应时间短以及负载短路自动保护、隔离、滤波、双向抗干扰等多种特殊功能。能有效滤除线路及负载所产生的各种频率的正负脉冲和浪涌过电压的冲击。

四、系统特点

 输出稳定高压直流,不对外产生电磁干扰,线芯小,可以跟视频/音频/控制信号等小信号传输线同管敷设。整体可采用6~20mm2的双绞电力电缆或者复合光缆对高速公路沿线设备进行供电,可挖沟埋设也可直接复用预埋硅芯管,以吹缆的方式进行敷设,大大降低电力传输电力电缆的造价和敷设成本。

 该产品采用浮地设计,根据负载情况和线路情况智能调整供电电压等级,兼顾了效率和安全。系统包含电力线搭接保护、人体搭接保护、短路保护、开路保护、漏电保护、过欠压保护、过温保护及雷击浪涌保护等。

 系统具有遥测、遥控、遥信功能,可远程实时显示每个设备的输入和输出实时数据和运作状态,确保故障设备快速定位,而且具备远程重启功能。兼容现有的通信方式。该产品兼容现有的RS-232/485和工业以太网等通信方式,可无缝接入高速公路通信网络,实现远程维护管理。

 该产品真正实现设备用电的远程监视与控制,降低运营维护成本。系统采用输电线路为载波信号的传输媒介的电力系统通信,既经济又十分可靠,避免采用其他通讯设备进行通讯可能带来的不稳定性和不完整性,从而保证系统监、测、遥数据的稳定性。

 局端机为模块化设计,方便扩容和升级,系统采用N+1冗余设计,支持热插拔。

远端机具有独立的硬件地址,任一设备故障都会自动隔离,相互间互不干扰。

 在线监测系统,可以快速定位故障设备,同时具备远程重启功能,避免交流供电系统中出现半夜打雷后漏电开关跳闸而维护人员无法到达现场合闸的情况,大大降低维护难度与运维成本。

 设备自我保护能力,任何异常故障设备自我保护后,等异常移除后可以自动恢复,减少大量人工现场维护工作。

 设备自检能力,各个部件故障都会自动上报,可以区分是负载设备故障还是线路故障,便于更换和维修。

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