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桑達直流集中供電智慧照明解決方案 ——LED城市道路照明篇
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桑達國際電源 2017-04-21
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隨著城市照明建設的發展，雖然智能控制系統技術越來越成熟，但 “LED智慧照明路燈”還只是一種多功能的復合燈標和服務平臺。為了推動LED照明在城市道路照明的發展，實現故障的快速恢復，提高供電照明的可靠性及系統管理水平，路燈照明還需實現全面突破。
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一、智慧照明存在的發展瓶頸
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近年來我國的資源環境問題日益突出，戶外道路照明約占整個照明用電的30%以上，節能減排勢在必行。LED節能路燈雖然經過了十多年的發展，但還在采取的每盞燈具交流供電、AC-DC驅動電源方案，嚴重制約了LED路燈的發展，成了LED路燈舉步不前的瓶頸。主要存在如下因素：
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１、安全防護問題突出。 路燈點多面廣，有的是電氣光源不合格，鎮流器被擊穿導致燈桿帶電，有的電線接線端子燒毀造成燈桿帶電，還有的是潮濕、雷雨天氣漏電。一旦漏電就極容易造成嚴重的人身安全事故。比如2012年6月15日21時左右，發生在廣西玉林市苗園路的觸電事故，造成一名男子被電擊。2013年安徽淮南市路燈燈桿漏電傷人事故；2013年7月26日廣西北海市燈桿漏電傷亡事故。
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２、穩定性與可靠性問題突出。從目前LED道路燈具失效統計分析，AC-DC電源是LED燈具的高頻故障點，達到90%以上，隨著使用年限增加故障率加速放大。其次，目前的LED路燈維修點在燈桿高空單元，登高車、技術工人、高空作業、封路作業帶電作業必不可少，維修工作困難，存在一定的安全隱患。這也是LED路燈叫好不叫座，節能不節錢的主要原因之一。
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二、桑達直流集中供電智慧照明解決方案
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基于LED路燈發展瓶頸，桑達立足道路照明的功能特點，從應用的角度，利用二十多年的電源、燈具的研發生產經驗，根據多項專利技術，特別是獲得“中國機械工業科學技術獎一等獎”的“LED照明驅動電源系統關鍵技術及應用”，研發出了直流智慧照明解決方案。
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１、直流成為電能傳輸、儲存、使用的主流將成為必然。
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100多年前，直流電的鼻祖愛迪生發明了直流電，為了證明直流電更好，不惜用交流電來電死大象的安全問題來狙擊特斯拉的交流電，但終因電子技術的局限，直流沒有得到推崇。隨著電力電子技術的發展以及LED照明和新能源的大規模應用，使直流電重新回到人們的視野。
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新能源太陽能和風能的出現都對交流電的地位產生了新的質疑。太陽能產生的是直流電。風能發電機由于速度的不確定性讓并網造成了困難，轉成直流是其中一個有效的解決方式。另外，工程師們發現對傳統的發電機進行變頻處理整流成直流后使用，可以讓很多發電機的效率提高5%～15%。
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用電設備的結構變化使直流用電更高效。很多主流電機應用，例如空調、冰箱的壓縮機都需要變成直流變頻后使用才能更加高效。更加不用說消費型電子（如LED電視機，電腦，手機）用的都是3.3V~48V的直流。越來越多的數據中心也開始采用直流供電系統。LED照明的直流化供電已經開始。
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直流的存儲功能更便捷。傳統電網中的交流電是不能存儲的。但是，直流可以儲存在某些化學介質中。新型電池技術，例如高密度的鋰電池，讓大規模電的存儲變成了可能。大量的電，特別是太陽能中的電被存儲在了電池中，以供需要的時候用。跟儲能相關的移動電子設備，電動汽車都開始占據或者進入人們的主流生活。
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直流用電更安全，不同頻率的交流電對人體影響也不同。人體對工頻交流電要比直流電敏感得多，接觸直流電時，其強度達250毫安有時也不引起特殊的損傷，而接觸50Hz交流電時只要有50毫安的電流通過人體，如持續數十秒，便可引起心臟心室纖維性顫動，導致死亡。交流電中28-300Hz的電流對人體損害最大，極易引起心室纖維性顫動。 我國采用的工頻交流電源為50Hz,對人體損害是較嚴重的。 IEC標準規定，通常狀況下，安全電壓上限值為交流50伏或無波紋直流120伏。在特殊狀況下，接觸電壓上限值為交流25伏或無波紋直流60伏。人體通過的安全電流值交流為10毫安，直流為50毫安。簡而言之，交流對大地形成回路，接觸火線易引發觸電事故。直流浮地供電，對大地無回路，安全性高。
直流輸電傳輸效率高。直流界電不存在磁滯損耗和渦流損耗，線損較小；相同電壓等級條件下，直流輸電的功率約為交流輸電功率的1.5倍；
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直流線路降低投資成本。直流輸電方式采用雙極型，比交流的三相五線至少節約一根導線，造價低，可節省線路成本30%～40%左右；
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直流用電提高了電網運行的安全性，用電設備更安全。交流電網用直流隔開后，由于電網
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小了其短路容量也較小，對電氣設備有利，事故停電的影響范圍也較小；不易產生浪涌電
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流，用電設備更安全。
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２、工作原理
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首先通過直流集中供電柜把電網交流電源變換為高電壓直流電壓輸出至LED燈具，并且供電柜中含有智能控制電路模塊使其能接受遠程遙控，來對所有LED燈具進行統一自動開關及調光等多功能智能控制。通過智能管理實現安全、可靠穩定供電及二次節能。
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供電柜的電源模塊直流輸出并聯后統一多路輸出，當其中一個電源模塊出現故障時，熱備份電源模塊立刻接入輸出線路，既能保證系統在同等功率輸出下可靠運行，又可使電源子模塊備份數量減至最低。
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３、桑達直流集中供電智慧照明解決方案
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桑達直流集中供電智慧照明系統基于先進的通信技術，包含直流集中供電控制柜、LED驅動電源、LED燈具、智慧照明管控平臺四部分。（1） 直流集中供電柜
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所有燈具的控制裝置(即驅動電源)不需要“交流-穩定直流”變換這部分功能，而全部由集中控制柜的多個大功率電源模塊替代，驅動電源與LED燈具分離，使燈具發熱減少，驅動電源也因自身的環境溫度大為降低，使得燈具的可靠性非常高，壽命很長。又不存在功率因數問題，供電線路損耗也大大。同時，電源模塊也做到了高可靠、長壽命、高質量，且使燈具和系統效率高，綜合系統成本降低。也就是說，桑達直流智慧照明系統最大的優點是LED燈具可以做得很簡單，從結構上容易做到互換，降本節能長壽。
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(２) LED燈具
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直流供電，LED燈具不受交流電網對燈具的EMC影響和不受交流電網傳輸雷擊的影響；每只LED燈具控制裝置的電路非常簡單，可靠性高，壽命長，功耗低，溫升小。（3）供電線路
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智能照明系統改造中可利用原交流供電電網的電源線來作直流輸出線路，輸出直流供電線路可以是三線(對>120V高電壓直流的正極、負極和地線)，也可以兩線(對應于≤120V直流的正極、負極，且滿足安全特低電壓的各項要求時)，比傳統的三相五線交流供電線路要節省投入成本。
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（4）桑達直流集中供電智慧照明監控管理平臺
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桑達直流集中供電智慧照明監控管理平臺采用可編程控制器控制和先進通訊遠程控制，便于用戶掌握使用、查詢和設置參數。系統集計算機技術、智能控制技術、數據采集技術、通信技術于一體，既實現了系統的自我測試、自動診斷、自動控制，又實現了供電系統的遙測、遙信、遙控。也可根據當地的經緯度，實現自動開關燈；還可以分時段設定亮度值，實現定時分級調光功能，從而實現更人性化的管理，提高節能效果。
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本地監控：可遠程對路燈進行調光和開關，路燈故障信息顯示，電參數的監控和數據的匯總管理。
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云端、APP監控：用戶通過操作手機、平板或電腦等客戶終端上的客戶端軟件，即可對照明燈具進行管理
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（5）智能擴展，開放兼容
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桑達直流集中供電智慧照明監控管理平臺是一個信息收集的開放兼容性平臺，使用者可以利用這個網絡中的信息資源開發應用，對接其它行業子平臺，城市物聯網。
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該平臺也可以隨需擴充應急報警、無線WIFI、壓力變送、燃氣泄漏監測、井蓋異動監測、水位超限監測、PM2.5環境監測、智慧停車、城市供水管道泄漏監測、道路積水監測、通訊監測等智能模塊，平滑對接新能源（光伏發電、風能發電）。
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４、系統優勢
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系統通過內置模塊，可實現遠距離分級調光，實現二次節能；管理人員也可以隨時通過平臺了解燈具工作狀態，根據使用需求與環境變化，輕松實現遠程控管。其穩定抗擾、安裝簡易、可靠性高、驅動電源與燈具使用壽命長等優勢，比傳統LED照明更加安全可靠、節省可觀的經濟投資。
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（1）安全可靠直流供電，零交流觸電傷亡事故；多級防雷安全配置。
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（2）維護簡易燈桿設備最簡化，模塊配置在地面，無需高空、封路作業；模塊化熱插拔設計，N+1冗余。
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（3）節能環保高壓直流供電，功耗低，溫升小；功率因素高于同檔AC驅動；分級調光，按需照明，二次節能。
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（4）遠離頻閃 直流供電，無交流頻閃，確保夜間行車舒適與安全
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（ 5）降低成本 系統綜合投資成本低于AC方案；無需鋪設調光線，可通過調節直流電壓， 實現低成本調光控制；DC-DC驅動電源壽命長于LED芯片；
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（6）保護投資可升級現有的或已實施的項目；集成單燈控制。
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（7）管控靈活單燈控制與回路控制靈活混搭，滿足單燈監控需求；
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（8）遠程監控自動遠程報警；遠程對路燈調光和開關，路燈故障信息顯示，電參數的監控和數據的匯總
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（ 9）系統全能一套系統，可同時管控道路照明、室內外照明、景觀亮化照明等多種場景。
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? ? （10）防盜竊電 通過對路燈線纜進行全天侯實時監測，自動報警，防線纜被盜；竊電發生時，設備將數據上傳至平
臺，平臺會自動報警提示。
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本文從傳統LED照明所面臨的難題及發展瓶頸出發，探討LED智慧照明的直流供電發展方向，重點介紹桑達直流集中供電智能照明解決方案。該方案作為一種新型LED智能照明供電技術，其優勢是提高了LED燈具及智能照明系統集中供電的可靠性，降低運營成本，管理智能化，從而實現了節能環保的用電理念，推動智慧照明更理性更健康地發展，真正實現智慧城市低碳綠色。
工商網監
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