變電站綠色智能照明項目實踐

丘毅輝

（南方電網(wǎng)綜合能源有限公司節(jié)能照明事業(yè)部，廣州510075）

變電站綠色智能照明項目實踐

丘毅輝

（南方電網(wǎng)綜合能源有限公司節(jié)能照明事業(yè)部，廣州510075）

1 變電站照明存在的問題

現(xiàn)階段國內(nèi)傳統(tǒng)燈具和LED燈具廠家眾多,產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊,由于缺乏對變電站用能情況和照明需求的深入了解,變電站目前使用的照明產(chǎn)品普遍存在光衰嚴重、可控性差、照度低、局部眩光嚴重、運維安全隱患大、維護成本高等問題[1—3],具體表現(xiàn)如下：

(1）產(chǎn)品可靠性差,燈泡壽命短,導(dǎo)致變電站內(nèi)亮燈率低于98%,后期維護和更換工作量大,與變電站無人值守相違背[4]。

(2）照明設(shè)計不合理,在很多情況下,很多區(qū)域照明其實并不需要滿功率運行,過度的照明不僅形成光污染,還會造成資源浪費[5]。

(3）照明控制手段單一,不少變電站日常開關(guān)燈都由值班員負責(zé),需要在剛天亮?xí)r和剛天黑時進入交流配電室進行燈光操作[6—8],并且因為一年四季中天亮、天黑的時間變化較大,在時間把握不準的情況下,會浪費較多的電能,不符合國家節(jié)能減排的要求。

2 變電站綠色智能照明解決方案

在對多個變電站進行充分調(diào)研的基礎(chǔ)上,整合先進技術(shù),為變電站開發(fā)了集專業(yè)照明設(shè)計、定制化燈具、專用燈桿、高壓直流集中供電和智能照明控制系統(tǒng)等技術(shù)“五位一體”的綠色智能照明解決方案。

2.1 照明設(shè)計

為了精確模擬設(shè)計變電站各照明場景,通過采用3D max軟件建模變電站各種場景,再使用專業(yè)的Dialux照明設(shè)計軟件進行照明模擬,實現(xiàn)變電站立體無暗區(qū)的照明光環(huán)境。

2.2 定制化燈具

針對變電站異于常規(guī)照明標準的要求,專門開發(fā)定制化燈具,采用標準化模組設(shè)計使得不同功率燈具均采用標準統(tǒng)一的LED模組,從而解決了傳統(tǒng)燈具配件種類眾多、不便維護的難題。同時,強化燈具各種抗擊能力：防水等級達到IP67,適應(yīng)于各種惡劣環(huán)境;防震動能力強,LED光源為固態(tài)光源,體積小,重量輕。運輸過程及震動過程不受損;燈具通過14級以上臺風(fēng)測試,整體采用高強度鋁合金材質(zhì)和高強度鋼化玻璃,確保經(jīng)受沿海地區(qū)強龍卷風(fēng)沖擊。另外,燈具運用光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計,對燈具表面進行專門處理并區(qū)照射,既提高光通利用率,又能抑制眩光對工作人員的影響,實現(xiàn)“見光不見燈”的效果,提高了照明質(zhì)量,實現(xiàn)按需照明。

2.3 專用燈桿

為了方便變電站組織對重點區(qū)域的應(yīng)急搶修,為照明燈具設(shè)計了專用的燈桿,燈座和燈桿能夠?qū)崿F(xiàn)立體350°旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)單向和雙向投光,從而滿足用戶任意角落照明需求。

2.4 高壓直流集中供電

系統(tǒng)由高壓直流集中供電柜和安裝在LED燈具上的驅(qū)動控制器等設(shè)備組成,采用了先進的高壓集中供電技術(shù),將交流電轉(zhuǎn)直流電過程(包括整流濾波、功率跟蹤及無功補償、保護等）集中設(shè)置在高壓供電柜中,將原LED燈頭的AC/DC驅(qū)動控制器替換為DC/DC驅(qū)動控制器,大大提高了系統(tǒng)壽命、穩(wěn)定性與整體效率。

直流供電柜電源模塊采用模塊化設(shè)計,N+1冗余模式,具有可不斷電熱插拔功能,單個電源模塊出故障不影響系統(tǒng)正常運行,維護工作可以在不斷電、不影響正常照明的情況下,短時間內(nèi)完成電源模塊的更換,系統(tǒng)安全系數(shù)更高。

2.5 智能照明控制系統(tǒng)

智能照明控制系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu),基于云計算、GPRS/CDMA/3G無線互聯(lián)網(wǎng)通信、電力載波通信技術(shù)、地理信息系統(tǒng)(GIS）等多種前沿技術(shù),具有較高實用性、兼容性、擴展性、可靠性。系統(tǒng)綜合依據(jù)用戶的管理習(xí)慣和管理方法,建立燈具監(jiān)控調(diào)度、運維數(shù)據(jù)管理的中心平臺。平臺可以迅速定位燈具并進行管理,包括設(shè)置單燈或一組LED燈具的調(diào)度策略,查詢燈具狀態(tài)和歷史記錄,實時更改燈具運行狀態(tài)、提供燈具的各類報表等功能。通過科學(xué)的管理策略,以數(shù)據(jù)為中心的管理工具,優(yōu)化資源,實現(xiàn)按需照明,提高管理效率,并節(jié)約大量能源,將強大的功能和工作流程融合在一起。圖1為智能照明控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖1 智能照明控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 項目實踐

X變電站是廣東省內(nèi)的核心變電站,不僅擔(dān)負著重要的供電任務(wù),也是展示南方電網(wǎng)公司形象的重要窗口。由于X變電站照明燈具損壞嚴重,能耗高,運維工作量大,照明質(zhì)量不能滿足要求,因此需要進行大修整改。

照明設(shè)計充分考慮變電站的主變壓器、配電場地、廠前區(qū)和道路等區(qū)域的照明需求,設(shè)計空間立體無暗區(qū)照明質(zhì)量,營造安全、可靠、智能化、節(jié)能和環(huán)境友好的舒適照明環(huán)境,同時嚴格控制燈具光污染,減少燈光對周圍居民生活的影響。

3.1 產(chǎn)品技術(shù)指標

X變電站照明采用專業(yè)LED燈具,符合CE或UL或3C或CQC認證要求和符合RoHS要求,燈具殼體及防護等級IP65,模組標準化可調(diào)角度,專業(yè)配光,防眩光處理,可調(diào)可控。LED燈具在-20～55℃的條件下能正常工作,同時滿足具體使用地的環(huán)境溫度、濕度和腐蝕性等其他特殊要求。

直流集中供電系統(tǒng)采用高壓驅(qū)動、去電解電容和軟、硬件通信及加密等先進理念設(shè)計,融合了物聯(lián)網(wǎng)感知、控制及數(shù)據(jù)處理等技術(shù),使LED照明系統(tǒng)運行更加安全、穩(wěn)定、高效。智能控制照明系統(tǒng)實現(xiàn)日常維護、檢修、搶修等多種照明應(yīng)用場景的切換操作,同時具備遠程控制和信息采集的功能。

3.2 照明效果

改造后變電站各區(qū)域平均照度大幅提升7倍,其中室外設(shè)備工作面(四邊垂直面）平均照度值大于20 lx,照度均勻度大于0.25;室外成套配電裝置(GIS）、室外通道及非作業(yè)區(qū)水平照度值為15 lx,照度均勻度大于0.25;室外主變壓器工作面(四邊垂直面）平均照度值30～50 lx,均勻度大于0.25;眩光指數(shù)RG小于50;色溫5 000±200 K,顯色指數(shù)不小于70,色容差不小于5,空間色度坐標偏離標準值應(yīng)低于0.006。

3.3 節(jié)能效果

項目改造完成后,LED照明用電量由改造前的每年16.3萬kWh下降到3.3萬kWh,照明功率下降了61.1%,加上可通過智能控制分時調(diào)光二次節(jié)能,綜合節(jié)電率達80%。按每天運行10 h計算,一年就可節(jié)省電量13萬kWh,每年減少電費約9萬元。

3.4 維護工作

由于LED燈具壽命長達30 000 h以上,且在24 h不間斷照明中電源模塊具備N+1冗余,大幅降低壞燈率,每年可節(jié)省運維成本1.6萬元。照明設(shè)備備品、備件由改造前5種變?yōu)?種,無需專業(yè)工具即可完成裝卸,從而有效降低現(xiàn)場人員維護工作量。

4 推廣前景

以廣州供電局為例,廣州地區(qū)約有變電站300座,其中500 kV變電站6座,220 kV變電站49座,110 kV 245座,每年的照明用電量分別約為40萬kWh、20萬kWh和10萬kWh,如果全部實施LED綠色智能改造,將帶來十分可觀的節(jié)能效益：每年節(jié)約用電約3 660萬kWh,相當(dāng)于每年減排二氧化碳2.5萬t、少用標準煤1萬tce,在空氣凈化方面,相當(dāng)于植樹4萬棵。

5 結(jié)束語

綜上所述,通過在變電站領(lǐng)域大力推廣“五位一體”的綠色智能照明工程,將取得可觀的經(jīng)濟和社會效益。在充分發(fā)揮電網(wǎng)企業(yè)作為區(qū)域能源資源優(yōu)化配置的重要平臺和對上下游企業(yè)的引導(dǎo)作用的基礎(chǔ)上,主動承擔(dān)社會責(zé)任,爭取在節(jié)能減排領(lǐng)域取得新成效。D

[1]李越,姜雪晴.現(xiàn)階段變電站綠色照明設(shè)計方案淺析[J].供用電,2012,29(3）：42-44.

[2]劉濤,劉明月.變電站LED綠色照明系統(tǒng)應(yīng)用分析[J].東北電力技術(shù),2016,37(6）,35-37.

[3]李漢生.LED照明燈具在變電站中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代建筑電氣,2016,7(6）,48-50.

[4]項玲,衛(wèi)銀忠,王文靜.500 kV變電站實現(xiàn)“綠色照明工程”的研究[J].中國電力,2008,41(9）,26-30.

[5]陳建豐.變電站智能照明與節(jié)能燈具的分析與應(yīng)用[J].科學(xué)時代,2015(10）：49.

[6]陶建芳,姚志敏,韓立章.智能變電站照明設(shè)計的分析[J].河北電力技術(shù),2015,34(3）:21-23.

[7]方艷斌.淺析變電站節(jié)能環(huán)保智能照明控制系統(tǒng)[J].城市建設(shè)理論研究(電子版）,2015,5(12）：26-30.

[8]駱志敏,朱曉峰,劉瀚林.基于光控原理的變電站場地智能照明系統(tǒng)研究[J].科技廣場,2015(9）：70-73．

Practice of green intelligent lighting in substations

QIU Yi?hui
(China Southern Power Grid Integrated Energy Co.,Ltd.,Guangzhou 510075,China）

分析目前變電站照明存在的問題,提出了集專業(yè)照明設(shè)計、定制化燈具、專用燈桿、高壓直流集中供電及智能照明控制系統(tǒng)等技術(shù)“五位一體”的變電站綠色智能照明解決方案,并以具體的項目實踐案例介紹方案取得的經(jīng)濟和社會效果,說明大力推廣綠色智能變電站建設(shè)具有非?？捎^的前景。

變電站照明;定制化;直流集中供電;智能控制

The paper analyzes the problems of the current sub?station lighting.Green intelligent lighting is proposed combined with professional lighting design,customized special lamps,lamp pole, high voltage DC power supply and centralized intelligent lighting control system technology,and the specific project practice case achieved economic and social benefits,and vigorously promoting the green intelligent substation has considerable prospects.

power station lighting;customization;central?ized DC power supply;intelligent control

1009-1831（2017）02-0028-02

10.3969/j.issn.1009-1831.2017.02.007

TM923；TM63

B

2016-09-26

丘毅輝(1986）,男,廣東梅縣人,學(xué)士,研究方向為節(jié)能照明合同能源管理等方面。