基于电磁调控技术的城市路灯照明节电系统研究

摘要

随着我国经济的快速发展，照明工程已经成为城市文明的象征，在推进城市亮化工程的进程中，城市照明的电能消耗和各种用电损耗也越来越大，据有关数据统计，我国大约每年有20％的电能消耗在照明上，其中城市路灯照明系统的耗电量占据了其中相当大的一个比重，因此，设计一种运行可靠、高效节能、使用方便、成本低廉、科学合理的城市路灯照明节电系统至关重要。
　　本文设计的城市路灯照明节电系统由电磁调控节电装置、路灯监控单元、GPRS与电力载波相结合的数据传输网络和主监控中心组成。电磁调控智能节电装置采用先进的电磁调控技术和逻辑控制算法，根据电网电压波动实时调整电压输出，使路灯工作在最优化的电压值范围内，降低了路灯的功率损耗，同时，节电装置在工作工程中消除了过电压，无闪断的危害，仿真和现场试验验证了上述研究的正确性；路灯监控单元包括采集器和集中器，采集器安装在各个路灯上，控制单盏路灯的开关和监视其运行状态，集中器安装在路灯线路终端，负责集中接收和发送该线路中所有路灯运行数据和来自主监控单元的控制命令；主监控中心负责接收来自节电装置和监测单元的所有数据，发送相应的控制命令来控制节电装置和路灯的运行，并且能够直观形象地显示整条线路的运行状态；各个监测单元、节电装置以及主监控中心通过GPRS与电力载波相结合的数据传输网络连接，交换数据。
　　采用电磁调控节电装置可以在不降低照明亮度的情况下，降低路灯消耗的功率，采用单灯控制方式，实现了每盏灯的任意组合开启、关闭，节省了电费支出，在监控中心可以实时监视路灯和节电装置的运行状态，提供最优化的节电水平和路灯亮灭组合，并且免去了人工巡检故障灯的麻烦，提高了工作效率。总之，基于电磁调控技术的城市路灯照明节电系统可明显地提高路灯的用电效率，以最低的能耗发展了低碳经济，在电力资源合理利用的今天，大大提高了路灯系统的节电空间，具有非常广阔的应用前景。

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Contents

1 绪 论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2国内外研究现状、发展动态

1.3 本课题的主要工作

2系统总体设计方案及节电装置工作原理

2.1系统总体设计方案

2.2 同类节电装置存在问题分析

2.3本课题的节电装置设计方案

2.4节电装置的逻辑开关控制过程和原理分析

2.5 本课题研究的节电装置的特点

3 节电装置的硬件设计

3.1硬件设计的基本思想

3.2节电装置控制电路的设计

3.3电压、电流采集电路的设计

3.4状态检测电路的设计

3.5控制输出电路的设计

3.6键盘操作电路的设计

3.7硬件抗干扰措施

4节电装置的软件设计

4.1 总体框架及设计思想

4.2单片机开发平台

4.3软件的抗干扰设计

4.4 部分关键程序

5 电力载波通讯方案的设计

5.1电力线载波通信方式介绍

5.2三种通信方式的比较

5.3本系统的电力载波通信方案设计

5.4集中器与路灯控制器的设计

6 监控中心的设计

6.1组态界面的开发与实现

6.2Modbus协议的实现

7 仿真与实验验证

7.1仿真环境

7.2节电装置的过电压抑制仿真

7.3节电装置在档位切换时的实验波形

8 结论

致谢

攻读硕士学位期间的成果

参考文献

附录