從2015年起，國內(nèi)智慧路燈風(fēng)起云涌，出現(xiàn)了一大批基于交流供配電系統(tǒng)的智慧照明解決方案，但經(jīng)過兩年多的試點，并沒有在行業(yè)內(nèi)形成完全的認(rèn)可和推廣應(yīng)用，其出現(xiàn)的問題集中在如下幾點。
1、現(xiàn)有的智慧路燈照明系統(tǒng)均是在交流系統(tǒng)上進(jìn)行設(shè)計的，通過單燈控制器、集中控制器完成智慧路燈的控制、調(diào)光、故障報警、能耗統(tǒng)計、作業(yè)管理、資產(chǎn)管理等功能，并通過設(shè)計漏電保護(hù)開關(guān)完成防漏電保護(hù)。但帶來了如下問題：
(1)增加單燈控制器等設(shè)備，增加了故障設(shè)備及故障率，如失控、誤報、誤動等。
(2)每個燈上增加的單燈控制器，對于整個項目來說增加了大量的投資成本。
(3)目前的漏電保護(hù)開關(guān)常規(guī)設(shè)計為30mA，但人體交流電的安全電流是10mA以下，超出了正常范圍2倍，對人來說達(dá)不到安保作用。
2、多功能燈桿上的設(shè)備類型多樣，各設(shè)備供電需求不同，供電的質(zhì)和量上都有了本質(zhì)的變化。體現(xiàn)在以下方面：
(1)量的變化：燈桿上的供電不再是夜間的半日供電，而是24h全天供電。
(2)質(zhì)的變化：各設(shè)備的工作電力要求及需求不同，供電質(zhì)量要求不同，EMC要求也不相同。和原來的路燈照明相比，對電力供應(yīng)安全性、穩(wěn)定性、可靠性、諧波量等的要求均提升了很多。
(3)管理的變化：供電時長和質(zhì)量的變化，對管理部門管理路燈供配電提出了全新的要求，包括設(shè)備安全防護(hù)、電纜防漏電、防水、故障搶修響應(yīng)等。
3、隨著燈桿上附加的功能越多，增加的設(shè)備也越多，由此帶來了整個城市多功能燈桿上設(shè)備的倍量增長，也因此帶來了如下問題：
(1)故障點倍量增加。
(2)故障率倍量增長。
(3)維護(hù)量倍量增長。
(4)維護(hù)技術(shù)的復(fù)雜性倍量增加。
(5)設(shè)備管理復(fù)雜性倍量增長。
(6)漏電安全隱患倍量增加。
對于以上的問題，在交流供電系統(tǒng)中很難找到完美的解決方案。深圳桑達(dá)經(jīng)過多年的探索和研發(fā)，推出了以直流智能集中供電照明為主的系統(tǒng)解決方案，一舉解決了提升路燈供電安全性、漏電防護(hù)、燈具免維護(hù)、系統(tǒng)智能化等一系列上述的諸多問題。下面則按以下問題進(jìn)行說明桑達(dá)的直流解決方案。
1、如何提升用電安全性？
2、如何解決漏電安全防護(hù)問題？
3、如何解決產(chǎn)品維護(hù)問題？
4、如何解決供電智能化問題？
5、如何解決多功能燈桿衍生的問題？
6、如何進(jìn)行直流系統(tǒng)改造？
二、直流系統(tǒng)解決方案
1、如何提升供電安全性？
答：解決方案是采用直流集中供電，提升供電安全性。
參照GBT 13870.1-2008《電流對人和家畜的效應(yīng) 第1部分：通用部分》的范圍說明，對交直流的安全性進(jìn)行比較說明。
(1)就通過人體的一條給定的電流通路而言，對人的危險主要取決于電流的數(shù)值和通電時間。但是在許多情況下，以下各條款規(guī)定的時間/電流區(qū)域，實際上并不直接用于電擊防護(hù)設(shè)計。必須以時間為函數(shù)的接觸電壓（即通過人體的電流與人體阻抗的乘積）的允許極限值作為判據(jù)。由于人體的阻抗隨接觸電壓而變化。所以電流與電壓的關(guān)系不是線性的，因此需要給出其關(guān)系數(shù)據(jù)。人體的不同部分如皮膚、血液、肌肉、其他的組織和關(guān)節(jié)對電流呈現(xiàn)的阻性和容性分量組成了人體阻抗。
(2)人體阻抗的數(shù)值取決于若干因素，特別是電流路徑，接觸電壓、電流的持續(xù)時間、頻率、皮膚潮濕程度、接觸表面積、施加的壓力和溫度。
(3)交流電流對人體的效應(yīng)，基本上以電氣裝置中最常用的頻率為50 Hz或60 Hz的交流電流效應(yīng)的有關(guān)研究結(jié)果為依據(jù)，但所給出的數(shù)據(jù)被認(rèn)為可適用于15 Hz至100 Hz的頻率范圍，在此范圍起始端頻率的閾值比50 Hz或60 Hz的閾值為高，主要是，本章首要考慮心室纖維性顫動的危險，因為它是致命事故的主要機(jī)制。
(4)從直流應(yīng)用的數(shù)量來看，直流發(fā)生的事故比預(yù)期的要少得多，只有在其非常不利的情況下，例如在礦井中才會發(fā)生致命事故；部分原因是被抓住的直流帶電體較易于擺脫，以及當(dāng)電擊持續(xù)時間大于心博周期時，直流電流的心室顫動閾比交流的要高得多。
2、如何解決漏電安全問題？
答：在直流集中供電柜中，有由防雷、配電監(jiān)控、數(shù)字電表、直流絕緣檢測、直流漏電保護(hù)等各類檢測、控制設(shè)備，加上PLC智能平臺，共同組成了全面、多級、完整、強(qiáng)大、智能化的軟硬件平臺，系統(tǒng)多方解決漏電安全問題。
(1)直流浮地供電（即直流IT系統(tǒng)），對大地?zé)o回路，安全性高。
①當(dāng)單極漏電時，無回路電壓，確保安全。
②當(dāng)雙極漏電時，實時檢測短路、開路及漏電狀況，執(zhí)行保護(hù)動作。
③對地動態(tài)絕緣檢測，根據(jù)絕緣狀況實行保護(hù)動作，保證絕緣安全。
④對于電纜故障，實時動態(tài)檢測、報警。解決斷纜、偷纜事件。
(2)系統(tǒng)可隨環(huán)境溫濕度變化動態(tài)檢測漏電、絕緣數(shù)值，執(zhí)行保護(hù)動作。
(3)系統(tǒng)有完善的防雷設(shè)計，有交流輸入防雷、直流輸出防雷。
3、如何解決產(chǎn)品維護(hù)問題？
答：經(jīng)過直流集中供電，精簡了末端設(shè)備（如燈具）的電源整流部分，從而減少了末端設(shè)備電源故障的發(fā)生，而將故障維護(hù)的工作置于直流供電柜來完成。
(1)燈具采用直流DC/DC驅(qū)動，電源無整流部分，并采用了無電解電容方案，從而最大限度的減少了電源故障。
①驅(qū)動壽命>50000小時。如果按11h/天計，燈具至少可使用約12.5年。
②燈具的可靠性MTBF提高10倍。
(2)同時直流集中控制柜進(jìn)行了多重優(yōu)化設(shè)計。
①電源采用模塊化、N+1冗余、熱插拔設(shè)計。(“0”維護(hù)技術(shù)難度)
②地面維護(hù)，無需高空作業(yè)，無需封路。(一把螺絲刀即可)
③極大的降低了保養(yǎng)維護(hù)成本。
4、如何解決供電智能化問題？
答：直流智能集中供電柜，自帶PLC智能管控平臺，多級供電防護(hù)，帶防雷、配電監(jiān)控、數(shù)字電表、3G通訊、直流絕緣檢測、直流漏電保護(hù)等各類檢測、控制、通訊設(shè)備，形成了全面、完整、強(qiáng)大、智能化的軟硬件平臺。
①多平臺監(jiān)管：可PC端控制，可手機(jī)端控制。
②智能故障自檢恢復(fù)：輸入欠壓、過壓保護(hù)自恢復(fù)、輸出短路回縮自恢復(fù)、過溫保護(hù)自恢復(fù)。
③遠(yuǎn)程監(jiān)控：遠(yuǎn)程調(diào)光和開關(guān)，自動故障顯示、定位，遠(yuǎn)程報警，電參數(shù)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)的匯總。
④端口開放：兼容各平臺三遙、多遙，及多樣化需要。開放對接智慧城市、城市物聯(lián)網(wǎng)。
⑤多場景管理：可路燈照明、景觀照明、室內(nèi)照明多場景混合管理。
(2)燈具管控靈活，可選單燈調(diào)光和回路調(diào)光。
①可0%~100%無極調(diào)光。
②可簡單、有效管控變色溫LED燈具。
③當(dāng)采用回路調(diào)光設(shè)計時無需單燈控制器，可極大減少故障點。
(3)模塊式設(shè)計，平滑對接新能源分布式微電網(wǎng)系統(tǒng)（光伏發(fā)電和風(fēng)能發(fā)電）。
5、如何解決多功能燈桿衍生的問題？
答：解決方案是前端高壓直流母線供電，末端各類用電設(shè)備統(tǒng)一接入高壓直流母線進(jìn)行配電，或末端可設(shè)立統(tǒng)一直流驅(qū)動電源，提供多重直流電壓、電流端口，并提供各端口用電狀況的計量、統(tǒng)計。以此統(tǒng)一解決多功能燈桿的衍生問題。
(1)解決方案：
①統(tǒng)一采用直流集中供電平臺。
②統(tǒng)一供電協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。
③統(tǒng)一設(shè)備安裝標(biāo)準(zhǔn)。
④統(tǒng)一設(shè)備供電、用電的計量標(biāo)準(zhǔn)。
(2)解決問題：
①桿上設(shè)備電源免維護(hù)，維護(hù)集中于地面。
②簡化標(biāo)上的作業(yè)工作難度、強(qiáng)度，并減少費(fèi)用。
③可分級配電，解決設(shè)備多類供電需求多樣的問題。
④可為末端設(shè)備多重管理提供高精度計量統(tǒng)計的服務(wù)。
6、如何用直流系統(tǒng)改造？
答：直流智慧照明系統(tǒng)采用的是模塊化的設(shè)計結(jié)構(gòu)，可以簡單、方便的設(shè)計、應(yīng)用、改造到現(xiàn)有的市政路燈照明系統(tǒng)中，并可無縫對接智慧城市平臺。以下按升級改造和新建項目進(jìn)行說明。
(1)升級改造：
①方案A：摘除原有控制柜，采用直流柜整體替換，再對現(xiàn)有的三相均布路燈的某一相路燈進(jìn)行換線調(diào)極即可，從三相四線調(diào)整為兩對兩極兩線。
②方案B：不摘除原有控制柜，在原柜旁立直流柜，對供電回路進(jìn)行移接，再對現(xiàn)有的三相均布路燈的某一相路燈進(jìn)行換線調(diào)極即可，從三相四線調(diào)整為兩對兩極兩線。
③以上方案A、B改造中，如果原有燈具不是LED，則同步更換LED（交直流均可），或采用鈉燈專用電子鎮(zhèn)流器（不建議）。
(2)新建項目：
①方案A：直接設(shè)計直流柜取代交流配電柜，并設(shè)計直流LED路燈配套，及計算電纜負(fù)荷，優(yōu)化電纜規(guī)格，減少投資費(fèi)用成本。
②方案B：直接設(shè)計直流模塊嵌入箱變中，并配置直流燈具及優(yōu)化電纜。
③方案C：在箱變外設(shè)直流柜，并配置直流燈具及優(yōu)化電纜。
(3)無縫對接智慧城市：
①首先通過各傳感器，將數(shù)據(jù)傳送至直流柜中進(jìn)行匯總、統(tǒng)計。
②其次通過WLAN端口或無線GPRS/3G等無線模塊，將數(shù)據(jù)發(fā)至智慧城市數(shù)據(jù)中心。
7、桑達(dá)系統(tǒng)的其他優(yōu)勢？
答：系統(tǒng)相對于其他企業(yè)及產(chǎn)品，擁有直流集中供電照明系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢、企業(yè)品牌優(yōu)勢和生產(chǎn)研發(fā)能力等三大優(yōu)勢。
(1)直流集中供電照明系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢
①可簡單、有效的實現(xiàn)（變色溫）燈具的調(diào)光、管控，減少投資成本。
②兼容現(xiàn)有LED燈具的交流電源驅(qū)動，線路保持不變，保護(hù)現(xiàn)有投資。
③穩(wěn)定可靠的實現(xiàn)交流三相平衡。
④交直流兩用，解決能源審計問題。
⑤實現(xiàn)電纜故障監(jiān)測。
⑥一套系統(tǒng)同時支持室內(nèi)、道路、景觀照明等全場景混合管理。
⑦為其他設(shè)備提供供電管控平臺，無縫對接智慧城市模塊。
⑧倍量減少各智能化設(shè)備的電源故障、及維修量，巨量減少維護(hù)成本。
(2)企業(yè)品牌優(yōu)勢
桑達(dá)國際電源科技有限公司創(chuàng)建于1995年，是中國電子和深圳桑達(dá)股份實業(yè)有限公司（股票代碼000032）屬下企業(yè)。
①是全球三大照明巨頭歐司朗、GE、飛利浦公司的合格供應(yīng)商和認(rèn)證工廠（國內(nèi)唯一）。
②是美國知名企業(yè)SLOANLED、QVI、艾默生等公司的電源產(chǎn)品供應(yīng)商。
③全面通過了ISO9001、ISO14001、OSHMS18000體系認(rèn)證、CCC、CE、CQC、UL、RoHs認(rèn)證等。
(3)生產(chǎn)研發(fā)能力優(yōu)勢
①公司集LED燈具設(shè)計制造、電源設(shè)計制造、平臺軟件開發(fā)三位一體的研發(fā)、設(shè)計、制造、銷售、服務(wù)一體的企業(yè)。主要產(chǎn)品有直流集中供電系統(tǒng)、LED道路照明、太陽能路燈、軌道交通照明、LED模塊電源、分布式微電網(wǎng)路由器等。是一個為客戶提供基于LED智慧照明全線產(chǎn)品整體解決方案的供應(yīng)商。
②2016年承擔(dān)了“中國高技術(shù)研究發(fā)展計劃”（國家863）項目。
③深圳深圳市重點支持的“智能光伏微電網(wǎng)工程實驗室”。
④以直流集中供電系統(tǒng)和分布式微電網(wǎng)為核心產(chǎn)品的，能夠提供完整智慧城市解決方案的企業(yè)。
三、直流照明應(yīng)用案例
隨著技術(shù)的成熟及市場推廣，客戶逐漸了解并在項目上應(yīng)用了直流照明系統(tǒng)，具有典型代表的項目有路燈行業(yè)深圳的僑城東路、山東樂陵創(chuàng)業(yè)大道，有建筑領(lǐng)域的天津天大求實全建筑直流照明項目，有廠礦行業(yè)如東莞桑達(dá)的工廠直流照明項目。
1、深圳僑城東路
深圳根據(jù)“規(guī)劃高起點，建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)”的總體原則，引入直流智慧照明，對僑城東路LED路燈進(jìn)行升級改造。隨著工程順利完工，標(biāo)志著深圳路燈挺步邁入直流智慧照明時代。
深圳市現(xiàn)有路燈總量約40余萬盞，體量大、分布密集且范圍廣，加之地處南海之濱，暴雨臺風(fēng)侵襲，因水浸導(dǎo)致的燈桿漏電傷人事故時有發(fā)生，通過直流供電，從源頭上探索一條有效防漏電解決方案。憑著直流供電安全可靠，大大降低維護(hù)成本，更加低碳節(jié)能的先天優(yōu)勢，施工建設(shè)優(yōu)質(zhì)快速，運(yùn)行管理先進(jìn)科學(xué)的扎實基礎(chǔ)，贏得了社會各界的一致好評，這是在實施路燈精品工程中又一個樣板工程。
1、不破壞原有燈具及電纜，將交流控制回路改為直流，給LED路燈供電；
2、由帶DC－DC調(diào)光電源LED路燈替換部分原LED路燈光源；
3、由集中柜供DC電源直接驅(qū)動部分原 AC-DC LED路燈光源；
4、集中控制柜將原來的AC轉(zhuǎn)變?yōu)镈C輸出，通過互聯(lián)網(wǎng)、APP對直流集中柜輸入、輸出功率實時監(jiān)控，各回路輸出電流實時監(jiān)控；實現(xiàn)遙測、遙控、遙調(diào)、遙信等，集中柜漏電保護(hù)、輸出回路短路保護(hù)、漏電監(jiān)察、絕緣監(jiān)察、自動調(diào)光、經(jīng)緯度控制開關(guān)燈時間、半夜燈功能、二次節(jié)能功能等；
5、因地制宜?；芈分斜３忠宦方涣鞴╇姡ＷC其它交流用電設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)如：車站廣告燈箱、充電箱、的士呼叫站臺等。
2、山東樂陵創(chuàng)業(yè)大道
山東樂陵市采用直流集中供電智慧照明系統(tǒng)對路燈LED 改造的又一項目。2017年4月，創(chuàng)業(yè)大道路燈系統(tǒng)安裝完畢并投入使用?！≈绷髦腔壅彰飨到y(tǒng)憑借安全可靠、維護(hù)簡易、節(jié)能環(huán)保、降低成本、智能控制贏得了客戶青睞和好評。
3、天津天大求實大廈
2016年8月25日，由桑達(dá)國際電源公司承建直流集中供電智慧照明系統(tǒng)的天津求實股份公司新辦公大廈投入使用，這是國內(nèi)首個基于直流集中供電的智能樓宇照明項目，為公司今后項目拓展積累了經(jīng)驗。天津求實股份公司新辦公大廈總建筑面積2.6萬平米，配套園區(qū)1.58萬平米，主體建筑及配套園區(qū)內(nèi)共計安裝內(nèi)外LED照明燈具近7000盞，其供電系統(tǒng)全部采用基于直流集中供電的智慧照明系統(tǒng)，包括直流供配電、太陽能后備電源、室內(nèi)外LED燈具、感應(yīng)開關(guān)及智能監(jiān)控軟件等。
4、東莞桑達(dá)工廠
工廠車間照明根據(jù)視覺要求，既要保障適當(dāng)?shù)牧炼确植技罢彰鞯木鶆蛐?，減少不必要的陰影，使視覺空間清晰；又要做到無頻閃、無眩光，減少煩躁和不安，提高燈光下作業(yè)、活動安全性，使其協(xié)調(diào)和諧，以創(chuàng)造使人工作、活動感到輕松、舒適、美麗的光視覺環(huán)境。工廠車間采用直流智慧照明方案，在滿足生產(chǎn)照度的情況下，分區(qū)分回路對車間照明進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，明暗有度、定時開關(guān)與智能遠(yuǎn)程調(diào)控，解決了車間照明所存在的頻閃耗能等問題，減少光環(huán)境污染，提高了工作效率，生產(chǎn)安全的保障大為加強(qiáng)，能耗大幅度降低。
四、結(jié)語
本文介紹了桑達(dá)直流智能集中供電系統(tǒng)在照明行業(yè)特別是市政道路照明行業(yè)中的應(yīng)用，對統(tǒng)一解決提升路燈供電安全性、電纜防漏電、燈具免維護(hù)、系統(tǒng)智能化等系列問題提供了基于直流系統(tǒng)的整體式解決方案，并通過企業(yè)強(qiáng)大的研發(fā)、設(shè)計、制造、服務(wù)能力，為廣大市政照明管理單位、路燈維護(hù)管養(yǎng)單位提供了安全、綠色、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)的照明及供電產(chǎn)品及系統(tǒng)，也為廣大設(shè)計院在市政道路照明設(shè)計中，提供了安全、可靠、簡單、智能、經(jīng)濟(jì)的直流新技術(shù)，提供了一整套的直流智慧照明解決方案。
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