交通信号灯后备电源保障方案
华信咨询设计研究院有限企业
目录 一 项目概述... 3
1.1项目说明... 3
1.2项目背景... 3
1.3解决方案... 4
（一）一体化电源方案设计... 4
1.方案实施步骤... 4
2.主要设备概况... 4
3.原理图... 9
4.设备功率计算... 10
5.设备配置类型... 10
6.方案报价... 12
（二）双回路电源方案设计... 12
1.方案实施步骤... 12
2.安全技术措施... 13
1.4服务优势... 13
二 效益分析... 13
2.2管理效益... 13
2.2经济效益... 13
三 项目实施方案建议... 14
一 项目概述 1.1项目说明 交通信号灯作为交通管控设施，促使行人及车辆按规则行进，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故具有显著效果。在私家车普及的今天，当早晚高峰，遇到信号灯断电，交通瘫痪不可 想象。因此保障信号灯的不间断供电具有重要意义。 目前各个路口的红绿灯电源均采用市电直供方式，某些路口因为市电远距离传输导致信号灯的工作电压偏低或闪断，造成信号灯的亮度不够或短暂熄灭，影响正常的交通秩序。另外在城市的高速建设中 时常有电缆被挖断导致信号灯断电且维修周期长，不仅造成交通拥堵 也增加了民警数量的投入，为防止以上现象的发生，需要改善信号灯的工作质量，保障其不间断供电。 1.2项目背景 （1）城市交通管理压力与日俱增
截至2019年6月，全国汽车保有量达2.5亿辆，私家车达1.98亿辆。汽车新注册登记1242万辆，全国66个城市汽车保有量超过100万辆，北京、成都等11个城市超过300万辆。载货汽车保有量达2694万辆，上半年新注册登记量创历史新高。新能源汽车保有量达344万辆。随着机动车的迅猛增加，交通设施老旧、道路资源供给不足等“城市病”加大了城市交通拥堵治理难度。
信号灯作为目前交通路面管理的主要手段，其技术更新一直受到广泛关注，这一基础设施的技术革新带来的交通管理效益提升不可同日而语。
（2）传统电力保障不足
目前各路口交通信号灯电源多采用市电直供方式，在市电供应中断的情况下，如何为信号灯提供稳定电力保障进而确保道路畅通成为目前亟待解决的问题。
较为传统的电力保障手段主要包括：双回路市电保障、油机发电、太阳能信号灯、人工指挥等，但结合其使用情况来看，均存在一定不足。
双回路供电方式对电力线路有基础要求，当电力线路不满足现有保电需求时，新建费用高，工程量大，整体工期长，见效慢；油机发电噪音大，污染大，搬运费时费力；太阳能信号灯虽然能暂时缓解交通拥堵，但视线角度偏低，蓄电量不高，体积大，不方便搬运；交通信号灯罢工，交警至现场临时指挥，短者十几分钟，长者可能会延续几个小时，在刮风下雨等恶劣天气，工作压力大、强度高。
针对上述问题将对交通信号灯提出综合备电解决方案。以UPS+电池实现对信号灯、监控摄像机等各类设备的不间断电力供应，以FSU实现对一体化电源实时监控及维护调度，以专业的运维力量实现对全系统的长效保障。
1.3解决方案 （一）一体化电源方案设计 依据典型交通信号系统配置类型所列，对各交通路口拟采用交直流一体化电源方案设计，充分考虑路口设备的预备功率，按照设备总功率1500W、2500W、4000W来进行测算，以单站常设1台交直流一体化电源进行长期后备及应急发电相结合的方式进行综合核算。
1.方案实施步骤
（1）通过现场测算，得出负载实测功率，确认智慧后备电源设备配置，确定电源安装位置、现场快速发电接口位置及安装方式并出具施工图纸。有地表条件的地方按照配电柜底座接口设置，地表条件难以协调的场景按照挂杆式接口箱配置。
（2）现场设备按照图纸进行施工，安装完成后进行通电、断电保障时长、应急发电响应速度等关键因素测试。并通过铁塔平台FSU进行相关数据采集及相关职能部门联动响应情况进行验收，最终交付使用。
（3）利用铁塔FSU平台对上线的智慧后备电源及发电设备进行管理，并利用物联网技术进行设备的日常维护、充电与保养。 .
2.主要设备概况
①UPS不间断电源：
UPS电源模块能够完成直流到交流的转换，在市电正常时，直接由旁路供电给负载；当市电异常时，设备通过内部转换切换到电池逆变状态；逆变器输出220Vac/50HZ优质的正弦交流供给负载。设备具有电池过/欠压保护，输出过压保护、输出欠压告警、输出短路、过温等保护功能。可通过RS232通信把信息上报。
FSU产品先容 该项服务基于 7*24 小时监控服务平台对用户设备实施监控设备功能。
蓄电池监测器：蓄电池在线监控设备可以测量每个蓄电池单体的电压、温度、内阻以及整组电池的端电压和电流，通过内阻值的测量，可以测算算出蓄电池的剩余容量。通过对电池性能及运行状态的监测，从而引导合理维护蓄电池，达到延长蓄电池寿命、防止安全事故发生、降低人工维护成本的效果。
外市电监测：
Q：所需后备电池容量，单位Ah，向上取整;
K:为安全系数，取1.25
P: 设备实际功率，单位W，设备功率之和。
T:备电时长，本次要求备电时长18h。
Q=1.25×660W×18h/51.2V≈291Ah
即 =291AH，需配置48V300AH铁锂电池。
锂电池型配置方案的优缺点：
适于电力干线供电不稳定的环境。相同容量下，电池体积及重量都比较小。单位能量密度高，适合于备电时间长，系统设备体积小重量轻，安装位置要求不高的场合。具备物联通讯功能，可远程监控UPS、电池的各种性能参数。充电时间短，寿命长。缺点对环境温度较敏感。系统设备前期投资相对于铅酸型较大。
数据对比：
同等电池容量下：铁锂电池比铅酸电池体积更小，备电时长更长，维护成本更小，充电时长更短，重量更轻，使用寿命更长，安装占用面积更小，价格更低廉。
6.方案报价
| 类型 | 备电时长（h） | 电池容量（Ah） | UPS规格 | 户外型机柜单价 | 梯次电池单价 | UPS单价 | FSU单价 | 加装空调恒温装置 | 设备安装费 | 占地面积 | 单路口合计金额 | | 梯次电池 | 18 | 48V300AH | 2KVA | 7500 | 13000 | 3500 | 3750 | 6250 | 6625 | 0.85*0.85*1.2 | 34000 | | 铅酸电池 | 16 | 48V300AH | 2KVA | 7500 | 15000 | 3500 | 3750 | 6250 | 6625 | 1.5*0.5*1.5 | 36000 |
（二）双回路电源方案设计 1.方案实施步骤
为确保交通信号灯的稳定连续性，若要形成双回路供电，需先与本市相关变电所进行协商，在该路口交通信号灯位置重新敷设一路低压市电（需与既有市电不同变电站引入）供电线，新增设双路电源自动切换装置，使交通信号灯形成双回路供电。
2.安全技术措施
（1）架设高压线路前，必须办理相关审批手续，并按照有关规定进行设计报批，与电力部门签订加线、供电合同。确保依法办理相关的架线和用电工作。
（2）应抽专人负责该项事宜，确保架设的线路和安全用电符合国家有关规定要求。
（3）电力架设工作结束后，应根据用电负荷的要求，合理安装满足用电容量的变压器和自动切换装置，确保用电安全。
1.4服务优势 1. 铁塔企业依托自身优势，一是利用资源优势，结合客户诉求，发挥铁塔企业电力保障特长，制作个性化的综合解决方案；二是利用维护优势，铁塔企业拥有专业化的维护队伍，具备7*24小时的专业维护能力。 2. 运维监控系统平台，依托铁塔企业四位一体的维护组织架构及前线8万名代维人员，可以实时监控全国、省、市、区的资源、告警、工单和运维质量，对设备故障及时告警，对设备运行数据进行分析并形成标准报表，实现一点支撑全国、分权分域管理。利用我企业成熟的动环监控平台，通过加装FSU设备，实现对一体化电源实时监控及维护调度(实时监测电池电量，快速分析、关键告警，自动派单至一线维护人员)，保障信号灯在市电断电后正常供电。 3.项目设备主体为一体化电源柜，主要由电源主机、锂电池、配电单元、防雷模块等组成，采用模块化设计，方便维护及更换
二 效益分析 2.2管理效益 实现道路交通指挥长效控制。综合备电解决方案可确保信号灯控制系统、道路监控系统持续有效运转，为交管部门释放一线压力，提供有效管理支撑。
2.2经济效益 与双回路电力保障方案相比，降低了项目投资，实现了成本可控。可根据多场景设备组合提供多样化备电容量及模式，避免资源浪费。
三 项目实施方案建议 从安全风险影响、上下游产业链的资源整合力度、设备质量和工程质量风险、施工事故风险和进度把控、招标采购流程复杂度和时间周期长短、后续维保难度等方面进行分析和评估，本项目可采用分项实施、总承包模式。
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发表于 2020-2-11 17:36:16
