供电方式的不足，本文介绍了太阳能供电系统，解决全程监控供 电问题。太阳能供电系统建设成本低，施工工期短，无污染，维护 简便，使用寿命长、能源丰富。 一、太阳能供电系统原理 太阳能供电系统主要由以下四个部分构成：太阳能电池方 阵、逆变器、充放电控制器、蓄电池组等组成。 １．太阳能电池方阵即太阳能电池板。太阳能电池板是太阳能 供电系统中的核心部分，它的主要作用就是将太阳能辐射能量 直接转化成直流电，供负载使用或存贮于蓄电池内部备用，从而 推动负载工作。其转换率和使用寿命是决定太阳能电池是否具 有使用价值重要参数。太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶 硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池。由于单晶硅太阳能电池比其 他两类坚固耐用、使用寿命长（一般可达２０年）、光电转换效率 高等特点，因而目前全程监控太阳能供电系统大多数采用单晶 硅太阳能电池。太阳能电池板可组成各种大小不同的太阳能电 池方阵。太阳能电池板的功率输出功率能力与其面积大小密切 相关，一般由电池片、组建边框、钢化玻璃以及接线盒等组成。 ２．逆变器。在全程监控系统中，有的设备需要提供２２０ Ｖ的 交流电源，而太阳能的直接输出一般为１２ Ｖ、２４ Ｖ、４８ Ｖ。所以为 了能给２２０ Ｖ的设备提供电源，系统中就必须增加ＤＣｋＡＣ逆变 器，将太阳能供电系统中产生的交流电能转化为交流电能。有时 候根据设备工作需要，还采用变压器进行升降压。 ３．太阳能充放电控制器。充放电控制器主要是由专用处理器、 电子元件、显示器、开关功率管等组成。它的主要作用就是控制整 个系统的状态，同时对蓄电池的过充电、过放电起保护作用。充 电池，可以多次循环使用。白天太阳能电池方阵给负载供电，同 时电池方阵还给蓄电池充电，晚上或阴雨天负载用电全部由 蓄电池供给。在南方，为防止蓄电池被盗窃，蓄电池箱放置高 度为６ ｍ左右。在北方，蓄电池采用地埋式安装，这样保温效 果比较好。 二、全程监控太阳能供电系统设计 目前，高速公路监控系统工作主要由摄像机（一体化球形摄 像机和式云台摄像机）、光端机等设备组成。本文就２４ＶＡＣ一 体化球形摄像机供电系统进行初步设计。 １．监控设备功率及日耗电量的确定。确定太阳能发电功率及 配置的前提是确定监控设备（负载）的功率及耗电量。通过计算 或试验检测手段可以确定监控设备的总功率ｗ ，ｗ 由两部分组 成： （Ｉ）摄像机、光端机等全天２４小时工作设备功率之和ｗ．。 （２）摄像机云台、加热等设备功率之和ｗ：，这些设备每天平 均工作时间总和为Ｎ 小时。 由此可以计算监控设备日耗电量： ＰＬ＝Ｗｌ×２４＋Ｗ２×Ｎ２（ＷＨ） 若监控设备的工作电压为Ｕ ，则设备日耗电容量： Ｑ。－ｐＩ／ＵＬ（ＡＨ） ２．太阳能电池方阵设计。根据监控设备日耗电计算太阳能电 池板数量。拟采用单组电压为ｕ ，功率为ｗ 的太阳能电池板。 （Ｉ）计算太阳能电池板数量。单块太阳能电池板日发电量： Ｐｓ＝Ｗｓ×Ｔｓ×Ｙ（１一 ） Ｈ） 其中，Ｔｓ——一太阳能电池板充电时间， （下转第８３页） ０８１，桥视野 二、低压电气配电线路的短路保护 １．低压配电线路短路保护的装设要求。所有的低压配电线路 都应装设短路保护装置。短路保护装置的装设，应保证线路末端 发生短路时，保护装置能可靠动作。短路保护装置应能避开线路 中短时间过负荷的影响，如大容量异步电动机的启动瞬间等，同 时又能可靠地保护线路。低压配电线路的短路保护，通常采用熔 断器或低压断路器来完成。 ２．短路保护用熔断器熔体电流的确定。当采用电缆或穿管绝 缘导线配电时，熔断器熔体的额定电流应小于或等于电缆或穿 管绝缘导线允许载流量的２．５倍。当采用明敷绝缘导线配电时， 熔断器熔体的额定电流应小于或等于导线允许载流量的１．５倍， 这是由于明敷绝缘导线的绝缘等级偏低，绝缘容易老化的缘故。 当熔断器用来保护配电线路末端的短路事故时，熔断器熔体的 额定电流应小于或等于线路末端发生单相接地短路或两相短路 时短路电流的１／４倍。 ３．低压电网短路电流计算的特点。在低压电网中运行的变压 器低压侧发生短路时可以认为变压器的高压侧端电压不变和低 压侧短路电流不衰减。也就是说，变压器高压侧电源可视为无穷 大。理论上，变压器低压侧的所有低压元件，包括母线和电缆、电 （＿Ｙ－４￣第８１页）Ｙ——综合充电效率， ——充电过程中损耗比率。 考虑到逆变器和变压器总效率为 ，则实际需要发电量： Ｐ＝Ｐｄ巾（ＷＨ） ｕｃ≥ＮｓＸ Ｕｃ（Ａ） （２）最大充电电流不小于太阳能电池充电电流，最大放电电 流不小于向负载供电电流。 Ｉｃｌ≥Ｗｃ×Ｎ／ＵｄＡ） 若太阳能发电裕量比率为Ｂ，则需要太阳能电池板数量： Ｎ＝Ｐ×（１＋Ｂ）／Ｐｓ Ｉｃ２＞ＷＬ／ＵＬ￣（Ａ） （２）太阳能电池方阵总功率。 Ｗ＝Ｎｘｗｄｗ） ５．逆变器、变压器的设计。逆变器功率： ＷＡ＝ＫＡ×ｗＬ（ｗ） 电池板并联块数为：ＮＦ＝ｕｌ／ｕ。 电池板串联块数为：Ｎｓ＝Ｎ，ＮＦ ３．蓄电池组容量设计。蓄电池的容量对保证连续供电是极其 重要的。太阳能方阵每日所供电除了供设备消耗外，还要多发出 一Ｋ厂比例系数，Ｋ ＞１． 变压器功率： ｗ ＝Ｋ ×ＷＬ（Ｗ） Ｋ ——比例系数，Ｋ ＞１ 三、结束语 部分电量（裕量）存储到蓄电池内以备夜间及阴雨天气使用。 蓄电池的容量Ｑ 计算公式为： Ｑｓ＝ ×ＱＬ×Ｎｇ×８／Ｃ（ＡＨ） 高速公路全程监控系统是一种提高路网交通安全水平、改 善通行能力和提升交通服务品质的有效技术手段。如何建立更 有效的全程监控供电系统，是监控系统设计者需要持续深入研 究的问题。 参考文献 ［１】宁连宋跳段高速化完善工程设计方案．江苏省交通设计 院，２０１０，３． 其中： ——安全系数，取１．１－１．４；，Ｎｇ最长连续阴雨天数； ８——温度修正系数，一般在０。以上取１，一１０。以上取１．１， 一１０。以下取１．２；ｃ——蓄电池放电深度。 ４．充放电控制器的设计。（１）充放电控制器工作电压不低于 系统工作电压。 Ｕｃ≥ＵＬ（Ｗ） ０８３／桥视野
