高速公路直流远程供电系统
一、概述
目前，中国高速公路的路防系统向着全路程发展，以确保高速公路高速、安全、舒适、经济地运营。全路监控的特点是监控点多、传输距离远、存在就地取电困难。在全程监控中，由于传输线路远，视频监控、违法抓拍、广播等系统仪器的供电成为一大难题，目前普遍采用的是通过高速公路变电所的交流电源铺设的电力电缆为远距离设备供电的形式。
由于使用交流电源铺设电力电缆建设和维护成本高、传输距离近、市电无法取电的地方无法建设，市电电压低（380Vac）损耗大等缺点。
本方案使用高压远程供电（最大800V）系统，有如下优势：
最高800V高压远距离传输0～20Km；（是其它供电方式不可比拟的）
投资成本低；
施工建设周期短；
对传输线路有开路、断路、漏电等保护功能，传输线路使用寿命更长久；
对传输线路故障点（开路点、短路点、漏电点）有检测功能，减轻售后维修工作量；
对地悬浮电压输出更安全，对地电压小于36V；
避免了常规取电建设中与电网、取电单位及业主的勾通协调等工作；
交通部交公路发【2007】358号《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》
二 、系统工作原理与供电方式
2-1 系统工作原理
通过电力电缆或光电复合缆进行远距离传送和接收的供电系统，由局端设备（上位机）、远端设备（下位机）和供电线缆组成。
图1 供电系统组网图
局端设备（上位机）安装于收费站、服务区或高速路边的（箱变）旁，将箱变的380Vac电压转换为600～800V高压远距离传输至远端设备（下位机）；远端设备（下位机）再把600～800V高压转换为12VDC，为视频监控、情报板、交换机、等用电设备供电。
传输电压悬浮: 系统的输出均不接地。
传输电缆：采用耐压等级1000V。
2-2 系统的供电方式
2-2-1 单点远程供电方式
一端具备供电条件，在该端设置一台局端设备，远端设备通过供电电缆从局端设备取电的供电方式，单点远程供电方式如下图:
图2 单点远程供电方式
2-2-2 单点复用式远程供电方式
一端具备供电条件，在该端设置两台局端设备，远端设备通过供电电缆从局端设备取电的供电方式，一台局端设备停电时，另一台局端设备应为全部区间用电设备供电，单点复用式远程供电方式如下图：
图3 单点复用式远程供电方式
2-2-3 双供电点远供方式
在区间两端供电点设置局端，远端设备通过供电电缆从两端局端设备取电的供电方式。一台局端设备停电时另一台局端设备应为全部区间用电设备供电，双供电点远程供电方式如下图：
图4 双供电远供方式
三、系统功能介绍
供电线路输入过压、欠压自动保护功能
具有输入过压、欠压自动保护功能，保护时间≤20msj；故障消除后系统可自动恢复供电。
供电线路输出欠压、过压、过载、过流保护
1) 具有输出欠压自动保护功能，保护时间≤20ms；故障消除后系统可自动恢复供电。
2) 具有输出过压保护功能，保护时间≤20ms；故障消除后系统需手动恢复供电。
3) 具有输出过载自动保护功能，保护时间≤20ms；故障消除后系统可自动恢复供电。
4) 具有输出过流自动保护功能，保护时间≤20ms；故障消除后系统可自动恢复供电。
安全特性
所有故障保护后输出低于36V 的安全检测电压。
故障隔离
点对多点用情况时，其中一台设备有故障不会影响到另一设备正常运行。
防雷保护
输出端具有防雷、防浪涌功能，防雷等级不小于40KA。
报警
当系统保护时，具有声、光报警功能，报警同时，可通过 LCD 查看明显的保护状态及报警时间点。
冗余
主功率部分由多个功率模块组成，具备 N+1 的冗余设计，具备热插拔、均流功能。。
监控设定功能
具备输入过压、欠压点的设定，输出过压欠压点的设定， 输出过流点设定，开关机模块，开关机系统，电压设定，设备地址设定， 并机设定等。
并机功能
局端设备可并机使用。
单点和双点供电功能
局端设备支持单点和双点供电功能。
通讯功能
局端设备支持 232 或者 485 通讯，同时支持 TCP/IP 协议通讯。
功率模块-热插拔功能
任意某个电源模块故障应不影响局端设备的正常工作，同时电源模块支持热插拔功能
四、系统设备的组成及说明
局端设备的组成：由机柜、系统输入输出显示系统、输入配电、输出配电、局端电源设备（电源插箱、监控模块、电源模块）等组成，整体简称局端设备。
远端设备的注册：输入配电、输出配电。
五、局端设备的电气参数
输入电压
AC380V/220V
输出电压
600V～800V(可调)、出厂默认720V
输出功率
5KW~500KW
转换效率
≥91%
保护功能
过载、开路、短路、漏电、强电、防雷等
保护时间
≤10ms
防雷
≥40KA
工作温度
－40℃～50℃
工作湿度
≤95%,无凝结
大气压
86kPa～106kPa
监控单元
液晶显示，RS232，TCP/IP通讯
局端输入过欠压保护
过压456V，欠压306V，保护动作时间≤20ms，(可设定)
供电线路开路保护
时间≤20ms
供电线路短路保护
时间≤20 ms
供电线路漏电保护
20mA，≤20ms
供电线路强电入侵保护
当市电搭接在传输线路上，输出关断，保护时间≤20 ms
供电线路故障点检测
开路点、短路点、漏电点
局端防雷保护
局端输出端：能承受模拟雷击电流波形 8/20us，
幅值为 40KA 的冲击 3 次
局端抗电强度
输入→大地 2120V/1min 漏电流≤10mA
输入→输出 2120V c/1min 漏电流≤10mA
局端绝缘强度
输入→大地 ≥100MΩ ， 1000V
输入→输出 ≥100MΩ ， 1000V
六、远端设备
6-1功能说明
范围电压输入、隔离变换、高压转换成交流220V，实现1000W—30KW的输出功率，多路输出端口，可给多个设备供电；
输入过压保护，保护方式：当输入过压（高于800V±10V）设备关闭输出，当输入电压恢复正常后，设备自动恢复工作；
具有输出短路保护，保护方式：当输出端短接出现过大电流（可根据需求设定）设备关闭输出，当输出回路恢复正常后，自动恢复工作；
具有输出限流保护，保护方式：当输出电流大于设定值（可按功率需求设定）设备降低输出电压直到输出电流减小至设定值，输出电流恢复正常后，设备后自动恢复正常工作；
输出过压保护，保护方式：当输出电压大于设定值（可按需求设定）设备关闭输出，当输出恢复正常后，设备后自动恢复正常工作；
过温保护，保护方式：设备温度大于设定值（可按需求调节）设备关闭，设备温度恢复正常，设备恢复工作；
输入端口防雷（设计等级≥40KA）
6-2远端设备电气参数
输入电压
500～800V
输出电压
AC220V±2%
输出功率
500W~30KW
转换效率
93%
保护功能
欠压，过压，短路，过流，故障告警等
远端输出过压保护
保护电压： ± 5 %
远端短路保护
有
远端防雷保护
能承受模拟雷击电流波形 8/20us，40KA 的冲击 3 次
工作温度
－40℃～60℃
工作湿度
≤95%（40℃±2℃） ，无凝结
大气压
86kPa～106kPa
散热方式
自然冷却风冷
安装方式
1-3KW抱杆，5-30KW落地
