浅谈智能照明控制系统在火力发电厂中的研究与应用

摘要：新时期，科学技术不断进步，促进照明系统逐渐向智能化趋势发展，并有取代传统照明方式的趋向。尤其近年来，我国坚持贯彻落实可持续发展战略，技能环保已经成为社会发展大势所趋，照明系统作为火力发电厂能源消耗大户，要做到与时俱进，积极寻求节能方法，以此来减少电能的不必要消耗和浪费。火力发电厂作为面向社会提供电能服务的主要阵地，在电能生产中对照明系统要求较高，建设智能化照明系统已经成为火电厂现代化发展的趋势。基于此，本文将对智能照明系统进行概述，深入研究其在火力发电厂中的应用优势。并结合实践提出几点注意事项，旨在为提高火力发电厂用电效率，改善照明环境、降低环境污染程度贡献一己之力。

关键词：智能照明系统；火力发电厂；节能；网络控制

0、引言

近年来，我国工业化进程持续深入，在一定程度上突出了照明系统的重要性。营造良好的照明环境能够为各项工作有条不紊进行奠定基础。同时对照明系统进行合理布局，还能够降低电能的不必要消耗，有利于提高电能综合利用率。新形势下，科学技术发展日新月异，将自动化智能技术与照明系统融合成为大势所趋。结合实践来看，智能化照明系统不仅具备照度适宜、节约用电等优势，还能够提高照明安全水平，降低电力管理成本，并且光源具有可调节功能，有利于延长照明系统使用寿命。在火力发电厂电能生产中，照明系统的作用不容小觑。众所周知，电厂发电的中心枢纽是集控中心，在实际生产中员工需要长时间聚集在此处。由于电厂以往使用的照明系统耗能较高，所以不仅增加电力成本，还会造成严重的电能浪费。而引入智能照明系统，通过网络控制技术对照明系统中镇流器进行合理管控，能够在保证照明效果的同时达到节约电能的目标，从而为火电厂有序生产提供保障。

1、智能照明系统概述

1.1 智能照明系统内涵

智能照明系统是在微电子、计算机、移动通信等多种科学技术基础上发展而来的，这些技术的联合使用在一定程度上丰富了照明系统的功能性，使系统能够自动化采集照明环境相关数据，并通过逻辑分析形成明确的控制指令，而后结合用户需求对照明系统进行合理调控。另外，与传统照明系统相比，智能照明系统还能够对实际照明效果进行实时反馈，也就是将实际照明效果与标准化光源效果进行合理对比，为照明系统控制提供准确依据。

1.2 智能照明系统控制方式

智能照明系统投入使用后，能够通过多种方式控制光效，常见控制方式可以归纳为以下几种：一，在控制中心集中控制照明系统的开关；二，通过设备辅助方式间歇性控制照明系统的光源，常见辅助设备包括定时器、时钟等；三，利用控制面板对智能照明系统的光源进行控制；四，智能化灯具结合照明环境自动化调节灯光强度；五，对监测器等元器件进行跟踪监控，并自动化控制照明灯具的开关；六，通过控制系统控制应急区域的灯具，并且灯具可以结合所处环境实际情况指导调整光源亮度。

1.3 智能照明宗旨

1.3.1 减少能源消耗

传统照明系统主要通过消耗电能，使其转换为光能。结合 2000 年国际照明委员会数据调查结果来看，16 个发达国家照明系统消耗的电能占总电能消耗量的11%左右，平均每个人每年的用电量为 1200KWh。而我国照明系统消耗的电能占总电能消耗量的 10%-12%，但每年人均用电量相对较少，仅在 180KWh 左右。

1.3.2 保护生态环境

尽可能减少电能的浪费，是提高环境保护水平的措施，因为将电能转换为光能的过程需要消耗大量水、煤炭等资源。以火力发电厂为例进行分析，在电能生产过程中需要长时间开启照明系统，这也意味着电厂耗电量较大。而引入智能照明系统不仅能够节约电能，还可以为环境保护工作奠定良好基础。

1.3.3 提高照明效果

照明系统投入使用后，须在达到照明要求的基础上考虑如何节约能源，并为保护生态环境。为了营造良好的照明环境，其实满足视力保护、提高工作效率等要求，就要合理选择照明灯具，并对光源强度进行科学调整，这也是我国大力发展节能照明系统的重要原因之一。

1.3.4 提高火电厂设备运维效率

在火力发电厂主厂房和锅炉本体等生产区域引入智能化照明系统，不仅能够达到节能降耗目标，还能够提高照明设备的运维效率。因为所有设备都有内置未处理单元，对系统依赖程度较小，一旦系统出现故障，只需要对故障位置进行维修即可，其他设备依然能够独立完成控制功能。

2、智能照明系统在火力发电厂中的应用优势

智能照明系统与传统照明系统相比，其应用优势不仅是具备灵活调整亮度的功能，还能够增强光源稳定性，同时达到节约电能目标。具体来说：

2.1 改善火力发电厂照明环境

新时期，我国火力发电厂大多采用集控运行模式，作为电能生产的核心区域，集控中心对照明条件要求较高，所以引入智能照明系统已经成为大势所趋。通常情况下，火电厂在建设集控中心前，就已经明确提出了光源选择要求，规定了严禁使用哪种光源。例如：荧光灯与白炽灯混用模式不适合应用到集控中心照明系统中，因为这种光源长期使用会产生斑点，无法达到理想的照明效果；另外，单一的荧光灯由于光源色调较冷，长期使用容易为员工造成视觉疲劳，所以也不适合应用到集控中心照明系统中。与此同时，传统照明系统在调整灯具亮度时往往需要依赖于电感式镇流器，由于这种设备体型较大，散热性不佳、成本较高。加上时常出现闪频现象，所以无法充分保证照明系统的安全性和稳定性。据相关数据统计来看，即便镇流器处于正常运行状态，闪频也大多在 100Hz 左右。在火力发电厂电能生产中，员工长时间处于这种照明环境下，容易出现头晕、恶心等不良反应。而采用智能照明系统，使用闪频在 70Hz 以内的镇流器，并应用白色、暖白色等低色温光源，能够切实弥补传统照明系统损害人体的弊端，有利于改善电厂集控中心的照明环境。

2.2 增强火力发电厂光源稳定性

众所周知，室内光源会在墙体反射作用下会增强光源强度，并且墙面越光滑，反射率越高。但随着墙体使用年限的不断增加，老化现象也越来越严重，导致墙面平滑度下降，反射率降低，从而严重影响照明效果，无法充分满足照明系统的设计要求。另外，灯具长期投入使用，受环境、自身磨损等因素影响也会降低照明效果。很多设计人员在照明系统设计阶段，并没有考虑上述问题，导致照明效果降低后没有任何措施应对，不仅会为员工作业造成不便，还会严重影响火电厂工作效率。通常情况下，火力发电厂遇到这些问题，只能通过更换灯具等方式解决，如此不仅增加成本，还会形成恶性循环，导致电能大量浪费。而引入智能化照明系统，通过电子镇流器调整光源，可以提高光源稳定性和安全性，不仅能够达到照明设计标准，还可以延长灯具使用寿命。

2.3 提高火力发电厂光源节能水平

火力发电厂的照明系统普遍是为夜间作业提供服务的，但如果电厂采光不良，白天光照效果较差，也需要通过照明灯具补光。由于传统照明系统光源功率是固定不变的，所以白天在补光条件下开灯消耗的电力与夜间相同，如此不仅浪费电能，还会增加用电成本。而使用智能照明系统，能够对光源亮度进行调节，如果白天采光较差，需要通过灯具弥补自然光线不足的问题，可以将光源调暗降低电能损耗。另外，智能照明系统中使用的光源滤波技术可以减少谐波数量，这对于节约电能而言有积极意义，有利于促进火力发电厂可持续发展。

2.4 提升火力发电厂光源使用寿命

智能照明系统与传统照明系统相比，在供电过程中能够通过电子镇流器抑制电压浪涌问题，可以从源头减少欠电压或高电压对系统造成的危害。尤其新时期，市面上的电子镇流器普遍具备轭流滤波及稳定电压的作用，可以通过网络系统控制供电系统，降低冲击电流对光源造成的不良影响。结合相关数据统计来看，使用智能照明系统，能够延长灯具使用寿命，与传统照明系统相比至少延长 2-4 倍。与此同时，智能照明系统还能够减少后期维护检修费用，有利于为企业创造更高经济效益。

3、智能照明系统在火力发电厂中的实际运用

3.1 合理选择照度标准值

火力发电厂在智能照明系统设计中，需要从技术性、经济性等角度综合考虑问题，并对照《火力发电厂和变电站照明设计技术规定》中提到的照度参考值开展设计工作。从而为后期照明方式和照明光源的选择提供准确依据。

3.2 采用科学的照明方式

混合照明方式。以上提到，集控中心是火电厂电力生产的核心枢纽，该区域人员集中，作业密度较大，对照明条件要求较高，如果选择单一的照明方式不仅会加大照明安装功率，还会造成严重的电能浪费。而使用混合照明方式，通过局部照明方式满足亮度需求，能够提高电能利用率。

分区照明方式。火电厂不同区域的照明要求不尽相同，为了在改善照明环境的同时尽可能节约电能，需要采用分区照明方式，也就是结合不同区域的特点和需求，针对性选择照明方式。

加强照明方式。如果火力发电厂的建筑工程规模较大，可以选择一般照明与加强照明相融合的设计方式。简单来说，就是建筑场所的上部分可以采用一般照明方式，而后在下部分墙壁或柱体上安装加强照明灯具，主要用于补光。

间接照明方式。这种方式就是利用高强气体放电灯改善照明环境，这种灯具发光体积较小、光通量较大，如果安装在低空间内，会产生严重的眩光现象。所以在照明系统设计中，可以将灯具的光纤投向墙壁或棚顶，而后通过反射作用改善工作面照明条件，一方面解决眩光问题，另一方面节约电能。

3.3 采用高质量照明光源

不同灯具的光源、光效、色温、使用寿命不尽相同，需要火力发电厂结合技术参数标准合理选择光源，一方面要保证照明效果达标，另一方面要实现节电目标。在照明光源选择时，可以从以下方面入手：

用节能灯具代替白炽灯。通常情况下，火力发电厂照明系统中的灯具不应使用普通白炽灯。如果特殊条件下要使用，则需要选择 100KW 以下的灯泡。近年来，在科学技术推动下，越来越多节能灯具应运而生，将其应用到火电厂智能照明系统中，不仅能够满足照明要求，还可以节约电源。例如：火电厂中使用的 LED 等，以相同亮度进行比较，3W 的 LED 等运行 333小时仅消耗 1 度电，普通 60W 白炽灯 17 小时就能消耗1 度电。并且 LED 等使用寿命较长，无玻璃泡、无灯丝、不易碎、使用时间超过五万小时。而普通白炽灯的使用时间仅在 1000 小时左右。与此同时，LED 灯不含汞和氙等有害元素，利于回收，普通灯管中含有汞和铅等元素。

使用金属卤化物灯具或高压钠灯。金属卤化物灯具普遍具有显色性较好、使用寿命较长的特点，在规模较大的厂房中使用效果更加。而高压钠灯虽然显色性较差，但成本较低，并且光效较好，可以应用到火电厂变色要求较低的区域。在智能照明系统中，按照发光原理对光源进行分类，可以分为气体放电光源和热辐射放电光源两种，其中高压钠灯的发光率是国内现有光源中较高的，可应用到火电厂楼梯等照明场所。

4、智能照明系统应用到火力发电厂中需要注意的问题

4.1 突发事故下照明系统控制问题

火力发电厂照明系统中，不能直接使用直流长明灯。并且在系统稳定运行状态下，电厂照明区域的光源须通过合理控制方式调节。一旦系统受各种因素影响产生故障，要避免使用自动调光功能，确保照明功率能够达到 100%。

4.2 合理选择控制系统的问题

首先，火力发电厂需要明确照明区域的规模和要求，在满足照明条件的同时充分考虑技术性和成本性特点，并采用行之有效的控制方式。另外，当前市面上涌现出多样化智能控制系统，但质量良莠不齐，火电厂需要充分考虑照明系统在实际生产中发挥的作用，并慎重选择控制系统。

5、应用场景

系统功能：

1、开关控制：对通道、走廊、公共区域、楼梯间、会议室按照单个照明回路、区域、楼层等实现对应照明的开关灯控制，监视受控回路的开关状态。

2、调光控制：满足区域照度和亮度调节要求，支持在通道、走廊、公共区域、楼梯间、会议室等场所监测照度或亮度，并根据需要自动/手动调节开灯数量和灯光亮度，充分利用自然光源，满足节约了能源，营造了舒适的生活工作环境。

3、场景控制：支持不同的场景模式控制，根据不同区域的功能需求，设定场景，完成相关照明灯具的控制组合，满足美化工作环境、提高舒适度需求。

4、照明回路电路监测：实时监视各照明支路/回路的运行电流、开关状态，并自动分析回路是否有故障状态并预警。

5、分区、总控：支持运行管理人员实时监视各区域、楼层、楼栋的照明状态，并根据需要进行分区、分层、分楼栋按需要分区控制、总控制。

6、实时报警：当发生模块离线、网关设备掉线或者状态反馈和下发控制命令不一致时会发生故障报警，并将故障报警信息记录并显示在界面中，提示内容为故障时间、模块位置、故障说明。

7、历史记录查询：查询任意时段内的事件记录，支持“当日”“*近7天”“自定义时段”方式查询历史事件。

6、现场图片

7、产品选型

8、结束语

综上所述，火电厂在电能生产中，离不开照明系统的支撑，由于不同区域的照明要求不尽相同，所以需要设计人员针对性设计。由于传统照明系统普遍为额定功率，所以无论白天还是夜间开启照明系统，都会产生同样的电能消耗。对此，需要火电厂引入智能照明系统，通过网络控制方式对照明灯具的亮度、光源等进行合理调节，从而节约电能，改善照明环境。

【参考文献】

[1]徐向伟,韩峰,杨慧强,张健,陈宇,智能照明系统在火力发电厂中的运用研究。

[2]李奇,发电厂智能照明系统的设计与应用[J],光源与照明,2021(12):27-28。

[3]田创新,某自备电厂智能照明控制系统的应用[J],中国设备工程,2020(13):36-37。

[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版。

作者介绍：

陈芳芳，女，现任职于安科瑞电气股份有限公司，主要从事无线测温系统的研发与应用。