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随着经济发展造成的车流量增大，越来越多的高速公路对道路监控进行全程监控的升级改造，由于这些外场设备分散、供电距离长、数量多，供电方式的选择问题日渐突出，本文结合实际情况介绍了交流升压供电系统的组成、供电原理。
高速公路监控系统是调整公路系统实现安全、高效、节能及环保运行的重要手段。随着社会经济的发展导致了交通量的急剧增长，现有高速公路的全程监控无法满足现在的道路管理要求，很多高速公路陆续对全程监控进行升级改造，增加摄像机的设置密度，实现全程无盲点监控。
全程监控供电距离长、摄像机数量多而分散，目前，对于全程监控远距离供电较多采用太阳能来供电，这固然是一个很好的解决方法，但也存在显明的不足，首先是供电不稳定，受到天气状况的影响;第二，全程监控改造后摄像机数量较多，会存在距离互通、服务区、收费站较远的均需安装太阳能设备，造价较高;第三，受建设规模限制，其发电容量有限，无法和线缆供电的能量相比。利用太阳能对于解决较远，无法供电的地方小容量外场用电是一个很好解决办法，但对于中长距离的全程监控摄像机供电可以有一种更加方便实用的解决法。
本文介绍道路摄像机远程供电方案，解决全程监控摄像机供电问题。采用交流升压局端/远端供电系统，电缆敷设施工难度低，方便维护，且电能损耗低。
1、交流升压供电系统组成
供电系统由交流升压远供局端设备、供电电缆、交流升压远供终端设备，及成套远距离供电电压监控系统等组成（如图1）。
图1 交流升压远端供电图
1.1交流升压局端设备
交流远供局端主要由AC-DC变换器、DC-AC逆变器、充电器、控制驱动电路、同步旁路开关、电池组、液晶显示控制等组成，它具有过载、市电异常、电池欠压、电池过压、UPS故障等报警功能，电池欠压、过载、过温、短路、输出过压、输出欠压等保护功能。
主要作用是将电网电压波动、电源浪涌、线间噪声、谐波失真、频率漂移、瞬态尖峰、波形断续等问题解决后，将产生一个稳定的220Vac、50HZ正弦波电源，再经升压器升压、隔离，产生一个满足后端全线负载需求的电压。
1.2交流升压远端设备
交流远供远端设备将防雷器、降压变压器及防雷器、保护电路、控制电路为一体化设计，它具有它具有过温、过载、故障报警功能，输出短路保护、过载保护、过温保护功能。
主要实现降压和稳压功能，将电压转化为摄像机所用的220V交流电。
1.3供电电缆
道路摄像机供电主干电缆可以采用JDYJY-06/1KV-2×6电缆。电缆长期允许工作温度≤90℃，电缆导体短路温度≤250℃，持续时间≤5S，电缆敷设时温度不得低于-20℃，电缆的允许弯曲半径≥15倍电缆外径。
1.4监控软件
本次监控软件对远端设备进行监控，监控参数包括：输入输出的电压、输入输出的电流、设备运行状态。
监控系统采用RS485接口的监控方式，设备的地址采用拨地址码方式进行区别，软件采用总线寻址的方式进行逐个设备的参数采集，满足在中心能够监控到每个设备的工作状态，同时在每个局端设备的安装位置配备专门的串口服务器，串口服务器配置一个固定的IP地址，分中心通过网络访问串口服务器，来实现对各个局端设备及远端设备的远程监控。
2、远供电源供电原理
图2 供电原理图
远端采样220V抽头电压，采用差分电路衰减后送CPU的A/D口，CPU运算后通过I/O发出高低电平控制继电器切换（交流升压远端设备输出电压为220V±10%）。
图3 继电器切换图
（1）当CPU计算采样电压为172±5V～187±5V时，继电器切换为220：264输出输出电压的稳压范围在200.4V～237.6间，满足负载要求。
（2）当CPU计算采样电压为187±5V～206±5V时，继电器切换为220：242输出电压的稳压范围在200.2V～232.1间，满足负载要求。
（3）当CPU计算采样电压为206±5V～236±5V时，继电器切换为220：220输出电压的稳压范围在201V～240V间，满足负载要求。
（4）当CPU计算采样电压为236±5V～270±5V时，继电器切换为220：192输出电压的稳压范围在201.6V～240V间，满足负载要求。
3、供电方案举例
江苏京沪高速公路限公司2013年度机电改造工程道路监控系统采用的就是交流升压远端供电方案，在收费站、服务区的配电房分别安装一套交流升压局端设备，从配电房的开关柜引入一路220V的电源至局端设备，局端设备把引入的电源经过稳压及升压到适当的电压等级，接着通过一根2*6平方的铜缆为总线沿中分带用吹缆传输，在各摄像机处设置交流升压远端设备电压转化为摄像机所用的220V交流电。各远端电源的电源输入，采用一根2*2.5平方的铜缆从最近的人井，采用T接的形式，引出一路电源作为各交流升压远端设备的电源输入，各交流压远端设备自动合理的降压及升压，确保各远端电源的输出保持在220V±10%以内，以满足终端设备摄像机的供电要求。
本方案选取江都收费远供段上海段做供电配置介绍，其它远供段计算、分析方法相同。江都收费站往上海方向有4个远端点，往北京方向有5个远端点。各远端点终点电压计算如下，以往上海方向为例：
该段选用JDYJY-06/1KV-2×6电缆，依每个远供点的距离，由公式R=ρ*L/S计算出各远供点的线阻，再从最远端推算出各段的线损。电阻率ρ取电阻率0.0192。
◆遠端4：功率P=300W，电压U=600V，则其工作电流I=600/300=0.5A;该段线压降为工作电流*线阻，为3.52V;该段线损为工作电流*线压降，为1.76W。 ◆远端3：该远端点总功耗为远端3功率+远端4功率+远端4线损=300W+300W+1.76W=601.76W;电压U为远端点4电压+远端4压降=600+3.52=603.52V;其工作电流I=601.76/603.52=1A;该段线压降为工作电流*线阻，为7.02V;该段线损为工作电流*线压降，为7W。
◆远端2：该远端点总功耗为远端2功率+远端3功率+远端4功率+远端3线损+远端4线损=300W+300W+300W+7W+1.76W=908.76W;电压U为远端点3电压+远端3压降=603.52+7.02=610.54V;其工作电流I=908.76/610.54=1.49A;该段线压降为工作电流*线阻，为14.29V;该段线损为工作电流*线压降，为21.27W。
◆远端1：该远端点总功耗为远端1功率+远端2功率+远端3功率+远端4功率+远端2线损+远端3线损+远端4线损=300W+300W+300W+300W+21.27W+7W+1.76W=1230.03W;电压U为远端点2电压+远端2压降=610.54+14.29=624.83V;其工作电流I=1230.03/624.83=1.97A;該段线压降为工作电流*线阻，为25.2V;该段线损为工作电流*线压降，为49.6W。
◆互通段：该远端点总功耗为远端1功率+远端2功率+远端3功率+远端4功率+远端1线损+远端2线损+远端3线损+远端4线损=300W+300W+300W+300W+21.27W+49.6W+7W+1.76W=1279.63W;电压U为远端点1电压+远端1压降=624.83+25.2=650V;其工作电流I=1279.63/650=1.97A;该段线压降为工作电流*线阻，为10.08V;该段线损为工作电流*线压降，为19.84W。
局端 互通 远端1 远端2 远端3 远端4
距离m 800 2000 1500 1100 1100
线径mm2 6 6 6 6 6
电阻率 0.0192 0.0192 0.0192 0.0192 0.0192
线阻Ω 5.12 12.8 9.6 7.04 7.04
远端电压（降压稳压前）V 660 650 624 610 603 600
当前点功率+后面
负载+线损W 1279.63 1230.03 908.76 601.76 300
负载功率W 300 300 300 300
该段线上工作电流A 1.97 1.97 1.49 1.00 0.50
线压降V 10.08 25.20 14.29 7.02 3.52
线损W 19.84 49.60 21.27 7.00 1.76
局端 互通 远端1 远端2 远端3 远端4
300W负载远端电压
（降压稳压前）V 660 650 625 611 604 600
700：220 204.29 196.43 192.03 189.83 188.57
一次升压220：242 216.07 211.23 208.81 207.43
二次升压220：264
降压220：192
4、结语
综上所述，本文介绍了交流升压远供方案，目前，京沪高速公路江苏段全程监控供电系统远行稳定。它对解决中长距离的外场中小容量设备的用电问题是一种很好的解决方案，但高速公路的建设过程中应根据实际情况综合考虑供电方案。
高速公路监控系统是调整公路系统实现安全、高效、节能及环保运行的重要手段。随着社会经济的发展导致了交通量的急剧增长，现有高速公路的全程监控无法满足现在的道路管理要求，很多高速公路陆续对全程监控进行升级改造，增加摄像机的设置密度，实现全程无盲点监控。
全程监控供电距离长、摄像机数量多而分散，目前，对于全程监控远距离供电较多采用太阳能来供电，这固然是一个很好的解决方法，但也存在显明的不足，首先是供电不稳定，受到天气状况的影响;第二，全程监控改造后摄像机数量较多，会存在距离互通、服务区、收费站较远的均需安装太阳能设备，造价较高;第三，受建设规模限制，其发电容量有限，无法和线缆供电的能量相比。利用太阳能对于解决较远，无法供电的地方小容量外场用电是一个很好解决办法，但对于中长距离的全程监控摄像机供电可以有一种更加方便实用的解决法。
本文介绍道路摄像机远程供电方案，解决全程监控摄像机供电问题。采用交流升压局端/远端供电系统，电缆敷设施工难度低，方便维护，且电能损耗低。
1、交流升压供电系统组成
供电系统由交流升压远供局端设备、供电电缆、交流升压远供终端设备，及成套远距离供电电压监控系统等组成（如图1）。
图1 交流升压远端供电图
1.1交流升压局端设备
交流远供局端主要由AC-DC变换器、DC-AC逆变器、充电器、控制驱动电路、同步旁路开关、电池组、液晶显示控制等组成，它具有过载、市电异常、电池欠压、电池过压、UPS故障等报警功能，电池欠压、过载、过温、短路、输出过压、输出欠压等保护功能。
主要作用是将电网电压波动、电源浪涌、线间噪声、谐波失真、频率漂移、瞬态尖峰、波形断续等问题解决后，将产生一个稳定的220Vac、50HZ正弦波电源，再经升压器升压、隔离，产生一个满足后端全线负载需求的电压。
1.2交流升压远端设备
交流远供远端设备将防雷器、降压变压器及防雷器、保护电路、控制电路为一体化设计，它具有它具有过温、过载、故障报警功能，输出短路保护、过载保护、过温保护功能。
主要实现降压和稳压功能，将电压转化为摄像机所用的220V交流电。
1.3供电电缆
道路摄像机供电主干电缆可以采用JDYJY-06/1KV-2×6电缆。电缆长期允许工作温度≤90℃，电缆导体短路温度≤250℃，持续时间≤5S，电缆敷设时温度不得低于-20℃，电缆的允许弯曲半径≥15倍电缆外径。
1.4监控软件
本次监控软件对远端设备进行监控，监控参数包括：输入输出的电压、输入输出的电流、设备运行状态。
监控系统采用RS485接口的监控方式，设备的地址采用拨地址码方式进行区别，软件采用总线寻址的方式进行逐个设备的参数采集，满足在中心能够监控到每个设备的工作状态，同时在每个局端设备的安装位置配备专门的串口服务器，串口服务器配置一个固定的IP地址，分中心通过网络访问串口服务器，来实现对各个局端设备及远端设备的远程监控。
2、远供电源供电原理
图2 供电原理图
远端采样220V抽头电压，采用差分电路衰减后送CPU的A/D口，CPU运算后通过I/O发出高低电平控制继电器切换（交流升压远端设备输出电压为220V±10%）。
图3 继电器切换图
（1）当CPU计算采样电压为172±5V～187±5V时，继电器切换为220：264输出输出电压的稳压范围在200.4V～237.6间，满足负载要求。
（2）当CPU计算采样电压为187±5V～206±5V时，继电器切换为220：242输出电压的稳压范围在200.2V～232.1间，满足负载要求。
（3）当CPU计算采样电压为206±5V～236±5V时，继电器切换为220：220输出电压的稳压范围在201V～240V间，满足负载要求。
（4）当CPU计算采样电压为236±5V～270±5V时，继电器切换为220：192输出电压的稳压范围在201.6V～240V间，满足负载要求。
3、供电方案举例
江苏京沪高速公路限公司2013年度机电改造工程道路监控系统采用的就是交流升压远端供电方案，在收费站、服务区的配电房分别安装一套交流升压局端设备，从配电房的开关柜引入一路220V的电源至局端设备，局端设备把引入的电源经过稳压及升压到适当的电压等级，接着通过一根2*6平方的铜缆为总线沿中分带用吹缆传输，在各摄像机处设置交流升压远端设备电压转化为摄像机所用的220V交流电。各远端电源的电源输入，采用一根2*2.5平方的铜缆从最近的人井，采用T接的形式，引出一路电源作为各交流升压远端设备的电源输入，各交流压远端设备自动合理的降压及升压，确保各远端电源的输出保持在220V±10%以内，以满足终端设备摄像机的供电要求。
本方案选取江都收费远供段上海段做供电配置介绍，其它远供段计算、分析方法相同。江都收费站往上海方向有4个远端点，往北京方向有5个远端点。各远端点终点电压计算如下，以往上海方向为例：
该段选用JDYJY-06/1KV-2×6电缆，依每个远供点的距离，由公式R=ρ*L/S计算出各远供点的线阻，再从最远端推算出各段的线损。电阻率ρ取电阻率0.0192。
◆遠端4：功率P=300W，电压U=600V，则其工作电流I=600/300=0.5A;该段线压降为工作电流*线阻，为3.52V;该段线损为工作电流*线压降，为1.76W。 ◆远端3：该远端点总功耗为远端3功率+远端4功率+远端4线损=300W+300W+1.76W=601.76W;电压U为远端点4电压+远端4压降=600+3.52=603.52V;其工作电流I=601.76/603.52=1A;该段线压降为工作电流*线阻，为7.02V;该段线损为工作电流*线压降，为7W。
◆远端2：该远端点总功耗为远端2功率+远端3功率+远端4功率+远端3线损+远端4线损=300W+300W+300W+7W+1.76W=908.76W;电压U为远端点3电压+远端3压降=603.52+7.02=610.54V;其工作电流I=908.76/610.54=1.49A;该段线压降为工作电流*线阻，为14.29V;该段线损为工作电流*线压降，为21.27W。
◆远端1：该远端点总功耗为远端1功率+远端2功率+远端3功率+远端4功率+远端2线损+远端3线损+远端4线损=300W+300W+300W+300W+21.27W+7W+1.76W=1230.03W;电压U为远端点2电压+远端2压降=610.54+14.29=624.83V;其工作电流I=1230.03/624.83=1.97A;該段线压降为工作电流*线阻，为25.2V;该段线损为工作电流*线压降，为49.6W。
◆互通段：该远端点总功耗为远端1功率+远端2功率+远端3功率+远端4功率+远端1线损+远端2线损+远端3线损+远端4线损=300W+300W+300W+300W+21.27W+49.6W+7W+1.76W=1279.63W;电压U为远端点1电压+远端1压降=624.83+25.2=650V;其工作电流I=1279.63/650=1.97A;该段线压降为工作电流*线阻，为10.08V;该段线损为工作电流*线压降，为19.84W。
局端 互通 远端1 远端2 远端3 远端4
距离m 800 2000 1500 1100 1100
线径mm2 6 6 6 6 6
电阻率 0.0192 0.0192 0.0192 0.0192 0.0192
线阻Ω 5.12 12.8 9.6 7.04 7.04
远端电压（降压稳压前）V 660 650 624 610 603 600
当前点功率+后面
负载+线损W 1279.63 1230.03 908.76 601.76 300
负载功率W 300 300 300 300
该段线上工作电流A 1.97 1.97 1.49 1.00 0.50
线压降V 10.08 25.20 14.29 7.02 3.52
线损W 19.84 49.60 21.27 7.00 1.76
局端 互通 远端1 远端2 远端3 远端4
300W负载远端电压
（降压稳压前）V 660 650 625 611 604 600
700：220 204.29 196.43 192.03 189.83 188.57
一次升压220：242 216.07 211.23 208.81 207.43
二次升压220：264
降压220：192
4、结语
综上所述，本文介绍了交流升压远供方案，目前，京沪高速公路江苏段全程监控供电系统远行稳定。它对解决中长距离的外场中小容量设备的用电问题是一种很好的解决方案，但高速公路的建设过程中应根据实际情况综合考虑供电方案。