高速公路机电系统供电稳定性提升的关键技术研究

摘要：本论文聚焦高速公路机电系统供电稳定性问题，深入探讨提升供电稳定性的关键技术。通过对不间断电源（UPS）技术、供配电系统设计优化、防雷与接地技术等方面的研究，分析各技术在保障供电稳定性中的作用机制与应用要点，旨在为高速公路机电系统供电稳定性的提升提供理论支持与技术参考，以确保高速公路机电系统的可靠运行。​

关键词：高速公路；机电系统；供电稳定性；UPS 技术；供配电系统

随着我国高速公路建设的快速发展，高速公路机电系统的规模和复杂程度不断增加。机电系统涵盖收费、监控、通信等多个重要子系统，是保障高速公路安全、高效运营的关键。而供电稳定性直接关系到机电系统能否正常运行，一旦供电出现问题，将导致收费系统瘫痪、监控失效、通信中断等严重后果，不仅影响高速公路的运营效率，还可能引发交通安全隐患。因此，研究提升高速公路机电系统供电稳定性的关键技术具有重要的现实意义。目前，虽然在供电领域已有诸多研究成果，但针对高速公路机电系统供电特点的深入研究仍有待加强，本文将对相关关键技术展开系统探讨。​

一、不间断电源（UPS）技术​

（一）UPS 容量精准适配​

UPS 容量的合理确定是保障高速公路机电系统供电稳定的基础。在实际应用中，需综合考量机电系统内各类设备的总功率、启动电流以及预计断电持续时长。不同设备启动瞬间会产生数倍于额定功率的冲击电流，若 UPS 容量不足，难以支撑设备正常启动，市电中断时设备将被迫停机，影响系统运行。同时，若容量过大，不仅会大幅增加采购成本，还会造成电力资源浪费，增加运维负担。因此，在设计阶段，需通过精确计算设备负载需求，结合实际运行工况，为 UPS 选择最适配的容量，确保在市电异常时，UPS 能为机电系统提供稳定且充足的电力支持[1]。​

（二）UPS 快速切换保障​

切换时间是衡量 UPS 性能的关键指标，尤其对于监控系统核心服务器、通信设备这类对供电连续性要求极高的设备而言，毫秒级的切换时间至关重要。当市电出现异常或中断时，UPS 需在极短时间内完成从市电供电到蓄电池供电的切换，否则将导致设备数据丢失、系统崩溃等严重后果。现代高性能 UPS 借助先进的控制技术和快速响应电路，能够将切换时间控制在毫秒级，几乎不会对设备运行产生影响。这种快速切换能力有效避免了因供电中断引发的故障，为高速公路机电系统的稳定运行筑牢防线。​

（三）UPS 冗余设计强化​

UPS 冗余设计是提升供电稳定性的重要保障机制。通过并联冗余或串联冗余的方式，构建多台 UPS 协同工作的系统架构。在并联冗余模式下，多台 UPS 共同承担负载，当其中一台出现故障时，剩余 UPS 能够自动分担负载，维持系统正常供电；串联冗余则通过主备 UPS 的配置，当主 UPS 故障时，备用 UPS 迅速投入运行。这种冗余设计极大地降低了因 UPS 单点故障导致系统供电中断的风险，即便某一台 UPS 出现问题，其他 UPS 也能及时接管负载，确保高速公路机电系统供电的持续性和稳定性。

二、供配电系统设计优化​

（一）多元电源协同配置​

电源选择与配置是供配电系统设计的核心。优先选用稳定可靠的市电电源，对重要机电站点采用双回路市电供电，通过自动切换装置实现故障时的无缝衔接，有效降低市电中断风险。同时，配置柴油发电机组作为应急备用电源，其具备快速启动特性，能在市电长时间中断时及时介入，为系统持续供电。多元电源的协同工作，构建起多层次的电力保障体系，显著提升高速公路机电系统供电的可靠性[2]。

（二）线路布局科学规划​

供配电线路设计直接影响供电稳定性与经济性。线路布局遵循安全、合理、经济原则，减少迂回曲折，缩短传输路径，降低线路损耗与故障概率。依据设备用电需求，精准匹配导线材质、规格与型号，针对大功率设备采用大截面导线，确保载流量充足，避免因线路过热引发安全事故。科学的线路设计不仅能保障电力高效传输，还能延长线路使用寿命，提升系统整体性能。​

（三）配电设备精细管理​

配电设备的质量与维护关乎系统安全运行。选用性能稳定、可靠性高的断路器、接触器、继电器等设备，从源头保障供配电系统的稳定。同时，建立完善的设备维护管理机制，定期开展检查、调试与检修工作，及时排查潜在故障隐患，确保设备始终处于良好运行状态。精细化的设备管理，为高速公路机电系统供电稳定性提供坚实支撑。​

三、防雷与接地技术​

（一）多维防雷体系构建​

雷电灾害对高速公路机电系统威胁巨大，构建多维防雷体系是保障供电稳定的关键。防雷技术分为外部防雷与内部防雷。外部防雷依靠避雷针、避雷带、避雷网等接闪器，通过引雷作用将直击雷电流安全导入大地，为建筑物及设备构筑起第一道防线。内部防雷则聚焦感应雷和雷电波侵入，通过安装浪涌保护器（SPD），对雷电引发的过电压、过电流进行快速抑制与泄放，保护机电设备内部精密电子元件。在选择浪涌保护器时，需依据设备工作电压、频率、接口类型等参数精准选型，并确保其安装位置合理、连接牢固，使内部防雷发挥最佳效能，全方位抵御雷电侵袭，维护机电系统供电稳定[3]。​

（二）高效接地系统设计与维护​

接地系统是防雷体系的重要支撑，直接影响雷击防护效果。高速公路机电系统采用联合接地方式，整合防雷接地、工作接地、保护接地于统一接地网，有效降低雷击时设备电位，保障设备和人员安全。接地网设计需综合考量土壤电阻率、地质条件等因素，合理确定接地极材料、数量、布置方式与埋设深度，确保接地电阻满足不大于 1Ω 的标准要求。同时，定期对接地系统开展检测与维护工作，检查接地极腐蚀情况、连接部位牢固程度等，及时修复老化或损坏部件，保证接地系统持续有效运行，为机电系统供电稳定性提供可靠的接地保障。

四、结论​

高速公路机电系统供电稳定性的提升是一个系统工程，涉及不间断电源（UPS）技术、供配电系统设计优化、防雷与接地技术等多个关键方面。通过合理选择和配置 UPS，优化供配电系统设计，完善防雷与接地措施，能够有效提高高速公路机电系统供电的稳定性和可靠性。然而，随着高速公路机电系统的不断发展和技术的不断进步，供电稳定性的提升仍面临新的挑战和需求。未来，还需要进一步加强相关技术的研究和创新，不断探索新的技术和方法，以适应高速公路发展的需要，为高速公路的安全、高效运营提供坚实的电力保障。

参考文献

[1]李德彪.智慧供电系统在高速公路机电工程中的应用研究[J].交通科技与管理，2025，6（05）：61-63.

[2]翟文君.高速公路机电工程智慧供电系统的设计与应用[J].机电信息，2025，（02）：41-44.

[3]杜琳.智能链式网供电技术在高速公路机电系统中的应用[J].智能物联技术，2024，56（02）：138-141.