陳俊駒

摘 要：隨著社會的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的建筑供配電系統(tǒng)在運行時暴露出越來越多的問題：自動化程度低、操作困難、難以為建筑工程發(fā)展提供相應(yīng)的助力等。因此，自動化的配電系統(tǒng)在時代發(fā)展的潮流中應(yīng)運而生。文章通過簡單闡述建筑供配電自動化系統(tǒng)的設(shè)計要求、供配電系統(tǒng)的綜合自動化控制以及系統(tǒng)架構(gòu)三個方面的內(nèi)容，將自動化技術(shù)應(yīng)用于建筑供配電系統(tǒng)，提高建筑的供配電的自動化水平，為建筑供配電自動化發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。

關(guān)鍵詞：建筑供配電；自動化系統(tǒng)；設(shè)計與實現(xiàn)

中圖分類號：TU855 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）23-0085-02

Abstract： With the progress of society and the rapid development of science and technology， the traditional building power supply and distribution system in operation exposed more and more problems： low degree of automation， difficult to operate， it is difficult to provide the corresponding power for the development of construction projects. Therefore， the automatic distribution system comes into being in the trend of the development of the times. In this paper， the design requirements of building power supply and distribution automation system， the integrated automation control of power supply and distribution system and the system architecture are briefly expounded， and the automation technology is applied to the building power supply and distribution system to improve the automation level of power supply and distribution of the building， and contribute to the development of power supply and distribution automation of the building.

Keywords： building power supply and distribution； automation system； design and implementation

隨著電網(wǎng)新技術(shù)的不斷創(chuàng)新和現(xiàn)代控制理論的不斷發(fā)展，建筑行業(yè)中的供配電系統(tǒng)的自動化水準(zhǔn)也隨之提高，由于建筑供配電的自動化水平需要結(jié)合多門科學(xué)技術(shù)，因此，其相對較為的復(fù)雜。在對其進(jìn)行設(shè)計施工的時候首選的對實際的建筑情況進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)研，綜合各方面的因素，進(jìn)而科學(xué)合理的進(jìn)行相關(guān)設(shè)計。

1 電力系統(tǒng)及供配電自動化概述

1.1 電力系統(tǒng)的組成

發(fā)電廠發(fā)出電后經(jīng)過電力傳輸網(wǎng)最終到達(dá)用戶這一過程稱之為電力系統(tǒng)。在上述的系統(tǒng)中發(fā)電廠起到的作用是生產(chǎn)電力能源的，因此發(fā)電廠的選址多是一些一次能源充沛或者是水資源充足的地區(qū)，但是這些地區(qū)往往距離高負(fù)荷區(qū)域比較遠(yuǎn)?；谏鲜鲆蛩氐木C合考慮，對于電能的輸送有必要采用變電站和輸電線路來配合輸電。盡管電力技術(shù)在不斷創(chuàng)新，但是無法大量對電能進(jìn)行儲存仍是是一個沒有攻破的技術(shù)難題，因此當(dāng)前的電能在發(fā)送、輸送、使用都是一次完成的。電力網(wǎng)所起到的作用是輸送電能、交換電能、分配電能[1]。

1.2 供配電自動化

自動化供電在智能建筑中是一個重要的環(huán)節(jié)，自動化供配電系統(tǒng)融合了數(shù)據(jù)通信技術(shù)、圖像處理技術(shù)、人機交互技術(shù)、網(wǎng)口輸出/入技術(shù)，上述的技術(shù)的實現(xiàn)基礎(chǔ)是以局域網(wǎng)通信，其實質(zhì)的環(huán)節(jié)是計算機應(yīng)用技術(shù)[2]。

2 建筑供配電自動化系統(tǒng)的設(shè)計要求

在建設(shè)建筑的供配電自動化系統(tǒng)的時候需要滿足以下幾個要求，第一個要求是保證該自動化系統(tǒng)具備相應(yīng)的無人操作能力。也就是說把自動化的放在首要的位置上去，最終實現(xiàn)相關(guān)的配電設(shè)備能夠自主操作。上述的這個能力要求就決定了在設(shè)計中必須運用RTU功能模塊，借助互聯(lián)網(wǎng)信息傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)電力設(shè)備的信息狀態(tài)自動采集、遠(yuǎn)程傳輸，然后對下達(dá)的相關(guān)的操作指令進(jìn)行數(shù)字化，進(jìn)而遠(yuǎn)程的操作建筑電氣設(shè)備進(jìn)行正常的工作[3]。

第二個要求就是需要建筑配電系統(tǒng)有一定的保護(hù)和協(xié)調(diào)功能。根據(jù)第一個要求我們可以知道建筑供配電系統(tǒng)最終要實現(xiàn)的是自動化操作，那么在實現(xiàn)自動化、無人值守化的前提之下還必須保證建筑供配電的可靠性能，這就需要一套弱電系統(tǒng)對其進(jìn)行設(shè)備保護(hù)，基于上述因素的綜合考慮，在建筑供配電的設(shè)計當(dāng)中需要設(shè)計一套繼電保護(hù)裝置[4]。

第三個要求是具備一定的抗干擾性能。我們都知道建筑配電系統(tǒng)的電氣設(shè)備受到內(nèi)部和外部的雙重干擾，內(nèi)部干擾更多的是體現(xiàn)在系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的相互干擾；外部的干擾更多的是體現(xiàn)在其周圍強磁場、強電場的干擾。對于系統(tǒng)內(nèi)部的干擾，需要在設(shè)計的初期對建筑配電系統(tǒng)整體建構(gòu)有宏觀的把控，針對系統(tǒng)的關(guān)鍵系統(tǒng)需要預(yù)留一定的空間，進(jìn)而來減少內(nèi)部的干擾。同時對于系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，這樣一來不但可以保證相互之間的干擾較少，同時在出現(xiàn)故障的時候還能快速的給故障進(jìn)行定位[5]。

第四個要求是建筑供配電系統(tǒng)具有良好的擴展性能。在對建筑進(jìn)行供配電系統(tǒng)自動化進(jìn)行設(shè)計的是時候，必須保證其與建筑當(dāng)中的實際用電狀況相結(jié)合，不但要滿足操作管理工作人員的基本要求，還要提高自動化系統(tǒng)的管理效率。一般而言，一棟建筑的使用年限較長，那么其原有的配電裝置不能滿足當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展，這就要求對供配電系統(tǒng)進(jìn)行更新，通過前期預(yù)留的擴展性能，就便于后期的供配電系統(tǒng)的升級改造。

第五個要求是具備良好的遠(yuǎn)程通信性能。對于建筑供配電自動化系統(tǒng)來說，遠(yuǎn)程通信性能是遠(yuǎn)程無人操作與電氣設(shè)備的狀態(tài)信息獲取的橋梁。如果擁有了穩(wěn)定的通信技術(shù)，那么無論是對于電氣設(shè)備的狀態(tài)信息采集，還是調(diào)度管理與配電設(shè)備之間的信息交換，都有極大的性能保障[6]。

3 建筑供配電自動化系統(tǒng)的架構(gòu)與實現(xiàn)

建筑供配電自動化系統(tǒng)一般分為兩個要點，第一個要點是自動系統(tǒng)的監(jiān)控化，第二個要點是自動化系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操作化。我們都知道該套系統(tǒng)的監(jiān)控化主要是計算機設(shè)備和設(shè)備監(jiān)測設(shè)備來完成的，上述的監(jiān)控方式可以是集中式的也可以是分散式的。其中前者更加側(cè)重的是對二次設(shè)備進(jìn)行管控，能夠?qū)崿F(xiàn)對中央控制室的全程監(jiān)控；后者更加側(cè)重把全部的繼電保護(hù)等功能裝設(shè)在每一個開關(guān)柜之上，最終達(dá)到分散保護(hù)，集中控制的效果。

遠(yuǎn)程操作的基本實現(xiàn)過程可以描述為：借助于堅實的通信設(shè)備，把控制指令以數(shù)字形式從監(jiān)控中心發(fā)送到變電設(shè)備的測控裝置，上述的設(shè)備接收到指令之后完成相關(guān)的操控，進(jìn)而實現(xiàn)對供配電系統(tǒng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程的操控。當(dāng)前更多的建筑供配電自動化系統(tǒng)都是由三層機構(gòu)組成的。通過這三層機構(gòu)實現(xiàn)對電氣設(shè)備的運行狀態(tài)信息的遠(yuǎn)程采集，然后把上述的這些信息傳輸?shù)胶笈_的監(jiān)控單元，再經(jīng)過處理系統(tǒng)將相關(guān)的設(shè)備信息數(shù)據(jù)存儲在后臺數(shù)據(jù)庫中去。后臺監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)上述的設(shè)備狀態(tài)信息參數(shù)信息發(fā)生指令，從而實現(xiàn)對電氣設(shè)備的操控，對于后臺數(shù)據(jù)庫中電氣設(shè)備的狀態(tài)信息進(jìn)行整合處理，可以清晰直觀地判斷出設(shè)備的運行情況，可以提前的預(yù)測故障的發(fā)生[7]。

建筑供配電自動化系統(tǒng)的整體調(diào)試環(huán)節(jié)。在設(shè)備完成集中的設(shè)備與安裝之后，結(jié)合適應(yīng)版本的軟件系統(tǒng)，然后在進(jìn)行正式的運行之前進(jìn)行一段時間的試驗運行，從而及時的發(fā)現(xiàn)可能存在的一些故障和不合格的地方，同時要對系統(tǒng)分模式進(jìn)行對應(yīng)調(diào)試。如果在調(diào)試的過程中發(fā)現(xiàn)不合格的地方，那么就需要及時的提出有針對性的整改措施。比如說在試運行的過程中有功率因數(shù)超出閾值的狀況發(fā)生時，此時在查找故障原因的時候需要結(jié)合軟件系統(tǒng)完成。后臺數(shù)據(jù)庫能夠在短時間之內(nèi)完成對設(shè)備進(jìn)行掃面，掃面之后電氣設(shè)備的眾多參數(shù)信息數(shù)據(jù)將被數(shù)據(jù)庫保存，由于誤差也會造成功率因素超出閾值的可能性。除此之外，對于該套系統(tǒng)的調(diào)試還包含了監(jiān)控系統(tǒng)以及計算機輔助系統(tǒng)的整體測試，完成好上述的調(diào)試測試工作之后，就能保障建筑供配電自動化系統(tǒng)在監(jiān)控、采集、執(zhí)行等環(huán)節(jié)的完全可靠。

4 系統(tǒng)硬軟件設(shè)計

4.1 硬件設(shè)計

建筑物配電自動化系統(tǒng)更多的是運用分層式的結(jié)構(gòu)方式，一般來說硬件部分由三層構(gòu)成，第一層是基站層，第二層是間隔層，第三層是設(shè)備層。其中第一層的作用更多的是集中在信狀態(tài)信息的參數(shù)獲取以及對電力設(shè)備的在線監(jiān)測，其就像是一個信息的中轉(zhuǎn)機構(gòu)；第二層的作用更多的是集中在保障整套系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)，進(jìn)而提高該套系統(tǒng)的穩(wěn)定性能與可靠性能，其組成的部件主要是測控單元，第三層的構(gòu)成單元分別是計算機控制系統(tǒng)、工業(yè)交換機、服務(wù)器設(shè)備等三部分內(nèi)容，其作用更多的是集中在對設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)的獲取、處理以及傳遞。

4.2 軟件設(shè)計

建筑供配電自動化控制系統(tǒng)的軟件部分同樣也是由三個模塊組成，第一個模塊稱之為設(shè)備監(jiān)測模塊；第二個模塊稱之為遠(yuǎn)方控制模塊；第三個模塊稱之為后臺數(shù)據(jù)庫管理模塊。第一個模塊的軟件有兩大部分組成，第一大部分后臺數(shù)據(jù)的處理系統(tǒng)；第二大部分是人機交互系統(tǒng)，前者的作用集中在協(xié)議之間的互換，這樣一來就有利于與人機交互系統(tǒng)的鏈接，人機交互系統(tǒng)是通過一個個圖表來反映出各種設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)的，這樣的效果更加容易辨識。第二個模塊的作用集中在維護(hù)系統(tǒng)的安全運行，其能夠保障自動化系統(tǒng)有效的被監(jiān)控中心實時的監(jiān)測控制。第三個模塊包含全部的建筑供配電設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，這些信息可以是正常顯示的數(shù)值參數(shù)、設(shè)備的維護(hù)記錄數(shù)據(jù)信息等，通過該模塊可以清晰直觀的查看設(shè)備的運行狀況。

5 結(jié)束語

隨著電網(wǎng)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)的蓬勃發(fā)展，建筑供配電系統(tǒng)的體系架構(gòu)也在不斷地革新，其內(nèi)在的穩(wěn)定性與可靠性都在持續(xù)的提高。但是，在建筑供配電自動化系統(tǒng)的應(yīng)用中依然存在較多的問題。本文首先對建筑供配電自動化系統(tǒng)的設(shè)計要求進(jìn)行闡述，那么在設(shè)計的時候依據(jù)這些具體的要求能夠提高整體的自動化水平。然后對建筑供配電系統(tǒng)的架構(gòu)進(jìn)行分別的闡述，從硬件方面和軟件方面分別展開，詳細(xì)論述了二者之間的組成以及相互之間的關(guān)系。只有通過一次設(shè)備的安裝、二次系統(tǒng)的保護(hù)才能保證供電的安全性與可靠性，才能滿足未來電網(wǎng)的發(fā)展趨勢。

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