江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院揚(yáng)州分院 徐菊香

前言

所謂的智能建筑，即以數(shù)字建筑為基礎(chǔ)，深層次分析與利用建筑信息，其更在意對(duì)設(shè)備使用狀態(tài)的診斷與檢測(cè)，合理使用資源。比如事故輔助決策與智能告警，都是智能技術(shù)的具體化體現(xiàn)。依靠大數(shù)據(jù)平臺(tái)，以及各種接口，完成信息資源互動(dòng)，完成對(duì)巡視、消防、門禁、燈光與監(jiān)視系統(tǒng)的管理，賦予了建筑聯(lián)動(dòng)操作能力。

1 建筑電氣技術(shù)

1.1 構(gòu)成

現(xiàn)如今智能建筑已經(jīng)成為常態(tài)，其憑借著標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化與數(shù)字化優(yōu)勢(shì)成為未來電站的發(fā)展趨勢(shì)。能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各種各樣信息的運(yùn)用和搜集，并對(duì)其檢測(cè)，從而保障電站運(yùn)行效果。甚至能夠按照計(jì)劃與當(dāng)前電網(wǎng)實(shí)際情況智能調(diào)節(jié)[1]。并將數(shù)據(jù)上傳給管理者，同管理者、電網(wǎng)調(diào)度、其他建筑實(shí)現(xiàn)互動(dòng)。智能建筑總共由三個(gè)部分構(gòu)成，包括智能設(shè)備的部分，二次設(shè)備的部分以及自動(dòng)化的系統(tǒng)。其中的智能設(shè)備就是對(duì)一次設(shè)備以及各種終端、組件與單元的組合。二次設(shè)備功能全面，主要包括保護(hù)、通信、輸入與輸出。作為大腦的自動(dòng)化系統(tǒng)，能夠全面測(cè)量與控制設(shè)備，并搜集設(shè)備運(yùn)行信息和情況，為后續(xù)的調(diào)整與管理提供參考。

1.2 優(yōu)勢(shì)

1.2.1 智能化一次設(shè)備

對(duì)于智能電網(wǎng)來說，設(shè)備的信息化、智能化是非常核心的構(gòu)成，使用標(biāo)準(zhǔn)信息接口，將在線測(cè)控保護(hù)與檢測(cè)融為一體，讓智能電網(wǎng)可以獲得準(zhǔn)確、高效信息資源。使用智能設(shè)備，解決過去建筑的冗余內(nèi)容[2]。

1.2.2 狀態(tài)化設(shè)備檢修

在智能建筑，所有設(shè)備都可以使用在線技術(shù)監(jiān)測(cè)。運(yùn)用一次設(shè)備中的檢測(cè)技術(shù)了解一次設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行情況。如果存在異樣，則能夠智能分析與檢查，對(duì)故障的發(fā)展趨勢(shì)、嚴(yán)重性和具體部位進(jìn)行有效展示與判斷，提早識(shí)別系統(tǒng)故障與問題。按照診斷結(jié)果提示設(shè)備檢修，以免影響設(shè)備運(yùn)行[3]。過去的傳統(tǒng)建筑沒有這樣的能力。

2 設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)化智能建筑的方法

2.1 原則

自出現(xiàn)了新的規(guī)定以后，如今的智能建筑在設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，就從之前考慮的遠(yuǎn)動(dòng)、通信、計(jì)費(fèi)、監(jiān)控與保護(hù)等變成了主變壓器、母線、母聯(lián)、出線以及分段開關(guān)。使用間隔設(shè)計(jì)思想，完成了智能建筑建設(shè)，體現(xiàn)了應(yīng)用于采集信息的標(biāo)準(zhǔn)、唯一、同步特色。

2.2 智能設(shè)備特點(diǎn)

使用智能設(shè)備的時(shí)候，需要考慮這樣幾個(gè)點(diǎn):數(shù)字化信息、狀態(tài)可視化以及控制智能化。國內(nèi)的要求和資料中明確了智能設(shè)備，其特點(diǎn)為信息互動(dòng)化、功能一體化、狀態(tài)可視化、控制網(wǎng)絡(luò)化、測(cè)量數(shù)字化。

所謂的信息數(shù)字化即對(duì)于通信功能來說，高壓設(shè)備控制命令與狀態(tài)信號(hào)均被轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，之后使用各種二次設(shè)備與以太網(wǎng)通信口進(jìn)行信息交互，靠著智能組件實(shí)現(xiàn)互動(dòng)信息目的。智能設(shè)備與常規(guī)高壓設(shè)備區(qū)別明顯，信息數(shù)字化特點(diǎn)突出。高壓設(shè)備到繼電保護(hù)室、控制室的信號(hào)電纜由光纜代替?？刂浦悄芑从沉嗽O(shè)備的智能水平、開關(guān)設(shè)備功能與作用是控制執(zhí)行元件，使用特定的伺服電機(jī)、電子邏輯器件等技術(shù)，對(duì)控制性回路進(jìn)行簡(jiǎn)化，確定建筑的控制鍵與開關(guān)設(shè)備有哪些關(guān)系。比如使用網(wǎng)絡(luò)化的一鍵智能操作，就能順利管理設(shè)備。建筑的倒閘變得快捷、安全且方便，避免了各種操作失誤問題發(fā)生。另外，該方法還能讓開關(guān)壽命得到延長，獲得了更大投資收益。

狀態(tài)可視化和傳統(tǒng)的設(shè)備區(qū)別非常大，其強(qiáng)調(diào)集中采集高壓設(shè)備密度、壓力以及溫度，另外高壓設(shè)備此時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)、機(jī)械特點(diǎn)、絕緣情況也是考慮要點(diǎn)。即，能夠全壽命周期對(duì)電網(wǎng)狀態(tài)進(jìn)行管理，獲得完整的數(shù)據(jù)信息。

2.3 結(jié)構(gòu)

當(dāng)前智能設(shè)備大多數(shù)使用的是一次設(shè)備配合智能組件。按照官方規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，在智能建筑之中，其由三層兩網(wǎng)構(gòu)成，也就是過程、間隔、站控三個(gè)層，配合過程與站控兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)。其邏輯層次方面，使用過程層的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了對(duì)間隔層與過程層設(shè)備連接。運(yùn)用站控網(wǎng)絡(luò)將建筑的站層設(shè)備與間隔層設(shè)備連接到一起。

首先是過程層功能。所謂的過程層，實(shí)際上為一次設(shè)備與二次設(shè)備結(jié)合的部分，具有一次設(shè)備的所有接口功能，即智能電氣設(shè)備智能部分，包括這樣幾個(gè)功能:實(shí)時(shí)完成電氣量的檢測(cè)，了解設(shè)備的狀態(tài)情況，執(zhí)行命令控制要求。

其次是間隔層功能。能夠?qū)﹂g隔過程層中的所有實(shí)時(shí)信息進(jìn)行匯總，有效保護(hù)與控制一次設(shè)備，實(shí)現(xiàn)閉鎖控制間隔操作的目的。除此之外，還能同時(shí)實(shí)現(xiàn)同期操作與另外控制，有著比較高的同級(jí)運(yùn)算、數(shù)據(jù)采集、控制命令優(yōu)先級(jí)。數(shù)據(jù)使用中，可以承上啟下的完成傳輸，并且還能快速和站控層、過程層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互動(dòng)通信。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口擁有雙口全雙工，能夠提高通道冗余度，從而獲得可靠穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

最后是基于長遠(yuǎn)發(fā)展來看，因?yàn)橹悄芙ㄖ?nèi)部的數(shù)據(jù)總線只有一條，間隔層與過程層全部集中在設(shè)備層。所以智能建筑今后的結(jié)構(gòu)，可以將系統(tǒng)層與設(shè)備層分成兩個(gè)部分。

3 工程中的智能建筑合理運(yùn)用

3.1 一鍵智能操作

靠著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以一鍵完成所有的操作和管理。主題為間隔層設(shè)備，將建筑的間隔設(shè)備層運(yùn)行狀態(tài)變成一鍵智能操作。這樣的方式，可以讓此時(shí)的站控層與過去的站控層相比，獲得更簡(jiǎn)練的分步操作，讓建筑的倒閘也變得更快捷、安全，防止了失誤操作問題出現(xiàn)。如使用智能甩負(fù)荷，就能讓系統(tǒng)擁有智能甩負(fù)荷的能力。只需要輕按操作按鈕，系統(tǒng)就能在200ms內(nèi)完成甩負(fù)荷。與傳統(tǒng)建筑冗雜的分步操作相比，使用一鍵智能操作以后，操作時(shí)間得到了有效地節(jié)約，保障了系統(tǒng)的供電可靠性與質(zhì)量。

3.2 可視化設(shè)備狀態(tài)

不論是故障的在線診斷還是離線分析核心都是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)，使用診斷技術(shù)就能獲得已經(jīng)發(fā)生或尚未發(fā)生的潛在故障位置、程度與原因。通過對(duì)故障在線的有效診斷，以及離線的合理分析，都能夠?qū)υO(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行可靠有效的監(jiān)測(cè)，同時(shí)以此作為合理的基礎(chǔ)，保證得到可視化的效果。利用科學(xué)合理的診斷技術(shù)，也能夠真正地了解設(shè)備在使用過程中已經(jīng)發(fā)生的，或者是即將可能發(fā)生潛在故障的具體位置，以及造成故障的具體原因。通過這樣的分析能夠最大程度的保證智能的建筑在使用設(shè)備的過程中，其真正的狀態(tài)向著可視化的方向所發(fā)展，使人員能夠深入地了解到每一個(gè)設(shè)備具體的狀態(tài)，以及使用的效果，真正的完善設(shè)備的整體使用質(zhì)量，從而最大程度的優(yōu)化電站工作開展的狀態(tài)，使建筑向著更高、更遠(yuǎn)的方向發(fā)展。

3.3 可視化監(jiān)視

使用網(wǎng)絡(luò)智能建筑系統(tǒng)，完成對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備工作狀態(tài)的監(jiān)視。實(shí)時(shí)、直觀、可靠的監(jiān)視，可以讓異常問題得到第一時(shí)間的處理。在建筑的使用過程中，也需要通過可視化網(wǎng)絡(luò)的安全監(jiān)視這項(xiàng)功能，深入合理地觀察和分析對(duì)建筑工作開展的效果，以及具體的狀態(tài)。通過網(wǎng)絡(luò)形式中智能建筑的系統(tǒng)所呈現(xiàn)出的命脈，利用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具體工作狀態(tài)的詳細(xì)合理的分析，可以對(duì)異常信息的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)可靠的監(jiān)控，也能夠利用直觀監(jiān)視的方法，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的狀態(tài)和效果進(jìn)行直接的影響，從而保證建筑在使用的過程中，能夠真正地對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的情況進(jìn)行分析和觀察，利用可視化的形態(tài)，使整個(gè)監(jiān)視功能的效果最大化。

3.4 質(zhì)量評(píng)估和仿真決策

實(shí)踐中電能質(zhì)量的數(shù)據(jù)庫是核心構(gòu)成，配合數(shù)據(jù)分析、繼承與專家決策，共同商討問題解決辦法。智能建筑中電氣自動(dòng)化在設(shè)計(jì)階段，還需要把其中電能質(zhì)量具體評(píng)估的方法與仿真的決策系統(tǒng)相互結(jié)合，這也是在具體設(shè)計(jì)和應(yīng)用工作開展過程中，最為有效的一種方法和手段?？梢园央娔苜|(zhì)量的數(shù)據(jù)庫作為最基礎(chǔ)的參考和依據(jù)，然后結(jié)合其中所包含數(shù)據(jù)的具體情況，以及數(shù)據(jù)分析的效果、專家的決策結(jié)果等，構(gòu)成最終電能質(zhì)量解決的有效科學(xué)合理的方案。實(shí)際上，智能的建筑工程作為電網(wǎng)中最為關(guān)鍵的組成部分，其中電氣自動(dòng)化這個(gè)技術(shù)是至關(guān)重要的，還需要綜合地對(duì)其所包含的經(jīng)濟(jì)、安全、合理性進(jìn)行考量，使整個(gè)建筑的工程質(zhì)量得以提升，這樣才能夠發(fā)揮出建筑工程應(yīng)有的作用，也能夠提高建筑工作開展的實(shí)際效果和質(zhì)量。

3.5 故障綜合分析

全面搜集故障的各種信息，包括保護(hù)版本、告警信息情況、故障量。并創(chuàng)建模型，對(duì)其進(jìn)行研究，了解故障的位置、類型，提出合適的恢復(fù)策略。使用全景分析，對(duì)事故進(jìn)行反演回放與展示，配合事故分析專家系統(tǒng)，能夠模擬專家決策，得出精準(zhǔn)分析結(jié)果。

3.6 站域保護(hù)

主保護(hù)可以快速保護(hù)繼電器，和其他間隔沒有配合。被保護(hù)單元與相鄰單元后備保護(hù)，需要其他單元的后備保護(hù)配合。如存在很復(fù)雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，則會(huì)出現(xiàn)很大的配合難度。在智能建筑不斷發(fā)展的今天，如今全建筑已經(jīng)可以共享信息，讓站域保護(hù)變成現(xiàn)實(shí)。

3.7 運(yùn)行優(yōu)化控制

電壓無功控制的配置，利用自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)，從不同角度獲取數(shù)據(jù)資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)無功狀態(tài)的監(jiān)視。使用數(shù)學(xué)與信息模型，協(xié)調(diào)控制，降低網(wǎng)損，改善電能運(yùn)行質(zhì)量。

綜上所述，在電網(wǎng)系統(tǒng)中，智能建筑是很重要的構(gòu)成，需要將重點(diǎn)放在電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)上。應(yīng)綜合考慮合理性、安全性與經(jīng)濟(jì)性，保障建筑的建設(shè)效果。設(shè)計(jì)人員需要綜合考慮設(shè)計(jì)要求與技術(shù)規(guī)范，合理制定設(shè)計(jì)方案，保障安全防護(hù)與自動(dòng)化工程使用效果，為后續(xù)的運(yùn)營檢修提供支持，展現(xiàn)智能建筑技術(shù)優(yōu)勢(shì)。