付習(xí)勇

（保利長(zhǎng)大工程有限公司，廣東廣州 511400）

1 電氣自動(dòng)化在供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用概述

（1）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化集中控制。

電氣自動(dòng)化技術(shù)具有監(jiān)控系統(tǒng)的功能，可以提高系統(tǒng)的運(yùn)行水平，合理構(gòu)建集中監(jiān)控系統(tǒng)可以高效采集信息并予以處理。常規(guī)集中監(jiān)控系統(tǒng)在日常運(yùn)行過(guò)程中，容易受外部因素干擾，在電纜線偏長(zhǎng)時(shí)影響監(jiān)控效果?？梢砸腚姎庾詣?dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控，有效規(guī)避常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)的局限。

（2）保證電纜正常使用。

電纜線的運(yùn)行狀態(tài)直接影響供配電的整體安全性，電纜線設(shè)計(jì)中，通常適配特定的監(jiān)控設(shè)備用于監(jiān)管電纜線，判斷其實(shí)際運(yùn)行情況，根據(jù)電纜線狀態(tài)采取控制措施。使用電氣自動(dòng)化技術(shù)適配合適的電氣監(jiān)控設(shè)備，可以提供可靠的監(jiān)控功能。運(yùn)用電氣自動(dòng)化技術(shù)可以使管理人員了解供配電系統(tǒng)中電纜的運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，快速解決問(wèn)題，減小不良影響。

2 電氣工程自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的中央控制設(shè)備

中央控制設(shè)備實(shí)施一級(jí)控制器運(yùn)行時(shí)，充分考慮以太網(wǎng)和ARCNET網(wǎng)，進(jìn)行合理配置。中央控制設(shè)備是接收指令的關(guān)鍵裝置，根據(jù)實(shí)際情況發(fā)出特定的調(diào)度指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)子程序的精細(xì)化控制，保證程序的正常運(yùn)行。在建筑行業(yè)，中央控制器的核心主要為微型計(jì)算機(jī)，該裝置可以執(zhí)行豐富的功能，控制設(shè)備聯(lián)動(dòng)性較好，能夠與下級(jí)供配電節(jié)能元件連接。突發(fā)停電故障時(shí)，中央控制設(shè)備可以及時(shí)調(diào)用后備電源，保持中央控制設(shè)備正常運(yùn)行。

3 電氣工程自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備

現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備用于智能化調(diào)試各子系統(tǒng)主機(jī)，完整存儲(chǔ)供配電節(jié)能數(shù)據(jù)。一級(jí)控制器存在故障時(shí)，啟用二級(jí)控制器，有效保證整個(gè)電氣工程自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的安全性?，F(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備涵蓋ROM、CPU、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器等組件，采取自動(dòng)化運(yùn)行方案后，各類控制設(shè)備元件可以保持緊密聯(lián)系，達(dá)到程序共享效果。必須為各控制設(shè)備適配獨(dú)立的備用電源，各自與中央控制設(shè)備聯(lián)系于一體，構(gòu)建穩(wěn)定可靠的供配電節(jié)能調(diào)試體系。

定義現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備連接指令B：

式中：v0、vn——電氣工程自動(dòng)化控制系數(shù)的最小值、最大值；n——電氣化權(quán)限量；X、x——一級(jí)、二級(jí)控制器供配電調(diào)節(jié)系數(shù)；H、h——一級(jí)、二級(jí)控制器節(jié)能控制需求指標(biāo)；c——建筑機(jī)械設(shè)備電氣化執(zhí)行權(quán)限；ΔM——單位時(shí)間內(nèi)的電氣工程調(diào)試量。

4 供配電節(jié)能控制的實(shí)現(xiàn)策略

4.1 供配電平臺(tái)的構(gòu)建

供配電平臺(tái)主要包括自動(dòng)化主機(jī)、高低壓配電柜、直流屏、EPS等設(shè)備。

供配電平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 供配電平臺(tái)結(jié)構(gòu)

在建筑信息通信線的聯(lián)動(dòng)作用下，UPS設(shè)備與機(jī)械變壓器形成聯(lián)系，自動(dòng)化調(diào)試下級(jí)供配電元件，直流屏可以全面呈現(xiàn)建筑信息數(shù)據(jù)。低壓配電柜主要分布在供配電平臺(tái)的頂層，能夠?qū)痈邏号潆姽?，向其發(fā)送電量調(diào)試指令，低壓配電柜與EPS元件聯(lián)合應(yīng)用，可以精細(xì)控制機(jī)械設(shè)備能耗量，達(dá)到節(jié)能降耗的效果。

芯片是自動(dòng)化主機(jī)的重要組成部分，可供選擇的形式較多，STM32F103VBT6芯片在現(xiàn)階段應(yīng)用較為廣泛，可以更改接線柱的控制位置，兼具靈活、穩(wěn)定等特點(diǎn)[1]。

4.2 控制執(zhí)行功能軟件

建筑機(jī)械設(shè)備電氣工程自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控能力較強(qiáng)，可以直接對(duì)供配電節(jié)能設(shè)備的末端節(jié)電進(jìn)行調(diào)節(jié)，利用微處理器芯片準(zhǔn)確調(diào)試I/O輸出信號(hào)。

在節(jié)能調(diào)控的過(guò)程中，供配電繼電器與接觸器兼容，兩者的連接穩(wěn)定性得到保證。

為了提高實(shí)效性，需要合理適配控制執(zhí)行功能軟件，自動(dòng)化調(diào)試照明設(shè)備、分散式空調(diào)等設(shè)備；為了提高調(diào)控的可靠性，需要以建筑機(jī)械設(shè)備電氣工程自動(dòng)化的需求為導(dǎo)向，做好軟件的編譯與調(diào)試。

4.3 節(jié)能管理上機(jī)位

適配易控的軟件操作平臺(tái)，在設(shè)計(jì)中，充分滿足控制執(zhí)行功能軟件的連接需求，進(jìn)一步建立組態(tài)軟件或適配具有高度互動(dòng)性的人機(jī)交互界面，在機(jī)械設(shè)備與人員之間搭建溝通的橋梁。

在合理的配置方式下，節(jié)能管理上位機(jī)可以自動(dòng)監(jiān)控供配電信息，從建筑機(jī)械設(shè)備中采集具有參考價(jià)值的信息，生成圖形或其他信息表達(dá)形式，直觀呈現(xiàn)實(shí)際情況。在節(jié)能管理上位機(jī)節(jié)點(diǎn)作用下，可以實(shí)現(xiàn)建筑機(jī)械設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，完整存儲(chǔ)產(chǎn)生的各項(xiàng)信息。

假定S0、Sn分別為建筑機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化調(diào)試系數(shù)的最小值、最大值，定義節(jié)能管理上位機(jī)連接條件W：

式中：φ——機(jī)械設(shè)備的供配電節(jié)能系數(shù)；β——耗能控制條件；l1、l2——建筑機(jī)械設(shè)備耗能量；B——現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備連接指令。

5 自動(dòng)化供配電節(jié)能控制策略的應(yīng)用效果分析

取特定的建筑機(jī)械設(shè)備，劃分為試驗(yàn)組與對(duì)照組，前者采用自動(dòng)化供配電節(jié)能控制方法，后者采用傳統(tǒng)節(jié)能控制方法，分別判斷各自的電氣工程能耗量，進(jìn)行對(duì)比分析[2]。

試驗(yàn)分析中引入IPU指標(biāo)，有效反映電氣工程的運(yùn)行電耗成本。根據(jù)規(guī)律，隨著IPU數(shù)值增加，電耗成本有降低趨勢(shì)；若IPU減小，表明電耗成本有所提高。

試驗(yàn)組與對(duì)照組的IPU指標(biāo)數(shù)值如表1所示。

表1 試驗(yàn)組與對(duì)照組的IPU指標(biāo)數(shù)值 單位：%

由表1可知，隨著建筑物間距增加，試驗(yàn)組IPU指標(biāo)數(shù)值逐步增加，最大值為65.8%。對(duì)照組的IPU值具有階段性變化特征，先增加再趨于穩(wěn)定，最后下降，最大值41.5%，比試驗(yàn)組降低24.3%，兩者間存在明顯差距。結(jié)果表明，應(yīng)用自動(dòng)化供配電節(jié)能控制方法可以有效優(yōu)化IPU指標(biāo)，隨著建筑物間距的增加，該指標(biāo)的數(shù)值有加大的變化趨勢(shì)，電氣工程的運(yùn)行電耗成本得到有效控制，具有更突出的節(jié)能環(huán)保效益以及經(jīng)濟(jì)效益[3]。

TSR指標(biāo)也是試驗(yàn)分析中的重點(diǎn)考慮對(duì)象，可以反映建筑物的用電能耗比。根據(jù)規(guī)律，隨著TSR的增加，建筑物用電能耗比水平升高；TSR減小，能耗比降低。

試驗(yàn)組與對(duì)照組的TSR指標(biāo)數(shù)值如表2所示。

表2 試驗(yàn)組與對(duì)照組的TSR指標(biāo)數(shù)值 單位：%

由表2可知，隨著建筑物間距增加，試驗(yàn)組TSR指標(biāo)具有階段性變化，先增加后趨于穩(wěn)定，最大值為83.8%。對(duì)照組的TSR指標(biāo)的變化復(fù)雜，上升和下降兩種變化交替出現(xiàn)，全過(guò)程最大值達(dá)65.8%，比試驗(yàn)組低18.0%，存在較大差異。結(jié)果表明，應(yīng)用自動(dòng)化供配電節(jié)能控制措施后，隨建筑物間距的增加，TSR指標(biāo)數(shù)值具有增加趨勢(shì)，建筑用電能耗比水平顯著提升，建筑機(jī)電工程的能耗得到有效控制，具有突出的節(jié)能環(huán)保效益。

6 結(jié)語(yǔ)

在建筑工程中，以電氣工程自動(dòng)化原理為基本指導(dǎo)，對(duì)建筑機(jī)械設(shè)備的供配電節(jié)能控制方法進(jìn)行優(yōu)化，充分聯(lián)動(dòng)中央控制元件和現(xiàn)場(chǎng)控制元件，構(gòu)建一套成熟的供配電平臺(tái)。秉承功能適用性原則，適配控制執(zhí)行功能軟件，由其調(diào)控節(jié)能管理上位機(jī)。應(yīng)用供配電節(jié)能控制策略后，IPU指標(biāo)數(shù)值與TSR指標(biāo)數(shù)值均有增加的變化趨勢(shì)，建筑機(jī)械設(shè)備電氣工程的運(yùn)行電耗成本相對(duì)較低，用電能耗比較高，符合節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟(jì)高效的工程理念，可以提升建筑工程的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。