李旻宸 朱國平

（上海虹橋機場有限責(zé)任公司）

0 引言

機場航站樓作為一種重要交通樞紐，主要起到連接空側(cè)和陸側(cè)的作用，為旅客集散提供重要的場所，同時，也是機場對外連接的重要窗口［1］。這說明機場航站樓具有交通屬性、集散屬性、窗口屬性。而智能配電系統(tǒng)在機場航站樓中發(fā)揮出重要作用，一旦系統(tǒng)設(shè)計不合理，會直接影響航站樓使用效果，為突出機場航站樓的三大屬性，提高旅客乘坐體驗，本文要重視對智能配電系統(tǒng)一體化設(shè)計，提高系統(tǒng)設(shè)計質(zhì)量，保證系統(tǒng)運行性能。

1 項目概況

某市區(qū)龍嘉國際機場二期航站樓建成后，其年旅客吞吐量急劇上升，達(dá)到1200萬人次?？偨ㄖ娣e達(dá)到130122m2，其中，地上建筑面積達(dá)到100120m2，地下建筑面積達(dá)到30002m2。整個航站樓建筑平面在具體設(shè)計時，主要采用“人”字型布置方式，主要包含東指廊區(qū)、西指廊區(qū)、南指廊區(qū)和主樓區(qū)四大組成部分。整個項目功能屬于典型的純國內(nèi)樓，除了涉及到國內(nèi)進(jìn)出港外，還包含中轉(zhuǎn)。整個建筑所采用的布局方式為兩層半式。首層主要設(shè)置了行李機房、迎客大廳、國內(nèi)行李提取大廳等用房；二層用房為旅客和機場工作人員提供候機、國內(nèi)安檢、國內(nèi)值機辦票等服務(wù)體驗；夾層主要設(shè)置到港通道、中轉(zhuǎn)設(shè)施等用房；地下一層主要設(shè)置電氣管廊、設(shè)備、換乘通道等設(shè)施［2］。

2 供配電系統(tǒng)方案

該項目雙重電源主要是由機場中心變電站提供的，每組雙重電源電壓統(tǒng)一設(shè)置為10kV，這些電源可以為整個變配電提供源源不斷的電能。結(jié)合供電半徑，將供配電系統(tǒng)功能區(qū)域劃分為以下四個部分，分別是東指廊區(qū)、西指廊區(qū)、南指廊區(qū)和主樓區(qū)，這些區(qū)域均設(shè)置相應(yīng)的變配電室。變電室設(shè)置情況見表1，從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，項目所使用的變壓器總數(shù)達(dá)到8臺，總裝機容量高達(dá)20000kVA。

表1 變電室設(shè)置情況

各組電源所使用的備用電源主要以兩間柴油發(fā)電機房為主，不僅可以起到消防的作用，還能智能化檢查設(shè)備是否出現(xiàn)安全風(fēng)險，保證設(shè)備運行的安全性。在機場航站樓內(nèi)斷供電場中，禁止使用電負(fù)荷，柴油發(fā)電機機房設(shè)置情況見表2。主要機房平面示意圖如圖1所示。

圖1 主要機房平面示意圖

表2 柴油發(fā)電機機房設(shè)置情況

3 機場航站樓智能配電系統(tǒng)一體化設(shè)計方案

3.1 系統(tǒng)一體化設(shè)計內(nèi)容

結(jié)合目前機場實際發(fā)展情況，在一體化設(shè)計機場航站樓智能配電系統(tǒng)時，要構(gòu)建整個航站樓全生命周期電氣設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測模式。同時，還要重視對系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計，確保所設(shè)計的系統(tǒng)架構(gòu)具有集成度高、易擴展、易調(diào)試等特點。此外，還要促使航站樓從原來數(shù)字化管控模式轉(zhuǎn)變?yōu)橹腔刍芸啬Ｊ?。智能配電系統(tǒng)一體化設(shè)計內(nèi)容如下：（1）在設(shè)計配電間、低壓配電柜、柴油發(fā)電機房、配電室上的配電箱主進(jìn)斷路器時，要統(tǒng)一選用具有強大通訊功能的斷路器，用戶借助本文系統(tǒng)通信總線，可以實現(xiàn)對斷路器動作、電流、電壓、頻率等參數(shù)的實時讀取，這為后期分析、追溯和解決斷路器故障問題提供重要的依據(jù)和參考［3］。 （2）借助網(wǎng)絡(luò)線，將所有配電室中各個配電箱主進(jìn)斷路器直接接入到智能配電系統(tǒng)遠(yuǎn)程設(shè)備中。（3）本文系統(tǒng)具有強大的數(shù)字化智能配電管理功能，支持歷史存儲、通訊采集等軟件任務(wù)以分布式部署方式進(jìn)行設(shè)備部署，并按照不同設(shè)備接入方式，與主I／O服務(wù)器進(jìn)行連接，保證系統(tǒng)通訊進(jìn)程的穩(wěn)定性、獨立性和安全性。 （4）本文系統(tǒng)為用戶提供了監(jiān)測管理功能界面，便于用戶實時采集多功能電表、低壓開關(guān)相關(guān)數(shù)據(jù)［4］。 （5）將本文系統(tǒng)劃分為以下兩大組成部分，分別是電能管理系統(tǒng)和監(jiān)測運維單元。其中，電能管理系統(tǒng)具有強大的諧波監(jiān)測功能和波形捕捉功能，不僅可以分項監(jiān)測諧波大小，還能通過波形捕捉電能質(zhì)量，并結(jié)合最終監(jiān)測結(jié)果和捕捉結(jié)果，分析和判斷電能質(zhì)量對負(fù)載所產(chǎn)生的影響程度。監(jiān)測運維單元可以協(xié)助用戶全面化、智能化監(jiān)管全配電室內(nèi)設(shè)備，并自動生成相應(yīng)的配電室運行日志。

3.2 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

3.2.1 現(xiàn)場設(shè)備接入層

在設(shè)計現(xiàn)場設(shè)備接入層時，首先，要將斷路器增設(shè)于重點回路中，然后，進(jìn)行重要數(shù)據(jù)采集，這樣一來，可以更好地保障重點回路供電的穩(wěn)定性和安全性。其次，增加運行環(huán)境數(shù)據(jù)采集。運維人員借助智能配電系統(tǒng)，可以全天24h智能化監(jiān)控變電所環(huán)境、變壓器母線等設(shè)備。在條件允許的情況下，運維人員可以綜合運用視頻系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)，對以上設(shè)備進(jìn)行無人化、零接觸式監(jiān)控［5］。最后，增加對電能質(zhì)量的實時監(jiān)測。在這一環(huán)節(jié)中，可以將電能質(zhì)量表安裝和部署于變電所中壓進(jìn)線端，實時監(jiān)視、發(fā)現(xiàn)和解決暫態(tài)電能是否存在質(zhì)量不達(dá)標(biāo)問題或者線路短路問題。

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)通訊層

在設(shè)計網(wǎng)絡(luò)通訊層時，首先，開閉所與變電所之間所連接的光纖環(huán)網(wǎng)必須始終保持不變。其次，要最大化利用航站樓綜合設(shè)備網(wǎng)。借助現(xiàn)場弱電系統(tǒng)內(nèi)置的服務(wù)器，將所采集到的末端重要負(fù)荷數(shù)據(jù)安全、可靠地傳輸至綜合設(shè)備網(wǎng)［6］。

3.2.3 邊緣控制層

在設(shè)計邊緣控制層時，首先，要做好分布式設(shè)置。分布式設(shè)置主要是指結(jié)合分布式管理需求，將系統(tǒng)軟件服務(wù)器進(jìn)行拆分，使其拆分為趨勢服務(wù)器、報表服務(wù)器、報警服務(wù)器等組成部分，并將拆分后的服務(wù)器安裝和部署于多臺服務(wù)器中。在構(gòu)建大型機場航站樓時，運用分布式部署方式，可以將系統(tǒng)整體運行負(fù)擔(dān)降到最低，使得系統(tǒng)運行性能得以顯著提升。其次，做好冗余配置［7］。任何航站樓均設(shè)置冗余要求。智能配電系統(tǒng)具有較高的虛擬化部署能力，不僅可以保證主備服務(wù)器本地冗余實現(xiàn)效果，還能保證主備服務(wù)器異地冗余實現(xiàn)效果。最后，做好集群架構(gòu)搭建。在搭建集群架構(gòu)時，要采用全I(xiàn)P架構(gòu)方式，對智能配電系統(tǒng)集群架構(gòu)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計，這樣一來，不僅可以保證集群管控實現(xiàn)效果，還能一體化管控強弱電。智能配電系統(tǒng)主要結(jié)合航站樓平面，采用分區(qū)域分塊的方式，對整個系統(tǒng)進(jìn)行無縫銜接。該系統(tǒng)內(nèi)含有若干個集群。在單個集群中，通過完成集群服務(wù)器配置，可以達(dá)到全面化記錄本集群數(shù)據(jù)的目的。通過設(shè)計多集群架構(gòu)，不僅可以達(dá)到一次設(shè)計分步實施航站樓的目的，還能保證工程安裝和調(diào)試質(zhì)量和效率，保證工程施工進(jìn)度，最大限度地提高本文系統(tǒng)運行性能，將系統(tǒng)故障出現(xiàn)概率降到最低。

3.3 系統(tǒng)架構(gòu)搭建流程

為保證本文系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計水平，技術(shù)人員要嚴(yán)格按照變電所現(xiàn)場數(shù)據(jù)接入、航站樓網(wǎng)絡(luò)通訊、服務(wù)器配置、末端數(shù)據(jù)采集順序，對系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行科學(xué)搭建。系統(tǒng)架構(gòu)搭建流程如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)搭建流程圖

3.3.1 變電所現(xiàn)場數(shù)據(jù)接入

在航站樓中，無論是開閉所，還是變電所，均設(shè)置以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)交換機，然后，將電容控制器、多功能表、電能質(zhì)量表等信號與以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)交換機進(jìn)行有效地連接。此外，可以結(jié)合航站樓實際使用需求，火災(zāi)漏電監(jiān)視系統(tǒng)現(xiàn)場主機與該交換機進(jìn)行有效地接入。在變電所中，所安裝和部署的設(shè)備視頻監(jiān)視系統(tǒng)不宜直接接入到智能配電系統(tǒng)中［8］。

3.3.2 航站樓網(wǎng)絡(luò)通訊

在航站樓簡化參考模型中，航站樓內(nèi)主要設(shè)置和部署三個開閉所，開閉所電源主要來自于機場變雙重電源中。在1號主樓開閉所下，所設(shè)置的變電所數(shù)量為3個；在2號主樓開閉所下，所設(shè)置的變電所數(shù)量為2個。整個變電所在具體構(gòu)建時，在進(jìn)行電源進(jìn)線的基礎(chǔ)上，合理地配置柴發(fā)備電源。智能配電光纖網(wǎng)與各個開閉所相連通。在配置系統(tǒng)接入主站時，需要選用2號主樓開閉所和3號指廊開閉所，并將主站中的以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)交換機與光纖環(huán)網(wǎng)管理交換機進(jìn)行連接，然后，直接連接于航站樓綜合設(shè)備網(wǎng)。同時，還要采用兩點接入的方式，保證信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性。

3.3.3 服務(wù)器配置

在機場航站樓中，將變電所劃分為藍(lán)色集群和黃色集群兩個部分，其中，藍(lán)色集群代表航站樓集群1；黃色集群代表航站樓集群2。為保證各個集群配置水平，需要結(jié)合開閉所進(jìn)行科學(xué)配置。對于航站樓集群1而言，其服務(wù)器主要安裝和部署于2號主樓開閉所，并采用部署方式為分布式部署。對于航站樓集群2而言，其服務(wù)器主要安裝和部署于3號指廊開閉所，航站樓集群2服務(wù)器主要包含以下兩種，一種是I／O服務(wù)器，另一種是PO服務(wù)器。各個集群服務(wù)器主要用于對本集群數(shù)據(jù)的系統(tǒng)化管理。為滿足集群1冗余配置需求，需要將集群1備用服務(wù)器設(shè)置到1號主樓開閉所，采用異地冗余配置的方式，完成對集群1服務(wù)器配置。在機場航站樓中，所設(shè)置的全局監(jiān)視客戶端共有兩個，其中一個全局監(jiān)視客戶端設(shè)置和部署于航站樓TOC內(nèi)，并完成對桌面客戶端的配置；另一個全局監(jiān)視客戶端主要設(shè)置和部署于航站樓運維值班室，同樣配置相應(yīng)的桌面客戶端，同時，還配置AR服務(wù)器，借助該服務(wù)器，可以自動生成所需要的數(shù)據(jù)報表和能耗看板。全局監(jiān)視客戶端的設(shè)置和部署，可以智能化管控和配置整個航站樓智能配電系統(tǒng)。網(wǎng)頁客戶端在具體設(shè)置期間，需要按照實際需要，進(jìn)行按需配置，僅僅具有監(jiān)視航站樓智能配電系統(tǒng)的功能。

3.3.4 末端數(shù)據(jù)采集

在構(gòu)建末端數(shù)據(jù)采集時，需要借助經(jīng)航站樓樓控系統(tǒng)內(nèi)服務(wù)器，向EBO服務(wù)器傳輸所采集好的末端分項計量數(shù)據(jù)、設(shè)備電能質(zhì)量表數(shù)據(jù)，由EBO服務(wù)器將這些數(shù)據(jù)傳輸至智能配電系統(tǒng)中。

4 系統(tǒng)應(yīng)用價值

本文系統(tǒng)一體化設(shè)計和應(yīng)用，可以提高機場航站樓管理部管理水平，將部門能耗降到最低，同時，還能實現(xiàn)對運維流程的簡化。與傳統(tǒng)電力監(jiān)控系統(tǒng)相比，本文系統(tǒng)具有以下應(yīng)用價值：（1）系統(tǒng)運行高效、開放度高、靈活性強、易集成、易維護，完全滿足機場航站樓管理、擴展需求。（2）系統(tǒng)可以實現(xiàn)對所需數(shù)據(jù)的完整化采集，為后期機場航站樓精細(xì)化管理提高重要的數(shù)據(jù)支持。（3）系統(tǒng)應(yīng)用可以提高電氣資產(chǎn)管理效率，保證航站樓運維的安全性和可靠性。

5 結(jié)束語

綜上所述，智能配電系統(tǒng)在機場航站樓中要占據(jù)著舉足輕重的地位。本文系統(tǒng)除了以上幾個功能外，還包含電能質(zhì)量監(jiān)控、電能質(zhì)量分析、柴發(fā)等備用電源管理、能源分析等多個功能，智能配電系統(tǒng)一體化設(shè)計，可以促使機場實現(xiàn)穩(wěn)定供能、以人為本、綠色可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，同時，還能確保航站樓從原來的被動式運維轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃宇A(yù)警式管理，有效地提高航站樓管理質(zhì)量和效率，因此，智能配電系統(tǒng)具有較高的應(yīng)用價值和應(yīng)用前景，不僅滿足航站樓供配電系統(tǒng)物業(yè)運維管理需求，還能滿足機場航站樓發(fā)展需求，完全符合預(yù)期設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和要求。