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智能建筑電力監(jiān)控自動化系統(tǒng)的實踐應(yīng)用

日期:2024-10-22 00:29
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摘要:
李婧婧
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

引言
       所謂智能建筑就是采用計算機技術(shù)和通訊技術(shù)對建筑的設(shè)備進行自動監(jiān)控,對信息資源進行管理和為用戶提供信息服務(wù)等。美國智能建筑研究機構(gòu)把智能建筑定義為:通過對建筑物的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理四個基本要素以及它們之間的內(nèi)在聯(lián)系的*優(yōu)組合來提供一個投資合理,又具有高效、舒適、便利的環(huán)境。對于建筑管理者來說,智能建筑應(yīng)當(dāng)具有一套管理、控制、維護和通信設(shè)施,能夠在花費比較少的條件下,有效地進行環(huán)境控制、**檢查、報警監(jiān)視,能夠?qū)崟r地與城市管理部門取得聯(lián)系。
       智能電力監(jiān)控系統(tǒng)利用計算機、計量保護裝置和總線技術(shù),對中、低壓配電系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)、開關(guān)狀態(tài)及遠程控制進行了集中,集中管理。該電力監(jiān)控系統(tǒng)可以為企業(yè)提供“監(jiān)控一體化”的整體解決方案,主要包括實時歷史數(shù)據(jù)庫、工業(yè)自動化組態(tài)軟件、電力自動化軟件、“軟”控制策略軟件、通信網(wǎng)關(guān)服務(wù)器、OPC產(chǎn)品、Web門戶工具等,可以廣泛地應(yīng)用于企業(yè)信息化、DCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)。
 
一、智能建筑電力監(jiān)控自動化的思路形成
 
1.智能建筑的發(fā)展歷程
       智能建筑并不是我國的產(chǎn)物,它*早出現(xiàn)在美國,上世紀(jì)八十年代中期,由于智能技術(shù)的發(fā)展,美國建筑行業(yè)中出現(xiàn)了新的建筑概念。1984年,美國城市廣場的建成,標(biāo)志著世界上**座實質(zhì)意義的智能建筑產(chǎn)生。從此之后,美國建筑行業(yè)中掀起了一股智能化浪潮,到了九十年代末,美國已經(jīng)實現(xiàn)百分之七十的辦公大樓智能化。我國的智能建筑同發(fā)達國家相比起步較晚,這一概念是在上世紀(jì)九十年代末期引入到中國的,而實現(xiàn)快速發(fā)展,還是在二十一世紀(jì),隨著我國電子技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展,為職能建筑的建設(shè)提供了技術(shù)支持,而且由于國家同世界聯(lián)系的加大和現(xiàn)代化建設(shè)的深化,職能建筑的市場龐大,成為我國的一項新興產(chǎn)業(yè)。智能建筑是時代和科技發(fā)展的要求,也是未來建筑業(yè)的一大趨勢。
 
2.電力監(jiān)控自動化在智能建筑中的功能發(fā)揮
       (1)在智能建筑中,自動化的電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)方便快捷的人機交互。這一系統(tǒng)能夠顯示建筑中的各種電壓網(wǎng)絡(luò)配置線路情況,并且通過系統(tǒng)對實現(xiàn)現(xiàn)場畫面的隨時切換以及導(dǎo)航輔助。除此之外,這種電力監(jiān)控系統(tǒng)在運行過程中能夠進行非正常環(huán)節(jié)的智能化著色,直觀地反映問題。由于數(shù)據(jù)的處理能力的強大特性,顯示狀況的刷新率高,實時性強。這些性能共同組成了友好的監(jiān)控界面,更有利于人機交互。
       (2)自動化電力監(jiān)控系統(tǒng)可以做到對于智能建筑中各項數(shù)據(jù)的自動采集和自動處理。監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)實際需要對建筑中的各項指標(biāo)(比如電流、頻率、電器運行狀況、溫度等等)實施定時或是全時段的數(shù)據(jù)采集,并且根據(jù)需要和事先設(shè)計對數(shù)據(jù)進行自動分析和處理,將*后的各項信息傳遞給使用者。并且系統(tǒng)內(nèi)帶有自動儲存功能,方便使用者的調(diào)出。
       (3)自動化電力監(jiān)控具有遙信、遙測、遙調(diào)、遙控和遙設(shè)功能,俗稱“五遙”。這是智能建筑中電力監(jiān)控的重要的系統(tǒng)功能,具有十分強大的控制能力。遙信功能能夠?qū)崿F(xiàn)對于開關(guān)組的自動監(jiān)控和自動預(yù)警;遙測能夠?qū)崿F(xiàn)對于素具的自動分析和處理,并自動生成報表;遙調(diào)則能夠自動調(diào)節(jié)變壓器;遙控則是實現(xiàn)自動實行操作的關(guān)鍵;遙設(shè)用于遠方修改分散繼電保護裝置的定值以及對各種設(shè)備運行狀態(tài)的調(diào)整。
 
二、智能建筑電力監(jiān)控自動化實踐運用
 
1.常規(guī)電力監(jiān)控系統(tǒng)的運用
       常規(guī)監(jiān)控是指,為了能夠有效地對電力系統(tǒng)中的各個節(jié)點的電流電壓、功率電能、運行狀態(tài)等進行數(shù)據(jù)檢測,參數(shù)統(tǒng)計和分析,并能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)警和自動控制,在電力系統(tǒng)中建立的一種監(jiān)控手段。下面就某高校的電力控制系統(tǒng)進行實際分析。該高校自身擁有六個十千伏級別的變電站,每個變電站有三臺三百八十伏的變壓器,每個變電站的內(nèi)部有六十條低壓輸出線。為了能夠保障校區(qū)的正常運作,學(xué)校采用了電力監(jiān)控系統(tǒng),根據(jù)實際情況將整個監(jiān)控系統(tǒng)分為了六個子工作平臺和對這些平臺實施遠程控制的監(jiān)控中心,通過一百兆的光纖以太網(wǎng)絡(luò)來進行主要通訊,子平臺中運用了modbus總線來實行現(xiàn)場監(jiān)控,在監(jiān)控中心分別設(shè)立進行數(shù)據(jù)采集和分析的服務(wù)器和實施監(jiān)控的服務(wù)器。在設(shè)備的配置方面,運用了目前較為常規(guī)的設(shè)備。
 
2.自動化電力監(jiān)控總體運用
       首先在運用前要做好智能建筑的實際分析,要對建筑中的各項系統(tǒng)有充分的了解,以便獲知建筑對于電力監(jiān)控的需求;其次要將整個智能建筑的電力系統(tǒng)實行劃分,按照不同電壓等級或者是不同分布情況分為若干個區(qū)域,這樣方便自動電力監(jiān)控系統(tǒng)的布置和安裝;要在每個區(qū)域內(nèi)的每條回路中設(shè)置具體的如遙控遙信等裝置。在系統(tǒng)的設(shè)計和配置過程中,要遵循一定的規(guī)律,比如對于建筑內(nèi)中比較重要的電力線路要實現(xiàn)至少三遙和電能質(zhì)量監(jiān)視等功能,網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的集成要聘用具有專業(yè)集成能力的運營商來進行,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化。在電力監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方面,可以采用MODBUS協(xié)議,它的特點是具有很高的開放和通用性,在對建筑中其他系統(tǒng)的接入過程中不容易產(chǎn)生沖突。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也是自動化電力監(jiān)控運用中十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。
 
3.電能質(zhì)量監(jiān)控運用
       對于一些特殊的智能建筑而言,對于自動電力監(jiān)控系統(tǒng)除了要實現(xiàn)常規(guī)的電力監(jiān)控外,還要對于一些特別的參數(shù)進行監(jiān)控,比如諧波,電壓以及頻率等方面的波動進行監(jiān)控,以便滿足特殊建筑的要求。下面就某工業(yè)建筑的該系統(tǒng)運用進行介紹和分析,該建筑中一共擁有三條相互獨立的四十千瓦的輸入線,十千瓦母線分段運行,每個母線中擁有八個四百伏的變壓器,每個變壓器中有七十條回線。在整個系統(tǒng)中,采用的是CM4000電力監(jiān)控系統(tǒng),首先要實現(xiàn)對于電能質(zhì)量的監(jiān)控,主要是THD的諧波變形和擾動監(jiān)控,其次實現(xiàn)事件和數(shù)據(jù)的采集和儲存。
 
三、安科瑞Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)解決方案
 
1.概述
       針對用戶變電站(一般為35kV及以下電壓等級),通過微機保護裝置、開關(guān)柜綜合測控裝置、電氣接點無線測溫產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、配電室環(huán)境監(jiān)控設(shè)備、弧光保護裝置等設(shè)備組成綜合自動化的綜合監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)了變電、配電、用電的**運行和**管理。監(jiān)控范圍包括用戶變電站、開閉所、變電所及配電室等。
       Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動化及無人值守的要求,針對35kV及以下電壓等級研發(fā)出的一套分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是應(yīng)用電力自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息傳輸技術(shù),集保護、監(jiān)測、控制、通信等功能于一體的開放式、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng),適用于35kV及以下電壓等級的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶變電站,可實現(xiàn)對變電站全方位的控制和管理,滿足變電站無人或少人值守的需求,為變電站**、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行提供了堅實的保障。
 
2.應(yīng)用場所
       適用于軌道交通,工業(yè),建筑,學(xué)校,商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)工程設(shè)計、施工和運行維護。
 
3.系統(tǒng)架構(gòu)
       Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設(shè)計,可分為三層:站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場設(shè)備層,組網(wǎng)方式可為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設(shè)備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網(wǎng)方式。
 
4.系統(tǒng)功能
       4.1實時監(jiān)測:直觀顯示配電網(wǎng)的運行狀態(tài),實時監(jiān)測各回路電參數(shù)信息,動態(tài)監(jiān)視各配電回路有關(guān)故障、告警等信號。
 
 
4.2電參量查詢:在配電一次圖中,可以直接查看該回路詳細(xì)電參量。
 
4.3曲線查詢:可以直接查看各電參量曲線。
 
4.4運行報表:查詢各回路或設(shè)備指定時間的運行參數(shù)。
 
4.5實時告警:具有實時告警功能,系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈愤b信變位,保護動作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。
 
4.6歷史事件查詢:對事件記錄進行存儲和管理,方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯,查詢統(tǒng)計、事故分析。
 
4.7電能統(tǒng)計報表:系統(tǒng)具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能,用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況。
 
4.8用戶權(quán)限管理:設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能,可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限。
 
4.9網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D:支持實時監(jiān)視并診斷各設(shè)備的通訊狀態(tài),能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
 
4.10電能質(zhì)量監(jiān)測:可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進行持續(xù)性的監(jiān)測。
 
4.11遙控功能:可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進行遠程遙控操作。
 
4.12故障錄波:可在系統(tǒng)發(fā)生故障時,自動準(zhǔn)確地記錄故障前、后過程的各種電氣量的變化情況。
 
4.13事故追憶:可自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時穩(wěn)態(tài)信息。
 
4.14Web訪問:展示頁面顯示變電站數(shù)量、變壓器數(shù)量、監(jiān)測點位數(shù)量等概況信息,設(shè)備通信狀態(tài),用電分析和事件記錄。
 
4.15APP訪問:設(shè)備數(shù)據(jù)頁面顯示各設(shè)備的電參量數(shù)據(jù)以及曲線。
 
 
5.系統(tǒng)硬件配置
 
四、結(jié)語
       綜上所述,從宏觀方面來講,智能建筑在國家發(fā)展、行業(yè)轉(zhuǎn)型中發(fā)揮著巨大的作用,它甚至是一個國家科技文化水平、綜合國力的象征。從微觀方面來講,智能建筑能夠幫助人們提高工作效率,提高人們的生活質(zhì)量,改善生活環(huán)境。在國家經(jīng)濟不斷發(fā)展的今天,智能建筑已經(jīng)成為一項新興產(chǎn)業(yè)。智能建筑設(shè)計的內(nèi)部系統(tǒng)很多,它是由各個不同職能系統(tǒng)組成的整體,其中,自動化的電力監(jiān)控系統(tǒng)是關(guān)鍵,在整體中的作用十分突出,在實踐運用的過程要多引進先進技術(shù),和其他系統(tǒng)做好銜接,發(fā)揮出其*大的功能。
 
【參考文獻】
[1]紀(jì)文革.智能建筑電力監(jiān)控自動化的思路形成和實踐.
[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版.
作者簡介:
李婧婧,女,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司,主要從事電力監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)宇藥業(yè)。
 
 

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