樓宇變配電系統(tǒng)的智能控制分析

張瑋

摘 要：隨著現代社會的飛速發(fā)展，人們對日常生產生活的“智能化”提出了越來越高的要求，而科學技術的不斷進步，也為其提供了有力的技術支持。作為現代樓宇的重要組成部分，變配電系統(tǒng)為整個樓宇提供了電力供應，其運行的可靠性、安全性及高效率，對于人們生產生活的正常開展及節(jié)能環(huán)保都具有十分重大的意義。基于現代計算機控制技術、通信技術和網絡技術的智能控制技術在樓宇變配電系統(tǒng)中得到越來越廣泛深入的應用，為實現整個變配電系統(tǒng)運行的安全可靠、高效節(jié)能提供了有力的技術保障。文章對樓宇變配電系統(tǒng)的智能控制技術進行了分析，希望能夠為相關工作提供一定的參考和借鑒。

關鍵詞：樓宇；變配電系統(tǒng)；照明系統(tǒng)；智能控制

1 樓宇變配電系統(tǒng)智能控制技術

變配電系統(tǒng)作為樓宇的動力系統(tǒng)，其負荷密度較大、諧波大、峰谷差率高，同時對供電的質量也具有較高的要求[1]。樓宇變配電系統(tǒng)智能控制技術通過建立智能控制系統(tǒng)對樓宇變配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)以及供電質量進行實時自動化監(jiān)測與控制，從而確保變配電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行，并實現高效節(jié)能的目標。

1.1 樓宇變配電智能控制系統(tǒng)的構成

根據在系統(tǒng)中所處的地位與實現的功能，樓宇變配電智能控制系統(tǒng)主要由管理層、網絡通訊層和現場設備層三大部分構成。

（1）管理層位于監(jiān)控中心，由安裝了智能控制系統(tǒng)軟件的計算主機和一系列外圍設備（主控臺、顯示屏、打印設備、不間斷電源等）等組成，系統(tǒng)通訊模塊通過專用的硬件接口和通訊協(xié)議實現與網絡通訊層的通訊，接受其打包上傳的變配電系統(tǒng)監(jiān)測數據，并將經過控制系統(tǒng)軟件自動分析處理后生成的相關控制指令以及人工控制指令下發(fā)至網絡通訊層，實現對變配電系統(tǒng)的整體監(jiān)測與控制。

（2）網絡通訊層作為中轉單元，采用通訊服務器、網關以及交換機等，將管理層與現場設備層連接起來并實現二者之間的數據交換。具體體現在其主要負責與現場設備層的各類設備通訊，采集處理現場設備層上傳的數據并打包傳輸至管理層，與此同時，接受并轉發(fā)管理層下發(fā)的指令至現場設備層各類設備。

（3）現場設備層位于中低壓變配電設備現場，主要包括現場控制器、現場輸入設備和現場執(zhí)行設備?，F場輸入設備包括各類現場智能電量傳感器（電壓、電流、頻率、有功功率、功率因數傳感器等）以及位置傳感器等多種數據采集設備，其負責采集變配電力現場的各類數據和信息狀態(tài)并經數模轉換上傳至網絡通訊層?，F場控制器則負責接收經由網絡通訊層轉發(fā)的管理層指令并發(fā)送至相應的現場執(zhí)行設備，驅動其完成相應的控制動作以實現系統(tǒng)的控制意圖。

1.2 樓宇變配電智能控制系統(tǒng)的主要功能

變配電系統(tǒng)的智能控制主要包括以下幾方面的功能：

（1）保護功能。這是樓宇變配電智能控制系統(tǒng)中最重要的功能，要求智能控制系統(tǒng)實現快速故障隔離，提高供電的可靠性與安全性。饋線主要通過三段式電流保護方式進行保護，針對重要的線路，還需要提供自動重合閘控制功能。為適應系統(tǒng)的多方面要求，保護的主要模塊包括三段式電流保護、方向性電流保護、過電壓保護、欠電壓保護等。

（2）監(jiān)測與控制功能。實現樓宇變配電控制，首先需要對變配電系統(tǒng)運行的電壓、電流、功率、功率因數、頻率、開關狀態(tài)等多項參數與運行狀態(tài)進行實時采集，并根據采集數據，對變配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行分析與判斷，然后執(zhí)行相應的一系列就地控制動作，包括三相多次重合閘、開關動作、斷線閉鎖、時限控制以及保護定值等多項功能。

（3）事件的記錄及故障報警功能。智能控制系統(tǒng)需要對系統(tǒng)運行故障類型、故障動作時間、故障最大值以及故障前后波形變化情況、故障前后主要開關狀態(tài)進行完整準確的記錄，從而為故障分析提供可靠的原始數據。并且當數據異常、故障發(fā)生時，能夠及時響應，啟動報警功能，自動對運行設備發(fā)送控制指令或對管理人員進行提示。

（4）通信及顯示功能。隔離RS232-C、RS422/485通信接口，改善了系統(tǒng)通信的抗干擾能力和長距離通信能力，為分布式控制系統(tǒng)的建立提供了有效的技術支持。通過分布式的通信接口及網絡可以實時向控制中心提供各個設備的運行狀況及有關數據，同時通過系統(tǒng)管理軟件對上述各項數據信息、記錄信息進行統(tǒng)計分析處理并以報表圖象的直觀形式顯示在監(jiān)控屏幕上，實現人機的友好交互。

1.3 樓宇變配電智能控制技術的實現

樓宇變配電智能控制系統(tǒng)的主要功能是對變配電系統(tǒng)進行自動檢測，主要包括對電壓、電流、功率及功率因數、頻率、開關狀態(tài)等參數的檢測。變配電系統(tǒng)采用網絡電力儀表、計算機通信技術、電力自動化技術等，將保護、測量、控制、監(jiān)測等多項功能全部集成到監(jiān)控系統(tǒng)中。具體實現時通過處于現場設備層的一系列智能電量傳感器（電流傳感器、電壓傳感器、頻率傳感器、功率傳感器、功率因數傳感器等）、位置傳感器以及電力儀表等設備采集樓宇變配電系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)數據，經過數模轉換，然后利用現場總線將所采集的數據經過網絡通訊層傳輸給管理層。在管理層中，系統(tǒng)管理軟件將采集的數據與預先設定的值進行對比，從而判斷變配電系統(tǒng)是否處于正常運行狀態(tài)，如果發(fā)現異常，則發(fā)出相應的報警信號，并進行記錄。同時通過網絡通訊層對經過現場設備進行相應的調整與控制。另外，系統(tǒng)管理人員還可在監(jiān)控中心通過人機界面對運行參數進行設定與修改，以調整變配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，從而實現對樓宇變配電系統(tǒng)的遠程監(jiān)控和集中管理。變配電系統(tǒng)的智能控制技術，可以及時發(fā)現系統(tǒng)存在的故障和問題，預防事故的發(fā)生，同時還可以通過局域網以及與上級計算機調度端的聯網來實現資源的共享，進一步完善和強化電力計量及考核。另外還可以最大限度的縮短設備停電及檢修的時間，從而為實現整個樓宇變配電系統(tǒng)運行的安全可靠和節(jié)能環(huán)保目標提供充足的保障。

2 樓宇變配電系統(tǒng)智能控制技術的優(yōu)點

以智能控制技術在樓宇變配電系統(tǒng)照明子系統(tǒng)中的應用闡述其相對于傳統(tǒng)技術的優(yōu)點。

傳統(tǒng)的照明控制技術通常采用時間控制和分布式單獨控制，相比之下，應用智能控制技術管理照明子系統(tǒng)有著顯而易見的優(yōu)點。

（1）工作效率高。對照明系統(tǒng)分布式控制的集中管理，使得管理人員通過與監(jiān)控中心計算機的人機對話，就能夠很方便地對整個照明系統(tǒng)的所有相關設備進行進行監(jiān)測與控制，實現照明系統(tǒng)的安全可靠運行，降低了勞動強度，節(jié)約了人力成本，提高了工作效率。

（2）控制方式多樣化。智能控制技術的應用，使得照明系統(tǒng)分系統(tǒng)、分區(qū)間、分時段控制更容易實現，靈活多樣的控制方式滿足了樓宇不同區(qū)域的個性化需求，增強了使用者的舒適體驗。

（3）維護成本低。智能控制技術對照明系統(tǒng)的實時監(jiān)測，能夠對故障的發(fā)生提供預警或第一時間發(fā)現故障所在并判斷故障原因，大大提高了維護工作的效率同時降低了維護成本。

（4）節(jié)約能源。智能控制技術能夠根據實際需要適時對照明系統(tǒng)進行調控，避免了能源的浪費，適應了現代社會節(jié)能環(huán)保的要求[2]。

3 結束語

隨著現代社會經濟的快速發(fā)展，人們對生活和工作的環(huán)境要求越來越高，對樓宇的舒適性、安全性都提出了更高的要求。樓宇變配電系統(tǒng)運行的安全性及可靠性直接關系到人們生產生活的質量。因此，智能技術在樓宇變配電系統(tǒng)中的應用至關重要。通過智能化技術的應用，可以大幅度提高變配電系統(tǒng)運行的可靠性和安全性，降低系統(tǒng)運行的成本，減少系統(tǒng)維護工作量，避免能源浪費。

參考文獻

[1]趙青云.智能小區(qū)配電系統(tǒng)控制技術研究[J].山西師范大學學報，2008（2）：52-55.

[2]趙國利.智能控制在配電系統(tǒng)中的探究與應用[J].科技致富向導，2014（14）：213.