探討建筑供配電系統(tǒng)自動化設計與實現(xiàn)

陳俊駒

摘 要：隨著社會的進步和科學技術的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的建筑供配電系統(tǒng)在運行時暴露出越來越多的問題：自動化程度低、操作困難、難以為建筑工程發(fā)展提供相應的助力等。因此，自動化的配電系統(tǒng)在時代發(fā)展的潮流中應運而生。文章通過簡單闡述建筑供配電自動化系統(tǒng)的設計要求、供配電系統(tǒng)的綜合自動化控制以及系統(tǒng)架構三個方面的內容，將自動化技術應用于建筑供配電系統(tǒng)，提高建筑的供配電的自動化水平，為建筑供配電自動化發(fā)展貢獻一份力量。

關鍵詞：建筑供配電；自動化系統(tǒng)；設計與實現(xiàn)

中圖分類號：TU855 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）23-0085-02

Abstract： With the progress of society and the rapid development of science and technology， the traditional building power supply and distribution system in operation exposed more and more problems： low degree of automation， difficult to operate， it is difficult to provide the corresponding power for the development of construction projects. Therefore， the automatic distribution system comes into being in the trend of the development of the times. In this paper， the design requirements of building power supply and distribution automation system， the integrated automation control of power supply and distribution system and the system architecture are briefly expounded， and the automation technology is applied to the building power supply and distribution system to improve the automation level of power supply and distribution of the building， and contribute to the development of power supply and distribution automation of the building.

Keywords： building power supply and distribution； automation system； design and implementation

隨著電網(wǎng)新技術的不斷創(chuàng)新和現(xiàn)代控制理論的不斷發(fā)展，建筑行業(yè)中的供配電系統(tǒng)的自動化水準也隨之提高，由于建筑供配電的自動化水平需要結合多門科學技術，因此，其相對較為的復雜。在對其進行設計施工的時候首選的對實際的建筑情況進行詳細的調研，綜合各方面的因素，進而科學合理的進行相關設計。

1 電力系統(tǒng)及供配電自動化概述

1.1 電力系統(tǒng)的組成

發(fā)電廠發(fā)出電后經(jīng)過電力傳輸網(wǎng)最終到達用戶這一過程稱之為電力系統(tǒng)。在上述的系統(tǒng)中發(fā)電廠起到的作用是生產(chǎn)電力能源的，因此發(fā)電廠的選址多是一些一次能源充沛或者是水資源充足的地區(qū)，但是這些地區(qū)往往距離高負荷區(qū)域比較遠。基于上述因素的綜合考慮，對于電能的輸送有必要采用變電站和輸電線路來配合輸電。盡管電力技術在不斷創(chuàng)新，但是無法大量對電能進行儲存仍是是一個沒有攻破的技術難題，因此當前的電能在發(fā)送、輸送、使用都是一次完成的。電力網(wǎng)所起到的作用是輸送電能、交換電能、分配電能[1]。

1.2 供配電自動化

自動化供電在智能建筑中是一個重要的環(huán)節(jié)，自動化供配電系統(tǒng)融合了數(shù)據(jù)通信技術、圖像處理技術、人機交互技術、網(wǎng)口輸出/入技術，上述的技術的實現(xiàn)基礎是以局域網(wǎng)通信，其實質的環(huán)節(jié)是計算機應用技術[2]。

2 建筑供配電自動化系統(tǒng)的設計要求

在建設建筑的供配電自動化系統(tǒng)的時候需要滿足以下幾個要求，第一個要求是保證該自動化系統(tǒng)具備相應的無人操作能力。也就是說把自動化的放在首要的位置上去，最終實現(xiàn)相關的配電設備能夠自主操作。上述的這個能力要求就決定了在設計中必須運用RTU功能模塊，借助互聯(lián)網(wǎng)信息傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)電力設備的信息狀態(tài)自動采集、遠程傳輸，然后對下達的相關的操作指令進行數(shù)字化，進而遠程的操作建筑電氣設備進行正常的工作[3]。

第二個要求就是需要建筑配電系統(tǒng)有一定的保護和協(xié)調功能。根據(jù)第一個要求我們可以知道建筑供配電系統(tǒng)最終要實現(xiàn)的是自動化操作，那么在實現(xiàn)自動化、無人值守化的前提之下還必須保證建筑供配電的可靠性能，這就需要一套弱電系統(tǒng)對其進行設備保護，基于上述因素的綜合考慮，在建筑供配電的設計當中需要設計一套繼電保護裝置[4]。

第三個要求是具備一定的抗干擾性能。我們都知道建筑配電系統(tǒng)的電氣設備受到內部和外部的雙重干擾，內部干擾更多的是體現(xiàn)在系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的相互干擾；外部的干擾更多的是體現(xiàn)在其周圍強磁場、強電場的干擾。對于系統(tǒng)內部的干擾，需要在設計的初期對建筑配電系統(tǒng)整體建構有宏觀的把控，針對系統(tǒng)的關鍵系統(tǒng)需要預留一定的空間，進而來減少內部的干擾。同時對于系統(tǒng)采用模塊化設計，這樣一來不但可以保證相互之間的干擾較少，同時在出現(xiàn)故障的時候還能快速的給故障進行定位[5]。

第四個要求是建筑供配電系統(tǒng)具有良好的擴展性能。在對建筑進行供配電系統(tǒng)自動化進行設計的是時候，必須保證其與建筑當中的實際用電狀況相結合，不但要滿足操作管理工作人員的基本要求，還要提高自動化系統(tǒng)的管理效率。一般而言，一棟建筑的使用年限較長，那么其原有的配電裝置不能滿足當前的技術發(fā)展，這就要求對供配電系統(tǒng)進行更新，通過前期預留的擴展性能，就便于后期的供配電系統(tǒng)的升級改造。

第五個要求是具備良好的遠程通信性能。對于建筑供配電自動化系統(tǒng)來說，遠程通信性能是遠程無人操作與電氣設備的狀態(tài)信息獲取的橋梁。如果擁有了穩(wěn)定的通信技術，那么無論是對于電氣設備的狀態(tài)信息采集，還是調度管理與配電設備之間的信息交換，都有極大的性能保障[6]。

3 建筑供配電自動化系統(tǒng)的架構與實現(xiàn)

建筑供配電自動化系統(tǒng)一般分為兩個要點，第一個要點是自動系統(tǒng)的監(jiān)控化，第二個要點是自動化系統(tǒng)的遠程操作化。我們都知道該套系統(tǒng)的監(jiān)控化主要是計算機設備和設備監(jiān)測設備來完成的，上述的監(jiān)控方式可以是集中式的也可以是分散式的。其中前者更加側重的是對二次設備進行管控，能夠實現(xiàn)對中央控制室的全程監(jiān)控；后者更加側重把全部的繼電保護等功能裝設在每一個開關柜之上，最終達到分散保護，集中控制的效果。

遠程操作的基本實現(xiàn)過程可以描述為：借助于堅實的通信設備，把控制指令以數(shù)字形式從監(jiān)控中心發(fā)送到變電設備的測控裝置，上述的設備接收到指令之后完成相關的操控，進而實現(xiàn)對供配電系統(tǒng)實現(xiàn)遠程的操控。當前更多的建筑供配電自動化系統(tǒng)都是由三層機構組成的。通過這三層機構實現(xiàn)對電氣設備的運行狀態(tài)信息的遠程采集，然后把上述的這些信息傳輸?shù)胶笈_的監(jiān)控單元，再經(jīng)過處理系統(tǒng)將相關的設備信息數(shù)據(jù)存儲在后臺數(shù)據(jù)庫中去。后臺監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)上述的設備狀態(tài)信息參數(shù)信息發(fā)生指令，從而實現(xiàn)對電氣設備的操控，對于后臺數(shù)據(jù)庫中電氣設備的狀態(tài)信息進行整合處理，可以清晰直觀地判斷出設備的運行情況，可以提前的預測故障的發(fā)生[7]。

建筑供配電自動化系統(tǒng)的整體調試環(huán)節(jié)。在設備完成集中的設備與安裝之后，結合適應版本的軟件系統(tǒng)，然后在進行正式的運行之前進行一段時間的試驗運行，從而及時的發(fā)現(xiàn)可能存在的一些故障和不合格的地方，同時要對系統(tǒng)分模式進行對應調試。如果在調試的過程中發(fā)現(xiàn)不合格的地方，那么就需要及時的提出有針對性的整改措施。比如說在試運行的過程中有功率因數(shù)超出閾值的狀況發(fā)生時，此時在查找故障原因的時候需要結合軟件系統(tǒng)完成。后臺數(shù)據(jù)庫能夠在短時間之內完成對設備進行掃面，掃面之后電氣設備的眾多參數(shù)信息數(shù)據(jù)將被數(shù)據(jù)庫保存，由于誤差也會造成功率因素超出閾值的可能性。除此之外，對于該套系統(tǒng)的調試還包含了監(jiān)控系統(tǒng)以及計算機輔助系統(tǒng)的整體測試，完成好上述的調試測試工作之后，就能保障建筑供配電自動化系統(tǒng)在監(jiān)控、采集、執(zhí)行等環(huán)節(jié)的完全可靠。

4 系統(tǒng)硬軟件設計

4.1 硬件設計

建筑物配電自動化系統(tǒng)更多的是運用分層式的結構方式，一般來說硬件部分由三層構成，第一層是基站層，第二層是間隔層，第三層是設備層。其中第一層的作用更多的是集中在信狀態(tài)信息的參數(shù)獲取以及對電力設備的在線監(jiān)測，其就像是一個信息的中轉機構；第二層的作用更多的是集中在保障整套系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運轉，進而提高該套系統(tǒng)的穩(wěn)定性能與可靠性能，其組成的部件主要是測控單元，第三層的構成單元分別是計算機控制系統(tǒng)、工業(yè)交換機、服務器設備等三部分內容，其作用更多的是集中在對設備的狀態(tài)參數(shù)的獲取、處理以及傳遞。

4.2 軟件設計

建筑供配電自動化控制系統(tǒng)的軟件部分同樣也是由三個模塊組成，第一個模塊稱之為設備監(jiān)測模塊；第二個模塊稱之為遠方控制模塊；第三個模塊稱之為后臺數(shù)據(jù)庫管理模塊。第一個模塊的軟件有兩大部分組成，第一大部分后臺數(shù)據(jù)的處理系統(tǒng)；第二大部分是人機交互系統(tǒng)，前者的作用集中在協(xié)議之間的互換，這樣一來就有利于與人機交互系統(tǒng)的鏈接，人機交互系統(tǒng)是通過一個個圖表來反映出各種設備的狀態(tài)參數(shù)的，這樣的效果更加容易辨識。第二個模塊的作用集中在維護系統(tǒng)的安全運行，其能夠保障自動化系統(tǒng)有效的被監(jiān)控中心實時的監(jiān)測控制。第三個模塊包含全部的建筑供配電設備的數(shù)據(jù)信息，這些信息可以是正常顯示的數(shù)值參數(shù)、設備的維護記錄數(shù)據(jù)信息等，通過該模塊可以清晰直觀的查看設備的運行狀況。

5 結束語

隨著電網(wǎng)技術、互聯(lián)網(wǎng)+技術的蓬勃發(fā)展，建筑供配電系統(tǒng)的體系架構也在不斷地革新，其內在的穩(wěn)定性與可靠性都在持續(xù)的提高。但是，在建筑供配電自動化系統(tǒng)的應用中依然存在較多的問題。本文首先對建筑供配電自動化系統(tǒng)的設計要求進行闡述，那么在設計的時候依據(jù)這些具體的要求能夠提高整體的自動化水平。然后對建筑供配電系統(tǒng)的架構進行分別的闡述，從硬件方面和軟件方面分別展開，詳細論述了二者之間的組成以及相互之間的關系。只有通過一次設備的安裝、二次系統(tǒng)的保護才能保證供電的安全性與可靠性，才能滿足未來電網(wǎng)的發(fā)展趨勢。

參考文獻：

[1]吳凡.建筑供配電自動化系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].江西建材，2017（13）：196+203.

[2]曾少杰.建筑供配電自動化系統(tǒng)設計及其實現(xiàn)[J].民營科技，2016（04）：172.

[3]莫理莉.智能建筑中電力監(jiān)控系統(tǒng)應用研究[D].華南理工大學，2011.

[4]李強.高層民用建筑中電氣設計要點解析[J].建材與裝飾，2016

（04）：108-109.

[5]錢森.高層民用建筑中電氣設計要點解析[J].通信電源技術，2016（04）：212-213.

[6]李書賓，陳甜甜.高層民用建筑中電氣設計要點探討[J].中國新技術新產(chǎn)品，2010（06）：174-176.

[7]陳茜.國內外配電自動化系統(tǒng)的調研與比較分析——以中國唐山與韓國配電自動化系統(tǒng)為例[J].科技資訊，2011（25）：88-90.