建筑機(jī)械設(shè)備電氣工程自動(dòng)化的供配電節(jié)能控制探討

彭萬(wàn)里

（江蘇靖江互感器股份有限公司，江蘇 泰州 214500）

當(dāng)前，人們對(duì)建筑工程的需求更加多樣化，電氣設(shè)備和供配電系統(tǒng)作為建筑的重要組成部分，電氣設(shè)備安裝的質(zhì)量、供配電系統(tǒng)能否安全高效地運(yùn)行，將直接影響建筑的品質(zhì)。現(xiàn)代建筑施工不僅能確保電氣設(shè)備和供配電系統(tǒng)的安裝規(guī)范，也需要滲透節(jié)能降耗、綠色環(huán)保等理念，并促使電氣自動(dòng)化技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，以滿足多元化的需求。

1 建筑電氣工程及供配電系統(tǒng)相關(guān)概述

1.1 建筑電氣工程

電氣工程是建筑工程的重要組成部分，其能夠安全高效運(yùn)行，將直接影響建筑品質(zhì)和建筑的使用功能，也影響住戶的生活。建筑電氣比較的復(fù)雜，涉及建筑強(qiáng)電系統(tǒng)（供配電、照明、接地等系統(tǒng)）、建筑弱電系統(tǒng)（安全防范、設(shè)備自動(dòng)化、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、有線電視、有線廣播、會(huì)議等系統(tǒng)以及綜合布線）。在建筑行業(yè)持續(xù)發(fā)展的同時(shí)，建筑電氣各子系統(tǒng)的設(shè)備也更精密、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、技術(shù)更先進(jìn)，設(shè)備自動(dòng)化程度也更高，以支撐電氣設(shè)備和各系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的需要。建筑電氣除了滿足專業(yè)性、安全性、實(shí)用性要求外，也需要符合節(jié)能性的要求，遵循電氣節(jié)能減排原則，對(duì)各系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃和布局，轉(zhuǎn)變以往粗放式的建筑電氣設(shè)計(jì)，確保在滿足供電和用電需求的同時(shí)，降低資源和能源的消耗及浪費(fèi)。

1.2 供配電系統(tǒng)

供配電系統(tǒng)是建筑電氣的重要組成部分，包括從電源進(jìn)戶起到用電設(shè)備的輸入端止的整個(gè)電路，主要負(fù)責(zé)建筑內(nèi)接受電能、變換電壓、分配電能、輸送電能等任務(wù)，分為一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷和三級(jí)負(fù)荷。當(dāng)建筑供配電系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)老舊、絕緣老化、空載損耗大等問(wèn)題的時(shí)候，會(huì)提高電能消耗，且線路設(shè)計(jì)不合理、供電系統(tǒng)功率因數(shù)低、采用的用電設(shè)備不適合、三相電壓不平衡、電機(jī)啟動(dòng)電流和諧波電流等都不同程度地影響建筑供配電系統(tǒng)的運(yùn)行，產(chǎn)生電能損耗。建筑供配電系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，不僅要滿足建筑用電需求，也需要進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，對(duì)高壓線路、高壓設(shè)備、變壓器和低壓設(shè)備、低壓線路進(jìn)行節(jié)能設(shè)備和節(jié)能控制，降低供配電系統(tǒng)線路損壞、配電損失等問(wèn)題，提高供電輸電的效率。通過(guò)改善電能消耗和用電環(huán)境，延長(zhǎng)建筑電氣設(shè)備和用電設(shè)備的使用壽命，節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境。

2 電氣自動(dòng)化在建筑供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 電氣自動(dòng)化在供配電系統(tǒng)中的作用

電氣自動(dòng)化技術(shù)在供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用發(fā)揮著積極作用，能實(shí)現(xiàn)建筑電氣及供配電系統(tǒng)的自動(dòng)化管控和智能化監(jiān)管，當(dāng)供配電系統(tǒng)存在異常和故障的時(shí)候，方便在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)和解決，及時(shí)預(yù)警，針對(duì)制定解決的對(duì)策，并通過(guò)智能化、自動(dòng)化和遠(yuǎn)程控制，幫助排查各項(xiàng)故障和隱患，保障建筑供配電系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性，降低意外事故、停電等造成的影響和損失。建筑電氣在運(yùn)行的時(shí)候，對(duì)被控制的元素有很強(qiáng)的可變性，借助智能化處理器可以實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的判斷和分析，彌補(bǔ)自動(dòng)化控制技術(shù)的不足和缺陷，滿足建筑電氣使用需求。供配電系統(tǒng)在運(yùn)行和使用過(guò)程中會(huì)受到多種因素的影響和干擾，通過(guò)自動(dòng)化集中控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的及時(shí)采集和分析、處理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常和故障，對(duì)電力系統(tǒng)及線路供配電狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)化的分析，當(dāng)電纜線運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化、供電系統(tǒng)功率因數(shù)低、三相電壓不平衡、電機(jī)啟動(dòng)電流和諧波電流異常等問(wèn)題存在的時(shí)候，都可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，快速地解決這些問(wèn)題，減少造成的不良影響，降低電能損失。傳統(tǒng)模式下，建筑供配電系統(tǒng)主要依靠人為操作和近距離操作，存在很多的局限性和風(fēng)險(xiǎn)性，自動(dòng)化技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，彌補(bǔ)了這一缺陷，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，進(jìn)而節(jié)省人力等成本消耗，同時(shí)保證人員的安全性。此外，在自動(dòng)化技術(shù)的支撐下，逐步實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表與控制，一定程度上簡(jiǎn)化工作流程，提高工作效率，為廣大用戶提供便利，其可以隨時(shí)查詢用電狀況，或者有關(guān)數(shù)據(jù)信息，就用電問(wèn)題作為合理的計(jì)劃。

2.2 電氣自動(dòng)化在供配電系統(tǒng)應(yīng)用的現(xiàn)狀

近年來(lái)，江蘇地區(qū)在積極探索超低能耗建筑技術(shù)，建成了一批超低能耗建筑示范項(xiàng)目，如張家港城建檔案館和基礎(chǔ)地理信息中心業(yè)務(wù)用房、無(wú)錫專家工作站、南京市溧水區(qū)晶橋鎮(zhèn)孔家村為民服務(wù)中心項(xiàng)目等。2025年，江蘇的新建超低能耗建筑總面積預(yù)計(jì)可以達(dá)到500萬(wàn)平方米。在這一過(guò)程中，越來(lái)越重視高效保溫隔熱材料等綠色節(jié)能材料、地源熱泵和太陽(yáng)能光伏等可再生資源的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。也重視高效智能照明系統(tǒng)、全熱回收新風(fēng)系統(tǒng)、空氣源熱水系統(tǒng)等的應(yīng)用，對(duì)建筑供配電系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃和設(shè)計(jì)，以有效降低電能消耗。江蘇靖江互感器股份有限公司是一家從事輸配電及控制設(shè)備制造、銷售的公司，還經(jīng)營(yíng)本企業(yè)自產(chǎn)產(chǎn)品及技術(shù)的出口業(yè)務(wù)，其也在助力江蘇節(jié)能建筑的建設(shè)。此外，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑供配電系統(tǒng)的科學(xué)優(yōu)化，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用作用明顯，江蘇地區(qū)現(xiàn)代建筑建設(shè)越來(lái)越重視自動(dòng)化、智能化技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑電氣整體或單獨(dú)部分的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)化管控，實(shí)現(xiàn)供配電系統(tǒng)的節(jié)能控制、自動(dòng)化控制、故障檢測(cè)和遠(yuǎn)程控制方面，降低系統(tǒng)故障概率及造成的影響損失。

3 建筑供配電節(jié)能控制的思路與對(duì)策

3.1 對(duì)供配電系統(tǒng)科學(xué)設(shè)計(jì)

在建筑施工建設(shè)的時(shí)候，明確該工程項(xiàng)目的用電負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)供配電系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，確保滿足實(shí)際用電需求，結(jié)合建筑實(shí)際用電需求和用電情況，選擇適合的變壓器等設(shè)備，并將綠色和節(jié)能減排理念融入其中，對(duì)高壓線路、高壓設(shè)備、變壓器和低壓設(shè)備、低壓線路進(jìn)行節(jié)能設(shè)備和節(jié)能控制，持續(xù)改善電能消耗和用電環(huán)境。要促進(jìn)自動(dòng)化和智能化技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)建筑供配電系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、照明系統(tǒng)的智能化，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)和設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)故障和風(fēng)險(xiǎn)的及時(shí)預(yù)警及有關(guān)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化記錄、統(tǒng)計(jì)和計(jì)算。此外，在規(guī)劃設(shè)計(jì)的時(shí)候，準(zhǔn)確把握誘發(fā)建筑供配電系統(tǒng)電能損耗的主要原因，針對(duì)這些因素嚴(yán)格管控。例如，要平衡三相電壓，結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)各自的電荷進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整，以免影響變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行，導(dǎo)致出現(xiàn)溫度過(guò)高和絕緣問(wèn)題，通過(guò)保障三相電壓平衡，降低系統(tǒng)內(nèi)部相線、零線的電能傳輸消耗，也能起到一定作用的延長(zhǎng)建筑電氣設(shè)備使用壽命的作用效果；在建筑供配電系統(tǒng)規(guī)劃的時(shí)候，有意識(shí)地使用一些節(jié)能變壓器和設(shè)備，如非晶合金的變壓器、干式變壓器等，并結(jié)合建筑供電和用電的實(shí)際需要，合理地選擇和控制電壓，確保選擇的設(shè)備具備較強(qiáng)的輸電能力、較低的電能損耗，且電壓質(zhì)量高；結(jié)合供電和輸電的實(shí)際需要，科學(xué)調(diào)整和控制功率因數(shù)，起到減少線路損耗，提高電能利用效率的作用效果，日常要做好各項(xiàng)檢查和檢測(cè)、維護(hù)和維修工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理故障和線損問(wèn)題；還需要盡可能地降低輸送電纜的線損，既要求規(guī)劃設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮，避免出現(xiàn)線路規(guī)劃和布局不合理、近電遠(yuǎn)供、迂回供電、供電半徑過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題，也需要做好一系列監(jiān)督和管控工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理線路和線纜老化、污穢、缺陷、絕緣等級(jí)降低等問(wèn)題；當(dāng)供配電系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)大的諧波電流時(shí)，也可能造成旋轉(zhuǎn)電機(jī)、變壓器等產(chǎn)生附加損耗，加速絕緣介質(zhì)老化或損壞的問(wèn)題，而供配電系統(tǒng)中存在各種非線性元件是造成過(guò)大諧波的主要因素，要求對(duì)其進(jìn)行有效的控制。電氣自動(dòng)化技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，為能監(jiān)督管控提供支撐，協(xié)助有關(guān)工作高效化開展和實(shí)施。

3.2 電氣工程自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)

要求結(jié)合建筑電氣工程的現(xiàn)實(shí)需要，持續(xù)健全和完善電氣工程自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，持續(xù)健全和優(yōu)化中央控制設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備。建筑機(jī)械設(shè)備電氣工程的中央控制設(shè)備主要是接收電氣工程自動(dòng)化程序的協(xié)調(diào)與調(diào)度指令，滿足各子系統(tǒng)程序控制的各項(xiàng)要求，如果選擇一級(jí)控制器運(yùn)行方式的時(shí)候，需要綜合的考慮和分析以太網(wǎng)、ARCNET網(wǎng)，確保滿足各項(xiàng)通信需求?，F(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備主要是對(duì)子系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行智能化調(diào)試，這一功能的實(shí)現(xiàn)需要借助自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的支撐，并能夠依照建筑供配電系統(tǒng)中央控制設(shè)備的連接需求，實(shí)現(xiàn)相關(guān)供配電節(jié)能數(shù)據(jù)的隨機(jī)存儲(chǔ)，為后期監(jiān)督和管理工作的實(shí)施提供支撐，當(dāng)建筑一級(jí)控制器在運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)異常情況和問(wèn)題的時(shí)候，二次級(jí)控制器在常規(guī)控制范圍內(nèi)仍能保證正常運(yùn)行，在這一過(guò)程中實(shí)現(xiàn)建筑供配電節(jié)能信息的網(wǎng)絡(luò)化共享。通常而言，建筑機(jī)械設(shè)備電氣工程自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用系統(tǒng)比較的復(fù)雜，由地面（主要包括辦公樓、機(jī)床主機(jī)、柜式處理器等）、地下兩部分共同組成，要求結(jié)合建筑的實(shí)際需要，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃和布局安排，以確保滿足實(shí)際需求。

3.3 創(chuàng)新和優(yōu)化供配電節(jié)能控制

依托電氣自動(dòng)化技術(shù)和自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)建筑供配電節(jié)能控制的創(chuàng)新和優(yōu)化。在這一過(guò)程中，需要確保供配電平臺(tái)的選擇與搭建科學(xué)合理，通過(guò)科學(xué)規(guī)劃設(shè)計(jì)，努力實(shí)現(xiàn)對(duì)下級(jí)供配電元件的節(jié)能調(diào)試，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑機(jī)械設(shè)備能耗量的節(jié)能化控制。為更好地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，要求控制執(zhí)行功能軟件同時(shí)具備建筑內(nèi)照明、特殊用電、分散式空調(diào)、辦公等多種設(shè)備多項(xiàng)自動(dòng)化調(diào)試功能，在其規(guī)劃設(shè)計(jì)的時(shí)候，要準(zhǔn)確把握建筑機(jī)械設(shè)備電氣工程自動(dòng)化的具體要求，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)調(diào)試與編譯。節(jié)能管理上機(jī)位開發(fā)采用易控的軟件操作平臺(tái)，以確保其能夠獨(dú)立完成供配電信息的監(jiān)控與調(diào)試，實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的及時(shí)采集，并直接呈現(xiàn)出來(lái)，協(xié)助建筑電氣設(shè)備實(shí)施監(jiān)測(cè)和監(jiān)控工作的開展。

3.4 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化技術(shù)的廣泛應(yīng)用

在建筑電氣工程中，要促進(jìn)自動(dòng)化和智能化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，并結(jié)合實(shí)際需要，持續(xù)完善自動(dòng)化整體共享水平，提高建筑電氣系統(tǒng)的安全性和運(yùn)行效率。例如，將可編程邏輯控制器與各種先進(jìn)的算法及電氣自動(dòng)化技術(shù)有效結(jié)合，促使建筑電氣自動(dòng)化控制的方式更加的靈活和高效，在其支撐下，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑電氣系統(tǒng)和設(shè)備運(yùn)行的動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)和管控，方便對(duì)異常和故障的處理，也能結(jié)合實(shí)際需要及電氣系統(tǒng)和設(shè)備運(yùn)行使用情況，自動(dòng)化的優(yōu)化和調(diào)整，如自動(dòng)化的切換電氣系統(tǒng)、供電系統(tǒng)的各項(xiàng)功效，在滿足建筑需求的同時(shí)，降低電氣故障和損失。依托人工智能技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)建筑電氣系統(tǒng)和設(shè)備的智能化控制，起到保護(hù)、控制和信號(hào)傳送的作用，結(jié)合模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，持續(xù)提高建筑電氣自動(dòng)化管控水平和效率。電氣故障是造成電力損耗的主要因素之一，要定期進(jìn)行維護(hù)和維修，自動(dòng)化技術(shù)在建筑電氣故障診斷和分析、故障維修等方面的應(yīng)用有著明顯的優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)建筑電氣全方位、實(shí)時(shí)化的掃描和檢測(cè)，方便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理故障，也能夠?qū)崿F(xiàn)建筑電氣系統(tǒng)和設(shè)備運(yùn)行和使用數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)生成、詳細(xì)記錄和深入分析，以全面準(zhǔn)確地反映建筑電氣的運(yùn)行狀況、異常情況、故障問(wèn)題，快速找準(zhǔn)故障發(fā)生的原因，了解故障發(fā)生的時(shí)間、具體部位等，快速且針對(duì)性地解決問(wèn)題。此外，通過(guò)判斷和分析電氣系統(tǒng)的線路情況、電壓、電流、負(fù)荷等，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電、變電、配電等的高效調(diào)節(jié)和控制，打造智能化電網(wǎng)，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、集中和現(xiàn)場(chǎng)控制，對(duì)各項(xiàng)輔助設(shè)施、消防系統(tǒng)等進(jìn)行管控，實(shí)現(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)的集成化管理，促使其功能和效用充分發(fā)揮。

4 結(jié)語(yǔ)

在不斷發(fā)展中，對(duì)現(xiàn)代建筑施工提出了更高的要求，在項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)的時(shí)候，要滿足多元化功能需求，建筑電氣系統(tǒng)作為重要組成部分，是規(guī)劃設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。電氣系統(tǒng)規(guī)劃是一項(xiàng)復(fù)雜性的工作，既要滿足專業(yè)性、安全性、實(shí)用性等方面的要求，也需要融入節(jié)能環(huán)保和低碳經(jīng)濟(jì)理念，轉(zhuǎn)變以往粗放式的建筑電氣設(shè)計(jì)，降低資源和能源的消耗及浪費(fèi)。還要促進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)建筑電氣的自動(dòng)化控制、智能化管理和遠(yuǎn)程控制，確保其運(yùn)行的安全可靠性，協(xié)助節(jié)能控制目標(biāo)更好地實(shí)現(xiàn)。