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智能建筑電力監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)踐應(yīng)用
更新時(shí)間:2023-03-23點(diǎn)擊次數(shù):1104次
智能建筑電力監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)踐應(yīng)用
任運(yùn)業(yè)
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(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)對(duì)建筑的設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控,對(duì)信息資源進(jìn)行管理和為用戶提供信息服務(wù)等。美國(guó)智能建筑研究機(jī)構(gòu)把智能建筑定義為:通過(guò)對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理四個(gè)基本要素以及它們之間的內(nèi)在聯(lián)系的*優(yōu)組合來(lái)提供一個(gè)投資合理,又具有高效、舒適、便利的環(huán)境。對(duì)于建筑管理者來(lái)說(shuō),智能建筑應(yīng)當(dāng)具有一套管理、控制、維護(hù)和通信設(shè)施,能夠在花費(fèi)比較少的條件下,有效地進(jìn)行環(huán)境控制、安全檢查、報(bào)警監(jiān)視,能夠?qū)崟r(shí)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(jì)算機(jī)、計(jì)量保護(hù)裝置和總線技術(shù),對(duì)中、低壓配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、開(kāi)關(guān)狀態(tài)及遠(yuǎn)程控制進(jìn)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(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件、電力自動(dòng)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(dòng)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(guó)的產(chǎn)物,它*早出現(xiàn)在美國(guó),上世紀(jì)八十年代中期,由于智能技術(shù)的發(fā)展,美國(guó)建筑行業(yè)中出現(xiàn)了新的建筑概念。1984年,美國(guó)城市廣場(chǎng)的建成,標(biāo)志著第一座實(shí)質(zhì)意義的智能建筑產(chǎn)生。從此之后,美國(guó)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(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)百分之七十的辦公大樓智能化。我國(guó)的智能建筑同發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)的,而實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展,還是在二十一世紀(jì),隨著我國(guó)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(guó)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(chǎng)龐大,成為我國(guó)的一項(xiàng)新興產(chǎn)業(yè)。智能建筑是時(shí)代和科技發(fā)展的要求,也是未來(lái)建筑業(yè)的一大趨勢(shì)。
2.電力監(jiān)控自動(dòng)化在智能建筑中的功能發(fā)揮
(1)在智能建筑中,自動(dòng)化的電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)方便快捷的人機(jī)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(guò)系統(tǒng)對(duì)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面的隨時(shí)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(yùn)行過(guò)程中能夠進(jìn)行非正常環(huán)節(jié)的智能化著色,直觀地反映問(wèn)題。由于數(shù)據(jù)的處理能力的強(qiáng)大特性,顯示狀況的刷新率高,實(shí)時(shí)性強(qiáng)。這些性能共同組成了友好的監(jiān)控界面,更有利于人機(jī)交互。
(2)自動(dòng)化電力監(jiān)控系統(tǒng)可以做到對(duì)于智能建筑中各項(xiàng)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和自動(dòng)處理。監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)建筑中的各項(xiàng)指標(biāo)(比如電流、頻率、電器運(yùn)行狀況、溫度等等)實(shí)施定時(shí)或是全時(shí)段的數(shù)據(jù)采集,并且根據(jù)需要和事先設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分析和處理,將*后的各項(xiàng)信息傳遞給使用者。并且系統(tǒng)內(nèi)帶有自動(dòng)儲(chǔ)存功能,方便使用者的調(diào)出。
(3)自動(dòng)化電力監(jiān)控具有遙信、遙測(cè)、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(qiáng)大的控制能力。遙信功能能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于開(kāi)關(guān)組的自動(dòng)監(jiān)控和自動(dòng)預(yù)警;遙測(cè)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于素具的自動(dòng)分析和處理,并自動(dòng)生成報(bào)表;遙調(diào)則能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)變壓器;遙控則是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)實(shí)行操作的關(guān)鍵;遙設(shè)用于遠(yuǎn)方修改分散繼電保護(hù)裝置的定值以及對(duì)各種設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的調(diào)整。
二、智能建筑電力監(jiān)控自動(dòng)化實(shí)踐運(yùn)用
1.常規(guī)電力監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用
常規(guī)監(jiān)控是指,為了能夠有效地對(duì)電力系統(tǒng)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流電壓、功率電能、運(yùn)行狀態(tài)等進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè),參數(shù)統(tǒng)計(jì)和分析,并能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)警和自動(dòng)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(jìn)行實(shí)際分析。該高校自身?yè)碛辛鶄€(gè)十千伏級(jí)別的變電站,每個(gè)變電站有三臺(tái)三百八十伏的變壓器,每個(gè)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(yùn)作,學(xué)校采用了電力監(jiān)控系統(tǒng),根據(jù)實(shí)際情況將整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)分為了六個(gè)子工作平臺(tái)和對(duì)這些平臺(tái)實(shí)施遠(yuǎn)程控制的監(jiān)控中心,通過(guò)一百兆的光纖以太網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行主要通訊,子平臺(tái)中運(yùn)用了modbus總線來(lái)實(shí)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控,在監(jiān)控中心分別設(shè)立進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析的服務(wù)器和實(shí)施監(jiān)控的服務(wù)器。在設(shè)備的配置方面,運(yùn)用了目前較為常規(guī)的設(shè)備。
2.自動(dòng)化電力監(jiān)控總體運(yùn)用
首先在運(yùn)用前要做好智能建筑的實(shí)際分析,要對(duì)建筑中的各項(xiàng)系統(tǒng)有充分的了解,以便獲知建筑對(duì)于電力監(jiān)控的需求;其次要將整個(gè)智能建筑的電力系統(tǒng)實(shí)行劃分,按照不同電壓等級(jí)或者是不同分布情況分為若干個(gè)區(qū)域,這樣方便自動(dòng)電力監(jiān)控系統(tǒng)的布置和安裝;要在每個(gè)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(jì)和配置過(guò)程中,要遵循一定的規(guī)律,比如對(duì)于建筑內(nèi)中比較重要的電力線路要實(shí)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(yùn)營(yíng)商來(lái)進(jìn)行,實(shí)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(diǎn)是具有很高的開(kāi)放和通用性,在對(duì)建筑中其他系統(tǒng)的接入過(guò)程中不容易產(chǎn)生沖突。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也是自動(dòng)化電力監(jiān)控運(yùn)用中十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。
3.電能質(zhì)量監(jiān)控運(yùn)用
對(duì)于一些特殊的智能建筑而言,對(duì)于自動(dòng)電力監(jiān)控系統(tǒng)除了要實(shí)現(xiàn)常規(guī)的電力監(jiān)控外,還要對(duì)于一些特別的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控,比如諧波,電壓以及頻率等方面的波動(dòng)進(jìn)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(yùn)用進(jìn)行介紹和分析,該建筑中一共擁有三條相互獨(dú)立的四十千瓦的輸入線,十千瓦母線分段運(yùn)行,每個(gè)母線中擁有八個(gè)四百伏的變壓器,每個(gè)變壓器中有七十條回線。在整個(gè)系統(tǒng)中,采用的是CM4000電力監(jiān)控系統(tǒng),首先要實(shí)現(xiàn)對(duì)于電能質(zhì)量的監(jiān)控,主要是THD的諧波變形和擾動(dòng)監(jiān)控,其次實(shí)現(xiàn)事件和數(shù)據(jù)的采集和儲(chǔ)存。
三、安科瑞Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)解決方案
1.概述
針對(duì)用戶變電站(一般為35kV及以下電壓等級(jí)),通過(guò)微機(jī)保護(hù)裝置、開(kāi)關(guān)柜綜合測(cè)控裝置、電氣接點(diǎn)無(wú)線測(cè)溫產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置、配電室環(huán)境監(jiān)控設(shè)備、弧光保護(hù)裝置等設(shè)備組成綜合自動(dòng)化的綜合監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了變電、配電、用電的安全運(yùn)行和全面管理。監(jiān)控范圍包括用戶變電站、開(kāi)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(dòng)化及無(wú)人值守的要求,針對(duì)35kV及以下電壓等級(jí)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(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息傳輸技術(shù),集保護(hù)、監(jiān)測(cè)、控制、通信等功能于一體的開(kāi)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(jí)的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶變電站,可實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的控制和管理,滿足變電站無(wú)人或少人值守的需求,為變電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的保障。
2.應(yīng)用場(chǎng)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(dòng)化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。
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(jì),可分為三層:站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場(chǎng)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè):直觀顯示配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電參數(shù)信息,動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路有關(guān)故障、告警等信號(hào)。
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(yùn)行報(bào)表:查詢各回路或設(shè)備某一時(shí)間的運(yùn)行參數(shù)。
4.5實(shí)時(shí)告警:具有實(shí)時(shí)告警功能,系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈愤b信變位,保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。
4.6歷史事件查詢:對(duì)事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理,方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯,查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。
4.7電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表:系統(tǒng)具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能,用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來(lái)任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)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(jí)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(shí)時(shí)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(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
4.10電能質(zhì)量監(jiān)測(cè):可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測(cè)。
4.11遙控功能:可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。
4.12故障錄波:可在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過(guò)程的各種電氣量的變化情況。
4.13事故追憶:可自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)穩(wěn)態(tài)信息。
4.14Web訪問(wèn):展示頁(yè)面顯示變電站數(shù)量、變壓器數(shù)量、監(jiān)測(cè)點(diǎn)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(wèn):設(shè)備數(shù)據(jù)頁(yè)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(yǔ)
綜上所述,從宏觀方面來(lái)講,智能建筑在國(guó)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(gè)國(guó)家科技文化水平、綜合國(guó)力的象征。從微觀方面來(lái)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(guó)家經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的今天,智能建筑已經(jīng)成為一項(xiàng)新興產(chǎn)業(yè)。智能建筑設(shè)計(jì)的內(nèi)部系統(tǒng)很多,它是由各個(gè)不同職能系統(tǒng)組成的整體,其中,自動(dòng)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(shí)踐運(yùn)用的過(guò)程要多引進(jìn)先進(jìn)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(xiàn)】
[1]紀(jì)wen革.智能建筑電力監(jiān)控自動(dòng)化的思路形成和實(shí)踐.
[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.
作者簡(jiǎn)介:
任運(yùn)業(yè),男,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)。