智能建筑電力監控自動化系統的實踐應用
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易允恒
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和通訊技術對建筑的設備進行自動監控，對信息資源進行管理和為用戶提供信息服務等。美國智能建筑研究機構把智能建筑定義為：通過對建筑物的結構、系統、服務和管理四個基本要素以及它們之間的內在聯系的*優組合來提供一個投資合理，又具有高效、舒適、便利的環境。對于建筑管理者來說，智能建筑應當具有一套管理、控制、維護和通信設施，能夠在花費比較少的條件下，有效地進行環境控制、安全檢查、報警監視，能夠實時地與城市管理部門取得聯系。
智能電力監控系統利用計算機、計量保護裝置和總線技術，對中、低壓配電系統的實時數據、開關狀態及遠程控制進行了集中，集中管理。該電力監控系統可以為企業提供“監控一體化”的整體解決方案，主要包括實時歷史數據庫、工業自動化組態軟件、電力自動化軟件、“軟”控制策略軟件、通信網關服務器、OPC產品、Web門戶工具等，可以廣泛地應用于企業信息化、DCS系統、PLC系統、SCADA系統。
一、智能建筑電力監控自動化的思路形成
1.智能建筑的發展歷程
智能建筑并不是我國的產物，它*早出現在美國，上世紀八十年代中期，由于智能技術的發展，美國建筑行業中出現了新的建筑概念。1984年，美國城市廣場的建成，標志著世界上座實質意義的智能建筑產生。從此之后，美國建筑行業中掀起了一股智能化浪潮，到了九十年代末，美國已經實現百分之七十的辦公大樓智能化。我國的智能建筑同發達國家相比起步較晚，這一概念是在上世紀九十年代末期引入到中國的，而實現快速發展，還是在二十一世紀，隨著我國電子技術和信息技術的不斷發展，為職能建筑的建設提供了技術支持，而且由于國家同世界聯系的加大和現代化建設的深化，職能建筑的市場龐大，成為我國的一項新興產業。智能建筑是時代和科技發展的要求，也是未來建筑業的一大趨勢。
2.電力監控自動化在智能建筑中的功能發揮
(1)在智能建筑中，自動化的電力監控系統能夠實現方便快捷的人機交互。這一系統能夠顯示建筑中的各種電壓網絡配置線路情況，并且通過系統對實現現場畫面的隨時切換以及導航輔助。除此之外，這種電力監控系統在運行過程中能夠進行非正常環節的智能化著色，直觀地反映問題。由于數據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控界面，有利于人機交互。
(2)自動化電力監控系統可以做到對于智能建筑中各項數據的自動采集和自動處理。監控系統可以根據實際需要對建筑中的各項指標(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據采集，并且根據需要和事先設計對數據進行自動分析和處理，將*后的各項信息傳遞給使用者。并且系統內帶有自動儲存功能，方便使用者的調出。
(3)自動化電力監控具有遙信、遙測、遙調、遙控和遙設功能，俗稱“五遙”。這是智能建筑中電力監控的重要的系統功能，具有十分強大的控制能力。遙信功能能夠實現對于開關組的自動監控和自動預警；遙測能夠實現對于素具的自動分析和處理，并自動生成報表；遙調則能夠自動調節變壓器；遙控則是實現自動實行操作的關鍵；遙設用于遠方修改分散繼電保護裝置的定值以及對各種設備運行狀態的調整。
二、智能建筑電力監控自動化實踐運用
1.常規電力監控系統的運用
常規監控是指，為了能夠有效地對電力系統中的各個節點的電流電壓、功率電能、運行狀態等進行數據檢測，參數統計和分析，并能夠實現預警和自動控制，在電力系統中建立的一種監控手段。下面就某高校的電力控制系統進行實際分析。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，每個變電站的內部有六十條低壓輸出線。為了能夠保障校區的正常運作，學校采用了電力監控系統，根據實際情況將整個監控系統分為了六個子工作平臺和對這些平臺實施遠程控制的監控中心，通過一百兆的光纖以太網絡來進行主要通訊，子平臺中運用了modbus總線來實行現場監控，在監控中心分別設立進行數據采集和分析的服務器和實施監控的服務器。在設備的配置方面，運用了目前較為常規的設備。
2.自動化電力監控總體運用
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有充分的了解，以便獲知建筑對于電力監控的需求；其次要將整個智能建筑的電力系統實行劃分，按照不同電壓等級或者是不同分布情況分為若干個區域，這樣方便自動電力監控系統的布置和安裝；要在每個區域內的每條回路中設置具體的如遙控遙信等裝置。在系統的設計和配置過程中，要遵循一定的規律，比如對于建筑內中比較重要的電力線路要實現至少三遙和電能質量監視等功能，網絡和系統的集成要聘用具有專業集成能力的運營商來進行，實現網絡的優化。在電力監控的網絡構建方面，可以采用MODBUS協議，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的接入過程中不容易產生沖突。網絡架構也是自動化電力監控運用中十分關鍵的環節。
3.電能質量監控運用
對于一些特殊的智能建筑而言，對于自動電力監控系統除了要實現常規的電力監控外，還要對于一些特別的參數進行監控，比如諧波，電壓以及頻率等方面的波動進行監控，以便滿足特殊建筑的要求。下面就某工業建筑的該系統運用進行介紹和分析，該建筑中一共擁有三條相互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。在整個系統中，采用的是CM4000電力監控系統，首先要實現對于電能質量的監控，主要是THD的諧波變形和擾動監控，其次實現事件和數據的采集和儲存。
三、安科瑞Acrel-2000Z電力監控系統解決方案
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、開關柜綜合測控裝置、電氣接點無線測溫產品、電能質量在線監測裝置、配電室環境監控設備、弧光保護裝置等設備組成綜合自動化的綜合監控系統，實現了變電、配電、用電的安全運行和全面管理。監控范圍包括用戶變電站、開閉所、變電所及配電室等。
Acrel-2000Z電力監控系統是安科瑞電氣股份有限公司根據電力系統自動化及無人值守的要求，針對35kV及以下電壓等級研發出的一套分層分布式變電站監控管理系統。該系統是應用電力自動化技術、計算機技術、網絡技術和信息傳輸技術，集保護、監測、控制、通信等功能于一體的開放式、網絡化、單元化、組態化的系統，適用于35kV及以下電壓等級的城網、農網變電站和用戶變電站，可實現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，為變電站安全、穩定、經濟運行提供了堅實的保障。
2.應用場所
適用于軌道交通，工業，建筑，學校，商業綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統工程設計、施工和運行維護。
3.系統架構
Acrel-2000Z電力監控系統采用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網絡通信層和現場設備層，組網方式可為標準網絡結構、光纖星型網絡結構、光纖環網網絡結構，根據用戶用電規模、用電設備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網方式。
4.系統功能
4.1實時監測：直觀顯示配電網的運行狀態，實時監測各回路電參數信息，動態監視各配電回路有關故障、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：查詢各回路或設備時間的運行參數。
4.5實時告警：具有實時告警功能，系統能夠對配電回路遙信變位，保護動作、事故跳閘等事件發出告警。
4.6歷史事件查詢：對事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析。
4.7電能統計報表：系統具備定時抄表匯總統計功能，用戶可以自由查詢自系統正常運行以來任意時間段內各配電節點的用電情況。
4.8用戶權限管理：設置了用戶權限管理功能，可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限。
4.9網絡拓撲圖：支持實時監視并診斷各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構。
4.10電能質量監測：可以對整個配電系統范圍內的電能質量和電能可靠性狀況進行持續性的監測。
4.11遙控功能：可以對整個配電系統范圍內的設備進行遠程遙控操作。
4.12故障錄波：可在系統發生故障時，自動準確地記錄故障前、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態信息。
4.14Web訪問：展示頁面顯示變電站數量、變壓器數量、監測點位數量等概況信息，設備通信狀態，用電分析和事件記錄。
4.15APP訪問：設備數據頁面顯示各設備的電參量數據以及曲線。
5.系統硬件配置
四、結語
綜上所述，從宏觀方面來講，智能建筑在國家發展、行業轉型中發揮著巨大的作用，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，提高人們的生活質量，改善生活環境。在國家經濟不斷發展的今天，智能建筑已經成為一項新興產業。智能建筑設計的內部系統很多，它是由各個不同職能系統組成的整體，其中，自動化的電力監控系統是關鍵，在整體中的作用十分突出，在實踐運用的過程要多引進技術，和其他系統做好銜接，發揮出其*大的功能。
【參考文獻】
[1]紀文革.智能建筑電力監控自動化的思路形成和實踐.
[2]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版.
