楼宇供配电系统自动化解决方案———楼宇供配电系统自动化解决方

［编辑简介］：本文简要介绍了智能建筑的概念和楼宇自动化系统的构成，针对楼宇供配电自动化系统设计原则，提出供配电系统的保护配置及解决方案。［摘要］：［关键词］：楼宇 供配电系统 智能建筑　
  1 智能建筑概述
  
　 智能建筑是为了适应现代信息社会对建筑物各功能、环境和高效管理的要求，在传统建筑的基础上发展起来的。智能化建筑通过对建筑物的四个基本要素，即结构、系统、服务、管理以及它们之间的内在关联的最优化设计，使其发挥最高效率，同时又以最低的保养成本，最有效的方式来管理本身资源，给业主提供一个投资合理又拥有高效率的优雅舒适、便利快捷、高度安全的环境空间；帮助大厦的主人、财产的管理者和拥有者意识到他们在诸如费用开支、商务活动和人身安全等方面得到最大利益的回报；并提供反应快、效率高和有支持力的环境，使用户能达到其业务目标。智能建筑它具备三个基本条件：
(1)安全、舒适的环境，即具有消防功能、温度和湿度控制功能以及灯光及其它楼宇设备的控制功能；
(2)良好的通信网络设施，使数据信息能够在大厦内传输；
(3)足够的对外通信设施与通信能力。
可见，智能化建筑是一个综合性概念，我国智能建筑权威机构一中国智能建筑专业委员会对“智能建筑”的定义是：利用系统集成的方法，将智能型计算机、计算机网络技术、通信技术、信息技术与建筑艺术有机地结合在一起，通过对设备的自动监控、对信息资源的管理和对使用者的信息服务及其与建筑的优化组合以获得的投资合理、适合信息社会需要并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活等特点的建筑物。由此可见，智能建筑是先立足于建筑物本身，然后是配备许多现代的能给人们营造舒适、便利、灵活、安全生活的相关技术与服务。
  2 智能建筑的构成
　　智能建筑(Intelligent Building，IB)主要采用计算机技术对建筑物内的设备进行自动控制和管理，并对用户提供信息和通信服务等。目前它能提供的主要功能和特点如下：(1)能对各种信息进行通信并具有信息处理功能；(2)能实现办公自动化(OA)；(3)能对建筑物内机械电气设备等进行综合自动控制，实现各种设备运行状态监视和统计记录的设备管理自动化；(4)建筑物具有充分的适应性和可扩展性，具有良好的节能和环境保护功能。在此功能和特点的基础上，建筑智能化结构由四大系统组成：楼宇自动化系统(BuildingAutomationSystem，BAS)、办公自动化系统(OfficeAutomationSystem， OAS)、通信网络系统(Communication NetworkSystem，CNS)、结构化综合布线系统(StructureCablingSystem，SCS)。
　　楼宇自动化系统是采用计算机对建筑物内所有机电设施进行自动控制。一般有以下两个子系统：环境控制管理子系统；安防与消防子系统。环境控制主要包括：暖通空调系统控制、给排水控制系统控制、运输系统控制、供配电系统的控制。 　　楼宇供配电系统是智能建筑十分重要的组成部分。我国楼宇供配电系统设计管理尚处于初创阶段，1997年建设部颁布了 (建筑智能化系统系统工程设计管理暂行条例》，这是第一部行业管理规定。随后，许多省、市、自治区制订了自己的《智能建筑设计标准》，国家标准BG／T50314-2000于2000年7月正式颁布。
3 楼宇供配电自动化系统设计原则
3.1 稳定可靠性原则
　　必须保证供配电自动化系统具有高的可靠性和抗干扰能力。宜选用成熟的、通过国家认定的检测机构检测的，经过现场运行考验的综合保护与测量一体化技术的自动化系统。
3.2 规范性原则
　　供配电自动化系统的设计应执行国家、行业的有关标准、规范及规程、规定。优先选择生产、服务规范化的供配电自动化系统。供配电自动化系统的各种接口规约应逐步采用国家或行业标准，对特殊通讯规约应具备详尽规约文本。直流系统及计量系统的建设宜与供配电自动化系统通盘考虑。
3.3 分层分布式原则
　　对于楼宇供配电自动化建设，宜推行分层分布式系统。充分应用现场总线等先进通讯技术解决楼宇内数据交换问题。 3．4 保护功能独立性原则
　　由于保护在供配电系统中的特殊重要地位， 自动化系统中保护功能应相对独立，不依赖于通讯网，其他一些重要的控制设备，例如备用电源自动投入装置等，也不依赖通讯网，而设置专用的装置。
3．5 分散化原则
　　单元装置可靠性高，抗干扰能力强，部分间隔设备具备就地安装能力，并逐步向全分散全下放化过渡。
3．6 灵活开放性原则
　　自动化系统应具备灵活的结构平台，系统扩展方便。供配电自动化系统必须具备与楼宇自动化其他系统集成的能力。
  4 楼宇供配电系统的保护配置及解决方案
4.1 楼宇供配电系统自动化的功能配置
　　楼宇供配电系统是整个建筑物的动力系统，它为楼宇内部的空调系统、给排水系统、照明系统、电梯系统、消防及安防系统等提供正常运转所需的电力能源。楼宇供配电系统一般为10KV小电流接地系统，供电方式有单母线方式、双母线方式和双供电方式，负荷具有密度大(一般大于100W／m2)、峰谷差率大、谐波大的特点。实现中压系统自动化一般采用微机保护装置，而实现低压系统自动化一般采用网络电力仪表。
　　早期的继电保护大都采用电磁式保护，接点多、接线烦琐、调试整定困难、可靠性差。微机保护采用计算机技术、电力自动化技术、通讯技术等多种高新技术，集保护、测量、控制、监测、通讯于一体，是实现电力系统自动化的基础硬件装置，是构成智能化开关柜的理想电器元件。对楼宇供配电系统自动化来说，微机保护装置应具有下述功能：
　　(1)保护功能。速断、限时速断、定时限(反时限)过流、零序电流、低压、变压器温度、瓦斯、重合闸、备自投、PT切换、接地、控制回路断线告警等，各保护单元也可根据用户要求加入低电压闭锁过电流、不平衡电流、PT断线报警等保护；
　　(2)测量功能。相／线电压、相／线电流、保护电流、零序电流、功率因数、频率、有功功率、无功功率、有功电度、无功电度以及电度累计量；
　　(3)远方管理。通过总控单元可实现远方控制、远方信号、远方调整、远方测量、远方改变定值、保护远方投退、远方设定电度底码、信号远方复归等功能；
　　(4)通讯功能。通过RS485／CAN／以太网通讯接口，实现远方通讯及控制；
　　(5)控制功能。本地／遥控操作各类可控开关设备，如断路器的分合操作等；
　　(6)事件追忆功能。具有30个以上事件追忆功能，可记录事件的时间、类型及动作值。
　　应该指出的是，与电力系统不同，楼宇供配电系统的一次回路简单，所涉及的保护功能也较少，线路保护和电器设备保护只有几种(往往不多于4种)，因此，体积小、价格低、操作简单的微机保护装置更受用户的欢迎。
4．2 供配电系统自动化解决方案
　　供配电自动化系统一般采用分层分布式结构，分为站级层及间隔层两部分。站级层由前置机及后置机组成，前置机实现通讯及远传功能；后置机实现实时监测功能；间隔层由测控单元组成，继电器保护功能相对独立，提高系统运行可靠性及维护能力。
4．3 监控系统应具有的功能
　　当地监控系统是一个本地后台，实现系统的维护、更新、参数定义、SCADA功能、事件告警、操作与控制、历史数据保存、报表输出等。
　　(1)系统参数定义
　　①设备连接的增加、删除、启用、停用；
　　②各设备的规约类别定义；
　　③设备的识别地址和内部地址重定义；
　　④各设备数据采集的时间间隔定义；
　　⑤通信通道的通信参数定义；
　　⑥设备需采集数据项的定义(相电流、相电压、线电压、有功功率、无功功率、功率因数等)；
　　⑦采集数据的原始工程值和状态量对应关系；
　　⑧采集数据的原始工程值和实际测量的换算定义；
　　⑨计算数据的计算式定义；
　　⑩测量点的数据项对应定义；
　　11)历史数据存储定义(存储方式、时间等)；
　　12)转发通道的工作方式、地址、规约等参数的定义；
　　13)各转发通道的转发状态量顺序定义；
　　14)各转发通道的转发模拟量顺序定义；
　　 15)各转发通道的转发模拟量系数定义；
　　16)各转发通道的遥控／顷序定义；
　　17)告警事件的语音组合定义；
　　18)告警事件的记录定义记录；
　　19)各种报表格式定义；
　　20)远程定值下载的数据顺序与格式定义；
　　21)在线仿真数据的定义。
(2)画面编辑
　　①监控界面图库的建立、管理、使用；
　　②监控界面的所见所得作图(一次接线图、遥信遥测表等)；
　　③监控界面的图形与状态量、模拟量的二次定义与对应；
　　④实时数据的多种显示方式，如棒图、饼图、百分比等；
　　⑤定义功能的关联实现。
(3)画面显示
　　①一次接线图；
　　②遥信遥测表；
　　③测量点的自动棒图显示；
　　④通信通道状态显示。
(4)历史数据查询
　　①历史数据的多条件、多方式查询；
　　②历史数据的分析、统计、输出；
　　③历史数据的多种显示方式，如曲线、比较图等。
(5)安全功能
　　①操作和使用人员的定义和管理；
　　②进行控制操作时进行口令和权限的确认；
　　③进行定值修改时进行口令和权限的确认；
　　④进行系统数据修改、运行方式改变、定义数据操作时进行：口令和权限的确认。
(6)在线数据仿真功能
　　①在线遥信状态量数据仿真；
　　②在线遥测模拟量数据仿真；
　　③在线操作模拟；
　　④在线告警事件模拟。
(7)数据统计、计算、存储
　　①根据历史数据的存储定义进行历史数据的处理与存储；电压合格率统计；
　　②一次设备动作次数统计。
(8)控制与调节
　　①一次设备“合”、“分”闸操作；
　　②保护定值管理(召唤、修改、下载、记录)；
　　③非采集遥测的人工置数；
　　④非采集遥信的人工置位；
　　⑤一次设备操作的“远方”、“当地”操作封锁。
(9)事件告警
　　①告警事件发生时，推出相应界面；
　　②告警事件发生时，自动播放语音组合；
　　③实时打印告警事件；
　　④记录事件详细信息(作为历史事件)。
(10)报表及打印
　　①各种报表(日报、月报、年报等)格式定义；
　　②报表召唤打印和定时打印；
　　③历史事件信息打印；
　　④事件信息实时打印；
　　⑤图形打印。
  5 建筑智能化系统集成
　　建筑智能化系统集成包括两方面内容：一是组建计算机网络；二是将各个子系统集成使其成为一个有机整体。建筑智能化的核心是3A，即楼宇自动化BA、办公自动化OA、通讯自动化CA。此3A并不是孤立的，它是通过系统集成将此三个系统进行有机的结合，使大楼各项设施的运转达到高效、合理。建筑智能化系统集成框图。
　　随着信息技术的发展，美日等国首先提出了建筑智能化的问题，建筑智能化系统工程在我国统称为“智能建筑”，电子信息技术和建筑技术的日新月异是智能建筑发展的先决条件。智能建筑是城市现代化、信息化的重要标志。楼宇供配电自动化系统是智能建筑必不可少的组成部分，它大大提高了整个供配电系统的管理水平，很方便地与其他楼宇自动化系统联网，构成完整的楼宇自动化监控系统。它可广泛地用于楼宇、文体中心、公共设施、机场、车站等自动化控制程序要求较高的各种民用设施中。