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建筑工程供配电系统设计及实践

电力自动化系统是一种基于先进的运行理念,将现代通信网络与供配电技术相结合的综合化供配电管理系统。电力自动化系统主要借助计算机系统远程控制电力设备,随时关注设备的运行状态,一来可以大幅度减少人工作业量,二来当系统运行状态异常时能够第一时间发现问题并及时报修。另外,电力自动化系统也可以实时监控电能质量,其构造灵活,监测和控制功能多样化,并且能够按照操作员的设计稳定可靠地运行。除此以外,系统功能可以按照技术人员的设计思路适当拓展,支持人机交互,使用时方便简捷。本文基于自动化供配电系统建设要求,对建筑工程自动化供配电系统的设计及应用思路进行深度解析,为该系统的普及提供可靠的技术材料。

1建筑工程供配电自动化的总体要求

1.1规范。自动化供配电电力设备制造企业必须按照国家、行业所设定的技术规程、质量标准设计自动化供配电系统,根据国标和行业规范设计接口规约,特殊通讯规约必须以文本形式提出具体要求。使用单位也应该使用制造和服务比较规范的自动化供配电系统,并且在施工建设过程中必须通盘考虑直流系统和计量系统的相关规划。1.2分层布置。对于建筑设计,笔者建议使用分层分布式自动化供配电系统,该方法可以尽可能地使用现场总线等通信通道进行建筑内的数据交换,就地取材,方便简捷。1.3灵活开放。供配电自动化控制系统的结构平台必须灵活多样,以便于在后续的运行管理中更加便捷地拓展系统功能。也就是说,要求自动化供配电系统的功能和设计必须与建筑内的其它控制系统有效集成。1.4保护功能相对独立。保护功能是供配电系统最主要的功能之一。在自动化电力控制系统中,各项保护功能不能过度依赖通信网,而是保持各自的独立性,备用电源自动投入装置等电力控制设施也应该设置专用的装置,并且相对独立,以确保各自能够灵活地发挥各自的电力控制功能。1.5稳定可靠。自动化供配电系统应具备良好的抗干扰能力,并且必须保持稳定可靠的运行状态。建议在建筑施工中选用那些经过国家检测机构认证的、现场运行测试综合得分较高的综合化、自动化电力控制系统。

2建筑工程自动化供配电系统的设计

2.1系统的基本组成。自动化供配电系统采用基于双以太网的分层分布式监控模式。它包括监控中心、间隔层和站级层。间隔层通过通信网络直接连接一次设备,然后基于以太网对电能信息进行收集,同时对相关信息进行传输。连接着智能电子仪表经总线的间隔层可以满足站级层的通信需要,柴油发电机、变压器、直流系统以及冷水机组起动柜直接与站级层通信。站级层设备为工业级MCU,站级层集中采集电力设备的运行参数以及在运行中发生的事件信息,然后将这些参数和信息传输至监控中心的通信管理机中,并接收和执行监控主机的控制指令。2.2变电所自动化。建筑工程变电站综合自动化系统主要分为集中式系统和分层分布式系统两类。集中式系统(见图1)是保护和监控彼此独立,各自有一套数据采样、计算系统,通过通信网络连接。分层分布式系统(见图2)是按回路设计保护、监控、数据采集等功能,各回路间通过网络与主机连接。2.3配电网自动化。配网自动化应建立在信息化的基础上,将配电系统在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成,构成完整的自动化系统,实现配电网及其设备正常运行及事故状态下的监测、保护、控制以及用电和配电管理自动化。该系统的主体架构如图3所示。配电GIS系统定位作为配网调度自动化系统的基础数据平台,负责系统内所有信息的录入及管理,同时该系统也是站外数据为唯一的录入入口,能够录入和维护系统上站外馈线图形、属性及运行参数,利用相关数据配电GIS可自动生成总的环网图、接线图、单线图等,并且该系统还能够将站外馈线图模GIS系统导入进来,用来实现集中维护模型。由此,调度自动化主站具备多项功能,其中图形模块数据库负责网络协议、实测数据参数、站外图形等维护。为了兼容更多的数据和通信接口,便于更好的拓展接入新规约,要求配网调度自动化系统的支撑平台实现系统应用统一管理,同时具备完善科学的分层分布式结构设计和平台模块。此外,为了使系统可以被更多应用调用,便于和其它系统的共享和管理,商用数据库应具备开放的、标准SQL语言接口。利用终端设备和通信系统,配电网SCADA可将配电网的各项情况及时传递给主站,可在主站远程监控配电网络,结合一次网络的实际情况,对符合采集要求的各部件进行数据采集,包括开闭站、配电变压器、环网柜、10kV线路柱上开关等,具体的采集信息内容包括相关运行数据、保护动作信息及配电开关的状态等。其中开闭站主要包括三项功能:一是数据转发功能;二是馈线自动化功能;二是SCADA监控功能,即遥信、遥测、遥控功能。经使用一段时间后发现,该系统的各项工作性能及其参数都无异常情况出现,能够满足当前的实际工作需求,且未来五年内配电网的需求都能够得到有效满足,因为该系统不会随着配电线路数量的增加而性能下降,其能够随着配电网功能和规模的扩展而自动的进行线性无缝扩充。2.4断路器、接触器的遥控操作。对于供配电网络自动化系统来说,要想充分发挥其作用,实时监测是必要条件,而实时监测离不开监控系统的支撑,只有科学安装了监控系统,才能实现对各部件的遥控操作,比如接触器、断路器等。为防止系统的正常及安全运行,监控系统设置了操作权限,只有被授予操作权限的作业人员才可操作该系统。并且系统支持变电站操作票自动生成功能,也就是说可以先利用后台的监控主机模拟监控操作,经系统确认各种操作项目均无异常时能够自动生成并打印操作票,现场人员对照该操作票,按照“选择一返校一执行”二级校验模式正式操作监控功能。系统的每一次操作都会被记录存盘。监控系统具有实现硬件闭锁、软件防误的功能,能够最大限度地避免各类异常情况甚至是事故的出现。系统可自动对各个操作命令进行分析及判断,只有接收到正确的操作命令后系统才会按照操作命令行事,若系统发现是误操作,可自行闭锁该项操作,并将异常情况提示给相关工作人员,保证各项操作的正确率。

3供配电系统的维护

要想保证供配电系统的正常安全运行,维护工作是必不可少的一个关键环节,其内容主要包括维护配电线路、维护供电设备、养护供电设备设施等。其中维护配电线路的具体内容包括两个方面,即维护电缆线路和维护架空线路;维护供电设备及设施的具体内容包括两个方面,即日常巡视维护和定期检查保养。预防性的维护和巡视可在供电系统工作的情况下开展,其内容主要是针对设备的外观,进行巡视、观察、清扫、加油等工作,若在维护和巡视期间发现异常情况,应及时报告给相关人员和部门,针对可能存在的设备问题及时开展对设备的分析检测,严格依照相关规范标准进行操作,可维修的安排维修,需更换的及时更换,确保所有作业中的设备处于正常状态。

4结束语

随着社会的不断发展,用电量与日俱增,无疑对供配电系统运行管理提出了更高的要求,面对这种形势,电力自动化系统的应用是大势所趋,它不仅能够提高供配电系统运行管理效率,还能够提高电力的质量,但电力自动化系统在供配电系统中的应用还不够完善,应采取措施加强电力自动化系统的管理,促进供配电系统的发展。

参考文献:

[1]吴凡.建筑供配电自动化系统设计与实现[J].江西建材,2017(13):196,203.

[2]曾少杰.建筑供配电自动化系统设计及其实现[J].民营科技,2016(04):172.

[3]莫理莉.智能建筑中电力监控系统应用研究[D].华南理工大学,2011.

作者:牛美英 渠基磊 齐国栋 单位:邢台职业技术学院

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