楼宇变配电系统的智能控制分析

1 楼宇变配电系统智能控制技术

变配电系统作为楼宇的动力系统，其负荷密度较大、谐波大、峰谷差率高，同时对供电的质量也具有较高的要求[1]。楼宇变配电系统智能控制技术通过建立智能控制系统对楼宇变配电系统的运行状态以及供电质量进行实时自动化监测与控制，从而确保变配电系统的安全、稳定运行，并实现高效节能的目标。

1.1 楼宇变配电智能控制系统的构成

根据在系统中所处的地位与实现的功能，楼宇变配电智能控制系统主要由管理层、网络通讯层和现场设备层三大部分构成。

（1）管理层位于监控中心，由安装了智能控制系统软件的计算主机和一系列外围设备（主控台、显示屏、打印设备、不间断电源等）等组成，系统通讯模块通过专用的硬件接口和通讯协议实现与网络通讯层的通讯，接受其打包上传的变配电系统监测数据，并将经过控制系统软件自动分析处理后生成的相关控制指令以及人工控制指令下发至网络通讯层，实现对变配电系统的整体监测与控制。

（2）网络通讯层作为中转单元，采用通讯服务器、网关以及交换机等，将管理层与现场设备层连接起来并实现二者之间的数据交换。具体体现在其主要负责与现场设备层的各类设备通讯，采集处理现场设备层上传的数据并打包传输至管理层，与此同时，接受并转发管理层下发的指令至现场设备层各类设备。

（3）现场设备层位于中低压变配电设备现场，主要包括现场控制器、现场输入设备和现场执行设备。现场输入设备包括各类现场智能电量传感器（电压、电流、频率、有功功率、功率因数传感器等）以及位置传感器等多种数据采集设备，其负责采集变配电力现场的各类数据和信息状态并经数模转换上传至网络通讯层。现场控制器则负责接收经由网络通讯层转发的管理层指令并发送至相应的现场执行设备，驱动其完成相应的控制动作以实现系统的控制意图。

变配电系统的智能控制主要包括以下几方面的功能：

（1）保护功能。这是楼宇变配电智能控制系统中最重要的功能，要求智能控制系统实现快速故障隔离，提高供电的可靠性与安全性。馈线主要通过三段式电流保护方式进行保护，针对重要的线路，还需要提供自动重合闸控制功能。为适应系统的多方面要求，保护的主要模块包括三段式电流保护、方向性电流保护、过电压保护、欠电压保护等。

（2）监测与控制功能。实现楼宇变配电控制，首先需要对变配电系统运行的电压、电流、功率、功率因数、频率、开关状态等多项参数与运行状态进行实时采集，并根据采集数据，对变配电系统的运行状态进行分析与判断，然后执行相应的一系列就地控制动作，包括三相多次重合闸、开关动作、断线闭锁、时限控制以及保护定值等多项功能。

（3）事件的记录及故障报警功能。智能控制系统需要对系统运行故障类型、故障动作时间、故障最大值以及故障前后波形变化情况、故障前后主要开关状态进行完整准确的记录，从而为故障分析提供可靠的原始数据。并且当数据异常、故障发生时，能够及时响应，启动报警功能，自动对运行设备发送控制指令或对管理人员进行提示。

（4）通信及显示功能。隔离RS232-C、RS422/485通信接口，改善了系统通信的抗干扰能力和长距离通信能力，为分布式控制系统的建立提供了有效的技术支持。通过分布式的通信接口及网络可以实时向控制中心提供各个设备的运行状况及有关数据，同时通过系统管理软件对上述各项数据信息、记录信息进行统计分析处理并以报表图象的直观形式显示在监控屏幕上，实现人机的友好交互。

1.3 楼宇变配电智能控制技术的实现

楼宇变配电智能控制系统的主要功能是对变配电系统进行自动检测，主要包括对电压、电流、功率及功率因数、频率、开关状态等参数的检测。变配电系统采用网络电力仪表、计算机通信技术、电力自动化技术等，将保护、测量、控制、监测等多项功能全部集成到监控系统中。具体实现时通过处于现场设备层的一系列智能电量传感器（电流传感器、电压传感器、频率传感器、功率传感器、功率因数传感器等）、位置传感器以及电力仪表等设备采集楼宇变配电系统的实时运行状态数据，经过数模转换，然后利用现场总线将所采集的数据经过网络通讯层传输给管理层。在管理层中，系统管理软件将采集的数据与预先设定的值进行对比，从而判断变配电系统是否处于正常运行状态，如果发现异常，则发出相应的报警信号，并进行记录。同时通过网络通讯层对经过现场设备进行相应的调整与控制。另外，系统管理人员还可在监控中心通过人机界面对运行参数进行设定与修改，以调整变配电系统的运行状态，从而实现对楼宇变配电系统的远程监控和集中管理。变配电系统的智能控制技术，可以及时发现系统存在的故障和问题，预防事故的发生，同时还可以通过局域网以及与上级计算机调度端的联网来实现资源的共享，进一步完善和强化电力计量及考核。另外还可以最大限度的缩短设备停电及检修的时间，从而为实现整个楼宇变配电系统运行的安全可靠和节能环保目标提供充足的保障。

2 楼宇变配电系统智能控制技术的优点

以智能控制技术在楼宇变配电系统照明子系统中的应用阐述其相对于传统技术的优点。

传统的照明控制技术通常采用时间控制和分布式单独控制，相比之下，应用智能控制技术管理照明子系统有着显而易见的优点。

（1）工作效率高。对照明系统分布式控制的集中管理，使得管理人员通过与监控中心计算机的人机对话，就能够很方便地对整个照明系统的所有相关设备进行进行监测与控制，实现照明系统的安全可靠运行，降低了劳动强度，节约了人力成本，提高了工作效率。

（2）控制方式多样化。智能控制技术的应用，使得照明系统分系统、分区间、分时段控制更容易实现，灵活多样的控制方式满足了楼宇不同区域的个性化需求，增强了使用者的舒适体验。

（3）维护成本低。智能控制技术对照明系统的实时监测，能够对故障的发生提供预警或第一时间发现故障所在并判断故障原因，大大提高了维护工作的效率同时降低了维护成本。

（4）节约能源。智能控制技术能够根据实际需要适时对照明系统进行调控，避免了能源的浪费，适应了现代社会节能环保的要求[2]。

3 结束语

随着现代社会经济的快速发展，人们对生活和工作的环境要求越来越高，对楼宇的舒适性、安全性都提出了更高的要求。楼宇变配电系统运行的安全性及可靠性直接关系到人们生产生活的质量。因此，智能技术在楼宇变配电系统中的应用至关重要。通过智能化技术的应用，可以大幅度提高变配电系统运行的可靠性和安全性，降低系统运行的成本，减少系统维护工作量，避免能源浪费。