基于智能技术的供配电系统研究

摘要 供配电系统作为建筑的核心设备，自动化、可靠性要求高，基于智能化技术的供配电系统满足了现代建筑的高效、安全要求。本文就基于智能技术的供配电系统进行研究探讨，分析了智能化供配电系统的功能特点以及介绍了三种常见的智能化供配电系统。

关键词 智能技术；供配电系统；功能

中图分类号 TU85文献标识码 A文章编号 1673-9671-(2012)081-0104-02

供配电系统是建筑设备中重要组成部分之一，是建筑物最主要的能源供给设备，因而，可靠和连续的供电是智能建筑得以正常运转的前提。与传统的供配电系统相比，智能化供配电系统以其自动、连续、实时监控、节能性强等优点被广泛应用到于现代化办公楼、车站、住宅等要求较高的各种工业和民用建筑中。

1 供配电系统概述

建筑供配电系统主要由高压供电系统、低压配电系统、变配电所和用电设备等组成。对于大型建筑或建筑小区，电源进线电压一般采用10 kV，首先，电能经过高压配电所；然后由高压配电所将电能分送给各终端变电所；其次，经过配电变压器将10 kV高压降为一般用电设备所需的电压（220/380 V），再将电能分送给各用电设备使用。

供配电系统是维持建筑正常活动的核心设备，如果没有可靠的供配电设备，建筑内所有的机电设备都将无法正常运行，建筑也将处于瘫痪状态。因而，必须运用智能化技术对传统的供电设备进行改进，保证供配电系统正常运行。

2 智能化供配电系统的功能与特点

2.1 监测功能

智能化供配电系统的监测功能主要有：运行参数的监测、远程自动计量、电能质量的监测、故障报警事件的监测。

运行参数的监测包括电压、电流、频率等参数，这些参数的实时值会在在监控计算机上实时显示并定时记录存盘。当运行参数的值超出允许范围时，监控系统会及时给与文字与声音报警提示，以方便操作人员及时处理。远程自动计量是对每个用户的用电量进行自动测量和记录，通过绘制表格等方法实现分时计费，从而形成电费报表。这样做，不仅可以供用户随时查询，而且方便、节能。电能质量的监测是指那些对电能质量要求较高的用户进行电能质量参数的监测，包括回路电压、谐波含量等。故障报警事件的监测是指供配电系统在运行过程中一旦发生故障，智能化供配电系统会立即发出报警声音，自动将出现故障的图形切换到界面上，并给与紧急预案提示，因而，工作人员可以及时、准确地处理故障。

2.2 控制功能

智能化供配电系统的控制功能体现在：

1）对断路器或接触器实现通断控制，从实际情况来看，中高压系统中的配电设备通常是由人工就地控制的，较少进行远程/自动操作，具有一定危险性。但智能化供配电监控管理系统具有远程控制中高压配电系统设备的能力，但该功能是根据用户的需要选择增设与否。

2）进线失电故障的自动应急处理，进线失电故障的自动应急处理包括三类：即双路供电时进线失电故障的自动应急处理、单路供电时进线失电故障的自动应急处理、复杂系统自动投切应急处理。系统通过自动检测进线电流，对异常情况进行处理，从而实现用户的连续可靠供电功能。

2.3 智能化供配电系统的特点

1）抗电磁干扰，智能化供配电系统处于强电磁场和强电磁干扰环境之中，但因为各个单元间采用串行传输和光缆通信，因而具有十分良好的抗电磁干扰能力。

2）高可靠性，智能化供配电系统采用高品质32位、16位微处理器芯片和各种抗干扰专用芯片，因而性能好，可靠性高。

3）系统配置灵活，智能化系统采用多CPU分散式结构，内部模块采用总线连接。软硬件结构采用模块化和分散处理方式，适用于各种智能建筑的大、中、小变电所的综合自动化系统，因而系统配置具有灵活性。

3 几种不同结构的智能化供配电系统研究

目前，智能化供配电系统正蓬勃发展，从系统所采用的核心控制部件及系统的构成来看，可以分成多种不同的类型，本文将介绍三种常见的智能化供配电系统，主要从供配电的核心部件—监控系统来研究。

3.1 工业PC和扩展I/O接口构成的集中式监测系统

工业PC和扩展I/O接口构成的集中式监测系统主要原理是依靠工业PC机扩展插槽上插人的数字量、模拟量UO卡以及扩展I/O接口，将配电柜中断路器的运行状态记录下来，经过变送器转换成电压、电流等运行参数。这些参数经过工业PC机处理后，将结果显示在计算机屏幕上，以方便工作人员对系统进行实时监测。系统的原理框图如图1所示。

虽然这些工业PC可以连到互联网，但实际上是一种集中式的数据采集系统。一旦工业PC出现故障，整个供配电系统将无法再正常工作。但是，和传统的计算机相比，在机箱结构方面进行改良后，工业PC及其扩展I/O接口具有一定的优势，但系统的抗干扰能力还有待提高。同时，工业PC连网通讯的可靠性和普通的局域网一样，受到信号干扰与出现差错的可能性较高。因此，由工业PC和扩展I/O接口构成的供配电系统仅适用于一般的监测，扩展性较差，使用范围非常有限。

3.2 工业PC和网络电力仪表、RJJJ构成的监控系统

工业PC和网络电力仪表、RJJJ构成的监控系统的核心控制部件仍然是工业P C。它的工作原理是将总线与网络电力仪表、RTU相连，经过串行通讯接口输出，从而实现监控。网络电力仪表采集电压、电流等运行参数，经过变换后的运行参数经过通讯口输出。RTU负责对断路器的运行状态以及故障脱扣状态等数字量信号进行采集，远程操作通过RTU的数字量输出口给出断路器通/断的控制命令。各个组成部件采用分散配置的方式在配电柜中。因而，这种系统是一种集散式制系统。工业PC和扩展I/ O接口构成的集中式监测系统相比，这种系统更具有优势，性能好、可靠性高。但仍然没有脱离工业PC，适用于以远程手动控制为辅的场所，一般不能进行自动切换，因而，也有一定局限性。

3.3 可编程序控制器（PLC）及远程I/O构成的监控系统

这种基于可编程序控制器（PLC）及远程I/O的监控系统核心控制部件为PLC。根据供配电系统的规模大小、监控功能以及系统可靠性要求，基于PLC监控系统的构成方式种类非常多，但核心都是用可编程序控制器来实现供配电系统的智能化。它的工作原理是通过PLC及远程I/O通过现场总线，进而连接成现场总线控制系统，对配电柜内的断路器及其它相关設备的运行参数进行采集，并发出远程操作和控制命令，实现对供配电系统的远程监测与控制。

这种现场总线控制系统是目前最为先进的供配电控制系统，以其可靠性高、抗干扰能力强、配置灵活等优点在建筑领域得到了广泛的应用。只要在构成智能化供配电监控系统时，合理布置系统结构，配置以强大的故障自动应急处理系统，就能使智能化供配电系统运行的可靠性大大高于传统的配电柜，提高系统的性能。同时，这种基于可编程序控制器（PLC）及远程I/O的监控系统开发和生产成本都较低，结构简单，具有较强的实用性，便于在我国广泛推广应用。

4 结论

基于智能技术的供配电系统可靠性高、供电连续性好、具有较强的柔性与扩展性，还具有自动错峰、节能功效，有利于提高供配电系统的管理水平，延长供配电设备的使用寿命，且操作简单、易于掌握，因而具有十分广阔的发展前景。本文就智能化供配电系统进行研究，简要介绍了供配电系统的用途与功能特点，研究探讨了三种常用的智能化供配电系统，以期推广智能化供配电系统的应用。

参考文献

[1]李英姿.现代建筑电气供配电设计技术[J].中国电力出版社,2008,7.

[2]沃瑞芳.关于建筑智能化系统工程设计[J].电气资讯,2008,3.

[3]苏涛.建筑物自动化系统(BAs)的认识与发展[J].电气资讯,2009,7.

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