探讨建筑供配电系统自动化设计与实现

陈俊驹

摘 要：随着社会的进步和科学技术的飞速发展，传统的建筑供配电系统在运行时暴露出越来越多的问题：自动化程度低、操作困难、难以为建筑工程发展提供相应的助力等。因此，自动化的配电系统在时代发展的潮流中应运而生。文章通过简单阐述建筑供配电自动化系统的设计要求、供配电系统的综合自动化控制以及系统架构三个方面的内容，将自动化技术应用于建筑供配电系统，提高建筑的供配电的自动化水平，为建筑供配电自动化发展贡献一份力量。

关键词：建筑供配电；自动化系统；设计与实现

中图分类号：TU855 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）23-0085-02

Abstract： With the progress of society and the rapid development of science and technology， the traditional building power supply and distribution system in operation exposed more and more problems： low degree of automation， difficult to operate， it is difficult to provide the corresponding power for the development of construction projects. Therefore， the automatic distribution system comes into being in the trend of the development of the times. In this paper， the design requirements of building power supply and distribution automation system， the integrated automation control of power supply and distribution system and the system architecture are briefly expounded， and the automation technology is applied to the building power supply and distribution system to improve the automation level of power supply and distribution of the building， and contribute to the development of power supply and distribution automation of the building.

Keywords： building power supply and distribution； automation system； design and implementation

隨着电网新技术的不断创新和现代控制理论的不断发展，建筑行业中的供配电系统的自动化水准也随之提高，由于建筑供配电的自动化水平需要结合多门科学技术，因此，其相对较为的复杂。在对其进行设计施工的时候首选的对实际的建筑情况进行详细的调研，综合各方面的因素，进而科学合理的进行相关设计。

1 电力系统及供配电自动化概述

1.1 电力系统的组成

发电厂发出电后经过电力传输网最终到达用户这一过程称之为电力系统。在上述的系统中发电厂起到的作用是生产电力能源的，因此发电厂的选址多是一些一次能源充沛或者是水资源充足的地区，但是这些地区往往距离高负荷区域比较远。基于上述因素的综合考虑，对于电能的输送有必要采用变电站和输电线路来配合输电。尽管电力技术在不断创新，但是无法大量对电能进行储存仍是是一个没有攻破的技术难题，因此当前的电能在发送、输送、使用都是一次完成的。电力网所起到的作用是输送电能、交换电能、分配电能[1]。

1.2 供配电自动化

自动化供电在智能建筑中是一个重要的环节，自动化供配电系统融合了数据通信技术、图像处理技术、人机交互技术、网口输出/入技术，上述的技术的实现基础是以局域网通信，其实质的环节是计算机应用技术[2]。

2 建筑供配电自动化系统的设计要求

在建设建筑的供配电自动化系统的时候需要满足以下几个要求，第一个要求是保证该自动化系统具备相应的无人操作能力。也就是说把自动化的放在首要的位置上去，最终实现相关的配电设备能够自主操作。上述的这个能力要求就决定了在设计中必须运用RTU功能模块，借助互联网信息传输系统实现电力设备的信息状态自动采集、远程传输，然后对下达的相关的操作指令进行数字化，进而远程的操作建筑电气设备进行正常的工作[3]。

第二个要求就是需要建筑配电系统有一定的保护和协调功能。根据第一个要求我们可以知道建筑供配电系统最终要实现的是自动化操作，那么在实现自动化、无人值守化的前提之下还必须保证建筑供配电的可靠性能，这就需要一套弱电系统对其进行设备保护，基于上述因素的综合考虑，在建筑供配电的设计当中需要设计一套继电保护装置[4]。

第三个要求是具备一定的抗干扰性能。我们都知道建筑配电系统的电气设备受到内部和外部的双重干扰，内部干扰更多的是体现在系统与系统之间的相互干扰；外部的干扰更多的是体现在其周围强磁场、强电场的干扰。对于系统内部的干扰，需要在设计的初期对建筑配电系统整体建构有宏观的把控，针对系统的关键系统需要预留一定的空间，进而来减少内部的干扰。同时对于系统采用模块化设计，这样一来不但可以保证相互之间的干扰较少，同时在出现故障的时候还能快速的给故障进行定位[5]。

第四个要求是建筑供配电系统具有良好的扩展性能。在对建筑进行供配电系统自动化进行设计的是时候，必须保证其与建筑当中的实际用电状况相结合，不但要满足操作管理工作人员的基本要求，还要提高自动化系统的管理效率。一般而言，一栋建筑的使用年限较长，那么其原有的配电装置不能满足当前的技术发展，这就要求对供配电系统进行更新，通过前期预留的扩展性能，就便于后期的供配电系统的升级改造。

第五个要求是具备良好的远程通信性能。对于建筑供配电自动化系统来说，远程通信性能是远程无人操作与电气设备的状态信息获取的桥梁。如果拥有了稳定的通信技术，那么无论是对于电气设备的状态信息采集，还是调度管理与配电设备之间的信息交换，都有极大的性能保障[6]。

3 建筑供配电自动化系统的架构与实现

建筑供配电自动化系统一般分为两个要点，第一个要点是自动系统的监控化，第二个要点是自动化系统的远程操作化。我们都知道该套系统的监控化主要是计算机设备和设备监测设备来完成的，上述的监控方式可以是集中式的也可以是分散式的。其中前者更加侧重的是对二次设备进行管控，能够实现对中央控制室的全程监控；后者更加侧重把全部的继电保护等功能装设在每一个开关柜之上，最终达到分散保护，集中控制的效果。

遠程操作的基本实现过程可以描述为：借助于坚实的通信设备，把控制指令以数字形式从监控中心发送到变电设备的测控装置，上述的设备接收到指令之后完成相关的操控，进而实现对供配电系统实现远程的操控。当前更多的建筑供配电自动化系统都是由三层机构组成的。通过这三层机构实现对电气设备的运行状态信息的远程采集，然后把上述的这些信息传输到后台的监控单元，再经过处理系统将相关的设备信息数据存储在后台数据库中去。后台监控系统根据上述的设备状态信息参数信息发生指令，从而实现对电气设备的操控，对于后台数据库中电气设备的状态信息进行整合处理，可以清晰直观地判断出设备的运行情况，可以提前的预测故障的发生[7]。

建筑供配电自动化系统的整体调试环节。在设备完成集中的设备与安装之后，结合适应版本的软件系统，然后在进行正式的运行之前进行一段时间的试验运行，从而及时的发现可能存在的一些故障和不合格的地方，同时要对系统分模式进行对应调试。如果在调试的过程中发现不合格的地方，那么就需要及时的提出有针对性的整改措施。比如说在试运行的过程中有功率因数超出阈值的状况发生时，此时在查找故障原因的时候需要结合软件系统完成。后台数据库能够在短时间之内完成对设备进行扫面，扫面之后电气设备的众多参数信息数据将被数据库保存，由于误差也会造成功率因素超出阈值的可能性。除此之外，对于该套系统的调试还包含了监控系统以及计算机辅助系统的整体测试，完成好上述的调试测试工作之后，就能保障建筑供配电自动化系统在监控、采集、执行等环节的完全可靠。

4 系统硬软件设计

4.1 硬件设计

建筑物配电自动化系统更多的是运用分层式的结构方式，一般来说硬件部分由三层构成，第一层是基站层，第二层是间隔层，第三层是设备层。其中第一层的作用更多的是集中在信状态信息的参数获取以及对电力设备的在线监测，其就像是一个信息的中转机构；第二层的作用更多的是集中在保障整套系统能够安全稳定的运转，进而提高该套系统的稳定性能与可靠性能，其组成的部件主要是测控单元，第三层的构成单元分别是计算机控制系统、工业交换机、服务器设备等三部分内容，其作用更多的是集中在对设备的状态参数的获取、处理以及传递。

4.2 软件设计

建筑供配电自动化控制系统的软件部分同样也是由三个模块组成，第一个模块称之为设备监测模块；第二个模块称之为远方控制模块；第三个模块称之为后台数据库管理模块。第一个模块的软件有两大部分组成，第一大部分后台数据的处理系统；第二大部分是人机交互系统，前者的作用集中在协议之间的互换，这样一来就有利于与人机交互系统的链接，人机交互系统是通过一个个图表来反映出各种设备的状态参数的，这样的效果更加容易辨识。第二个模块的作用集中在维护系统的安全运行，其能够保障自动化系统有效的被监控中心实时的监测控制。第三个模块包含全部的建筑供配电设备的数据信息，这些信息可以是正常显示的数值参数、设备的维护记录数据信息等，通过该模块可以清晰直观的查看设备的运行状况。

5 结束语

随着电网技术、互联网+技术的蓬勃发展，建筑供配电系统的体系架构也在不断地革新，其内在的稳定性与可靠性都在持续的提高。但是，在建筑供配电自动化系统的应用中依然存在较多的问题。本文首先对建筑供配电自动化系统的设计要求进行阐述，那么在设计的时候依据这些具体的要求能够提高整体的自动化水平。然后对建筑供配电系统的架构进行分别的阐述，从硬件方面和软件方面分别展开，详细论述了二者之间的组成以及相互之间的关系。只有通过一次设备的安装、二次系统的保护才能保证供电的安全性与可靠性，才能满足未来电网的发展趋势。

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.

[4]李强.高层民用建筑中电气设计要点解析[J].建材与装饰，2016

（04）：108-109.

[5]钱森.高层民用建筑中电气设计要点解析[J].通信电源技术，2016（04）：212-213.

[6]李书宾，陈甜甜.高层民用建筑中电气设计要点探讨[J].中国新技术新产品，2010（06）：174-176.

[7]陈茜.国内外配电自动化系统的调研与比较分析——以中国唐山与韩国配电自动化系统为例[J].科技资讯，2011（25）：88-90.