在智能建筑的建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)(BAS) 中,變配電系統(tǒng)的主要功能是通過系統(tǒng)管理中心提供對建筑物內(nèi)的高、低壓配電房及所有的變、配電設(shè)備的監(jiān)測、監(jiān)視報警和管理控制,提供對于重要電氣設(shè)備的控制程序、時間程序和相應(yīng)的聯(lián)動程序。
1 供電系統(tǒng)的主結(jié)線
現(xiàn)代智能化樓宇的自動化程度很高,有很多復(fù)雜的電氣設(shè)備,供電系統(tǒng)變壓器的裝機容量也較大,為了保證供電的可靠性,應(yīng)至少有兩個獨立的電源。通常,兩路獨立電源的運行方式有兩種,一種是兩路電源同時供電,互為備用的方案;另一種是一用一備供電的方案,正常時一路電源供電,另一路作為備用電源,當(dāng)運行電源發(fā)生事故停電時,另一路備用電源投入運行。此外,必要時還裝設(shè)應(yīng)急備用發(fā)電機組,以便在主電源停電時保證向樓內(nèi)消防設(shè)備如消防水泵、消防電梯、應(yīng)急照明等重要負(fù)荷供電。
2 供配電系統(tǒng)的監(jiān)測
供配電系統(tǒng)是智能化樓宇的命脈,因此對供配電設(shè)備和其他電力設(shè)備運行狀況的監(jiān)控和管理是至關(guān)重要的。由監(jiān)控系統(tǒng)對供配電設(shè)備的運行狀況進(jìn)行監(jiān)視,并對電流、電壓、頻率、有功功率、功率因數(shù)、用電量、開關(guān)狀態(tài)等參量進(jìn)行測量?？刂浦行母鶕?jù)測量所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計、分析,以查找異常情況,發(fā)出告警信號或相應(yīng)的控制信號。由于供電系統(tǒng)的供電狀況隨時受到監(jiān)視和控制,一旦發(fā)生事故斷電的情況,控制系統(tǒng)便作出相應(yīng)的控制措施,如控制應(yīng)急發(fā)電機自動投入,確保消防、保安、電梯及各通道應(yīng)急照明的用電,切除次要負(fù)荷。復(fù)電時控制系統(tǒng)再作出相應(yīng)的復(fù)電控制措施。
供配電系統(tǒng)的監(jiān)測有以下內(nèi)容:
(1) 各自動開關(guān)、斷路器的分、合狀態(tài)監(jiān)測；
(2) 三相交流電壓、電流監(jiān)測,與額定值比較,發(fā)現(xiàn)故障報警,并能顯示相應(yīng)的電壓、電流數(shù)值(3) 有功、無功功率及功率因數(shù)監(jiān)測；
(4) 電網(wǎng)頻率、變壓器油溫監(jiān)測及故障狀態(tài)報警等[1] 。
3 系統(tǒng)設(shè)計
為配合我院智能建筑課程的教學(xué)而建立的智能建筑實驗室,首期開發(fā)了建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)
(BAS) 。該智能樓宇自動化系統(tǒng)包括電梯、暖通空調(diào)、給排水、消防、供配電、通信、照明、安防等8 個子系統(tǒng),供配電系統(tǒng)是其中的一個系統(tǒng)。根據(jù)實際情況的需要,本系統(tǒng)設(shè)計成一個實際的低壓配電中心,同時又是一個教學(xué)實驗室,因此是一個實用的教學(xué)實驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)能配合智能建筑課程進(jìn)行有關(guān)供配電子系統(tǒng)低壓部分的教學(xué)實驗,包括驗證性、綜合性實驗,還可以供學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計。
3.1 系統(tǒng)組成
整個系統(tǒng)包括低壓配電柜、控制臺以及計算機。低壓配電柜負(fù)責(zé)電能的分配,控制臺主要由低壓電量變送器組和可編程計算機控制器(PCC) 組成,擔(dān)負(fù)本系統(tǒng)的監(jiān)控任務(wù)。
本系統(tǒng)與其他子系統(tǒng)如消防、給排水子系統(tǒng)相聯(lián),實現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)動。此外,還通過CAN 總線與上位機相連,實現(xiàn)系統(tǒng)的集中監(jiān)控。
3.2 一次主結(jié)線
系統(tǒng)的一次主結(jié)線方案如圖1 。
如上所述,本系統(tǒng)設(shè)計主結(jié)線為單母線分段一用一備運行方式。QF1 、QF3 為A、B 兩路獨立低壓電源的進(jìn)線開關(guān),QF2 為母聯(lián)開關(guān)。設(shè)正常運行時,系統(tǒng)由電源A供電,此時,合上開關(guān)QF1 和母聯(lián)開關(guān)QF2 ,電源A 就可以向整個系統(tǒng)供電,因為控制電路的聯(lián)鎖作用,電源B 的開關(guān)QF3 不能合上。當(dāng)電源A 出現(xiàn)故障時,斷開該電源的進(jìn)線開關(guān)QF1 ,電源B 的開關(guān)QF3 就可以合上,整個系統(tǒng)由電源B 供電,此時,因為控制電路的聯(lián)鎖作用,電源A 的開關(guān)QF1 不能合上。
3.3 系統(tǒng)監(jiān)控方案和原理[2]
電量變送器是一種將各種電量如電壓、電流、功率、頻率因數(shù)、頻率等轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(電流4～20mA、電壓0～10V) 的變換器件,用于對智能樓宇內(nèi)變配電系統(tǒng)各種電量的監(jiān)測記錄。根據(jù)需要,可以與電壓互感器和電流互感器配套使用。本實驗系統(tǒng)采用了上海浦江電表廠生產(chǎn)的UFP 系列低壓電量變送器,完成電量的轉(zhuǎn)換。變送器輸入電壓為380/ 220V ,輸入電流最大為5A ,其電流輸入端需經(jīng)電流互感器接入主回路,變送器輸出電流為4～20mA。
本系統(tǒng)所用的控制器是奧地利(B&R) 貝加萊工業(yè)自動化公司生產(chǎn)的B&R 2003 系列可編程計算機控制器(Programmable Computer Controller ,PCC) ,能方便地處理各類傳感器輸入的開關(guān)量、。模擬量信號,并能通過現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò),對各種驅(qū)動機構(gòu)進(jìn)行實時的控制和調(diào)節(jié),組成分布式控制系統(tǒng)[3]。
系統(tǒng)監(jiān)控原理為,取自配電柜的電壓、電流、有功功率和功率因數(shù)等電氣參數(shù),經(jīng)控制電纜送到控制臺上的低壓電量變送器組,在這里被變換為標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(模擬量4～20mA 電流) ,送入PCC 的模擬量輸入模塊;各路進(jìn)線開關(guān)和出線開關(guān)的通、斷狀態(tài),作為開關(guān)量信號,送入PCC 的開關(guān)量輸入模塊,經(jīng)過可編程控制器處理后,由PCC 輸出監(jiān)測和控制信號,監(jiān)測信號可以在PC 機顯示器上顯示,控制信號去控制配電柜上有關(guān)開關(guān)的動作。與此同時,本系統(tǒng)通過CAN 總線與中央監(jiān)控機相連,由中央控制臺實行集中監(jiān)控。
系統(tǒng)監(jiān)控總表見表1 。
3.4 編程
B&R - 2003 可編程控制器的編程語言有三種,分別為梯形圖(LAD) ,指令表(STL) 和PL - 2000 高級編程語言。本系統(tǒng)采用PL - 2000 高級編程語言編程。
4 結(jié) 論
系統(tǒng)安裝調(diào)試后基本符合設(shè)計要求,現(xiàn)已投入實際運行。目前該系統(tǒng)作為仿真實驗設(shè)施,可以進(jìn)行以下操作:
(1) 現(xiàn)場手動控制,在開關(guān)柜上手動進(jìn)行操作；
(2) 在控制臺上對開關(guān)柜進(jìn)行手動遙控操作；
(3) 現(xiàn)場PCC 可編程自動控制,實現(xiàn)可編程計算機控制,完成監(jiān)控功能；
(4) 實現(xiàn)與其他子系統(tǒng)聯(lián)動控制；
(5) 利用CAN 總線與中央監(jiān)控機相連,實現(xiàn)計算機集中監(jiān)控。
貝加萊（B&R）工業(yè)自動化是一家專業(yè)致力于創(chuàng)新自動化前沿技術(shù)的全球性領(lǐng)導(dǎo)廠商，總部位于奧地利，目前已在全球60個國家設(shè)立了分支機構(gòu)，擁有155個辦事處。“完美自動化”與“您的全球自動化合作伙伴”是貝加萊工業(yè)自動化的使命與追求。
1996年8月，貝加萊工業(yè)自動化（上海）有限公司正式落戶中國上海，本地化的銷售與精湛的技術(shù)隊伍為中國客戶帶來更迅捷的服務(wù)響應(yīng)。十幾年來，貝加萊（中國）一直專注于為國內(nèi)用戶提供高品質(zhì)的自動化全線產(chǎn)品和優(yōu)秀的技術(shù)解決方案。如今，貝加萊的產(chǎn)品和方案已廣泛應(yīng)用于機械自動化領(lǐng)域，如包裝、印刷、塑料、紡織、食品飲料、機床、半導(dǎo)體、制藥等行業(yè)；以及過程自動化領(lǐng)域，如電力、冶金、市政、交通、石油、化工和水泥等行業(yè)。目前，貝加萊（中國）已成立了北京、廣州、濟南、西安、成都和沈陽辦事處，上海和西安建立了完備的技術(shù)培訓(xùn)中心，以及分布在全國的大學(xué)聯(lián)合實驗室。
