電氣自動(dòng)化在建筑電氣設(shè)備中的應(yīng)用

雷紅忠

[摘? ? 要]電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣系統(tǒng)運(yùn)行中至關(guān)重要，對優(yōu)化電網(wǎng)系統(tǒng)管理具有重要作用。隨著科技的發(fā)展，節(jié)能降耗綠色發(fā)展成為當(dāng)今世界的主題。建筑能耗占比很大，近年來呈現(xiàn)不斷遞增趨勢，通過對建筑設(shè)備節(jié)能優(yōu)化可實(shí)現(xiàn)15%～40%的節(jié)能效果。通過建筑電氣設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)對電氣設(shè)備智能控制，是辦公建筑建設(shè)研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。針對電氣自動(dòng)化在電氣設(shè)備中的應(yīng)用分析，明確電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用，為電氣自動(dòng)化技術(shù)改進(jìn)創(chuàng)新提供參考。

[關(guān)鍵詞]電氣自動(dòng)化;電氣設(shè)備;應(yīng)用

[中圖分類號(hào)]P273 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）07–00–02

Exploration on the Application of Electrical Automation in Electrical Equipment

Lei Hong-zhong

[Abstract]Electrical automation technology is very important in the operation of electrical systems and plays an important role in optimizing grid system management. With the development of science and technology， energy saving and green development have become the theme of today's world. Building energy consumption accounts for a large proportion， and it has shown an increasing trend in recent years. Energy saving effects of 15%-40% can be achieved through energy-saving optimization of building equipment. Intelligent control of electrical equipment through the building electrical equipment automation system is a key area of office building construction research. According to the analysis of the application of electrical automation in electrical equipment， the application of electrical automation technology in electrical engineering is clarified， and it provides a reference for the improvement and innovation of electrical automation technology.

[Keywords]electrical automation; electrical equipment; application

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，保障相關(guān)電氣設(shè)備運(yùn)行安全性，推動(dòng)我國社會(huì)工業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展。我國社會(huì)發(fā)展對電力需求不斷增加，必須運(yùn)用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力優(yōu)質(zhì)服務(wù)。隨著工業(yè)社會(huì)的發(fā)展，對電力工程相關(guān)技術(shù)提出更高的要求，要結(jié)合高科技提升技術(shù)水平，如將通信技術(shù)與遠(yuǎn)程控制技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備控制自動(dòng)化。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，信息時(shí)代智能建筑應(yīng)運(yùn)而生。20世紀(jì)末美國出現(xiàn)大量智能建筑，隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國智能建筑在各地得到推廣。建筑設(shè)備電氣自動(dòng)化系統(tǒng)是智能建筑控制核心，由諸多子系統(tǒng)經(jīng)集成形成。當(dāng)前世界能源形勢嚴(yán)峻，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)能降低建筑能耗。

1 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)概述

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)主要由接收設(shè)備、傳輸信號(hào)等部分構(gòu)成。執(zhí)行終端是電氣自動(dòng)化系統(tǒng)重要部分，通過按順序完成各部分工作電氣系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析^[1]。工作內(nèi)容包括采集電氣終端系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)參數(shù)調(diào)度，對獲取電氣系統(tǒng)運(yùn)行狀況分析判斷。在電氣系統(tǒng)控制端分析判斷后，將相關(guān)電氣設(shè)備操作等命令下達(dá)到執(zhí)行端。電氣系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制設(shè)備在變電站與執(zhí)行端傳遞信息。

電氣系統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)功能包括遙控與遙測，電氣系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)根據(jù)電氣系統(tǒng)操作需要不斷擴(kuò)展，為確保電氣設(shè)備穩(wěn)定安全運(yùn)行，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)要具有自我監(jiān)測等功能。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)導(dǎo)入通過使用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，及時(shí)自主反饋處理編譯后的相關(guān)信息^[2]。電氣工程電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中導(dǎo)入微機(jī)，符合電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)未來發(fā)展方向。電氣系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)在計(jì)算機(jī)技術(shù)與運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)結(jié)合基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)，要充分發(fā)揮在電氣應(yīng)用中的自我檢查作用，發(fā)揮系統(tǒng)自動(dòng)保護(hù)及控制等功能，實(shí)現(xiàn)順利的電力生產(chǎn)，確保電氣工程安全性。

電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中應(yīng)用具有較好的監(jiān)測優(yōu)勢，通常要對變壓器等相關(guān)的電氣設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，更好地排除運(yùn)行中的故障。可通過有效監(jiān)測電氣設(shè)備相關(guān)參數(shù)等確保設(shè)備故障診斷精確性，實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用^[3]。電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)相關(guān)設(shè)備運(yùn)行管理智能化，當(dāng)今電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在電氣工程中廣泛應(yīng)用，促進(jìn)電氣工程管理自動(dòng)化。電氣工程自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)更高使用價(jià)值，必須具有較高的科學(xué)合理性，提高我國各行業(yè)運(yùn)行管理水平。電氣自動(dòng)化技術(shù)要嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)各功能間相互聯(lián)系有效性。

2 建筑設(shè)備電氣自動(dòng)化系統(tǒng)研究

建筑設(shè)備電氣自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展促進(jìn)智能建筑更新，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)最早出現(xiàn)在1984年美國，由UTBS公司研發(fā)，利用電氣自動(dòng)化系統(tǒng)使得金融大廈成為首座智能建筑。智能建筑出現(xiàn)使其他國家效仿，1985年日本進(jìn)修智能建筑建設(shè)，包括智能建筑設(shè)備及智能建站系列計(jì)劃，日本重視本國文化氛圍，將智能建筑發(fā)展重點(diǎn)放在用戶需求上。許多歐洲國家在80年代末發(fā)展智能建筑^[4]。

新加坡是智能建筑發(fā)展程度較高的亞洲國家，專門制定的智能城市發(fā)展目標(biāo)。中國智能建筑發(fā)展起步較晚，出現(xiàn)后迅速得到發(fā)展。我國北上廣等一線城市智能建筑大量出現(xiàn)，帶動(dòng)相關(guān)建筑業(yè)的發(fā)展。智能建筑需要相關(guān)科技，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供科學(xué)的的道路。建筑設(shè)備自控系統(tǒng)涉及子系統(tǒng)眾多，建筑設(shè)備自控系統(tǒng)包括空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)，電梯監(jiān)控系統(tǒng)等。包括相關(guān)安防系統(tǒng)等其他系統(tǒng)，建筑設(shè)備電氣自動(dòng)化控制是利用控制器對空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)，給排水監(jiān)控系統(tǒng)等集成控制，可以降低設(shè)備產(chǎn)生故障率。

智能建筑核心是建筑設(shè)備電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，對建筑物中央空調(diào)控制系統(tǒng)等系列系統(tǒng)統(tǒng)一管理，對所有設(shè)備全方位實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，及時(shí)調(diào)整相關(guān)指標(biāo)參數(shù)，提高日常管理效率^[5]。建筑設(shè)備自控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對建筑內(nèi)部電氣設(shè)備自動(dòng)化控制，利用管理系統(tǒng)集成，使設(shè)備利用率得到提高，延長相關(guān)設(shè)備使用壽命，維護(hù)工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度降低。建筑電氣自動(dòng)化系統(tǒng)功能包括對控制設(shè)備相關(guān)運(yùn)行進(jìn)行存儲(chǔ);實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電氣設(shè)備控制管理;利用管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各類設(shè)備統(tǒng)一調(diào)度;對系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)顯示，對系統(tǒng)歷史記錄分析，實(shí)現(xiàn)報(bào)表打印功能等。

3 建筑電氣自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)

隨著社會(huì)發(fā)展水平的提高，建筑物內(nèi)部各項(xiàng)設(shè)施要求不斷提高，目前高層建筑中電氣體系包括受饋電設(shè)備、照明消防設(shè)備等。高層建筑電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜，智能化監(jiān)控能改善人們的生活環(huán)境。我國住建部頒布建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范，明確高層建筑是居民住宅樓高于27m，未來高層樓宇建筑為主要建筑類型。為配合高層建筑樓宇電氣設(shè)備運(yùn)行，需要控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)機(jī)制中樞。

目前我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，提高生活質(zhì)量要?jiǎng)佑脙?chǔ)備資源，如何保證經(jīng)濟(jì)快速增長同時(shí)節(jié)能環(huán)保成為世界研究的課題^[5]。大力推動(dòng)建筑物設(shè)備節(jié)能成為主要趨勢，建筑物設(shè)備節(jié)能需要從排水工程、變配電工程等多方面開展工作。在建筑物整體節(jié)能中發(fā)揮重要作用，建筑物設(shè)備電氣自動(dòng)化研究是相關(guān)領(lǐng)域研究重點(diǎn)內(nèi)容，很多企業(yè)利用控制平臺(tái)作用實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備節(jié)能控制，系統(tǒng)重點(diǎn)是采集周圍環(huán)境因素，對電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)控，對建筑物子系統(tǒng)調(diào)控，使得建筑物保持節(jié)能需求。

通過大量調(diào)研對系統(tǒng)運(yùn)行復(fù)雜性，節(jié)能經(jīng)濟(jì)性等多方面綜合考慮，要在建筑物電氣設(shè)備部署先進(jìn)控制裝置，綜合控制電梯等電能主要消耗設(shè)備。需要通過智能優(yōu)化方法合理配置電腦控制，調(diào)整設(shè)備電能利用率，實(shí)現(xiàn)建筑物電氣控制智能化發(fā)展。采用創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念，對各種耗電設(shè)備高效節(jié)能控制。空調(diào)系統(tǒng)耗電為建筑物主要設(shè)備，照明系統(tǒng)節(jié)能對建筑物節(jié)能非常重要，城市峰谷電價(jià)差異性等問題為照明節(jié)能帶來新的課題。電氣節(jié)能控制是長期的，電氣節(jié)能控制在不同建筑中體現(xiàn)。找出系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)運(yùn)行條件參數(shù)才能降低能耗。

4 建筑設(shè)備電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隨著全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度提升，電力能源成為推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的決定性力量。節(jié)能工程是建筑工程設(shè)計(jì)的重要部分，我國建筑物節(jié)能設(shè)計(jì)起步較晚，近幾年對建筑物節(jié)能嚴(yán)格控制，通過對設(shè)備電氣等方面管理實(shí)現(xiàn)對建筑物管控。目前建筑物節(jié)能普遍對設(shè)備節(jié)能，充分利用設(shè)備同時(shí)節(jié)約控制能源。確保建筑物正常運(yùn)行中，發(fā)揮電氣自動(dòng)化節(jié)能作用內(nèi)審目前專家學(xué)者關(guān)注的問題。高層建筑電氣系統(tǒng)基本構(gòu)成如圖1所示。

建筑設(shè)備電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括控制功能設(shè)計(jì)，軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。控制功能包括空調(diào)機(jī)組自動(dòng)調(diào)節(jié)，冷站控制等。利用DDC控制器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制功能，對溫度進(jìn)行檢測同時(shí)傳輸?shù)紻DC上，運(yùn)用比例積分計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)調(diào)節(jié)門自動(dòng)控制。檢測到數(shù)據(jù)傳輸?shù)紻DC上，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定輸出相應(yīng)比例電壓信號(hào)。由于對冷凍機(jī)房內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安置，DDC分站可依靠預(yù)定程序?qū)渌畽C(jī)組臺(tái)數(shù)啟停控制。中央站采用WindowsNT為操作平臺(tái)，在系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視采用圖形化操作界面，對現(xiàn)場圖片等進(jìn)行支持。在流程圖等圖案上對動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)嵌入。

建筑電氣自動(dòng)控制選題網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為高速局域網(wǎng)與現(xiàn)場控制主線，二級網(wǎng)絡(luò)利用一級網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向通訊實(shí)現(xiàn)。BAS設(shè)備組成有中央與現(xiàn)場控制設(shè)備等，文檔服務(wù)器依靠Intel1486微處理器為主要基礎(chǔ)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，工作站利用因特網(wǎng)與企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)連接。用戶工作站通常為單用戶系統(tǒng)，可運(yùn)用Windows等支撐網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，具有彩色圖像等功能，一級網(wǎng)絡(luò)控制器為高速局域網(wǎng)接口。網(wǎng)絡(luò)工作站為多用戶系統(tǒng)，如系統(tǒng)需要可采用服務(wù)器大型計(jì)算機(jī)。采用較多的操作系統(tǒng)為Windows Server系統(tǒng)。中央服務(wù)器為工作站數(shù)據(jù)庫，操作者可根據(jù)相關(guān)資料操作實(shí)現(xiàn)組態(tài)。

控制器軟件為控制器內(nèi)部子系統(tǒng)，具有通信功能使用作用。局域網(wǎng)控制器與遠(yuǎn)程主控制器構(gòu)成一級控制器，具備后被電源隨機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)應(yīng)用軟件，應(yīng)用程序類別不受系統(tǒng)限制。而人家控制器編程與一級控制器相同。二級控制器有并行通信能力，每個(gè)控制程序可實(shí)現(xiàn)全部輸入裝置處理器訪問。控制系統(tǒng)功能不會(huì)因操作人員自動(dòng)化控制失效，全面控制點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)訪問。全部控制器編程結(jié)算獨(dú)立運(yùn)行能力發(fā)揮，控制器要使用相同編程方式。在工作站輸入可在菜單實(shí)現(xiàn)組態(tài)，系統(tǒng)相關(guān)軟件接收溫感器信號(hào)，控制器可監(jiān)測過載開關(guān)情況。工作站由數(shù)據(jù)庫與操作系統(tǒng)組成，軟件多為商業(yè)軟件。便攜式工作站需利用相關(guān)通信軟件對控制器編程。

5 結(jié)語

電氣工程建設(shè)完善直接影響我國社會(huì)各方面發(fā)展，電氣系統(tǒng)飛速發(fā)展是電氣系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)的必然結(jié)果。將應(yīng)用通信技術(shù)等結(jié)合，確保電氣系統(tǒng)運(yùn)行安全性，是電氣系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的主要方向。電氣系統(tǒng)中使用自動(dòng)化技術(shù)可精確監(jiān)控相關(guān)電氣設(shè)備，確保我國電力生產(chǎn)安全性。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑能耗占總能耗比重較大，本文通過對建筑設(shè)備電氣自動(dòng)化系統(tǒng)節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究，設(shè)計(jì)符合建筑設(shè)備電氣自動(dòng)化控制節(jié)能系統(tǒng)。

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