智能建筑中電氣工程及其自動化技術的應用分析

江蘇聯合職業技術學院揚州分院 徐菊香

前言

所謂的智能建筑，即以數字建筑為基礎，深層次分析與利用建筑信息，其更在意對設備使用狀態的診斷與檢測，合理使用資源。比如事故輔助決策與智能告警，都是智能技術的具體化體現。依靠大數據平臺，以及各種接口，完成信息資源互動，完成對巡視、消防、門禁、燈光與監視系統的管理，賦予了建筑聯動操作能力。

1 建筑電氣技術

1.1 構成

現如今智能建筑已經成為常態，其憑借著標準化、網絡化與數字化優勢成為未來電站的發展趨勢。能夠實現對各種各樣信息的運用和搜集，并對其檢測，從而保障電站運行效果。甚至能夠按照計劃與當前電網實際情況智能調節[1]。并將數據上傳給管理者，同管理者、電網調度、其他建筑實現互動。智能建筑總共由三個部分構成，包括智能設備的部分，二次設備的部分以及自動化的系統。其中的智能設備就是對一次設備以及各種終端、組件與單元的組合。二次設備功能全面，主要包括保護、通信、輸入與輸出。作為大腦的自動化系統，能夠全面測量與控制設備，并搜集設備運行信息和情況，為后續的調整與管理提供參考。

1.2 優勢

1.2.1 智能化一次設備

對于智能電網來說，設備的信息化、智能化是非常核心的構成，使用標準信息接口，將在線測控保護與檢測融為一體，讓智能電網可以獲得準確、高效信息資源。使用智能設備，解決過去建筑的冗余內容[2]。

1.2.2 狀態化設備檢修

在智能建筑，所有設備都可以使用在線技術監測。運用一次設備中的檢測技術了解一次設備當前運行情況。如果存在異樣，則能夠智能分析與檢查，對故障的發展趨勢、嚴重性和具體部位進行有效展示與判斷，提早識別系統故障與問題。按照診斷結果提示設備檢修，以免影響設備運行[3]。過去的傳統建筑沒有這樣的能力。

2 設計電氣自動化智能建筑的方法

2.1 原則

自出現了新的規定以后，如今的智能建筑在設計自動化系統時，就從之前考慮的遠動、通信、計費、監控與保護等變成了主變壓器、母線、母聯、出線以及分段開關。使用間隔設計思想，完成了智能建筑建設，體現了應用于采集信息的標準、唯一、同步特色。

2.2 智能設備特點

使用智能設備的時候，需要考慮這樣幾個點:數字化信息、狀態可視化以及控制智能化。國內的要求和資料中明確了智能設備，其特點為信息互動化、功能一體化、狀態可視化、控制網絡化、測量數字化。

所謂的信息數字化即對于通信功能來說，高壓設備控制命令與狀態信號均被轉化成數字信號，之后使用各種二次設備與以太網通信口進行信息交互，靠著智能組件實現互動信息目的。智能設備與常規高壓設備區別明顯，信息數字化特點突出。高壓設備到繼電保護室、控制室的信號電纜由光纜代替?？刂浦悄芑从沉嗽O備的智能水平、開關設備功能與作用是控制執行元件，使用特定的伺服電機、電子邏輯器件等技術，對控制性回路進行簡化，確定建筑的控制鍵與開關設備有哪些關系。比如使用網絡化的一鍵智能操作，就能順利管理設備。建筑的倒閘變得快捷、安全且方便，避免了各種操作失誤問題發生。另外，該方法還能讓開關壽命得到延長，獲得了更大投資收益。

狀態可視化和傳統的設備區別非常大，其強調集中采集高壓設備密度、壓力以及溫度，另外高壓設備此時的運行狀態、機械特點、絕緣情況也是考慮要點。即，能夠全壽命周期對電網狀態進行管理，獲得完整的數據信息。

2.3 結構

當前智能設備大多數使用的是一次設備配合智能組件。按照官方規定的標準，在智能建筑之中，其由三層兩網構成，也就是過程、間隔、站控三個層，配合過程與站控兩個網絡。其邏輯層次方面，使用過程層的網絡實現了對間隔層與過程層設備連接。運用站控網絡將建筑的站層設備與間隔層設備連接到一起。

首先是過程層功能。所謂的過程層，實際上為一次設備與二次設備結合的部分，具有一次設備的所有接口功能，即智能電氣設備智能部分，包括這樣幾個功能:實時完成電氣量的檢測，了解設備的狀態情況，執行命令控制要求。

其次是間隔層功能。能夠對間隔過程層中的所有實時信息進行匯總，有效保護與控制一次設備，實現閉鎖控制間隔操作的目的。除此之外，還能同時實現同期操作與另外控制，有著比較高的同級運算、數據采集、控制命令優先級。數據使用中，可以承上啟下的完成傳輸，并且還能快速和站控層、過程層網絡進行互動通信。系統的網絡接口擁有雙口全雙工，能夠提高通道冗余度，從而獲得可靠穩定的通信網絡系統。

最后是基于長遠發展來看，因為智能建筑內部的數據總線只有一條，間隔層與過程層全部集中在設備層。所以智能建筑今后的結構，可以將系統層與設備層分成兩個部分。

3 工程中的智能建筑合理運用

3.1 一鍵智能操作

靠著網絡技術，可以一鍵完成所有的操作和管理。主題為間隔層設備，將建筑的間隔設備層運行狀態變成一鍵智能操作。這樣的方式，可以讓此時的站控層與過去的站控層相比，獲得更簡練的分步操作，讓建筑的倒閘也變得更快捷、安全，防止了失誤操作問題出現。如使用智能甩負荷，就能讓系統擁有智能甩負荷的能力。只需要輕按操作按鈕，系統就能在200ms內完成甩負荷。與傳統建筑冗雜的分步操作相比，使用一鍵智能操作以后，操作時間得到了有效地節約，保障了系統的供電可靠性與質量。

3.2 可視化設備狀態

不論是故障的在線診斷還是離線分析核心都是設備狀態監測，使用診斷技術就能獲得已經發生或尚未發生的潛在故障位置、程度與原因。通過對故障在線的有效診斷，以及離線的合理分析，都能夠對設備的狀態進行可靠有效的監測，同時以此作為合理的基礎，保證得到可視化的效果。利用科學合理的診斷技術，也能夠真正地了解設備在使用過程中已經發生的，或者是即將可能發生潛在故障的具體位置，以及造成故障的具體原因。通過這樣的分析能夠最大程度的保證智能的建筑在使用設備的過程中，其真正的狀態向著可視化的方向所發展，使人員能夠深入地了解到每一個設備具體的狀態，以及使用的效果，真正的完善設備的整體使用質量，從而最大程度的優化電站工作開展的狀態，使建筑向著更高、更遠的方向發展。

3.3 可視化監視

使用網絡智能建筑系統，完成對網絡設備工作狀態的監視。實時、直觀、可靠的監視，可以讓異常問題得到第一時間的處理。在建筑的使用過程中，也需要通過可視化網絡的安全監視這項功能，深入合理地觀察和分析對建筑工作開展的效果，以及具體的狀態。通過網絡形式中智能建筑的系統所呈現出的命脈，利用網絡設備具體工作狀態的詳細合理的分析，可以對異常信息的情況進行實時可靠的監控，也能夠利用直觀監視的方法，對整個系統網絡化發展的狀態和效果進行直接的影響，從而保證建筑在使用的過程中，能夠真正地對網絡安全的情況進行分析和觀察，利用可視化的形態，使整個監視功能的效果最大化。

3.4 質量評估和仿真決策

實踐中電能質量的數據庫是核心構成，配合數據分析、繼承與專家決策，共同商討問題解決辦法。智能建筑中電氣自動化在設計階段，還需要把其中電能質量具體評估的方法與仿真的決策系統相互結合，這也是在具體設計和應用工作開展過程中，最為有效的一種方法和手段。可以把電能質量的數據庫作為最基礎的參考和依據，然后結合其中所包含數據的具體情況，以及數據分析的效果、專家的決策結果等，構成最終電能質量解決的有效科學合理的方案。實際上，智能的建筑工程作為電網中最為關鍵的組成部分，其中電氣自動化這個技術是至關重要的，還需要綜合地對其所包含的經濟、安全、合理性進行考量，使整個建筑的工程質量得以提升，這樣才能夠發揮出建筑工程應有的作用，也能夠提高建筑工作開展的實際效果和質量。

3.5 故障綜合分析

全面搜集故障的各種信息，包括保護版本、告警信息情況、故障量。并創建模型，對其進行研究，了解故障的位置、類型，提出合適的恢復策略。使用全景分析，對事故進行反演回放與展示，配合事故分析專家系統，能夠模擬專家決策，得出精準分析結果。

3.6 站域保護

主保護可以快速保護繼電器，和其他間隔沒有配合。被保護單元與相鄰單元后備保護，需要其他單元的后備保護配合。如存在很復雜的系統結構，則會出現很大的配合難度。在智能建筑不斷發展的今天，如今全建筑已經可以共享信息，讓站域保護變成現實。

3.7 運行優化控制

電壓無功控制的配置，利用自動電壓控制系統，從不同角度獲取數據資源，實現對電網無功狀態的監視。使用數學與信息模型，協調控制，降低網損，改善電能運行質量。

綜上所述，在電網系統中，智能建筑是很重要的構成，需要將重點放在電氣自動化設計上。應綜合考慮合理性、安全性與經濟性，保障建筑的建設效果。設計人員需要綜合考慮設計要求與技術規范，合理制定設計方案，保障安全防護與自動化工程使用效果，為后續的運營檢修提供支持，展現智能建筑技術優勢。