建筑供配电自动化系统节能技术

董文军

【摘 要】目前，城市高层建筑承载着多样化的建筑需求，其供配电系统的节能建筑的设计工作就显得十分必要。高层建筑的供配电系统比较复杂，节能设计的要求较高。在高层建筑实际的供配电系统节能设计工作中，既要满足建筑的用电要求，又要发挥节能功能，就需要了解其主要的内容和技术要点。

【关键词】建筑工程;供配电自动化系统;节能技术

1 供配电系统总体规划概述

设计供配电系统总体规划方案的过程中，应充分考虑负荷的性质、电器设备的性能、电气设备的容量、供电距离及其负荷的分布情况，并确定供电电压的等级，科学、合理地设計供配电系统。针对节能以及投资成本而言，可以通过简化接线并减少配变电级数来达到节能、降资目的。同时，还可根据负荷的特性和运行效率选择变压器的数量和容量。针对受昼夜或者季节性影响波动幅度较大的负荷，可结合负荷的技术和经济因素计算变压器的容量。

通常情况下，当供电电压较高时，线路中的电流反而会越小，线路消耗的电能也会随之变小。总变电站以及配电站应尽可能靠近负荷中心，以缩减供电半径，减少供电线路的损耗。在供配电系统的可控范围内，适当提升线路的电压等级则可有效提高能源的利用率，达到节能目的。然而，在线路提升电压等级的过程中，也对电气设备的绝缘性能提出了更高的要求，使得成本也相应地有所增加。因此，在提升线路的电压等级时必须考虑其经济性，在技术经济对比合理的基础上才能提升线路的电压等级。

2 建筑供配电自动化系统的设计要求

基于现阶段的实际情况，我们对于建筑物供配电自动化系统的设计要求主要分为5个方面，分别是自动化无人操作能力、较强的系统保护与协调能力、较强的抗干扰能力、良好的适应于扩展能力以及可靠地远程通信功能，下面将对这5个基本方面的设计要求作简要阐述。就自动化无人操作而言，在建筑物供配电设计中我们的首要目标是要放在自动化上，简单来说就是要满足在无人条件下自动化系统能够按照设计人员事先设计好的程序完成相应的工作，这个功能的实现需要系统具有把实时检测到的信息通过一定形式的转换形成相应的命令，从而指挥各个电气设备做出相应的反应，实现自动化控制;就系统保护与协调能力而言，建筑物供配电自动化系统技术含量高，供配电系统的正常运行依赖于系统的稳定性，需要我们在设计时采取相应措施保障系统的安全，对于自动化系统安全而言，最大的威胁来源于突发性断电，因此我们在设计时应该考虑加强继电保护环节实现系统的相对独立性，保障系统安全;就抗干扰能力而言，自动化系统在运行过程中可能遇到来自系统内部和系统外部的各种干扰，因此我们在设计时就应该事先考虑好这些问题出现的情况，对于系统内部干扰问题，我们可以通过尽可能的保障内部各个系统的相对独立性解决相应的问题，对于系统外部问题，我们只有在设计时预留一定程度的抗干扰能力解决问题;对于适应与扩展能力而言，建筑物配电自动化系统需要基于实际情况做出适应性设计，并能够满足配电系统后期的发展需要。

3 供配电自动化系统构成

3.1 硬件

建筑物配电自动化系统硬件构架设计一般采用分析分布的结构形式，主要由三个部分组成，分别是站基层、间隔层和设备层。站基层的主要作用是实现信息的远程传递和对监测变电站的实时监控，并作为一个类似于信息中转站的地方，上传采集的基本数据到控制中心并传递执行管理中心发布的工作命令，其功能的实现是通过相应设备的合理布置和系统化管理运行;间隔层的主要作用是保障综合自动化系统的正常运行，有效提高系统的稳定性和可靠度，间隔层主要由测控单元组成，也能够直接检测到保护局、变压器的信息，并实时反馈，保障继电设备的独立运行，维护系统的稳定性;设备层主要由计算机控制系统、以太网交换器和服务器三个部分组成，主要作用是实现信息的采集、处理和传递。

3.2 软件

建筑物配电自动化系统软件架构设计主要由现场监控部分、远程控制部分以及数据库报表查询部分三个部分组成。现场监控部分主要有两个程序构成，分别是后台数据处理程序和监控人机界面程序，后台处理程序作用是能够智能进行协议的转换，以便实现接入人机界面，监控人机界面程序作用是通过图表形式浅显易懂的反映出各个部分的工作状态以及相应的工作参数;远程控制部分主要作用是在满足系统运行安全可靠的前提下，保障远程控制对现场工作的控制权限，这样就能实现上级监控中心对于变电所的实时监控和控制;数据库报表查询部分包括变电所工作时的所有数据，比如对于其正常状态、维修状态的系统性的信息记录，还能通过相应的数据处理以更清晰明了的方式反映出变电站的工作状态。

4 建筑供配电自动化节能技术要点

4.1 线路的节能要点

当线路的负荷功率较为稳定时，线损与功率因数和线路电压的关系为负相关关系，反之，其与电阻的阻值成正比，因此，可以通过控制电阻的方法来降低线路损耗。

控制好电路中导线的长度：若要降低电路损耗，则必须合理控制电路的导线长度，以缩短导线之间的距离。为此，必须科学布设变电站，根据线路的分布情况在中心区域设计变电站，同时还需架设拉伸线路。针对低压配电系统的施工必须选择无需回路的设备，合理调整导线长度，以确保供配电系统能够快速、高效传送电能。

控制好导线的电阻：在选择导线的过程中，应首选电阻值较小且电阻较低的导线，在所有的导线中，铜线的导电性能是最好的且还能有效控制能耗。所以，施工过程中，经常会选用铜线。与此同时，还需适当扩宽导线的横截面以降低电阻，若要控制电阻值，必须确保热量以及电流负荷处于稳定状态[1]。

4.2 平衡三相负荷

若要将三相负荷的不平衡能耗降至最低，那么就必须调整三相负荷以确保不平衡能够满足规定要求：第一，必须确保中性线电流强度始终等同于额定电流的1/4。第二，第一分支部分和干线的不平衡需控制在20%以内。第三，三相配电干线的分布必须均衡，确保最大相负荷要保持在三相负荷均衡值的115%以上，最小相负荷要保持在三相负荷均衡值的85%以上。第四，配电变压器所在位置的电流不平衡需控制在10%以内。

4.3 电器设备的选择

电气设备作为供配电系统中最为重要的基础设备，其应用范围较广且数量繁多，对于电器设备而言，单个的电器设备通常只需消耗极少的电能。然而，由于整个供配电系统中布设了大量的电器设备，当这些电气设备运行时，必然会消耗大量的电能，因此，在设计供配电系统时应尽可能地选择一些节能降耗的电器设备。

5 结束语

综上所述，目前，我国现代城市化发展的进程加快，一定程度上致使建筑对电能的需求量也在不断扩大，电气系统已成为城市建设必不可少的应用，供配电自动化系统有助于建筑设备在管理和控制中充分提高设备的工作效率，增加可靠性，进而为用户提供更加舒适的居住体验。但是在建筑耗能的问题中，与我国建立节约型社会的理念相悖，所以通过积极运用科学的节能技术有助于实现建筑的绿色、环保型。所以对于建筑供配电自动化系统的节能控制进行探讨很有意义。

参考文献：

[1]关艳翠.浅析电气自动化工程中的节能设计技术[J].科技经济市场，2014，30（08）：8.

[2]陆伟.电气自动化的节能设计技术研究[J].中国高新技术企业，2015，22（07）：94-95.

（作者单位：大连建筑设计研究所有限公司）