智能化供配电系统的节能措施探究

摘要：文中以配备了功能最齐全、用可编程控制器(PLC)及远程I／O构成的监控管理系统的智能化供配电系统为例，对其所具备的监控管理性能进行介绍、分析和比较。 在此基础上，本文根据工程供配电设计的具体步骤和方案，从变压器节能、配电线路节能、减少配电线路线损、用电设备节能、电动机节能、照明设施节能和提供功率因数等七个方面进行分析，探讨供配电节能，对工厂供配电系统如果节能进行了有益探究。

关键词：智能化供配电系统；功能；节能措施

中图分类号：U224.3+1文献标识码：A 文章编号

在工程种类和数量繁多的形势下，电能具备着必须性和普遍性，为更好的利用能源，发挥效益，设计合理的供配电系统都无可争议的成为重点。实践证明，智能化供配电系统与常规配电系统最大的区别是具有供配电监控管理系统。而通过分析智能化供配电系统地特点设计合理供配电系统，尽量降低供配电系统的电力损耗，提高电能的利用率，是实现工厂效益最大化的途径之一。

根据2006年建设部修订后颁布的LB／T 503142006《智能建筑设计标准》规定：“供配电系统的监视包括中压开关与主要低压开关的状态监视及故障报警；中压与低压主母排的电压、电流及功率因数测量；电能计量；干式变压器温度监测及超温报警；备用及应急电源的手动／自动状态、电压、电流及频率监测；主回路及重要回路的谐波监测与记录。”

一、智能供配电系统地主要特点

（一）监测功能

1.运行参数的监测

配电系统对主要运行参数如电压、电流、频率、变压器温度、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能和无功电能等参数，以及直流屏、柴油发电机等其他设备的运行参数均进行自动测量和记录。在监控计算机的大屏幕监视器上的相应位置显示出这些参数的实时值，并按要求定时记录存盘。当这些参数的值超出允许范围时，屏幕上会自动出现文字提示及声报警，提示工作人员及时处理。

2.用电量远程自动计量

对每个用户和负荷的用电量进行连续的自动测量和记录，自动进行分时计费和形成电费报表。为了实现节能，这是十分必要的。用户和负荷的用电量计量结果可以用表格、负荷曲线或体形图的形式供工作人员和用户查询和分析。如发现某个用户的用电量异常增多，可立即进行查询，探明原因，防止电能的损失和浪费。

3.电能质量的监测

(1)监测电网或回路的电压、电流的谐波总含量和各次谐波的含量；(2)监测和记录极其短暂的瞬变故障和瞬态过程；电压凹陷、电压不平衡度、频率变化、电压骤升、电压中断、电压波动、雷电波、放电、浪涌电流或启动电流等扰动；(3)波形捕捉：根据预设的条件或监控计算机发出的指令，捕捉预先设定的周期数或时间长度的电压／电流的稳态或瞬态过程波形。

4.故障报警事件的监测

配电系统运行过程中一旦发生故障，按照故障报警处理优先的原则不管监控计算机原来显示的是什么图形界面，都应能立即自动切换到出现故障的那幅图形界面上。根据显示的故障状态图称、故障原因的文字提示以及应急处理预案，值班工作人员可以很方便、及时、准确地处理故障。按下复位按钮，可以停止声报警，但只有在故障消除后，显示的故障状态图标才会恢复为正常的运行状态图标。告警类型包括：越限告警、变位告警、事件告警、通信状态告警、运行日志；告警信息包括告警类型、发生告警的对象、告警内容、发生告警具体时间、确认状态等；告警信息查询方式：按类型、按时间段、按发生源、按等级等几种方式或按它们的组合。

（二）、控制功能

1.断路器／接触器的通断控制。

（1）手动操作。操作人员可通过断路器的操作手柄(或按钮)手动接通或断开断路器。（2）电动操作。操作人员在配电柜上可直接通过按钮控制电动操动机构，接通或断开相应的具有电动操动机构的断路器。 3.远程操作。操作人员只需在监控计算机的屏幕上点击或在触模式操作面板上触模断路器接通／断开的按钮标即可远程控制具有电动操动机构的断路器的通／断。（4）自动控制。当有自动控制的要求时，断路器接通或分断由可编程控制器按照程序的规定自动执行，无需人工干预。

2.进线失电故障的自动应急处理

在400v低压配电系统中出现进线失电故障时，智能化供配电系统可以自动进行应急处理。 (1)双路供电时进线失电故障的自动应急处理。双路供电时，若有一路进线失电，延时规定的时间(该时间可事先整定也可通过监控计算机修改)后，系统自动断开失电的这路进线断路器，接通联络断路器，自动转换成单路供电，然后自动检测该路进线的电流，若电流超过变压器二次侧的额定位，则按照事先设定的用户优先权顺序将优先权低的用户依次断开，直至变压器不超负荷，从而保证了对重要用户的连续可靠供电。这是用传统的电气连锁控制无法做到的；(2)单路供电时进线失电故障的自动应急处理。单路供电时，系统将自动断开该路的进线断路器，然后将另一路进线断路器自动接通，保证供电的连续性；(3)复杂系统自动投切应急处理。对于由多台变压器通过母线联络开关连接成的较复杂的低压配电系统，智能化供配电系统仍可按照规定的连锁关系自动进行相应的自动投切应急处理。

二、提高工程供配电节能效率的基本思路

工程供配电设计的要求是在满足用电负荷要求的情况下，选择最经济合理的电源系统接线方案。在设计中应遵循安全要求，认真考虑采取节能措施是否实现电气节能，并按步骤进行设计。首先是向建设部门了解基建规划，收集原始材料，作好现场勘察，了解供电范围内的环境条件及电源情况。 其次要了解用电设备性质、特征、规模及布局，并列出设备清单，并根据列出的动力、照明等用电设备清单，进行负荷计算，计算得出各部分总的负荷。然后，根据设备位置确定线路走向，经过技术经济比较，选择最合理的电源方案及电源引入点，确定变电所、总配电箱、分配电箱的位置及配电线路的走向和铺设方式，并拟定变配电所的电气主结线和整个工地的供电系统图。接着，选择变压器型号、容量、台数以及电气设备型号、规格和数量，并作变配电所的设计，选择导线型号、规格，并进行配电线路的设计。 最后，绘制施工组织及供电平面布置图。

三、智能化供配电系统地节能措施

1．变压器节能

在满足工程设施使用的条件下，变配电所应尽量靠近负荷中心，以缩短供变压器配电半径，减少线路损耗。

2．配电线路节能

设计合理配电线路，节约电能，应尽量做直配线路，不设计迂回线路，不走或少走回头路，最大限度减少线路长度。而必须有较长距离的大电流供配电线路时，要在安全性前提下，按电流密度合理选择导线电缆截面，尽量选取大截面导线；在满足电压损失和短路热稳定的前提下，可按导体载流量选择导线截面；在工厂等用电大户的变电所之间设置联络线，以使节假日变压器轻负荷或无负荷时退出运行，从而减少损耗。

3．减少配电线路线损

配电线路损耗中包含了线路传输有功功率时引起的线损和线路传输无功功率时引起的线损，传输有功功率是为了满足建筑物功能所必需的，是不变的。而在具体工程中，供配电系统中的某些用电设备，线路上下纵横交错，工程线路总的不下万米，造成电能损耗相当大，所以减少线路能耗必须引起设计人员的足够重视，那么要减少线损，要么减少线路电阻，通过增大导线截面、满足载流量、控制热稳定、以及增大电压损失所选定的截面等多种方式减少线损。

4．用电设备节能

合理选择用电设备，根据设备的容量，减少大马拉小车活动，提高设备的负荷率和使用效率；也可以采用无功补偿新设备，通过调节励磁电流，补偿无功功率。选择用电设备时，应选用国家推荐的节能产品，禁止使用淘汰产品。当工程设备需要用直流电源时，可采用可控硅整流装置，这样比采用交直流变流机组效率高，可节能约15％--20％。

5．电动机节能

在工程设施里，由于多采用异步电动机，供电系统除供给有功功率之外，还需要供给大量的无功功率，造成发电、配电设备的容量不能充分利用，降低发电机的输出功率，使发电设备效率降低，发电成本提高。

参考文献：

[1] 中国航空工业规划设计院，《工业与民用配电设计手册》，北京中国电力出版社，2005.09.

[2] 建设部工程质量安全监督与行业发展司，《施工图设计文件审查要点》，2003.01.

[3] 顾伟驷，《现代电工学》，科学出版社，2005.06

[4] 魏立明，《智能建筑电气技术与设计》，化学工业出版社,2010.02.