浅析建筑工程中变配电系统的智能化设计

摘要: 本文介绍了建筑工程电气变配电系统的发展现状，针对建筑工程变配电特点，重点从建筑工程变配电系统的网络体系架构、智能变配电硬件系统的选型等方面提出如何做好变配电系统的智能化设计。

关键词：建筑工程配电；变配电系统；智能配电；设计

中图分类号：TU198文献标识码： A

1引言

随着电力系统自动化程度的不断提高，建筑工程供配电的自动化程度也逐渐得到加强。建筑工程供配电作为电力系统的一部分，是负责终端用户的最近部分，因而建筑工程供配电服务质量的高低直接影响着电网服务质量的高低。建筑工程配电网的监控系统能够将建筑工程线路参数远传到监控中心，有效监视供配电情况与电能使用情况。在出现故障后，监控中心能够及时做出决策，远动某些现场设备，减少事故影响的面积。可见，线路参数的准确获取，开关控制量的准确交互是监控系统正常、有效运行的基础与关键。

本文主要针对建筑工程变配电特点对其智能化变配电系统如何进行合理设计进行了深入探讨，以期从中找到合理、有效、可靠的变配电设计方法与模式，并以此和广大同行分享。

2智能变配电系统概述

采用智能变配电系统可以提高供电可靠性、检测和改善电能质量、提高配电系统的运行经济性、减少和缩短设备检修和停电时间和范围、优化网络结构和无功分配、提高整个配网的管理水平和计算机应用水平，提高工作效率，用技术手段改善用户服务水平，提高服务质量，提高企业的现代化管理水平，为领导的科学决策服务。

智能化设计可根据高低压供配电系统的特点，提供多种风格系统操作界面及符合行业规范的软件功能模块；具有实时数据采集、一次接线图显示与操作、参数设置、事件报警/记录遥控闭锁操作、曲线/棒图、统计分析、报表打印等。针对低压配电系统回路多、柜型复杂的特点，提供模块化的多级树装图形菜单及形象化的各种抽屉柜/固定柜一次系统图界面；同时提供电能分类管理、故障智能分析设备维护计划、负荷分析、设备档案等功能模块。

现场总线是近年来自动化领域中发展很快的互连通信网络，具有协议简单开放、容错能力强、实时性高、安全性好、成本低、适于频繁交换等特点。目前，国际上各种各样的现场总线有几百种之多，统一的国际标准尚未建立。较著名的有基金会现场总线(FF)、HART现场总线、CAN现场总线、LONWORKS现场总线、PROFIBUS现场总线、MODBUS、PHENOIX公司的INTERBUS、AS-INTERFACE总线等。

智能化配电系统就是通信网络把众多的带有通信接口的中、低压开关和控制设备与主计算机连接起来，由计算机进行智能化管理，实现集中数据处理、集中监控、集中分析和集中调度的新型配电系统。智能化配电系统一般由主计算机、通信网络、智能化开关和控制设备三部分组成。

3建筑工程智能变配电系统智能设计

3.1 智能变配电系统总体架构

系统的设计思想：整个系统采用分布式控制，分为上、下两层：上位控制机(上位机)和下位控制单元(下位机)。下位控制单元，即以MSP430为核心的电表单元，它对各种信息进行实时采集。上位机可以主动地向下位控制单元请求数据和发送命令，并完成对系统参数的记录、各仪表信息的记录、报警信息的记录、报表的生成打印等数据库的管理。上位机和下位控制单元之间是通过PROFIBUS总线相连。

由于智能从站节点是PROFIBUS-DP网络的一部分，因此，总线系统软件分为主站软件、智能从站软件和监控软件三个部分。PROFIBUS-DP网络是引进Siemens公司的成套设备，一类主站S7-300和S7-400使用Siemens公司提供的创建可编程逻辑控制程序的标准软件STEP7，使用梯形逻辑图进行软件编制。监控软件使用Siemens公司的支持分布式系统结构的监控软件SIMATIC WinCC。智能从站节点的中央处理器是INTEL系统的单片机MSP430，采用单片机C++高级语言。

3.2 智能变配电系统电气硬件的选择

(1) 变压器的选择

① 变压器台数的确定

变配电工程中，变压器台数的选择与供电范围内用电负荷大小、性质及重要程度有关。当有大量的一、二级负荷，负荷达到200kw以上，选择两台变压器；三级负荷一般选择一台变压器，负荷较大达到100kw以上时，选择两台；当季节性负荷或昼夜负荷变动较大，依据最大负荷，按以上方式确定变压器台数；当有较大的冲击负荷，可单独设变压器为其供电。

② 变压器容量的确定

单台变压器时，其额定容量SN应能满足全部用电设备的计算容量SC，并考虑负菏发展保留一定的冗余，应满足SN≥(l.15-1.4) SC；

两台变压器且任一台变压器单独运行时，其容量应满足SN=(0.6-0.7) SC；同时应满足全部一、二级负荷SC(I+II)的需要SN≥SC(I+II)；

单台变压器容量一般不大于1250kVA-2000kVA。

(2) 开关电器的选择

开关电器主要包括断路器、熔断器、隔离开关和负荷开关，其选择即要保证开关电器正常时的可靠工作，还应保证系统故障时能承受短时的故障电流，同时应满足不同的开关电器对电路分段能力的要求。具体选择原则如下：

① 正常条件下，开关电器额定电压UN及其装设处额定电压UWN应满足UN≥UWN；

② 正常条件下，开关电器的额定电流IN及其装设处的计算电流IC应满足： IN≥IC；

③ 动稳定校验，开关电器极限通过电流峰值Imax及安装处三相短路冲击电流Ish满足：

Imax≥Ish；

(3) 导线的截面选择

导线截面选择过大不仅会增加有色金属的消耗量，还会增加投资；截面选择过小，则导线中的电压和电能损耗加大，使电能传输质量和运行经济性变差。其选择应符合如下条件：线缆应满足正常负荷下的长期运行条件；应能承受故障时故障电流，尤其是短路电流；应满足线路电压损失的要求；应满足机械强度的要求；应考虑线路的经济运行。

通常导线截面可以按导线载流量、电压损失、短路热稳定校验及经济电流密度进行选择。对于中压线缆，由于距系统较近，其主要问题是热稳定问题，因此一般用热稳定条件来确定导线的截面；对于低压线缆，其负荷电流相对较大，线路的主要问题是能否长期承受工电流，故一般按导线载流量条件选择截面；对于负荷电流小，但传输距离长的线缆，通常按电压损失作为选择导线截面的条件。

4结语

随着电力电子技术的发展，智能变配电系统已经成为了建筑工程变配电工程设计的主流，本文针对当前智能变配电工程的发展趋势，详细分析探讨了智能变配电工程的体系架构及其硬件系统的选型设计，对于进一步提高建筑工程变配电系统的智能设计与应用水平具有一定借鉴意义。

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