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需求分析
根据招标文件JCA 2001―009Y的招标项目要求,并结合广西建筑智能化现状,区检综合楼是屹今为止整个广西所有建筑物当中智能化程度要求最高的。因此,在智能化系统的设计上,如何将各子系统的设计完美结合,这是业主关心的也是我们设计的侧重点。
区检综合楼的机电设备数量庞大,为了将这些设备有机的管理起来,提高设备的运行效率,减低设备的运行成本,一方面通过楼宇设备自动控制系统集中监视和控制,另一方面首次将楼宇综合管理系统的概念和可行性方案提供给区检综合楼,使本方案不仅满足区检综合楼现在的需求,更加对以后机电设备运行和维护的高效率提供了解决方案,提高楼宇设备管理水平,这是目前业主关心的也是我们设计所侧重的。
广西区检察院作为~个国家的重要部门,每天都要处理很多事务,工作人员的工作繁重,这便要求一个极为舒适宽松的办公环境,以提高办公效率。为此,我们在对区检综合楼楼宇自控系统进行设计时,将提高舒适性和高效率摆在一个很重要的位置上,运用高科技手段,将环境参数调整到对人最舒适的数值,充分体现科技以人为本的真谛。
根据区检综合楼楼宇自控系统的设计要求(招标书JCA2001-009Y)、相关专业的国家标准及业主提供的相关图纸进行工程设计,设计将会参照所提供的技术说明,并以品质标准进行楼宇中管理系统的设计。本系统工程监控范围包括以下部分:
1、柜式空调机系统
2、风机盘管
3、新风机系统
4、冷冻站系统
5、计算机中心机房专用空调
6、通风系统
7、供配电系统
8、给排水系统
9、电梯控制
1O、消防系统
11、其它系统
设计原则
广西区检察院智能化系统建设工程是面向二十一世纪的高技术高标准工程,其智能化系统在符合实际需要的前提下应有适当的超前性,以满足未来的需求。其BA系统的设计应遵循以下原则:
1、实用性
楼宇自控系统的设计应以实用为第一原则。在符合需要的前提下,合理平衡系统的经济性与超前性,以避免片面追求超前性而脱离实际或片面追求经济性而损害区检综合楼的智能性。
2、可靠性
系统必须保持每天24小时连续工作。子系统故障不影响其他子系统运行,也不影响集成系统除该子系统之外的其他功能的运行。
3、经济性
在楼宇自控系统工程投资中,以总体目标为方向,局部服从全局,力求系统在初次投入和整个运行生命周期获得最佳的性价比。
4、易维护性
因为本系统极为复杂,要保证日常运行,系统必须具有高度的可维护性和易维护性,尽量做到所需维护人员少,维护工作量小,维护强度低,维护费用低。
5、开放可扩展性
本楼宇自控系统设计尽量采用国家和国际标准及规范,兼容不同厂商、不同协议的设备和系统的信号传输,各子系统可方便进出系统。
设计依据
1、电气装置安装工程施工及验收规范(GBJ232-82)
2、建筑设计防火规范(GBJ 116-88)
3、区检综合楼的弱电设计图纸和招标项目要求
4、JOHNSON CONTROLS产品设计手册
5、智能建筑设计标准(GB/T50314-2000)
系统设计
根据我们的设计,区检综合楼楼宇自控系统是由2台网络控制器(NCU)及1台操作站(OWS)所组成的。
直接数字式控制器(DDC)主要分散布置在区检综合楼现场设备所在的位置,总共有24个,DDC之间是通过RS485通讯网络相互连接至网络控制器(NCU),每个网络控制器(NCU)有1个N2E通讯接口。
由于区检综合楼分布着很多的控制设备,所以我们建议系统采用集散式控制方式。因高级的控制过程复杂,用同一控制过程的结果并不能满足各个区域,采用集散式控制方式还可增强系统可靠性、减少施工费用。
DDC分布以就近控制设备为原则,每个DDC箱均有一个主控器(DX-9100)。主控器带有操作键盘及显示装置。因此,当网络或操作站有故障时,每个DDC均能完成各自所有的就地控制功能。
1、柜式空调机系统
(1)控制设备内容
BA系统将会对下列空调设备进行监控:
一层:2台柜式空调机
二层:1台柜式空调机
二十层:2台柜式空调机
(2)控制说明
每台柜式空调机在送风口及回风口均设温度传感器1个共2个、压差开关1个、冷冻水开度比例调节阀及其驱动装置一套。DDC通过对以上的数据采集装置及执行机构的控制,实现对空调机的监控,其监控功能主要有:
风机开关控制
风机的开关控制主要是通过BA系统预设的时间表来进行启停控制的。在一些特别的情况如加班情况,风机有需要在预先设定时间表之外的时间启动。用户可选择在BAS操作站上操作启停风机或用音频式电话遥控风机启停。BA系统允许用户自行设定风机状态与控制之间的联锁监察功能。在设定此功能后,BA系统会自动监察风机的状态是否与控制要求一致,如果不一致,则说明此控制点的设备有故障,BA系统会以声光报警形式在操作站上显示以提醒操作人员做出相应的处理。另外,BA系统会将有关事项一一记录,以作日后检查之用。另外,BA系统允许用户自行设定测量设备的累积运行时间,以便维修人员在设备运行至一定时间后进行维修工作。
手动/自动转换显示
DDC控制器通过对手动/自动转换装置状态的检测,把信号读回来分析来确定控制算法,并把信号送回中央监控系统并显示。
送风、回风温度检测
DDC控制器通过安装在送风口和回风口的温度传感器,把送风及回风的温度读回来,以做为控制算法的原始参数,并把检测回来的温度送回中央监控系统显不。
冷冻水阀门开度控制及显
示、回风温度控制
DDC控制器通过温度传感器可以检测到回风温度并将它与预设的温度值(可供用户调较)作比较,进行PID运算,然后把控制信号输出至冷冻水阀来对阀门进行开度调节,以控制冷冻水的进水量,进而达到温度调节的目的。另外,此冷冻水阀会与风机状态联锁,在风机关闭的情况下将冷冻水阀关死。冷冻水阀同时返回阀门开度的百分比数值给中央监控系统。
滤网状态监察
BA系统通过压差开关监测过滤网的前后压差。当压差超过压差开关的预设值(在压差开关上可调),BA系统会以声光报警形式在操作站上显示以提醒操作人员安排有关人员做滤网清洗工作。而BA系统也会将有关的事项一一记录,以作日后检查之用。
运行时间累计
BA系统利用软件统计计时功能可以实时的累计风机的运行时间,并记录显示。
此外,由于柜式空调机组没有风速控制及加湿装置,故招标书上对应的有关招标项目要求无法实现。另外,为了方便系统的管理及维护,根据以往的经验,在招标项目要求的基础上,我们添置了以下采集点:
风机跳闸报警监察
DDC控制器会监察风机热继电器跳闸报警。在有报警时,停下风机并以声光报警形式在操作站上显示以提醒操作人员安排有关人员做检修工作。而BA系统也会将有关的事项一一记录,以作日后检查之用。
风机运行状态
BA系统通过风机主接触器测量风机的运行状态,以便操作人员实时了解风机的运行状态。
2、风机盘管
(1)控制设备内容
BA系统将会对整栋大楼的风机盘管共322台进行监控。
(2)控制说明
根据我们多年的工程经验以及结合招标项目要求的控制功能进行综合分析,我们认为对风机盘管的控制最好采取BA远程控制与现场设定控制相结合的方式。因为大厦的风机盘管数量众多,采用此控制方式可大幅度降低工程投资成本。
采用BA系统的DDC现场控制器控制风机盘管的程序启停并显示其运行状态及故障告警。
风机盘管的现场温度控制仍采用常规的墙装式温控器与电动二通阀进行控制,以方便人员在现场根据自己的喜好进行温度点的设定。(墙装式温控器与电动二通阀在空调专业工程中已有设计配置,不需重复投资)
从节能的角度来说,当室内的温度达到设定点时,常规的温度控制器会将电动二通阀关闭,空调系统冷冻水的流量与压力变化会实时地反映到中央冷冻站的BA监控系统上,BA系统根据上述参数变化重新计算出大楼的冷负荷需求,实时控制冷冻站相关设备的启停,以达到最佳的节能效果。
3、新风机系统
(1)控制设备内容
BA系统将会对下列新风机设备进行监控:
一至十九层:每层1台共19台空调机
(2)控制说明
每台新风机在送风口设温度传感器1个、压差开关1个、冷冻水开度调节阀及其驱动装置一套。DDC通过对以上的数据采集装置及执行机构的控制,实现对新风机的监控,其监控功能主要有:
风机开关控制
风机的开关控制主要是通过BA系统预设的时间表来进行启停控制的。在一些特别的情况如加班情况,风机有需要在预先设定时间表之外的时间启动,用户可选择在BAS操作站上操作启停风机或用音频式电话遥控风机启停。BA系统允许用户自行设定风机状态与控制之间的联锁监察功能。在设定此功能后,BA系统会自动监察风机的状态是否与控制要求一致,如果不一致,则说明此控制点的设备有故障,BA系统会以声光报警形式在操作站上显示以提醒操作人员做出相应的处理。另外,BA系统会将有关事项一一记录,以作日后检查之用。另外,BA系统允许用户自行设定测量设备的累积运行时间,以便维修人员在设备运行至一定时间后进行维修工作。
风机运行状态
BA系统通过风机主接触器测量风机的实际状态,以便操作人员实时了解风机的运行状态。
滤网状态监察
BA系统通过压差开关监测过滤网的前后压差。当压差超过压差开关的预设值(在压差开关上可调),BA系统会以声光报警形式在操作站上显示,以提醒操作人员安排有关人员做滤网清洗工作。而BA系统也会将有关事项一一记录,以作日后检查之用。
运行时间累计
BA系统利用软件统计记时功能,可以实时累计风机的运行时间,并记录显示。
冷冻水阀门开度控制及显示、送风温度控制
DDC控制器会监察送风温度并将它与预设的温度值(可供用户调较)作比较,进行PID运算,然后输出至冷冻水阀,以作温度调节作用。另外,此冷冻水阀会与风机状态联锁,在风机关闭的情况下将冷冻水阀关死。冷冻水阀同时返回阀门开度的百分比数值给中央监控系统。
风机跳闸报警监察
DDC控制器会监察风机热继电器跳闸报警。在有报警时,停下风机并以声光报警形式在操作站上显示以提醒操作人员安排有关人员做检修工作。而BA系统也会将有关事项一一记录,以作日后检查之用。
4、冷冻站监控系统
(1)控制设备内容
BA系统会对以下设备进行监控:
冷冻主机
冷冻水泵
冷却水泵
冷却塔
冷冻水膨胀水箱
(2)数据采集及显示
冷水机组的工作状态及故障报警:由BA系统将通过Integrator集成器与冷冻机系统进行数据交换来实现。
冷冻水的送水、回水温度:BA系统通过安装在水管上的水管式温度传感器来实现数据的采集,并可通过中央监控系统显示出来。
冷冻水的回水流量:BA系统通过安装在回水管的水流量传感器来实现数据采集,并可通过中央监控系统显示出来。
冷却水的送水、回水温度:BA系统通过安装在总水管上的水管式温度传感器来实现数据的采集,并可通过中央监控系统显示出来。
冷冻水供回水压差:BA系统通过监测安装在供回水管之间的压差开关状态来了解供回水之间的压差。
冷冻水泵、冷却水泵及冷却塔的启停通过系统的DO输出来控制其供电回路的继电器来实现,并通过继电器的常闭触点及热继电器的状态来监察水泵、冷却塔的过载及工作状态,并结合安装在水管上的水流开关采集回来的水流状态来监测水泵的故障。
BA系统通过对冷却塔的低水位开关的状态进行监察,可以实时地了解冷却塔的水位情况。 (要求空调设计安装专业提供电子式水位开关)
BA系统通过对冷冻水膨胀水箱的高、低水位开关的状态进
行监察,可以实时地了解冷冻水膨胀水箱的水位情况。 (要求空调设计安装专业提供电子式水位开关)
通过BA系统的软件功能,能准确累计并显示柜式空调机、风机盘管、新风机、冷冻主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔等设备的运行时间、启停次数的累计并显示。
为节省系统投资,考虑到招标项目要求的冷却塔的进出水温度检测对节能控制及管理没有多大的作用,故本设计方案不做以上项目的数据采集。另外,为实现节能的优化控制及提高操作管理的效率,在冷却塔冷却水的进出口进行添加电动蝶阀(共6套)以实现对冷却水的控制。
(3)控制说明
启停控制:BA系统将通过Integrator集成器与冷冻机系统进行数据交换来实现。
冷冻主机启停台数控制:网络控制器及直接数字控制器将预先编写的软件程序来控制冷冻主机的启停台数,并联动控制相关设备(如冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔等)。基本的控制原理如下:BA系统通过量度冷冻水的总供、回水、温差及回水流量而计算出空调系统的冷负荷,然后根据冷负荷来决定冷冻主机的启停组合及台数,并通过BA系统的控制算法来联动相关的水泵、冷却塔,以便达到最佳的节能状态。
冷冻站各设备(冷冻机、冷却泵、冷冻泵、冷却塔、蝶阀等)通过程序实现群控功能,即根据冷负荷决定设备开启台数,根据累计运行时间选择开启设备,运行中自动进行故障切换,实现设备启停的时间联锁关系。
对于冷冻水旁通阀的控制,BA系统会监察冷冻水的供回水压差,将它与预设的设定值(可供用户修改)作比较,通过DDC的PID计算,输出控制要求给冷冻水旁通阀,以维持供回水间压力平衡。
系统会对上述各返回数值做记录,预设值为24小时。如有需要,可用Trend的功能对有关的监察对象作长时间的监察记录,有关数据可输出至其它第三方的软件,如Excel等,以作数据管理及分析用途。同时,系统也允许用户对各监察对象预设上下报警值、上下预警值、报警提示及报警等级。当监察的对象超出预设值,BA系统会以声光报警形式在操作站上显示以提醒操作人员做出相应的处理工作。而BA系统也会将有关事项一一记录,以作日后检查之用。至于配电柜的开关状态、故障,系统会对各返回数值做记录,预设值为对上十次状态改变。对于每个报警点,BA系统允许用户预设报警提示及报警等级。当监察点报警时,BA系统会以声光报警形式在操作站上显示以提醒操作人员做出相应的处理工作。而BA系统也会将有关事项一一记录,以作日后检查之用。
5、计算机中心机房专用空调
控制设备内容
BA系统将会对以下机房专用空调设备进行监控:
计算机网络中心:1台
BA系统通过INTEGRATOR集成器与制冷主机进行数据交换,实现机房专用空调的自动启停与机房温湿度控制。
6、通风系统
(1)控制设备内容
BA系统将会对整栋大楼共6台送排风机设备进行监控。
(2)控制说明
风机开关控制
风机的开关控制主要是通过BA系统预设的时间表来进行启停控制的。在一些特别的情况如加班情况,风机有需要在预先设定时间表之外的时间启动,用户可选择在BAS操作站上操作启停风机或用音频式电话遥控风机启停。BA系统允许用户自行设定风机状态与控制之间的联锁监察功能。在设定此功能后,BA系统会自动监察风机的状态是否与控制要求一致,如果不一致,则说明此控制点的设备有故障,BA系统会以声光报警形式在操作站上显示以提醒操作人员做出相应的处理。另外,BA系统会将有关事项一一记录,以作日后检查之用。另外,BA系统允许用户自行设定测量设备的累积运行时间,以便维修人员在设备运行至一定时间后进行维修工作。
风机跳闸报警监察
DDC控制器会监察风机热继电器跳闸报警。在有报警时,停下风机并以声光报警形式在操作站上显示,以提醒操作人员安排有关人员做检修工作。而BA系统也会将有关事项一一记录,以作日后检查之用。
风机运行状态
BA系统通过风机主接触器测量风机的实际状态。
7、供配电系统
(1)控制设备内容
BA系统将会对下列设备进行监察:
低压配电柜进线回路ACB
发电机
干式变压器
低压配电柜联络母线ACB
低压配电柜出线回路MCB
低压配电柜ATS
事故供电MCCB
蓄电池/充电器系统
(2)监测说明
BAs对于区检综合楼供配电系统的监测,主要采用各种变送器,通过电路分析仪与BAS的DDC进行数据交换,收集电流、电压、功率因数、频率、点度量等数据。BA系统主要的功能是做监察、记录、报警的用途。系统会对各返回数值做记录,预设值为24小时,并可用Trend的功能对有关的监察对象作长时间的监察记录,有关数据可输出至其它第三方的软件,如Excel等,以作数据管理及分析用途。同时系统也允许用户对各监察对象预设上下报警值、上下预警值、报警提示及报警等级。当监察的对象超出预设值,BA系统会以声光报警形式在操作站上显示以提醒操作人员做出相应的处理工作。而BA系统也会将有关事项一一记录,以作日后检查之用。
对于区检综合楼供配电系统中的开关状态、电源状态、故障报警、等开关量输入点,我们在设计中,主要的功能是做监察、记录、报警的用途。
对于干式变压器的监控,我们的设计主要是监测变压器的温度状态。当变压器温度过高报警时,我们的BA系统将以声光报警形式在操作站上显示,以提醒操作人员做出相应的处理工作。而BA系统也会将有关事项一一记录,以作日后检查之用。另外BA系统允许用户自行设定测量设备的累积运行时间,以便维修人员在设备运行至一定时间后进行维修工作。
8、给排水系统
(1)控制设备内容
BA系统将会对下列设备进行监控:
地下室:集水井及排水泵共5处
生活给水系统:1套
(2)控制说明
集水坑及其水泵监控
通过水位开关监察集水坑的高低水位报警;
DDC通过高水位报警来启动水泵,把集水坑里的水抽走。当低水位报警时,DDC则停止水泵的工作;
通过安装在水管上的水流开关,系统可以了解到水流的状态,并结合DDC从水泵供电回路的继电器状态,BA系统可以判断水泵的状态及故障。
生活给水系统监控
通过水位开关监察屋顶水箱、地下水池的高低水位报警;
DDC通过屋顶水箱低水位报警来启动水泵向屋顶水箱供水。当屋顶水箱高水位报警时,DDC则停止水泵的工作;
通过安装在水管上的水流开关,系统可以了解到水流的状态,并结合DDC从水泵供电回路的继电器状态,BA系统可以判断水泵的状态及故障,一旦有故障警报时,DDC立刻把对应的备用泵投入工作,以提高供水的可靠性;
所有设备的运行时间、报警、启停等,BA系统都进行记录,以便查看。
9、电梯控制
BA系统通过INTEGRATOR集成器与电梯系统进行数据交换,以获得电梯运行的状态信息,如升降状态、停梯状态、故障告警、消防状态等,通过INTEGRATOR集成器,还可对电梯进行远程复位、程序启停等。
【关键词】电气自动化 人才培养方案 工学结合
一、专业定位和培养目标
人才培养方案的构建首先要解决的是人才培养定位问题。在进行大量的专业调研基础上,确定了电气自动化技术专业定位如表1 所示。
在专业调研的基础上,校企合作,与企业人员共同分析论证,进一步明确本专业毕业生应具备的知识、能力及素质,确定了本专业的人才培养目标为:培养德智体美全面发展,具有良好的职业道德、熟练的职业技能、精益求精的工作态度、追求完美的创新精神、可持续发展的基础能力,掌握必需的专业知识,面向第一线从事电气自动化设备及自动化系统的设计、安装、调试、维护等工作的高技能人才。
二、人才培养模式创新
(一)“一对接、两平台、三能力、四合一”的人才培养模式
其内涵是:专业建设与高端技能型人才培养紧密对接沿海产业梯次转移的前沿基地,依托学校与企业两个平台,强化对学生建立在基本能力基础上的专项能力、综合能力与岗位能力的培养,在人才培养工作中实现教师与师傅合一、学生与员工合一、作品与产品合一、教师与车间合一。
(二)教学模式与教学组织形式
采用任务驱动、项目导向的“411”教学模式与多学期、分段式的教学组织形式。前4个学期,构建专业基本能力平台-电子技术平台,开展专项能力训练,在“校中厂”实施;第5学期,开展综合能力训练;第6学期,以就业为导向,赴企业开展岗位能力训练,实现从学生向合格职业人的过渡。“1+3”的含义在于:在专业能力培养的过程中,注重对学生方法能力与社会能力的培养。
三、课程体系构建与教学设计
(一)学习领域设计
学习领域是指完成行动领域工作所必须学习的系统性内容, 属于一级教学目标, 其结构由能力描述的学习目标、任务陈述的学习内容和总量给定的学习时间三部分构成。学习领域设计是在行动领域分析的基础上, 按照从低端简单典型工作任务到高端复杂典型工作任务的顺序, 对行动领域( 典型工作任务) 进行教学论加工, 并以工作过程为导向, 以职业能力为依据, 遵循教育规律, 以工作过程的顺序串行知识, 形成以工作为导向的知识体系。
学习领域设计要充分考虑合格社会人员应具备适应职业变化的能力, 应具备不断开发自身潜能的本领, 向职业继续教育延伸和扩展, 还应具备不断适应劳动力市场变化的本领, 进而确定专业的教育任务和内容。
(二)学习情境设计
学习情境是指以项目、任务、产品等为载体, 对学习领域( 课程) 进行的教学方案设计。每个学习情境都应该是一个完整的工作过程( 包括咨询、决策、计划、实施、检查、评估) 。学习情境以完成工作中的某一任务为基本单位, 以行动导向为教学出发点, 是教学的二级培养目标。通过本环节, 设计出由课程目标( 基于岗位资质分析) 、课程结构( 基于工作过程导向) 、课程内容( 基于职业能力本位, 以项目、任务或案例为主体) 、课程实施( 理论实践一体化、教学做合一) 、课程评价( 过程评价为主、多元化、开放性) 、课程管理( 基于PDCA 循环、持续改进) 组成的工作过程系统化的学习领域课程标准。
四、考核评价方式改革
职业核心能力课程和专业技术基础课程考核,理论部分以试卷为主,重点在于考察学生的知识运用能力。实验和实训考核按项目进行,考核内容包括实训成果、技术报告、仪器设备操作和态度,各项考核按一定权重相加来评定实验和实训成绩。
专业核心技能课程和专业拓展课程采用了教、学、做一体的项目化教学,同时作为精湛技能证书课程,考核分为课业考核和职业技能认证两部分,各占一定的比重。课业考核按各课程教学项目进行,从知识、技能和态度3 个方面进行评定。职业技能认证又分为2种考核方式:通过国家职业技能鉴定,该项成绩记为满分,未通过不计分;不参加和未通过国家职业技能鉴定的,必须参加本专业精湛技能认证,成绩分为精湛、合格和不合格,不合格者必须重新认证。顶岗实习成绩由企业指导教师和校内指导教师共同评定。校内指导教师主要根据学生的顶岗实习周记、对学生的指导记录、到企业现场指导时学生的表现进行评定,并填写《顶岗实习鉴定表》,校内和校外指导教师的评价各占一定比重,以企业评价为主。
【参考文献】
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[4]姜大源. 职业教育学研究新论[M] .北京: 教育科学出版社, 2007.
关键词:配电网;馈线自动化;解决方案;技术策略
中图分类号:TM727 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2013)35-0104-02
目前,国家对配电网络的发展非常重视,尤其是城市内的配电网络,在它的建设和改造方面国家已经投入大量资金,现在的配电网络正朝着自动化的方向大步迈进。
1 配电网馈线自动化简介
配电网的馈线自动化在整个配电网络的自动化领域地位和作用都是很突出的,在配电网自动化能够实现的诸多功能中,馈线自动化是较为主要的一个。我国早期的配电网络是没有自动化系统的,所以相对于国外的馈线自动化,国内的馈线自动化起步晚了好些年,但是近几年来这种技术的应用和发展比较快。这门技术在早期只是用于单一的电力环路和两个电源,现在已经发展到好几个电力环路和备用电源,一些新的技术被不断地用于馈线自动化,使配电网的网络结构更加复杂,用户对供电质量的要求不但提高了还变得多种多样。早期的馈线自动化主要使用的是就地式系统,它有好几种模式,其原理相对比较简单,大都是使用开关与保护时间的配合,对于故障的处理是按事先设置好的处理逻辑首先对出故障的地方进行识别。该模式不使用网络来通信,对馈线自动化的一般要求基本上能够满足,但是在配电网自身正常运行的过程中它不能进行监测与遥控,因为它没有这样的功能。在多级的和手拉手等系统,必须要和上一级的开关配合,这样处理故障所花费的时间较长,对于供电的恢复也是很慢的。有些故障现有技术条件下无法解决,该模式常常会进行多次重合,使线路和开关承受多次短路时电流的冲击,且在手拉手系统中会波及到用户,短时间内停止供电。这时,迫切需要一套在馈线自动化技术上更为先进的解决方案,提高供电的质量、效率和可靠性。
2 馈线自动化的要求
馈线的自动化主要有三个内容部分:一是对故障进行自动检测和有效识别、二是对故障进行自动定位和隔离、三是重构电力系统的网络和恢复供电,还有恢复的及时性和有效性。所以馈线自动化的要求有下面几个。
2.1 对故障的检测和识别
要定位故障,就要先检测到出故障的位置,检测故障主要是在配电终端进行的,先检测到故障信息然后通过分析判断找出故障位置,所以对应于故障的检测信号是一个关键问题,它的对错于故障的处理有很大的影响,一定要保证检测信号的准确无误。在配电终端,故障的检测功能需要和馈线下面开关的保护功能能够实现匹配,如果馈线的上面出现故障,配电终端就要捕捉和获得故障信号。如果捕捉不到信号造成信号丢失,配电终端就无法处理故障。还要注意一下,这些操作要在开关产生保护动作的前面开始执行。要保证故障检测的准确性,就需要做好两步工作:一是有效判断故障电流的幅值,二是检测故障发生了多长时间,这样才能防止其它信号的干扰。
2.2 故障的隔离
在配电站主站和它所有的子站都会接受到故障信息,这些故障信息是在不同环路上的。接收到故障信息后,要经过一些操作处理来定位故障的位置,主要的操作有在配电终端使用相关软件进行处理、建立网络模型、综合分析和逻辑判断等。地故障位置进行定位后,配电站就下达指令,这些指令会把相关故障自动隔离。一般情况下,隔离故障尽可能在配电线网的底层进行,如果底层不能处理,就把指令信息上报到上一级。这样就提高了配电终端对故障的处理速度。
2.3 供电网络的重新组合
馈线区段的自动化处理必须自身有安全、稳定和可靠地前提,要实现这个前提就必须在对配电网络进行重新组合的时候谨慎处理。对网络重新组合前要考虑好下面几个问题:①故障隔离工作有没有完成,认真仔细检查一下;②备用电源有没有准备好,在配电网络重新组合时,要保证充分的供电,不要超出备用电源容量;③配电网络重组时尽可能降低系统线损,有利于配电网的优化处理。只有上面的问题都解决好了,才能闭合有关的开环位置处的开关,实现配电网络的重新组合。如果上面有一个问题不能解决,就会使配电网络存在安全隐患,发生安全事故,轻则停电,重则危及用户的人身财产安全;此外,对那些正常地区的正常供电也会产生严重影响。
3 馈线自动化的技术策略
3.1 对馈线的分段处理
现在馈线分段所用的开关大多是电压型、有时间限制的自动化配电开关。通过检测有关馈线的失电和恢复供电这两种状况来执行开关动作。如果馈线出现失压现象,开关就会延时断开;馈线恢复供电后,开关会延时A时间后再进行闭合操作;当A时间比B时间小的时候,馈线就又发生失电现象,这时开关就会自动闭锁,把相关的故障自动隔离。在这个过程中,对于A和B有些要求,对于A它要和重新闭合开关所需要的延时在一定程度上能够匹配,对于B要求它能和开关断开保护进行有效配合。
3.2 重合器的应用
重合器在处理故障的时候有非常重要的作用,它能有效切断故障电流,在故障隔离和网络重组的过程中,重合器也是非常关键的设备。该解决方案需要注意下面几个问题:①要保证故障位置能够就地隔离,这样可以防止整个配电网络停电和开关很频繁的进行断开和闭合;②馈线环路上,重合器与重合器的联络配合主要通过重合次数来实现,一般来说,馈线分段越多,重合器之间就越难配合;③现在市场上的重合器都很贵。
3.3 分层方案
使用分层方案就要了解配电网自动化的分层结构,因为它们之间有不少关联。一般来说,可将配电网的自动化系统分成三层:①配电终端层,对故障进行检测和识别;②把子站作为辐射中心,把这种方法用于馈线自动化能够达到有效处理和合理控制的目标;③把主站作为指令中心层,通过它能够实现系统管理和对配电网络的优化,并且同时有很强的层次性和全局性。
4 总 结
在配电站和配电网络中,馈线自动化技术有着非常广泛的应用,在电力系统的自动化领域,它是一个非常关键的环节,本文主要研究和分析了实现馈线自动化的几种技术方案。首先从检测、定位故障到隔离故障再到配电网络的重新组合这三个方面说明了实现自动化处理的基础性要求。然后举出了馈线的分段、重合器的应用、分层方案三个馈线自动化技术策略,并作出相关分析,实践过程中,这几个策略都有各自的优势,效果也都很好。
参考文献:
[1] 贡奎生,焦成林,付勇.试论配电网馈线自动化解决方案技术措施[J].黑龙江科技信息,2012,4(29):32-33.
[2] 欧昌岑,岑冬梅.实现配电环网可靠自动转供电功能的关键策略[J].中国电力,2013,46(7):95-100.
关键词:扶手电梯;节能改造;方案 优化
目前,我国乃至全世界正处于能源紧张时期,能源枯竭是我们面临的巨大挑战。过度开发以石油为主的不可再生石化能源,不但面临不可持续发展的问题,带来的环境恶化也极大地威胁着我们的生存环境,因此,节能减排成了各级政府日益重要的工作,持续运行的扶手电梯的节能改造也有巨大的潜力可挖。
一、扶手电梯在节能方面的可挖掘性
相对于本来就间歇工作的普通垂直电梯,扶手电梯由于具有连续运载、方便快速、运力大的特点,在许多公众场合具有直梯无可替代的作用,发展十分迅速。但也正是由于它连续运行,在空载率较高时,浪费电力和机械磨损高的缺点也十分突出。因此,节能改造的前景广阔,市场巨大,经济效益和社会效益将十分巨大。国内北京、上海、深圳等地的许多单位对其这个先天缺点进行了技术改造,并在许多公众场合投入了使用,其中规模最大的当属深圳地铁已投入的200多台扶手电梯。
二、目前国内在用的扶手电梯自动感应节能改造案例特点及优缺点分析
由于电梯属于特种设备,直接关系到乘员的人身安全,在目前的技术标准中,并没有自动感应启停方面的规定,因此,目前国内在用的扶手电梯自动感应节能改造项目,大多是业主提出需求,委托原生产厂家进行技术改造,以确保安全。根据其特点,技术方案主要有以下两种:
(一)进出口处设红外线探头,使用人靠近进口时,电梯自动启动全速运行;进出口处探头一段时间没有感应信号,表示梯上已无人,电梯停止进入待命状态,直至有人靠近重新启动。这种模式在无人乘坐时电梯完全停止,节省电力,同时也减少机械磨损,主要适用于人流很不均匀,电梯空载率较高的场合。
采用这种方式,存在以下弊病:
1、运行方向控制如设计为人工设定运行方向时,使用人进入处于待机状态的红外感应区,电梯从停止状态启动,如设定运行方向与使用人需求运行方向相同,则使用正常,安全方面也不存在问题;
2、如设定运行方向与使用人需求运行方向相反时,会出现明显的安全问题。
例如使用人本欲向上,电梯设定是向下运行,那么当他进入下端的感应区时,电梯是不启动的,如果使用人以为电梯没开,拾级而上,从上面出口出来时,触发上端的感应器,电梯会启动这时如果仅仅是一人还好,因为他触发上端感应器时,人已经离开梯板,一般不至于发生危险;但如果是两个或两个以上的人,那后面的人仍在梯板上,电梯突然启动,就可能会发生危险,违反了“人在梯上,电梯不得启动或停止”的安全规定。
如设计成“先入定向”,即上下任何一个感应器受触发,那么运行方向就以受触发的方向为准,即如果下端的感应器受触发,那么系统就认为使用人是欲向上的,启动向上运行,与使用人的要求一致,那么,上述的安全矛盾就不存在,也非常方便使用人,无需顾及电梯的运行方向。但是这会带来另一个明显的使用矛盾:如果两个或以上的人使用电梯,而又几乎同时分别进入了两部电梯,那么两部电梯就会同向运行,这时开始的一段时间内,欲使用另一运行方向的使用人就会“望梯兴叹,无梯可用”,无法满足基本的使用要求。
所以,设计能自动启停待机的系统,要考虑的情况比较复杂。
(二)进出口处设红外线探头,安装电机交流变频装置。电梯开启后一段时间无人乘坐时,电梯变降频(降频为25赫兹左右)慢速运行;有人进入入口时,电梯快速进入全速运行状态;进口和出口处探头一段时间没有感应信号,表示梯上已无人,电梯重新进入变频运行状态。这种方式适合人流稍多,无需完全停机的场合。
但这种方式显然并不适用于人流不均或人流很少的场合,因为节能效果要大打折扣,而且减小机械磨损效果亦不理想。
这种只降频不停机的运行方式,由于电梯始终处于全速或慢速运行状态,给使用人以明显直观的方向提示,辅以导向箭头等,一般就不会发生上述逆行进入的问题,一般也就不至于产生由于节能改造而带来明显的安全问题,所以深圳地铁就采用了这种方式,多年来运行都很正常,没有发生安全事故。
三、技术方案优化
综上所述,以上两种方案均有明显的弊病,使用效果与适用场合都有局限性。找到一种可行的优化方案,对这个新兴的领域有着现实的借鉴作用。
扶手电梯由于一个时间只能向一个方向运行持续输送人流,所以一般都是成对安装,运行时两部运行方向相反,但空间布置上,有紧挨一起安装的,也有相距较远位置安装的。根据这个特点,对扶手电梯的感应启停节能改造,主要的矛盾有:
1、电梯的设定运行方向与人流需求运行方向的矛盾;
2、从停止状态转换为运行状态的安全矛盾。
因此,方案优化的目标是找到一种既完全满足使用要求,又能满足安全要求的停机运行方式。
根据以上的分析,在深圳某完全开放的大型公用事业场所,我们设计了一种全新的模式,并付诸实践,改造了共16台电梯并投入实际运行。
根据扶手电梯具体的使用要求和安全规定之间的矛盾特点,我们设计了一种以“先入定向”和“联机运行”为最大特点的技术方案。
具体方案为:
1、每台电梯系统控制采用成熟可靠的进口PLC编程控制方式,简单、成熟、可靠;
2、采用简单可行的上下端各一对红外感应器获得使用人进入信号的方式;
3、采用“先入定向”这种最人性化的运行方向确定方式,即任一端感应器被触发,即确定该端为运行方向始端,与使用人需求完全一致;
4、配对的两部电梯之间设置联动控制,任一部电梯启动时,同时自动启动另一部反向运行,很好地解决了这个比较棘手的运行方向矛盾;
5、触发启动运行后,连续一段时间无人使用(时间间隔可根据需要通过PLC编程调整),电梯转为降频(25HZ左右,采用额定容量比电机高一级的交流变频器)运行状态;如相隔一段时间再无人使用,则自动停机;
6、包括手工启动,任何一部电梯运行方式改变时(包括启动、降频、停机待机等),另一部同时自动同步改变,以同时满足使用要求和安全要求;
7、各种技保和安全停机信号完全采自电梯原有信号,原有所有保护功能任何时候都正常有效,符合厂家安全设计规范;
8、采用并联控制方式,不改动电梯原控制线路;
9、设置自动手动转换开关,确保电梯原有功能不受任何影响;在自动控制发生故障时,可以快速屏蔽自动控制,恢复手动控制。
具体的线路根据电梯厂家的具体资料和以上的方案进行设计,并没有多大的难度,而且技术都很成熟,没有新技术的风险,所以,技术方案的优化是改造是否合理和成功的关键。
【关键词】火力发电厂 热工自动化水平
一、我国火力发电厂热工自动化概述
我国火力发电厂热工自动化的历史非常久远,关于此项技术的研究开始于18世纪。最早的热能动力设备中的自动控制装置就是蒸汽机离心摆调速装置,这个装置是瓦特发明的。伴随着我国科技的发展,在各种属性上火力发电机组的改变非常大,对自动化生产要求也非常高,更加需求自动化技术。在火电厂热工自动化技术提升的基础上,火电厂的生产效率和生产水平才能提升。火电厂热工自动化涉及的环节包括公用系统,主机和辅助设备,实现自动化有一定的要求,必须要自动调节,自动检测、自动保护和自动控制开关等。热工自动化涉及到生产过程和设备自动控制过程。对火电厂热工自动化水平的提升有助于电厂生产效率的提升,从而使火力发电厂的生产能力得到提升,保证对城市的正常供电,从而保证城市的正常运行。
二、火力发电厂热工自动化的发展现状
近几年,我国火力发电厂在吸收了国内外先进技术和经验的基础上,发展速度非常快。在火电机组容量不断增加的基础上,提高了参数,热工自动化设备的发展速度非常快。现阶段,我国火力发电机组采用的控制系统是分散控制系统,分散控制系统对热工自动化水平的提升有一定的促进作用。在调试和运行机组,再生产保护和控制机组过程中,分散控制系统将自身作用发挥到最大化。火力发电厂的生产工人已经不再依赖常规仪表和控制设备,对新型的分散控制系统已经适应,能在控制室对火力发电机组实行监控,技术人员能够根据以前的工作经验统一操作机炉电,不再依赖国外进口。对分散控制系统的软件设计,保证组态和调试工作能够独立完成,在某种程度上,我国分散控制系统造价下降,需要的维护量比较大。因此相对于国外的分散控制系统,我国的分散控制系统还不够完善。此外国内的分散控制系统在设备匹配,编程和参数方面存在不完善的方面。
三、我国火力发电厂热工自动化技术的改进方案
在我国的火力发电厂中热工自动化的应用水平在不断完善。分析具体的实际应用可以发现,热工自动化技术在方案设计方面需要改进的地方较多。
对热工自动化的应用方案不断进行完善。在我国火力发电厂热工自动化技术的应用中,热工自动化技术需要制定操作性比较强的应用方案。通过应用方案的制定,在某种程度上,可以使火力发电厂获得较快发展。现阶段,我国火力发电厂运行的基础技术就是热工自动化技术。在热工自动化技术应用方案完善的基础上,才能使热工自动化技术的应用价值得到提高。这应该引起火力发电厂相关部门的高度重视,火力发电厂改进技术的重点就是热工自动化技术。可以将可持续发展的思想渗透于于技术方案中,拓展热工自动化技术,通过这项技术更好的实现自动化控制,提高火力发电厂的运行水平。
四、对热工自动化设备要科学选择
热工自动化设备关乎到火力发电厂热工自动化的技术改造。热工自动化设备如果无法达到技术要求,就会使热工自动化的应用效益降低。因此对技术设备的严格监督非常重要。在技术设备通过检验的基础上,才能投入使用,避免在火力发电厂中技术和设备出现失控问题,保证火力发电厂的正常运行和正常供电。
五、不断完善和改进热工自动化技术
随着社会的进步和时代的发展,传统的热工自动化技术已经不能适应火力发电厂的发展需求,工作人员需要牢牢树立创新意识,健全和完善热工自动化技术。对热工自动化技术的健全和完善可以从以下几点着手努力。首先,引进国内外先进的控制软件。在先进软件的基础上,才能保证火电厂技术运行水平更高,使热工自动化技术状态得到优化。在先进软件的基础上可以对热工自动化技术进行协助,从而达到控制功能的高效率。其次,加强单元控制。在我国火力发电厂应用热工自动化技术时,单元控制的设计是必不可少的,对热工自动化技术的运行状态可以进行全面监控,通过对单元机组的应用,使原来电子元件的控制方式得到改变。同时与单元控制相关设备的配置非常重要,集成化发展热工自动化技术。最后,单元机组的智能化是非常重要的。在我国火力发电厂热工自动化的相关研究中,热工自动化改造和创新是非常重要的研究。在热工自动化技术创新的基础上,将功能性仪表应用于火力发电厂中,和热工自动化技术的软件进行配合,可以使热工自动化技术的智能化特征体现出来,从而使热工自动化技术在创新中得到长远发展。
六、总结
综上所述,热工自动化技术是我国火力发电厂一项重要的技术,热工自动化技术关乎到火力发电厂的运行和供电。相关部门应该关注和重视这一领域。通过各种措施不断提高火电厂热工自动化水平。文章首先对火力发电厂热工自动化进行了概述,分析了火力发电厂热工自动化的发展现状,其次分析了热工自动化技术的改进方案和设备选择,最后提出了热工自动化技术的完善措施。希望通过本文的研究,对火力发电厂热工自动化水平的提升有所帮助。
参考文献:
[1]吴鹏.研究自动化技术在火电厂热工仪表中的应用[J].中国科技信息,2015,02.
[2]范黎鹏.火力发电厂中热工自动化技术的研究[J].科技与创新,2015,06.
电厂电气自动化系统不同于热工操作系统,在操作频率上较低,但是系统的保护性能可靠性较高,在结构上简单易连锁,只要两台相关的电气控制系统就能保证其控制的自动性,所以,电厂电气的自动化系统需要及时的构建合理的联网方式和操作系统来提高其可靠性,也只有这样才能使电厂电气的自动化系统能够安全的运行下去。电厂电气的自动化系统的结构组成是分层分布式系统,主要包括通信控制层和站控层以及间隔层。首先,第一部分是通信的控制层,需要使用不同的通信方式实现不同装置之间的数据转换工作。也可以说网络技术以及通信技术的快速发展作为电厂电气自动化系统发展强有力的支持,同时也为电厂电气的自动化系统在功能和结构上的进一步发展提供了更为广阔的发展平台,比如通过以太网技术实现数据与工作装置之间的数据转换工作,还可以通过现场的总线以及其他的一些主要设备来实现对于主控单元以及间隔层的通信工作,进而实现现代智能且有效的管理模式。电厂电气的自动化系统在逐步的向现代与智能控制的方面发展,其中主要的表现有两个方面,即间隔层和站控层。其次,在站控层方面,它是电厂电气的自动化系统的主控装置,不断的收集并有效处理相关的数据对于整个的控制系统进行监视和有效控制的作用,所以监督和控制系统也在逐步的向自动化管理水平提高其全面高效运行的水平。最后,在间隔层方面,存在智能设备和相关的保护装置,这些装置主要需要通过现场的总线以及其接口进行通信工作,这一趋势主要向着系统的综合化以及网络化的方向快速发展。所以,需要根据间隔层对设备不同程度的特殊要求,另外还可以采用以太网来实现通信。
2电气自动化系统控制方案的设计意义
电厂电气的自动化系统与传统的电厂自动化系统相比较,电厂电气的自动化系统能够自动的与电波的脉冲信号连接起来,进而能够发送出电力报表信号,这也就能实现厂用系统的智能功能,同时也能够显示出发电机运行的状态是否正常,进而能够更加精准的进行定值管理以及在线审核功能。除此之外,能够对故障的出现进行及时的诊断和维修工作,有效提升电气系统的实用性以及有效性。电气自动化系统控制方案最重要的设计意义就在于,将各个独立运行的电气装置通过连线或者是以太网来连接成一个整体的系统,进而减少传统连接方式的缺点,而造成的高成本,这对与企业的稳定性发展也有着非常关键的作用。电厂电气的自动化系统可以通过以太网这一通信科技技术来减少员工的劳动量或者是降低整个的运行成本并且提高其经济的效益,电气自动化系统控制方案的设计能够为电厂的技术带来了进一步的提高。
3电气自动化系统的监控方案
传统的电厂电气监控系统主要能够实现对于电气部分信息的采集以及远程控制功能的实现。但是总体来讲,其信息量还是比较小的,而且信息的类型也比较单一。但是电气自动化系统的监控方案主要侧重在电气系统的监控方面以及自动化监控技术的有效运用。电气自动化系统监控的模式分为两种,其一是,优于传统的监控方案集中模式,有效集中而且非常易于管理但是可靠性很弱。其二是,对于不同的分层结构继续进行管理以及数据的交换。进行装置间的数据交换主要通过站控层的转发以及工作站来实现,有一些非常重要的信息要通过有效的方式连接。还有一些非常重要的信息需要通过主控单元以及双向数据进行交换,另外一些不重要的信息要通过站控层的转发或者是相关的工作站来实现交换。电气自动化系统的监控方案有很高的实时性以及可靠性。在电厂自动化技术以及监控方案的应用中有许多需要注意的问题,如监控系统主站设备,整个系统的装置分组以及主控单元的保护等等。
4结束语
[关键词]县级电网;配网自动化系统;方案;实施
1、引言
近年来县级电网中居民生活和工业用电量增长较快,用电结构渐趋合理,农村通电率、人均用电量等指标有较大提高。但是,与城市电网相比,县级电网仍存在着以下问题:
(1)电网结构薄弱;
(2)电能质量低,线损率高;
(3)技术水平相对落后,设备仍显陈旧,自动化水平较低;
(4)农村电气化水平仍然较低;
(5)农电市场的开拓还没有得到普遍关注。
配电网是电力系统的基础,直接与电力用户相连。实施配电网自动化可以提高供电可靠性,改善供电质量,在线路故障和检修时缩小停电范围、减少停电时间,对提高电网的经济运行,对工农业生产和社会生活都具有重要意义。本文分析了我国县级城市配网自动化系统的3种典型方案,重点介绍了黑龙江省安达配电网自动化系统实施方案。县级城市配网自动化系统的建设应该根据实际情况,科学地选择适当地控制方案。
2、配网自动化系统3种典型控制方案
对于大多数中小(县级)城市,配电网自动化建设必须综合考虑资金和效果两个因素,采用以重合器、分段器和负荷开关为主的架空网络方案比较合适,其中,架空线路双电源手拉手供电是最基本的形式。在手拉手供电方式下,要求系统对各分段的故障能够自动识别并切除,最大限度缩短非故障区域的停电时间。实现环网供电的自动故障隔离可以采取多种方法,取决于自动化装置的技术特点和整体方案。一般有就地控制和主站控制两种方式,就地控制以FTU之间的配合为主达到目的。主站控制方式通过主站对FTU上传信息的分析来判断并进行远方控制。
2.1就地控制一重合器方案
重合器方案是当两电源间距不超过10kin时,兼顾分段数量和自动化配合两方面的因素,考虑将线路分为三至五段,平均每段长度在2kin左右。在不依赖主站和-通信系统的条件下,通过线路开关的逻辑动作,快速隔离故障。并且可以通过保护定值的配合,避免变电站出线开关的频繁动作。此方式的技术难点即在于保护定值的整定配合,随着继电保护技术的发展和新设备的涌现,是此种方式的实现有了技术保障。
2.2就地控制―电压―时间型负荷开关方案
负荷开关方案在多分段的情况下,可以不依靠主站和通信来隔离故障。采用电压―时间型负荷开关作为分段开关,负荷开关具有关合故障电流能力而不具有分断故障电流能力。系统通过负荷开关对故障状态下的电压变化的分析和变电站出线开关的试送来判断、隔离故障。本方式的技术难点是故障残压的判断和对开关动作可靠性的高要求。
2.3主站控制方案
对于线路较长,分段较多的网络,可采用主站控制的方式即馈线自动化(FA)方案。馈线自动化方案由主站的配网软件采集故障记录,通过软件分析及下达合分命令,来完成配电网的故障隔离、恢复供电。此方案要求变电站出线开关,具有电流保护和重合闸功能,线路上负荷开关为具有关合短路故障电流能力的负荷开关,馈线终端单元(FTU)是具备故障记录和判别能力的远传智能装置。本方案的实现必须有主站控制系统和完备的通信系统为基础,设备投资较大,但它对各种配电网络的适应性较强,故障定位准确,能够一次性完成网络的重构。
3、安达配网自动化系统
黑龙江省安达市(县级市)位于黑龙江省西南部,松嫩平原中部。安达市电业局从2004年开始,针对本市农网实际情况及特点进行了10kV配网自动化方案的研究工作,在深入研究了国内外配网自动化相关主站系统、通信系统、馈线自动化系统解决方案基础上,根据安达市现有的电网结构及对未来几年供用电情况的展望,对3种典型的配网自动化方案:就地控制方案的重合器方案、电压―时间型负荷开关方案、主站控制方案的优缺点进行比较,结合当地的实际,线路分段较多,五开关六分段,且变电站出线处的开关稳定可靠性较高,本着实用可靠,节约成本的原则,最终决定城区线路采用就地控制方式的电压―时间型负荷开关方案。
工程于2005年开始进行方案设计和配网自动化工程实施,2006年底投入试运行。
3.1系统方案具体介绍
就地控制的电压―时间型负荷开关方案,所采用的负荷开关具备“两侧失电瞬时分闸、电源侧来电延时合闸”的功能;变电所出线开关B1、B2应采用能开断和关合故障电流的重合器。线路上BW4为联络开关,正常供电为分闸状态,其他为分段开关,正常供电为合闸状态。
以BW2、BW3之间的永久性故障F为例,当故障发生时,B1保护动作跳闸,BW1、BW2、BW3失电瞬时分闸,BW4开始计时XL;B1一次重合闸,BWl电源侧来电合闸,开始计时X,X计时结束合闸,计时Y开始;BW2电源侧来电合闸,开始计时X,X计时结束合闸,计时Y开始;合闸到故障上,B1后加速跳闸,BWl、BW2失电瞬时分闸;BW2的Y计时内再次失电则分闸后闭锁;B1二次重合闸,BWl电源侧感知来电,开始计时X,X计时结束合闸,BW4计时XL结束则合闸。非故障区段则恢复供电。
其中,各开关动作特性如下:
(1)当分段开关一侧带电,经X时间自动合闸。X整定为n秒(n=1,2,3……)。
(2)分段开关合闸后的检电时间为Y。当开关实际带电时间>Y时,判断合闸于正常区段。当开关实际带电时间
(3)联络开关可以手动或自动合闸。若是遥控操作,可以按整定的时间XL自动合闸。
(4)分段开关和联络开关具有检测电压短脉冲(脉冲电压>30%额定电压,持续时间>150ms)、闭锁合闸回路的功能。防止反向来电合闸于故障线路。
本方案无需进行复杂的继电保护整定配合;可就地实现故障隔离与恢复供电,无需通信系统和主站(子站)系统;投资较省;但处理故障时沿线各分段开关动作次数较多;恢复供电的时间相对较长。
3.2系统建设应用
3.2.1馈线电气部分
配电自动化开关(电压一时间型负荷开关与FTU)共7台。
3.2.2通信系统
配网自动化采用光纤通信方式,构成双环自愈光纤环网,共计敷设光缆38km、架设光端机9台。
3.2.3配网主站系统
硬件配置:采用双网结构,前置机2台、数据服务器2台、员工工作站5台、维护工作站1台、Web服务器l台、GIS服务器2台、磁盘阵列柜2套、打印机2台、网络交换机2台、物理隔离设备1台、终端服务器2台、通道 切换器l台、通信标准机柜1面。
系统平台:Windows2000 Server;数据库:Oracle 9i。
系统功能:配网SCADA功能、馈线故障处理功能、Web功能、配网地理信息系统(GIS)、高级应用分析(PAS)。
3.3主站系统建设
配网自动化主站监控系统采用EPID2000配网自动化系统,硬件采用双前置、双数据库服务器、双员工作站的双网结构,软件包括基于WINDOWS平台的配网实时监控软件(配网SCADA)、GIS地理信息系统和WEB接口软件等。该系统可实现如下功能:
(1)配网SCADA功能。包括配网系统数据采集、数据处理、数据传输、控制调节、画面调用及显示、事件报告、报表定制打印及系统维护等功能。
(2)配网管理功能。包括设备管理、运行管理、智能操作票管理、事故追忆、告警管理等功能。
(3)GIS地理信息系统。分为系统管理、GIS基本功能、电网运行管理、电网运行分析和接口管理五部分。
(4)WEB浏览功能。系统通过专用物理隔离设备向局域网转发数据,实现web浏览、web管理功能。
该系统具有如下特点:
(1)安全性
配网自动化系统与其它信息系统间的网络安全问题,采取必要的网络安全措施,以提高系统的安全性;系统具有严格的权限管理功能,在进行系统维护时不应影响系统的正常运行。
(2)可靠性
配网自动化系统中的服务器、前置机和网络设备等关键部分宜采取备份冗余模式,故障时自动切换,保证系统的正常运行。
(3)实用性
配网自动化系统的功能设计、硬件设备、操作系统及数据库系统的选择,应坚持实用的原则;系统人机界面应突出操作简单、易用、易维护的原则。
(4)开放性
配网综合自动化系统数据库应具备开放的、标准SQL语言访问接口,以方便与其他系统的互联和数据共享;
(5)扩展性
根据需要可不断扩充新功能,并可保证配调运行管理功能、应用功能等的分步实施,但不得影响系统原有功能。
(6)容错性
配网自动化系统软、硬件设备应具有良好的容错能力。当设备故障或使用人员误操作时,均不应影响系统其他功能的正常使用。
(7)灵活性
配网自动化系统在统一的基础平台上,系统的各个功能模块应可任意选配。
3.4通信系统建设
配网自动化主站系统主要采集城区10kV配电线路上各FTU上传数据,实现对线路开关的监控功能。兼顾通信系统的可靠性、先进性和经济性,结合安达市城区的地理条件,确定配网自动化通信系统采用光纤通信方式,考虑今后发展裕量,主干通信网沿线路架设12芯自承式光缆,组成具有双环自愈功能的光纤环网接入局大楼,通讯终端设备采用具有多通道的支持双环自愈功能和网管功能的光端机。采用12芯光缆和多通道光端机在满足当前系统要求的基础上,为将来扩展监控规模、实施集中抄表等业务预留通信接口。
3.5馈线自动化系统建设
馈线自动化化系统建设遵循局部试点、分步实施的原则,本期选取了城区具备手拉手环网供电条件的10kV线路(安达变铁东线―中本变南环乙线)建设馈线自动化系统,采用就地控制方式中的电压一时间型负荷开关方案。两条手拉手线路上根据负荷情况安装电压一时间型VSP5型负荷开关作为分段开关和联络开关,开关控制部分采用JKB-F600Z型配电自动化监控器,将线路分为6段,这样凭借着开关本体的可靠动作和控制器强大的逻辑判断功能,在任何一段出现故障时,通过变电站出线开关保护重合闸功能与线路开关的电压一时问逻辑配合,把故障自动定位、隔离开来,并恢复非故障段的供电,从而尽可能的减小了故障停电区域,保证了城区供电可靠性。
4、结论
关键词电气工程;自动化技术;施工技术
随着当前社会生产力水平的不断提高,全社会对电力的需求不增加,提高用电设备及其系统的生产和工作效率就显得尤为重要。而电气工程及其自动化是提高用电设备及其系统生产效率和工作稳定性的重要技术。但是,在电气工程及其自动化施工技术过程中会受到诸多因素的影响,例如信息技术、施工方案设计、施工现场环境因素等,这些都增加了电气工程及其自动化施工技术的难度。因此,探讨电气工程及其自动化施工技术的相关技术原则,分析施工过程中存在的主要问题,并提出针对性的技术解决方案,对于提高电气工程及其自动化施工技术水平具有重要意义。
1电气工程及其自动化方案设计理念及基本原则
1.1施工设计理念
1.1.1现场总线方式
当前,随着信息网络技术的不断发展,以以太网、现场总线等技术为代表的计算机技术在变电站综合自动化控制系统中得到了广泛的应用。同时,随着这些系统运行经验的不断丰富,电气工程及其自动化系统开始向智能化系统及技术的方向发展,给电力系统及电气设备的稳定、高效率运行提供了基础。现场总线设计理念能够使得电气自动化系统的功能更加具有针对性,而且对不同的间隔可以设计不同类型的功能。该种控制和监控方式不但具有远程控制的能力,而且可以减少自动化系统中隔离设备、端子柜等控制元器件的大量使用。若能够将智能设备应用到现场总线系统中,则能够通过就地安装的方式与控制系统进行无线通信,从而减少了施工过程中的大量线缆铺设工作,在提高施工效率的同时降低工程成本。
1.1.2集中控制方式
利用集中控制的设计理念不仅可以给施工维护工作带来极大的便利性,满足控制系统的防护要求,而且还能够降低控制系统的设计与施工难度。但是,由于这种系统施工设计方式将系统的各个不同功能信号集中到一个处理器进行处理,导致控制处理器的负荷较重,导致系统的控制和响应速度较慢。同时,还存在着主机系统冗余等问题,在一定程度上降低了整个自动化系统的工作可靠性。
1.1.3远程控制方式
远程控制的方式主要是将无线通信技术应用到其中,在节约大量信号线缆、减少施工工作量的同时,还能够增加系统的组网灵活度。但是,因为电气工程及其自动化系统的现场总线通信效率较低,而较大规模的自动化系统对控制信号量需求较大,因此这种方式主要用于小型自动化系统的设计与施工应用。
1.2电气工程及其自动化施工的基本原则
在电气工程及其自动化施工的过程中,相关的技术方案选择必须遵循如下几个方面的原则:1)保证系统的安全、可靠;2)在确保满足自动化系统的功能要求基础上,要保证施工方案尽量简洁、经济;3)施工的设计方案必须与施工设计方案一致,达到自动化系统的预先控制要求;4)合理的处理机械与电气之间的关系,在施工过程中要将机械设备的生产工艺和施工成本、施工难度结合起来。
2当前电气工程及其自动化施工存在的典型问题
2.1电气工程自动化施工存在的节能问题
当前,虽然人们对环保节能方面的要求和意识已经有了较为明显的提高,但是在电气自动化系统的设计。施工和使用过程中依然存在着能耗较大的问题,导致电气工程节能形势依然严峻。尤其是在当前电气工程系统智能化趋势日益明显的背景下,电气工程施工技术、管理措施以及施工过程中对质量的把握和控制都直接影响到整个电气自动化系统后续的能耗水平。但是,当前在电气自动化工程施工过程中在施工方案设计、选材等方面依然存在着节能意识不高的问题,这在一定程度上限制了电气工程自动化系统的整体应用效果。
2.2电气工程自动化系统网络架构不统一
电气工程自动化控制系统的目的在于构建一个高效、快捷的电气工程控制系统,但是当前很多工程建设项目在系统的建设过程中存在着内容自身网络架构方式不一致的问题,导致依托于网络系统架构的电气工程自动化系统的建设工作受到限制和阻碍。同时,在系统施工过程中,由于选择的系统服务商在软、硬件方面的差异,使得各个程序接口不一致,影响了电气自动化设备之间控制信号的传输与交流,从而使得系统部件之间的数据和信息难以共享,使得施工建设完成后的电气工程自动化系统工作效率不高。
3面向全周期的电气工程及其自动化施工技术
电气工程及其自动化系统的施工工作是一项系统而复杂的工作,而且其涉及到控制、电力、通信等多个方面,属于典型的多学科交叉施工项目。因此,必须从多个角度出发,面向整个施工周期,保证各个施工环节的施工技术合理,才能使得整个自动化控制系统满足用户需要。
3.1施工前的技术准备
在开展正式的施工之前,施工人员通常需要对设计图纸和设计方案予以了解,但是其了解程度不得停留在施工图的层次,而应该对设计技术图纸予以全面了解,能够理解系统设计的意图,这对于提高后续施工效率,保证工程建设质量具有重要作用。同时,通过分析工程施工设计技术方案,还可以从施工的角度发现设计方案存在的不足,为设计人员方案的改进和完善提供有效的参考依据。
3.2主体施工环节的施工技术
该环节是电气工程及其自动化工程施工的主要部分,在具体的施工过程中,要严格控制好这样几个方面的施工技术:1)对施工中使用的电气管材、线盒的质量进行严格控制,确保使用的所有材料都严格符合相关的标准。例如,使用的PVC管必须使用中型以上的管材,且在施工中以重型管材为主,且必须是阻燃型管材;2)在电气自动化工程施工时要尽量减少对主体工程结构造成的破坏,保证其保护层厚度,因此在预埋管线等敷设时要将之设置在主体结构钢筋的外侧,且同一处相互交叉的管线数目应该控制在3条以内。同时,在捆扎线管时,不得将线管捆扎在一起;3)管与管、管与接线盒之间的连接必须牢固、可靠、密实,并做好防止堵塞的措施;4)主体结构部分的墙体应设置开关和插座,便于后续相关电气设备用电需要,且强弱电之间的接线盒间距必须满足设计要求。
3.3安装与调试阶段的施工技术
安装和调试阶段是整个电气工程自动化项目施工的收尾阶段,也是电气自动化工程施工的关键环节。总的来讲,在施工过程中要按照响应的样本做好配电箱、接线盒内压线的施工工艺,保证所有布线整齐、压接可靠。在工业厂房和民用建筑内进行施工时,还会涉及到消防系统的安装和施工。例如,对消防泵进行控制时,由于涉及到降压起动、现场手动、消防控制室手动、自动启动、备用互投等操作功能,而且所有的操作都涉及到由不同厂家提供的设备,在安装和调试过程中容易出现故障,这对施工过程中的技术协调提出了较高的要求。否则,一旦出现部分技术缺陷,将影响整个工程项目的进度,甚至使得整个电气自动化控制系统不能够正常运行。
参考文献
[1]宋海燕.刍议电气工程及其自动化问题及对策[J].科技致富向导,2013(11).
[2]赵子健.智能化技术在电气工程自动化控制中的应用[J].城市建设理论研究:电子版,2015(15).
【关键词】电气自动化;供电系统;方案;设计
电气自动化是一个具有自动检测功能、控制功能、决策功能的自动化功能装置,通过对供电系统信号与数据的传输,供电系统中的元件系统及局部系统可以进行远程的自动检测、控制和调节。保障了供电系统中的电能质量以及供电系统的安全。
1 电气自动化在变配电所中的运用
电气自动化在变配电所的应用主要突出在以下几个方面:①变配电所管理中的运行状态、信息、监视、存档、记录、打印以及运行参数的读取、设备运行状态的管理、维护、监察都可以实现配电管理的自动化。②电气自动化实现了变配电所的通信功能,就是通过电气自动化实现通信、遥调、遥控以及故障数据报告工作。③电气自动化还具有保护作用,常见的保护内容有电流保护、低频减载保护、过电压保护,类型有自闭线路保护、线路保护、贯通线保护以及电容器和变压器的保护。
2 供电系统中电气自动化的设计与应用
(1)变配电所的主接线方法可以通过变配电所在供电系统中的进出线回路数、设备特质、负荷性质以及位置等方面进行确认。
(2)只装有一台变压器的变电所,主接线方案可以设置成无母线的接线方式,按照高压侧的开关器的不同可以分为以下几个方案:①高压侧运用隔离开关____断路器;②高压测运用负荷开关____负荷型跌开式熔断器或者熔断器的方案;③高压侧运用隔离开关____户外跌开式熔断器或者熔断器的接线方案。那么对装有两台变压器的变电所,主接线方案有以下几个:①高压运用单母线和低压单母线分段的接线方案;②高压无母线和低压单母线的接线方案;③高低压侧都是单母线分段的接线方案。
主接线方案要根据供电系统中的高压侧电压来确定。工厂中用电部门较多,为保证用电的可靠性,可以运用单母线分段或者单母线的主接线方案,这种把电能汇集起来的接线方案,可以确保每个用电部门用电的安全性、可靠性、灵活性。如果工厂负荷高压侧的公共电源干线为10KV,可以与附近单位协商,连接高压联络线获取备用电源,从而满足企业二级负荷的需求,一条电源进线为工作,另外一条做备用,这样可以确保供电的安全性。
(3)主变运用一台变压器时,总进线设置2路,低压侧可以用单母线,高压侧可以用单母线分段的接线方式,这样会提高供电系统的可靠性。主变运用两台变压器时,总进设置2路,其中的一台变压器出现问题,另一台可以做备用。如果总进线的某回路出现问题,这两台变压器会并列运行。
(4)企业的供电系统中,电能质量的好坏可以用功率因数来评判,功率因数较高时,说明电能质量较好。功率因数较低时,需要补充供电系统中的无功电源,无功电源的不足会降低系统的电压,造成电能上的损耗,降低了用电效率,对供电线路的送电能力有着直接影响。
低压集中补偿指低压电容器通过低压开关设置到配电变压器低压母线上,这种低压集中补偿具有经济实惠的特点,比较适合集中的小型企业工厂。
低压分散补偿是把低压电容器分散设置在备用电负荷的周围,这种低压分散补偿的方式可以减小电气设备容量、减小电能的损耗率以及减小低压线路的无功功率,比较适合补偿容量小且负荷分散的工厂企业。
高压集中补偿是把高压电容器组进行集中,再装设到工厂变配电所的6~10Kv母线上。这种高压集中补偿的方式接线简单、节约成本、补偿效果好、出现的故障较少,维护也比较方便,比较适合大中型企业工厂。
(5)企业供电系统中使用的互感器、电力变压器以及高低压开关电器,要根据周围的工作环境以及安装要求作为选择依据,部分设备还需要热稳定度校验以及对短路电流的动稳定度校验作为选择依据。电气设备的选择主要考虑设备所处户外还是户内,对环境温度以及其他供电系统中要注意的安全问题都有一定的要求。
电气设备中可以不做电缆、熔断器、熔断器保护大的导体以及电器的校检,但是要对三相短路故障的稳定度进行校检。
(6)配电柜的选择是电气自动化中非常重要的一部分,因此对配电柜有一系列的选择标准,只有满足这些条件才会保障电气自动化系统在供电系统中的安全运行:①在高压开关柜的结构选择上,要考虑到工作人员的人身安全以及高压开关柜自身的检查维护问题。②配电柜的升关柜中要留出工作位置。③高压开关柜的结构要具备一定的机械强度,为避免在操作时设备不会变形影响性能。④电流互感器的安装要方便拆卸。⑤高压开关柜的结构要求是中置式开关柜。⑥开关柜电缆室门要安装具有防御作用的铰链。⑦如果开关柜内手车的拉出与推进不够灵活,就产生冲击力引发危险事故。⑧为避免影响互感器精确度,二次回路导线要有充足的截面,导线要使用铜导线。
传统的配电柜已经是不适用现在企业生产的发展需要,通过综合研究,表明KYN系列开关柜比较适用现代企业生产的需求,KYN系列开关柜采用中置式结构,为断路器节省了一半的空间,方便了电缆的安装,还具有技术含量高、安全可靠、坚固、容量高维修量小的特点,并且促进了配电站的自动化系统的发展。
(6)计量自动化
电能计量自动化是电气自动化整个工程的重要组成部分,同时也是电力营销中的一个重要环节,通过电能计量信息数据的自动化收集,对电力贸易结算、体系运行安全运行和经营管理等,具有非常重要的作用。它将电能计量技术、通信技术以及计算机技术结有机的结合在一起,构成了电能计量自动化系统,从而实现了计量与计算机系统的实时双向数据交换。
第一,地区电网电能量计量遥测系统。自动实现远程电量准确、及时、可靠以及完整的数据信息计量和采集,以拨号、网络通信模式为基础,实现ERTU与计量自动化主站之间的数据信息相互交换;对采集到的相关数据信息进行分析、汇总以及计算和存储,从而实现对变电站母线、电网以及线路电量平衡分析,形成报表。
第二,大客户用电管理系统。对于大客户用电管理系统而言,其采用的是负荷管理终端采集电能表、电压以及电流二次网路数据采集技术,根据异常报警判断标准和规范,实现上行报警,并支持远程跳闸指令与预付电费功能。
第三,配变监测计量系统。该系统终端具有计量功能,因此可取代原考核电表,同时还具有交流采样、数据压缩以及远程抄表等功能,并且通过GPRS或者CDMA以及拨号和短信息等通信方式,和计量自动化主站系统有效的实现数据信息的相互交换。
第四,低压集中抄表系统。该系统具有远程和本地参数设置、信息数据采集以及数据补抄、校时、报警和自诊断功能,同时还可以实现异常信息记录、远程升级、预付费和远程控制。
3 电气自动化技术的研究方向及意义
3.1 电气自动化技术的重要性
电气自动化可以提高供电系统中供电的可靠性,减少了供电系统运行中的损耗率。提高供电质量,确保在向用户供电时不会出现电能的质量问题,同时提高了配电管理的服务质量,为供电管理提供了远程的信息支持。
电气自动化技术与因特网的发展有着密切联系,由于计算机技术的灵活性,可以迅速的集成给电气自动化提供相关信息,有利于电气自动化的维护。
电气自动化不仅对供电系统给予了技术支持,在供电部门和数据的管理上也可以提供信息化帮助。电气自动化技术和信息技术有着息息相关的联系,所以信息技术的发展也会促进电气自动化的发展。
3.2 电气自动化技术的研究方向
我国传统的电力控制开关都是半控型晶闸管,晶闸管的缺点是不能对整个电路进行控制。现在运用的全控型电子开关技术的电流密度较大,开关速度也相对较低,它的电路设计相对简单,在维修处理方面比较方便,因为全控型电子开关技术可以集合电压电流保护、电流的驱动以及检测的过程形成一个整体,所以电气自动化无论是在供电系统中还是整个电力系统里都会有好的发展前景。
电气自动化技术在供电系统中的应用,给供电系统和整个电力系统引入了网络通信技术和微机技术,如果供电系统中的某处电网发生故障,电气自动化就会通过网络发出通知信号,有关部门可以作出及时的处理,这样就可以避免事故的发生。从而加强供电系统中的安全性以及可控性。
4 结语
电能在我国现代化工业中有着举足轻重的位置,虽然化工产业中有着重要作用,但是在产品生产成本中占的比列却很小。而电气自动化系统的运用,不但可以在保证产品质量的前提下提高工业化产品的产量,还有着节省能源的作用。通过对电气自动化在供电系统中的设计方案,调整负荷分配和补偿方式可以优化企业工厂的供电系统,可以保证供电系统的可靠性和安全性,使电气自动化在供电系统中能够有效的发挥它的作用。电气自动化技术,可代替人工完成电力系统的部分控制功能,有效的减少了因人为干扰而产生的电力系统问题。电气自动化在电力系统中的应用,起到了非常显著的助力作用,在该技术的支持下,整个电力系统的实际运行效率大幅度提升,而且服务质量也实现了优化升级。
参考文献:
[1]冯士涛.浅谈电气自动化在供电系统中的设计[J].机电信息,2013 (06).