淺述智能低壓節(jié)能控制系統(tǒng)的應用及節(jié)能措施

淺述智能低壓節(jié)能控制系統(tǒng)的應用及節(jié)能措施

1 概述

低壓節(jié)能控制系統(tǒng)應用非常廣泛，但鑒于目前其價格較高，因此現(xiàn)主要應用于：

1) 電廠、變電站等發(fā)配電系統(tǒng) ；

2) 汽車制造、鋼鐵、石油化工和礦山等重要的工業(yè)領域 ；

3) 碼頭、機場、地鐵等基礎設施 ；

4) 高層建筑、超級商場、智能大廈等商業(yè)建筑和住宅。

上述領域新上項目基本上都應用了低壓節(jié)能控制系統(tǒng)，用量較大，特別是近幾年需求量迅速增加，智能型開關柜的時代已經到來。

2 低壓電氣系統(tǒng)中智能控制技術在地鐵行業(yè)中的應用

1）變電所智能低壓系統(tǒng)

低壓智能系統(tǒng)主要實現(xiàn)變電所低壓斷路器運行狀態(tài)的監(jiān)視，實現(xiàn)進線、母聯(lián)、三級負荷總開關的監(jiān)控；完成變電所備用電源的自動投切，即實現(xiàn)進線、母聯(lián)、三級負荷總開關間的互鎖；實現(xiàn)對智能斷路器遙控、遙測、遙信等功能。智能表及電能管理系統(tǒng)的設置對加強地鐵能耗的監(jiān)測并制定節(jié)能策略具有重要意義。

2）電氣火災監(jiān)測系統(tǒng)

（1）車站采用剩余電流式、測溫式電氣火災探測器探測電氣火災的報警系統(tǒng)。

（2）在0.4kV 低壓開關室低壓饋出回路，設置電氣火災探測器。

（3）電氣火災探測器的漏電電流30mA~500mA能夠連續(xù)可調，監(jiān)控精度為0.5級 ；能夠可靠地采用數(shù)字信號傳輸 ；需要配置外置溫度探測器3組 ；溫度報警55℃~140℃連續(xù)可調，檢測溫度1 級。

（4）監(jiān)控主機采用壁掛式安裝在0.4kV開關柜室，可連接64×4 路監(jiān)控探測器；能夠對監(jiān)控探測器進行參數(shù)設置；能夠對監(jiān)控探測器的漏電報警電流設定值30mA~500mA 連續(xù)可調。

3）電能管理系統(tǒng)

（1）電能計量自動抄表系統(tǒng)主要由前端采集子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)和中心處理子系統(tǒng)三部分組成。

（2）在變電所配置車站級電能管理子站（一臺PLC 通訊管理采集器以及一套觸摸查詢監(jiān)控系統(tǒng)），能對進出線回路進行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)管理，并完成數(shù)據(jù)分類匯總和打包以及報表的自動生成，子站預留通信輸出接口。在0.4kV 開關柜室設置本站電能管理主機（一臺監(jiān)控電腦及一套觸摸查詢系統(tǒng)），主機預留接口將數(shù)據(jù)上傳到綜合監(jiān)控系統(tǒng)，主機可完成本站數(shù)據(jù)的匯總、報表生成、上傳等功能。

4）環(huán)控電控系統(tǒng)

環(huán)控電控智能系統(tǒng)主要實現(xiàn)對通風空調等設備的監(jiān)視、測量、控制和保護；實現(xiàn)對智能模塊的參數(shù)設定、復位等；通風空調設備通常設就地控制、環(huán)控電控室控制、上位監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）控制三級控制，實現(xiàn)三級控制轉換及運行狀態(tài)顯示。

（1）環(huán)控設備控制方式與信號

環(huán)控設備采用智能環(huán)控系統(tǒng)，它由柜內智能元件、現(xiàn)場總線、通信管理機等設備組成，并與BAS 系統(tǒng)控制器連接。

對于三相電動機回路，如各類風機、空調器、空調水系統(tǒng)的各類水泵，智能元件分為：變頻器、電機保護控制模塊。對于單相電機回路，如電動風閥、電動蝶閥，智能元件采用不具備保護功能的小型PLC 或智能I/O。主要實現(xiàn)對通風空調設備( 主要包括各類風機、空調器、電動風閥、電動蝶閥、冷水機組的冷凍水泵、冷卻水泵及冷卻塔風機）的測量、控制及保護等功能。

環(huán)控設備采用三級控制方式，即車控室控制，環(huán)控電控室控制和現(xiàn)場就地控制。監(jiān)視信號包括設備狀態(tài)信號和事故信號。與消防有關的電機過載故障只動作于信號不動作于跳閘，消防風機可在車控室按照模式執(zhí)行手動控制。

（2）環(huán)控設備控制系統(tǒng)方案

在車站A 端（小里程端）、B 端（大里程端）環(huán)控電控室各設置一面控制柜，控制柜內安裝一套PLC、人機界面（HMI）和網關。網關用于PLC 和現(xiàn)場總線之間的協(xié)議轉換以及現(xiàn)場總線接口的擴展，人機界面用于整個車站環(huán)控設備的當?shù)仫@示和控制。

PLC 通過雙工業(yè)以太網接口負責與BAS 系統(tǒng)的通信連接，將接收到的模式指令解釋后下發(fā)到相應的環(huán)控柜。A 端、B 端PLC 的CPU 通過數(shù)據(jù)同步接口構成一套冗余系統(tǒng)，但是各自獨立控制自己的遠程智能I/O 站和智能馬達控制器以及變頻器。正常工作情況下，由操作員指定A 端或者B 端的PLC 為主控PLC，另外一端的PLC 為備用PLC，主控PLC 負責接收BAS 系統(tǒng)通過工業(yè)以太網下達的控制指令，通過冗余CPU 的數(shù)據(jù)同步接口傳遞給備用PLC。如果主控PLC 的BAS 系統(tǒng)通訊出現(xiàn)故障，系統(tǒng)將自動切換到備用PLC 接收BAS系統(tǒng)的模式控制指令并通過冗余CPU 的數(shù)據(jù)同步接口傳遞給主控PLC，同時將故障上報BAS 系統(tǒng)。環(huán)控設備控制系統(tǒng)方案如圖1 所示。

5）智能照明控制系統(tǒng)

車站公共區(qū)照明采用智能照明控制系統(tǒng)，根據(jù)車站一天中早晚客流變化設定調光曲線，由智能照明監(jiān)控軟件按照不同時間區(qū)段，將公共區(qū)照明回路組合成多種場景模式。低壓節(jié)能控制系統(tǒng)通過照明監(jiān)控軟件實行對照明回路進行實時監(jiān)控，起到節(jié)能的功效。

3 節(jié)電措施

1）所有變、配、用電等設備及二次回路的控制設備均應采用低損耗高效能節(jié)能型產品。禁用國家明令淘汰的各種機電高耗能設備。

2）按生產區(qū)域、生產車間深入負荷中心設置供配電點，以就近供電 ；就地進行無功補償，使功率因數(shù)在0.9 以上；合理選擇導線截面；采用必要的抑制非線性負荷所產生的高次諧波；以減少生產運行中的電能輸送損耗。

3）正確選擇和配置主變壓器、配電變壓器容量、臺數(shù)、運行方式，合理調配負荷，實現(xiàn)低耗經濟運行，節(jié)約電能。

4）工藝風機運行參數(shù)選擇在風機特性高效區(qū)間，在風管道上盡量不設與控制無關的風門，在布置上充分做到流向合理，以降低管道阻力，節(jié)約風機電耗。對機泵設備運行負荷變化較大者，應采用變頻調速技術，以減少電能浪費。

5）全廠擬采用發(fā)光效率高的LED 燈、熒光燈、金屬鹵化物為主的光源，并配套選用反射率高、光效高的節(jié)能燈具。

6）在廠區(qū)道路、露天操作平臺及巡檢通道、經常無人活動的場所、室外配電裝置等的照明采用光電自動控制。綜合辦公場所、輔助生產建筑物等采用分開關控制，做到控制靈活、方便，人走燈滅。車站公共區(qū)照明采用智能照明控制系統(tǒng)。

7）分系統(tǒng)或車間安裝智能電能計量表計，55kW及以上電動機設置計量表計，以實行電耗的定額考核。

8）通風空調系統(tǒng)的風機、空調機組根據(jù)環(huán)境的變化通過BAS 系統(tǒng)自動啟動或停止運行，減少能耗。

9）通風空調系統(tǒng)的設備按照遠期客流量計算出的通風空調負荷選擇，同時考慮初、近期運行時負荷的變化，對車站隧道排熱風機、組合式空調機組、大系統(tǒng)回排風機采用變頻技術，根據(jù)運行情況調節(jié)風量。在系統(tǒng)形式選擇、風機變頻控制、改變風機選型原則提高設備效率、采用節(jié)能運行模式等方面采取節(jié)能措施，節(jié)省能耗。

10）能源計量措施嚴格按國家標準《用能單位能源計量器具配備和管理通則》（GB 17167-2006）對本工程進行能源計量器具的配備。建立和完善能源計量管理、計量人員、能源計量器具檔案、能源計量器具檢定校準及能源計量數(shù)據(jù)分析等各項管理制度，確保能源數(shù)據(jù)準確可靠。

4 結束語

低壓電氣智能化的普及對軌道交通行業(yè)的意義主要在于提高軌道交通行業(yè)的設備系統(tǒng)先進性、供電可靠性、系統(tǒng)的可擴充性、調度的靈活性及運營的方便性。當然，低壓電氣智能化程度要適度，避免不必要的投資增加和系統(tǒng)的復雜化，給運營維護帶來不便。