智能照明系統在智能變電站的設計應用

摘要：照明系統是變電站常用的基礎設施，發揮著為變電站提供照明服務的作用，然而現實的變電站照明系統往往有諸多的缺陷，要想實現照明系統作用的全面發揮就要對照明系統進行總線管理及控制。首先分析了基于智能變電站高級應用系統“駕駛艙技術”應用對變電站智能照明系統提出新的要求，實現智能照明系統的結構、組成與功能以及預期的使用效果，同時也分析了智能照明系統的接入解決方案。

關鍵詞：智能照明系統；智能變電站；駕駛艙技術；應用

作者簡介：唐華南（1982-），男，廣東湛江人，茂名市粵能電力股份有限公司，工程師。（廣東 茂名 525000）

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）26-0223-02

隨著近幾年科學技術的發展，智能變電站技術使用越來越成熟，可靠性也得到不斷提高，特別是設備在線監測系統的應用已經實現從電氣的角度對變電站運行設備實時監控與故障排除。隨著網絡技術的發展，變電站內的能量流及信息流可以安全、可靠傳輸以及智能變電站“駕駛艙系統”的開發及應用，實現設備運行全實時狀態的在線監測成為可能。

基于以上技術的發展，設備的全實時監控需要的環境就非常重要，照明在變電站日常運行維護中起到非常關鍵作用，也是監控系統的需要，是站用電系統中非常關鍵的負荷。隨著智能變電站中“駕駛艙系統”等高級應用的推進及普及，對站內照明系統智能化升級及應用是非常有必要也是必須的。

一、智能變電站照明系統的結構與組成

智能照明系統依照網絡的拓撲結構主要分為兩種型號，即總線型與混合型，或者主要為星狀結構。而且不同的型號都具有自身特征。總線型具有較高的靈活特征，而且十分容易出現擴張，多呈現為獨立控制，不需要過高的成本開銷。混合型則相對較為安全、可靠，出現事故容易修復，而且傳輸也比較快。多數的智能照明系統都是數字式系統，大體的組成結構為系統單元、輸入單元、輸出單元。

1.系統單元

屬于一個網絡連接單元，主要用來供應工作電源、源系統時鐘以及多樣系統的接口。主干系統對不同的位置運用同樣的控制與信息采集系統。子系統負責對分支區域運行不同控制的網絡。二者之間多數利用信息元件進行聯系，達到信息傳播的目的。

2.輸入單元

這一單元主要是把外部控制信息轉化為網絡傳播信息，例如：能夠編程的多功能輸入開關、遙控器（達到對燈光的調節）——多種樣式以及功能的控制板、不同型號與功能的傳感器（例如：紅外線傳感器能夠感受到其他運動物體的動態，也能夠掌控各種用電設備以及各種具有電力負載的開關）。在這些設備的科學運行下，能夠對四周的亮度進行評測，以此來調控亮度，保證四周能夠有合適的光照亮度，確保高效使用自然光源，不斷節省電能。

3.輸出單元

輸出單元多數用在對來源于網絡輸出信息的接收，用來控制對應的回路，以達到實時控制的目的。這一單元中有多種型號的繼電器。

這一系統多數都運用集中調控與管理、分散運行等方面。通過中心監控系統與各個控制照明箱，中心監控系統負責計算機、主通信控制器——發揮著整體的調控與管理功能，在網絡的輔助下把發出信息與不同的控制箱的控制器聯系起來，促進信息的控制與傳輸。

二、變電站內照明系統的功能

智能照明系統主要是依靠實施運行中的兩種裝置：一是中心監控設備，二是在FPGA管理中的調壓設備。這兩個系統分別負責照明系統的中心監控與調節分組電壓的輸出。通過兩種調節能夠很好地控制現場照明，對應供應系統內部的多種接口與軟件資源，可以同站內的主監控進行通訊聯系，通過主機屏幕模仿照明設備的具體安排狀況，并展現出不同燈源設備的開燈模式，而且可以通過實時遙控對各種各樣的照明設備進行控制。

在中心監控設施上面配設一個屏幕，通過觸摸能夠在界面進行操作，而且在一些特別的狀態下能夠擺脫主控室監控機，實行全權操作。

在FPGA的調控下，調壓設備所運用的比較高端的技術為智能穩壓技術，而且屬于串聯調整式，其中涵蓋了多區域多出路輸出，能夠依靠中心監控來發放各項命令調試不同線路輸出電壓，利用FPGA控件，確保電壓調節設備能夠在短時間內飛快響應，而且具有一定的穩定性與安全性。

能夠利用不尋常的方法啟動照明裝置，而且發揮保護功能。這一系統能夠將照明設備的開動時間、累計記錄以及照明設備的使用周期進行科學統計。一旦發生供電事故，能夠利用供電柜進行自主切換，再重新開動新的應急照明設備，而且在一些特有的小組內部也增設了體積相對較小的配電柜，上面設置了自動或者人工調節的轉換按鈕，確保在需要的狀態下能夠將不同的照明設備進行開啟與關閉。

照明系統的使用提供了照明的人性化，因為在各自的領地對于燈光質量的需求程度不同，就要對這一設備進行調控，這一系統的靈活特性能夠確保燈光質量的提高，同時也能夠達到節能的效果。因為在這一系統的作用下，能夠根據室外的光線變化自動調節光照，確保居室內部具有恒定的光線。在保證照明效果的同時也有效節約了能源，同時也延長了照明設備的使用時間。因為電網所經受的電壓越大，照明設備的使用周期減少。相反，降低電網經過的電壓則會延長照明設備的使用壽命。

三、基于“駕駛艙系統”條件下的智能照明系統設計應用

隨著智能變電站高級應用的普及，基于“駕駛艙系統”技術在智能變電站工程技術設計應用成為現實，要求可跟蹤電力設備從發現缺陷到消除缺陷的全過程，并實時體現在電力設備信息庫中，動態反映在運維管理平臺的實時監視畫面上。因此也對站內照明系統提出苛刻要求，必須做到照明開關動作實時性、及時性，照明故障檢測準確性，照度控制從面控制轉為點控制。

依據上述駕駛艙技術要求，必須把照明系統通訊接口與駕駛艙應用接口、通訊規約進行統一，使智能照明系統與智能變電站內的其他系統同時作為一個子系統的理念，做到互聯互通。

基于以上要求，以下主要是針對智能控制開關進行優化設計，其中涉及到控制器、燈控器、照明系統等來進行鼠標化、智能化的控制。具體的原理圖如圖1所示。

基于該系統下照明系統及單燈控制智能化可以實現以下功能：

（1）照明系統及單燈控制智能化，可以實現對燈具的實時控制、分時段控制、分組控制。實時控制包括主監控室控制、紅外控制、光感控制、開關跳合閘與燈具聯動控制、安防系統與燈具聯動控制等，可以在主控機上手動控制（鼠標控制）。

（2）故障及時報警。燈具故障、線路故障（包括線路被盜，老鼠咬斷）交流接觸器故障等，可以設置報警方式，包括聲、短信等多種報警方式，使管理者能及時獲取燈具或線路故障信息。

（3）快速確定故障燈具位置。軟件上配有地圖信息，地圖上能直觀、清晰地顯示燈具安裝情況、故障地點，給服務維修部門帶來便利。

（4）采集和儲存燈具運行信息。具有燈具和供電線路運行情況采集、儲存、統計、分析功能功能，為管理部門提供年、月、日的線路用電量、電流、電壓、功率、功率因數等運行報表。

（5）后備控制功能。當主站因故不能正常工作時，集中器可以保證按設置正常運行（自動運行），主控開關可按事先設置好的時間表正常運行，確保燈具的正常點亮和熄滅。

（6）節能。系統可以靈活地利用分組、分時段進行開燈滅燈等照明管理，如果使用LED燈具并配有PWM調光功能的則可實現調光節能。

照明系統與駕駛艙系統的鏈接解決方案：如何把智能照明控制鏈接到智能照明系統中是目前工程應用需要解決的問題，基于駕駛艙系統應用條件下提出的智能照明系統接入站內系統的鏈接方案原理圖如圖2所示。

智能照明系統通過100M快速以太網把燈光、照度、控制信息上傳到站內的各個工作子系統，智能照明系統預留61850通訊規約接口與站內環境監測單元、駕駛艙通訊單元對接，站內運行系統實時把變電站內運行情況通過網絡傳輸給智能照明子系統來控制各個區域內的燈具。這樣可以實現故障狀態、正常運行狀態、設備運行狀態等狀態下站內視頻監控系統實時監控。

四、結論

變電站承擔著為人類提供電力、電能與照明服務的任務，內部的照明系統同樣也具有十分重要的作用。要不斷優化變電站系統內部的照明系統，實現照明系統的智能化，提高系統工作效率，減少能源消耗，降低變電站的站電率，為國家節省更多的電能。

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（責任編輯：王祝萍）