建筑電氣綜合監(jiān)控系統(tǒng)

龐 宏 源

(山西省信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司，山西 太原 030012)

1 概述

在常規(guī)建筑電氣安全監(jiān)控辦法中為實現(xiàn)建筑用電安全、可靠、高效，我們通常會這樣做：為了監(jiān)視和控制電力生產(chǎn)和供應(yīng)的過程，了解變配電系統(tǒng)的實時運行情況，通常會配置電力監(jiān)控系統(tǒng)；為了對建筑能耗使用的全參數(shù)、全過程進(jìn)行監(jiān)測分析，實現(xiàn)節(jié)能減排，通常會配置能耗監(jiān)測系統(tǒng)；為了保證用電安全，監(jiān)測電氣火災(zāi)關(guān)鍵指標(biāo)，通常設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)；為了確保消防設(shè)備可靠工作，通常設(shè)置消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)，以確保消防設(shè)備電源正常供電。

《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護規(guī)定》中規(guī)定電力監(jiān)控系統(tǒng)要監(jiān)視和控制電力生產(chǎn)與供應(yīng)過程，為變配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、開關(guān)量監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制提供平臺，提高供用電系統(tǒng)可靠性。

《關(guān)于印發(fā)國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則的通知》中對能耗監(jiān)測系統(tǒng)中建筑能耗使用的全參數(shù)、全過程進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測分析，實現(xiàn)建筑用能的精細(xì)化管理和控制，達(dá)到節(jié)能減排的效果。

《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》和《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》都對電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測被保護線路剩余電流和溫度，被探測參數(shù)超標(biāo)時發(fā)出報警信號、控制信號并指示報警部位。

《消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)》中對實時監(jiān)測消防設(shè)備主電源和備用電源，判斷是否有過壓、過流、短路以及缺相故障，記錄故障詳情并發(fā)出報警信號。

2 相互獨立的系統(tǒng)存在諸多問題

這些系統(tǒng)通過對電氣設(shè)備、剩余電流及溫度進(jìn)行監(jiān)控，對電氣安全及節(jié)能起到了至關(guān)重要的作用。但是各系統(tǒng)沒有統(tǒng)籌規(guī)劃，彼此相互獨立，資源不共享，存在諸多問題。各系統(tǒng)功能較為單一，信息采集交叉重復(fù)，缺乏全面的信息支持，對故障判斷能力不夠，缺乏系統(tǒng)全面的分析方法。系統(tǒng)多、設(shè)備多、接線多，投入成本高，設(shè)計、施工困難，占有空間大，運維不便，存在隱患。

現(xiàn)在，我們有了更安全、更先進(jìn)、更經(jīng)濟的建筑電氣綜合監(jiān)控系統(tǒng)解決方案。為解決現(xiàn)行的各建筑電氣監(jiān)控系統(tǒng)各自為戰(zhàn)、資源利用率低、投入及維護成本高等問題，建筑電氣綜合監(jiān)控系統(tǒng)解決方案，該系統(tǒng)深度融合并優(yōu)化各獨立系統(tǒng)功能，在保持各獨立系統(tǒng)功能特點基礎(chǔ)上簡化綜合監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[1]，并具有良好的擴展性。幫助用戶節(jié)省成本，提高資源利用率和效率。建筑電氣綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用電力監(jiān)控系統(tǒng)+能耗監(jiān)測系統(tǒng)+電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)+消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)的模式具有集中監(jiān)控、分屏展示、APP定制、本地存儲、斷點續(xù)傳、透明傳輸、規(guī)約轉(zhuǎn)換等功能[2]。

3 建筑電氣綜合監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

建筑電氣綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布、開放式結(jié)構(gòu)設(shè)計，分為現(xiàn)場設(shè)備層、通信管理層、主控層。提高了系統(tǒng)的安全性、可靠性和易擴展性。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

現(xiàn)場設(shè)備層：包括多種監(jiān)測及保護裝置——電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置、消防電源監(jiān)控裝置、保護測控裝置、智能電表、電能表、遠(yuǎn)傳水表/氣表/冷熱量表、浪涌保護器等。

通信管理層：由通信轉(zhuǎn)換器、智能通信采集控制器、交換機等組成，智能通信采集控制器具有綜合采集剩余電流、溫度、電流、電壓、頻率、電能、流量、開關(guān)狀態(tài)等功能。

主控層：電氣綜合監(jiān)控主機支持電氣火災(zāi)監(jiān)控、消防設(shè)備電源監(jiān)控、電力監(jiān)控、能源管理等多種嵌入式組態(tài)軟件，并同時具有分屏、調(diào)閱及管理控制功能。

4 建筑電氣綜合監(jiān)控系統(tǒng)特點

應(yīng)用浮動展示與熱點圖元鏈接技術(shù)，通過圖層化的信息展示方式，使展示界面更加靈活直觀。實現(xiàn)全系統(tǒng)不同維度管理信息的分層、分屏展示。

采用一鍵調(diào)用、按需疊加、自由組合的方式，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析技術(shù)與多級故障預(yù)警機制，精準(zhǔn)掌控建筑用能趨勢，保障建筑供配電系統(tǒng)安全。

分類分項計量，準(zhǔn)確把握能耗分布，分析不合理用能，調(diào)整運行方式。多級故障預(yù)警機制，保障建筑供配電系統(tǒng)安全可靠運行。

建立針對設(shè)備、區(qū)域能效指標(biāo)考核體系，結(jié)合運營模式數(shù)據(jù)，持續(xù)優(yōu)化用能模式，節(jié)能增效。實時在線監(jiān)測智能裝置運行信息，評估設(shè)備的工作狀態(tài)。本地或遠(yuǎn)程控制智能負(fù)荷聯(lián)切。

手機APP隨身助理，信息傳遞實時高效，助力建筑智能管控與無人值守全球GPS時鐘同步，分辨事件發(fā)生先后順序，重現(xiàn)事故發(fā)生發(fā)展過程，縮短事故處理時間SOE事件記錄時間分辨率達(dá)毫秒級，準(zhǔn)確記錄瞬時異常發(fā)展過程。手機APP隨身移動助理，出現(xiàn)事故時及時推送信息，確保事故高效解決。

5 建筑電氣綜合監(jiān)控系統(tǒng)功能

5.1 實時監(jiān)控

1)支持平面型、立體型、分布式地理信息的智能化監(jiān)控組態(tài)，基于建筑的分布位置直觀展示建筑用電詳情。

2)支持一鍵調(diào)用、按需疊加、自由組合，實現(xiàn)分屏調(diào)閱、管理和控制。

3)支持畫面定制，可按需要靈活組態(tài)監(jiān)控畫面。

5.2 數(shù)據(jù)采集分析與管理

1)供配電系統(tǒng)運行參數(shù)和裝置運行狀態(tài)實時監(jiān)測。

2)精確記錄用電情況并進(jìn)行趨勢曲線分析，針對重要饋線/變壓器/發(fā)電機等的保護監(jiān)測，圖形化展示運行狀態(tài)、負(fù)荷曲線、異常狀況報警。

3)系統(tǒng)內(nèi)與第三方系統(tǒng)間各子模塊數(shù)據(jù)共享與聯(lián)動控制。

5.3 負(fù)荷智能投切

1)供電容量足夠情況下，電源切換，所有負(fù)荷恢復(fù)工作。2)供電容量不足情況下，電源切換前聯(lián)切部分負(fù)荷，保證重要負(fù)荷恢復(fù)工作。

5.4 電能質(zhì)量監(jiān)測與分析

1)持續(xù)監(jiān)測供配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量，包括電壓波動與閃變、電壓不平衡、電流不平衡、諧波分析、電壓暫升/暫降、電壓瞬變、頻率偏差等電能質(zhì)量問題。

2)觸發(fā)波形瞬態(tài)捕捉，精確記錄擾動時的波形，幫助分析電能質(zhì)量異常和系統(tǒng)故障原因。

5.5 能耗監(jiān)測

1)分類分項計量，準(zhǔn)確把握建筑能耗分布，分析不合理用能，調(diào)整運行方式。

2)多級故障預(yù)警機制，及時通報不合理用能情況。

3)建立針對區(qū)域、設(shè)備能效指標(biāo)考核體系，結(jié)合運營模式數(shù)據(jù)，持續(xù)優(yōu)化用能管理模式，節(jié)能增效。

4)實時檢測智能裝置的運行信息，評估設(shè)備工作狀態(tài)。

5.6 電氣火災(zāi)監(jiān)控

1)對剩余電流、溫度、電流等電力參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)控。

2)剩余電流保護、溫度保護、過電流保護。

3)提供靈敏的監(jiān)控報警、故障報警。

4)支持遠(yuǎn)程復(fù)位，支持消防聯(lián)動控制。

5.7 消防設(shè)備電源監(jiān)控

1)監(jiān)測回路電壓、電流、剩余電流、開關(guān)量等狀態(tài)。

2)判斷消防設(shè)備電源運行狀態(tài)，包括過壓、欠壓、過流、中斷供電等故障。

3)監(jiān)控報警、故障報警。

5.8 遠(yuǎn)程控制管理

1)對于有輸出控制的設(shè)備，可通過系統(tǒng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制和調(diào)整。

2)結(jié)合高端保護測控裝置，可實現(xiàn)電容器自動投切、自備發(fā)電機組自動啟停、變壓器解列等功能。

5.9 事件記錄與分析

1)全面真實順序記錄和存儲各類事件，區(qū)分各類型、各等級事件。

2)支持按廠站、子站、設(shè)備、時間、類型等多維度的過濾查詢，實現(xiàn)事件記錄的快速查找和對比分析。

3)可通過事件記錄追溯故障發(fā)生的過程。

5.10 趨勢曲線查詢

1)毫秒級記錄和顯示故障發(fā)生時間。

2)在故障發(fā)生前提前預(yù)警，識別故障隱患。

5.11 波形分析

1)越限或故障觸發(fā)瞬態(tài)波形記錄，用于故障的診斷分析。

2)可從監(jiān)控儀表或監(jiān)控系統(tǒng)讀取波形，進(jìn)行波形展示分析。

5.12 報表查詢與管理

1)動態(tài)報表模板，跨時段報表以及相關(guān)的最值和差值報表。

2)靈活易用的報表編輯工具。

3)報表可輸出至打印機、圖片、Excel。

6 結(jié)語

建筑電氣綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用多級故障預(yù)警機制，三重數(shù)據(jù)冗余機制使系統(tǒng)更安全；采用資源充分復(fù)用，減少投資、節(jié)省空間使系統(tǒng)更經(jīng)濟[3]；采用數(shù)據(jù)深度挖掘分析，科學(xué)全面地評價供用電系統(tǒng)，多維度信息展示與管理，支持分屏展示。開放式接口設(shè)計，兼容其他采集裝置信號使系統(tǒng)更先進(jìn)；采用施工簡化設(shè)計，設(shè)備、鏈路數(shù)量減少，方便后期運維，使用戶管理更高效。

通過讀取電氣綜合監(jiān)控系統(tǒng)的各類事件，根據(jù)要求的配置，將指定類型的事件以短信、郵件等方式進(jìn)行推送。系統(tǒng)具有設(shè)備維護信息錄入、設(shè)備臺賬管理、設(shè)備運行監(jiān)視功能，為設(shè)備的運行維護管理提供綜合數(shù)據(jù)查詢和分析界面，為制定設(shè)備檢修計劃提供數(shù)據(jù)支持。支持其他系統(tǒng)的集成，如建筑變配電室視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)可視化監(jiān)控、推送異常時段的視頻畫面、快速獲知故障位置。建筑電氣綜合監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)領(lǐng)域包括高層民用建筑、汽車庫、大型公共建筑、地下公共建筑、其他大型建筑等。