智能化在民用建筑配電系統中的應用

張國良

（上海市工程建設咨詢監理有限公司，上海 200433）

0 引 言

隨著現代科技水平的逐漸提高，智能化技術被越來越多地用到生活的方方面面，建筑的智能化理念也逐漸滲透到了整個行業，智能化建筑屢見不鮮，智能化水平也日新月異[1]。高新智能化技術可以替代人們完成一系列工作，減輕工作人員的工作壓力，節省資源的同時，還可以提高社會各方面的協調發展水平[2]。

民用建筑的智能化關乎千家萬戶，尤其是在配電系統方面[3]。配電系統自動化主要由電網智能化發展而來，通過不斷創新和改善，利用控制理論技術和自動化技術，民用建筑的智能化水平越來越高。本文主要探討配電自動化技術在民用建筑中的應用，分析其應用范圍和影響因素，為更合理的配電智能化設計打下基礎。

1 配電智能化系統

1.1 系統架構

對于民用建筑的配電智能化主要包括兩個方面，分別為監控系統的智能化，以及操作系統的智能化[4]。

監控系統智能化水平，主要決定于系統的監測設備和配套的網絡計算機系統。對于民用建筑的配電監控系統方面，主要以分散式為主，將繼電保護設備裝置于開關柜上，加強對于電氣系統的管控能力，配套集中式的集體管控，保證配電系統的安全穩定[5]。智能配電網絡如圖1所示。

圖1 智能配電網絡

操作系統的智能化，主要是通過網絡通信設備，將數字控制指令發送至控制系統，由控制系統對于整個配電系統進行相關方面的操控。

民用建筑的配電智能化系統，一般包括3層機構，主要包括基站層、間隔層和設備層。基站層的主要作用在于信息遠程采集系統和遠程操控系統，間隔層的作用在于保障系統的穩定安全，包含大量的測控單元。設備層包括控制系統、服務器等部分，用于對參數的獲取、處理和反饋。通過后臺控制系統的數據分析，預測整個配電系統的故障，從而提前對發生的問題進行處理和操作。

1.2 智能配電系統特征

智能配電系統，是由通信網絡連接開關器件，通過智能化元件的處理，實現對于系統管理的智能化特征。

智能化系統可以有效實現信息數據的采集、監管、通信、警告、故障分析和故障處理等多個功能，這些功能是相輔相成的。配電系統的智能化管理是配電系統在受意外、事故等的情況下，最大程度上保證供電的安全。通過對于開關等的控制，同樣可以有效節省能源的損耗，實現節能環保的目的。

智能化元件在系統中的功能，主要是對于電能質量的監控，以及有效保護電力開關的通斷情況。在受到外部干擾時，系統具有自主保護能力，通過智能化元件的操控，依然能夠實現整個供電系統的實時、快速和安全的效果。

2.1 開發主體環保意識薄弱 旅游資源作為一種資源，不論是可再生還是不可再生，在其使用過程中不可避免會受到破壞，絕大多數生態旅游資源都具有破壞容易恢復難的特性。隨著景區知名度的提升，加上游客日益多樣化的需求，旅游目的地不得不想辦法對資源進行深度的挖掘和再次開發。受經濟利益的驅使，常常使得旅游開發具有盲目性，可能會使得資源過度開發而超過自身恢復限度。張家界國家森林公園，由于對修建性建設項目控制不夠，造成水質污染，曾被聯合國教科文組織亮出黃牌警告，當地政府為了恢復景區原貌，花費了上億元人民幣。

配電系統智能化的主要特征可以總結為：遙測、遙感、遙控和遙調。利用通信網絡和自動化控制技術，實現在一定距離的精確監控，保護供電系統的安全。

2 智能化在民用建筑配電系統中的應用

2.1 電氣故障監測

對于民用建筑的配電系統，時常會由于操作等方面的原因，出現各式各樣的故障，這些故障通過智能化系統，可以有效消除，且不會影響建筑內的常規用電[6]。

對于供電系統的故障問題，人工檢查會由于主觀方面的問題，出現檢測疏漏。而智能化建筑在該方面的分析更為全面徹底，監測效率和檢測精度均大幅提高。

對于出現的問題，智能化系統會通過后臺來判斷故障的出處。對于軟件故障會進行智能化修復，對于硬件故障，會通過智能找尋解決方案來提高處理效率。系統會在配電故障的第一時間通知維護人員，并指明故障位置，提高檢修效率。

故障檢測流程如圖2所示。

圖2 系統故障監測流程

2.2 照明系統智能化

對于民用建筑，其主要的電力消耗是照明系統和空調系統。照明系統的智能化能夠有效節約電力損耗，在滿足居民照明要求的前提下，實現節能和環保。

照明監測主要包括室內照明、室外照明、公共區域照明和應急照明等。每種照明系統的監控內容并不完全一致。室內照明主要的監測內容為光照強度，對于滿足光照要求的條件加以控制。公共照明系統需要維持一定的值班需求，通過監控燈具開關的狀態來降低能耗，保證配電系統安全。室外照明主要依據程序控制，根據現場條件來選擇照明水平。應急照明的監控，主要用于意外事故的處理，發生火災時，配電系統做出相應電力閉合，并通過應急狀態轉換來通知消防系統，并指導人員疏散。

2.3 配電監控

智能化設備通過智能終端來感知系統各方面的運行數據，根據變壓器等電氣設備的運行狀態，實時與后臺系統進行數據通訊。后臺系統根據運行數據的情況，對于設備狀態進行判定，并將數據進行存儲，以便于后期維護工作的展開[7]。

當設備運行過程中，出現了輸電線路故障，或者其他非正常狀態時。后臺對于控制系統發出指令，由操控系統進行故障部位自動切除，維持其他設備的正常運行。并以網絡通信的方式，將故障發送至運維人員，指導其系統修復。

2.4 防雷保護接地

配電智能化系統的目的在于，對于建筑設施的電氣設備實現有效的保護，從而減少由于內部因素和外部因素造成的電氣系統故障，有效保護供電線路和各類硬件設施不被破壞。

外來的電磁干擾，對于電力線路來說，具有嚴重的破壞性，需要對其實施屏蔽措施，保護電力線路的穩定和通信系統的正常運行，避免通信信號失真形成的誤操作等破壞供電效果。

對于民用建筑，尤其是高層建筑，很容易受到惡劣天氣的影響，從而會有受到雷擊的危險，雷擊產生的強大電流沖擊以及電磁脈沖作用，會破壞電氣系統，出現火災、斷電、線路故障等各類供電問題。

電纜作為通信網絡中的信號發生器，也是更主要的接收設備，當雷擊襲擊到居民建筑時，電纜會受到強烈的電磁干擾，這些干擾會強烈破壞電路信號的穩定，主要通過智能化系統進行有效保護，及時的信號隔離能夠有效實現對于雷擊的保護。

對于建筑進行布線設計時，防雷擊的措施就需要優先考慮，將鋼筋接地實現對于雷擊的引流，通過避雷針等設置，降低雷擊的破壞效果。

除了傳導到地下的雷電流外，同樣還有部分剩余雷電流存在于配電線路中，此時需要LEMP防護系統對其進行處理，避免電流浪涌和電磁作用破壞供電線路，形成有效的感應雷防護機制。

除了雷擊，建筑同樣容易受到外界的影響，形成類似于雷擊的電路電勢上升等情況，智能配電網需要對配電線路的過壓和過流等形成有效的保護機制。

涌流保護裝置是智能配電系統對于電路電壓上升、電流過流的主要保護措施。信息處理系統會通過記錄信息，對于電路的涌流狀態進行記錄，并上報中央處理系統。當浪涌保護器出現故障時，監控系統會及時發出線路報警信號，通知維護人員對故障進行及時處理。及時檢測浪涌模塊的劣化程度，當其達到預設的損壞程度時，系統會通過網絡提出預警，并提醒維護人員進行處理，保障線路安全。

2.5 電氣節能設計

節能也是配電智能化的一個重要的配電方案，能夠有效降低無效功率的使用，提高電力的利用效率，節省能耗。

智能儀表的使用和線路系統的優化，能夠有效實現對于設備控制的匹配優化，線路的布局，變頻技術的使用的，以及用電時間的智能控制，使得配電智能化系統，可以有效實現建筑的綠色設計，實現系統節能的目的。

3 智能化在民用建筑配電系統中的應用優勢

3.1 提高探測精度

對于配電系統，由于涉及到的設備較多，因此在設備的維護工作中，需要安排大量的工作人員。而采用智能化系統后，可以有效設定現場工作模型，對于發生故障進行模擬和驗證，降低影響因素的干擾，提高檢測的精度和效率。

3.2 提高電氣操作的靈敏度

對于配電系統的檢修工作，需要大量的人員安排和手工操作，從而在線路維護等方面受到多種因素的影響，容易出現各種安全隱患。智能化技術可以精確指導故障發生位置，可以有效降低工作人員的工作強度，且檢測全面，不留死角，提高整個配電系統的運行效率。

3.3 保證居民建筑的安全

智能化技術的使用，對于民用建筑來說，可以有效降低各類設備發生故障的概率，提高系統穩定運行的時間。對于出現的災情、故障等，智能化系統會根據現場的數據和監控情況，緊急實施應急方案，有效保護居民的生命財產安全。

故障隔離系統，可以有效降低配電設備發生火災等事故的概率，提高民用建筑的安全系數。加強智能化水平的建設，可以有效提高故障后期處理能力，對于系統的穩定和安全，提供了更好的保障。

4 結 論

智能化技術在民用建筑中的使用，可以有效提高配電系統的質量，為運維人員的操作效率提供了更好的保障，各種數據傳感系統，對于民用建筑的災情處理方面，起到了很好的幫助作用，可以有效維護居民用戶的生命財產安全，將其用于照明系統的常用設備中，可以有效降低能耗，為社會環境保護作出貢獻。當前我國居民建筑的智能化水平還有很大不足，需要加強在相關方面的改善，提高人們的生活質量。