《楼宇自动化技术与应用 教学课件 ppt 作者 陈虹 楼宇自动化技术与应用2013版4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《楼宇自动化技术与应用 教学课件 ppt 作者 陈虹 楼宇自动化技术与应用2013版4（177页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、楼宇自动化技术与应用,第四章 智能建筑供配电系统的自动化技术,第四章 智能建筑供配电系统的自动化技术,第一节 供配电系统自动控制的基本结构,第二节 智能建筑变电站综合自动化系统的几个关键技术,第三节 数字化供电技术的关键设备,第四节 建筑供配电系统微机保护技术,楼宇自动化子系统控制方案,楼宇设备自动化系统的网络方案,楼宇自动化子系统控制方案,楼宇自动化子系统控制方案,楼宇设备自动化系统子系统控制方案,楼宇自动化子系统控制方案,变电站综合自动化系统,照明控制系统,变风量中央空调,电梯远程监控系统,给、排水监控系统,供配电系统的特点,智能建筑变电站（所）单一的用电性质及特殊的地理环境决定其供电有自
2、身的特点。,（1）供电区域化，供电半径小,（2）电压等级低，属配电系统,（3）结构、功能和控制系统简单,（4）供电可靠性要求较高,（5）供电设备无人值守,（6）具有时控功能，要根据季节的变化自动调节时控设备的启停时间,（7）负荷峰谷差异大,第一节 供配电系统自动控制的基本结构,供配电系统的结构,常见的楼宇变电站（所）一次系统图,楼宇变电站的主要一次设备包括：主变压器，站用变压器，进线开关柜，出线开关柜，补偿电容器，直流电源系统和消防系统等。,第一节 供配电系统自动控制的基本结构,供配电系统的功能,高压侧检测项目：,高压进线主开关的分合状态及故障状态检测；高压进线三相电流检测；高压进线AB BC
3、 CA线电压检测；频率检测；功率因数检测；电量检测；变压器温度检测。,低压侧检测项目：,变压器二次侧主开关的分合状态及故障状态检测；变压器二次侧AB、BC、CA线电压检测；母联开关的分合状态及故障状态检测；母联的三相电流检测；各低压配电开关的分合状态及故障状态检测。,应急发电部分,直流供电部分,第一节 供配电系统自动控制的基本结构,供配电系统的功能,站监控和管理：包括：CRT显示，异常和事故报警，历史数据记录，报表打印，顺序故障记录 （SOE），故障录波等，与调度中心计算机的通讯。,智能建筑变电站微机综合自动化系统的主要任务是对上述设备进行保护和远程监控。,遥控：从电网中迅速切除故障设备和线路
4、；,遥测：模拟量，测量各设备的电压，电流，功率，有功和无功电度等参数；,遥信：开关量输入，各断路器和刀闸位置，设备状态，保护 动作信息等；,遥调：变压器分接头调整，系统功率因数调整等；,第一节 供配电系统自动控制的基本结构,供配电系统的基本结构,一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路，均采用微处理器和光电技术设计，简化了常规机电式继电器及控制回路的结构，计算机网络取代传统信号与控制导线连接。传统的导线连接被数字程控器及数字公共信号网络所取代。可编程控制器代替了变电站二次回路中常规的继电器和其逻辑回路，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替。,变电站综合自动化应具备以下几个部分
5、,1智能化的一次设备,第一节 供配电系统自动控制的基本结构,供配电系统的基本结构,变电站内常规的二次设备，如继电保护装置、防误闭锁装置、 测量控制装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期操作装置以及正在发展中的在线状态检测装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，二次设备不再出现常规功能装置重复的I/O现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源其享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。,2数字化的二次设备,第一节 供配电系统自动控制的基本结构,供配电系统的基本结构,相应的软件可使综合自动化系统能自动发出变电站设备检修报告，将常规变电站设备
6、“定期检修”改变为“状态检修”。,3计算机化的运行管理方案,变电站运行管理采用计算机设备对电力生产运行数据、状态记录统计无纸化、自动化；,当变电站运行发生故障时，及时提供故障分析报告，指出故障原因及处理意见；,第一节 供配电系统自动控制的基本结构,变电站综合自动化的结构,数字化变电站自动化系统逻辑结构,IEC6185a通信协议草案定义，这三个层次分别称为“过程层”、“间隔层”、“站控层”。,第一节 供配电系统自动控制的基本结构,变电站综合自动化系统的结构,过程层是一次设备与二次设备的结合面，或者说过程层是指电气设备的智能化部分。过程层的主要功能分三类：,1过程层,电力运行的实时电气量检测。,运
7、行设备的状态参数检测。,操作控制执行与驱动。,第一节 供配电系统自动控制的基本结构,变电站综合自动化系统的结构,2间隔层,汇总本间隔过程层实时数据信息。,实施对一次设备保护控制功能。,实施本间隔操作闭锁功能。,对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制。,承上启下的通信功能即同时高速完成与过程层及站控层的网络通信功能。,第一节 供配电系统自动控制的基本结构,变电站综合自动化系统的结构,3站控层,通过两级高速网络汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库。,按既定协约将有关数据信息送往调度或控制中心。,接收调度或控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行。,具有在
8、线可编程的全站操作闭锁控制功能。,具有(或备有)站内当地监控、人机联系功能，如显示、操作、打印、报警，甚至图像、声音等多媒体功能。,具有对间隔层、过程层诸设备的在线维护、在线组态，在线修改参数的功能。,具有(或备有)变电站故障自动分析和操作培训功能。,第一节 供配电系统自动控制的基本结构,变电站综合自动化系统结构,智能建筑变电站综合自动化系统分成两种结构：分层分布式系统和集中式系统。,集中式系统由监控和保护两部分组成，构成一个完整的楼宇变电站综合自动化系统。,集中系统中保护和监控彼此独立，各自有着一套数据采样、计算系统，它们之间通过通信网络连接。,保护部分一般将不同的一次单元共用某些二次设备，
9、比如有些保护装置，一块屏上有4路出线保护，但共用1套电源系统、通信系统和1个管理单元等。,第一节 供配电系统自动控制的基本结构,变电站综合自动化系统结构,集中式系统框图,第一节 供配电系统自动控制的基本结构,变电站综合自动化系统结构,分层分布系统在设计时就考虑将变电站分为站控层和间隔层。,间隔层在横向上按站内一次设备（例如一台主变、一路出线）等分布式配置，35kV及以下采用开关柜形式的楼宇变电站（所），可将间隔层设备安装在开关柜上。各间隔的设备相对独立，仅通过站内光缆互联并同站控层的设备用光缆连通。,分层分布式系统是按回路设计保护、监控、数采等功能，各回路之间用网络连接并与主机联系。分层分布式
10、系统将每一单元的部分监控功能下放至间隔层，站控层主要负责通信及网络管理功能，其典型系统框图如图所示，主站可以是当地监控主站，也可以是远方监控中心。,第一节 供配电系统自动控制的基本结构,变电站综合自动化系统结构,分层分布式系统框图,第一节 供配电系统自动控制的基本结构,数字化变电站,系统分层分布化,IEC 61850体系提出了过程层、间隔层、站控层的三层结构模型。,第一节 供配电系统自动控制的基本结构,传感器是过程层的核心,过程层数字化是数字化变电站实施的重点之一。过程层数字化包括：电流电压模拟量的数字化和传输、一次设备状态量的就地采集和GOOSE 网络传输、保护跳合闸和监控系统遥控命令的网络
11、传输和执行（含保护间的配合信号）。通过过程层数字化可以实现变电站控制保护系统的分层安装、I/O 采集单元的分布安装。 通过过程层信号的数字化、网络化传输将大大减少传统的信号电缆，降低了电缆的成本、管道面积，解决了信号电缆传输过程中受电磁干扰的问题，简化了设计，减少了现场施工、调试的工作量。用网络代替电缆，可以通过网络报文实现信号传输回路的自检，实现传输回路的状态检修，避免了传统电缆回路接触不可靠时无法自检的缺点，将大大降低变电站的维护工作量和维护成本。,第一节 供配电系统自动控制的基本结构,过程层设备包括：电子式互感器实现电流电压模拟量的数字化；合并单元将电子式互感器的数字信号汇总后分发给保护
12、和测控装置；智能单元采集一次设备的状态通过GOOSE 网络传输至保护和测控装置，同时接收保护和测控装置的命令对一次设备进行操作。智能汇控柜实现保护和测控装置的就地安装，优化一次设备的控制回路。,第一节 供配电系统自动控制的基本结构,传感器是过程层的核心,形成过程层通信之后，跳合闸报文将直接从微机保护装置和测控装置的通信控制器中发出，因此智能开关控制箱除了要满足IEC通信的要求之外，还需要覆盖目前开关操作箱的功能，也就是说，在今后的数字化变电站中，开关操作箱功能将会下放到过程层。,第一节 供配电系统自动控制的基本结构,传感器是过程层的核心,智能开关控制箱和传统开关控制箱的区别是：采用了CPU，且
13、和保护装置的联系是通过网络而不是硬接点。智能开关控制箱只要从合并单元引入电流电压量就完全具备断路器控制单元功能，推荐在智能开关控制箱回路中加入断路器控制单元功能。这样做的优点是：在超高压系统应用时能使断路器在最佳时刻进行分合闸操作，另外获取交流量可以使智能操作箱更好的判别开关的运行情况。,第一节 供配电系统自动控制的基本结构,传感器是过程层的核心,二次回路通信模式,数字化变电站的基本结构继承了分层分布式变电站结构，如图所示。其在逻辑上被分配到过程层、间隔层和变电站层，在这三层中，有10类逻辑，并分别接入两类总线：过程总线(process bus)以及变电站总线(station)。它们之间的关系
14、，不包括与变电站之外的数据交换，如保护和控制中心的数据交换。,第一节 供配电系统自动控制的基本结构,二次回路通信模式,第一节 供配电系统自动控制的基本结构,二次回路通信模式,配电自动化系统主要将配电网络划分为3个层次：核心层、接入层和配电终端层。 核心层由配网主站系统、配电通信综合网管系统和SDH、RPR/MSTP或以太网环等光纤环网组成； 接入层由10kV开关站通过快速以太网环构建的光纤自愈环网、10kV开关站内的中心OLT、WIMAX接入系统和基站组成； 10kV开关站以下配电终端层则由配电房/柜、箱式变电站、柱上开关、集抄数据采集器等之间EPON网络（分光器、ONU）或WIMAX CPE
15、、配电终端组成；在光纤无法到达的区域采用无线WIMAX实现。,第一节 供配电系统自动控制的基本结构,二次回路通信模式,1）35kV变电站/所以下10kV开关站的互联采用快速以太网光纤自愈环网构建，其优势在于： a）可以实现高密度OLT卡与交换机的紧密结合，实现核心交换机+大容量OLT； b）交换机支持丰富的L2/L3层协议，支持IP路由；强大灵活地三层交换功能，方便灵活扩展业务； c）减少设备和设备之间的互联，节省投资； d）交换机支持单环/多环、星型等多种结构； e）环路距离可以达到上百公里（单段距离可以达到70公里），覆盖更大区域； f）快速以太网环的保护倒换时间可以达到50ms。,第一节
16、 供配电系统自动控制的基本结构,二次回路通信模式,2）配电房/柜、箱式变电站、柱上开关、集抄数据采集器等采用EPON接入，发挥EPON技术点对多点的优势，可以实现分布式的以太网功能，同时具有比SDH、工业以太网更低的成本优势，是配电网络配电终端接入最经济、最稳定的通信方式。,第一节 供配电系统自动控制的基本结构,二次回路通信模式,（3）对于受资金、线缆敷设、设备维护治理、地理条件等方面限制，无法实行光网络覆盖的区域采用无线WIMAX技术实现，与光线接入方式比较，在材料与施工成本方面，WIMAX具有较明显的成本优势，在非视距场合尤其突出。与传统微波通信比较，可以实现其所不能实现的多点对多点的组网通信，尤其是在电力应急通信方面，对自然灾害、突发事件等需临时架设应急系统的场合，WIMAX机站的架设简单快捷，覆盖范围大，为现场应急指挥系统提供可靠通信手段。,第一节 供配电系统自动控制的基本结构,二次回路通信模式,（4）对于新建设或原有SDH无法升级到RPR/MSTP的变电站，可以直接配置带L2/L3层功能而且支持OLT功能的中
