電氣系統設計論文匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇電氣系統設計論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

1工程概況

某工程位于長沙市CBD商務區內，占地面積9500m2，總建筑面積45000m2，地上19層，地下2層，為星級酒店和寫字樓于一體的綜合性商務樓宇。該工程電氣設計按供配電一級負荷設計，采用兩路10KV電源供電，供電線路采用電纜直埋方式，兩路10KV電源一用一備。通過母連接，兩路電源均能負載100%的負荷。供電制式為三相五線制TN-S系統，為滿足高層建筑防火要求和提高變壓器的過負荷能力，該工程選用二臺1600KV干式變壓器，變壓器的負荷率平時保持在70%左右。

2大廈電氣系統設計與驗算

2.1系統設計

2.1.1照明系統

2.1.1.1系統概述

本工程的照明系統分為正常照明和應急照明。

正常照明主要包括舞廳照明，大廳照明，公共區域照明，客戶照明等。為減小動力負荷頻繁啟動對照明質量的影響，設定了一專用變壓器為照明系統供電。自酒店的中心配電室出線后進入配電豎井，經低壓母線引至各樓層的總照明配電箱，然后由此分布到各區域配電箱。

因本工程為高檔星級酒店與智能化辦公樓，對供電要求較高，所以除配有自備發電機組外，樓層設有專用的應急照明系統，系統主要覆蓋區域包括：酒店大堂，各餐廳、走廊、電梯間、樓梯間等。在設計時該系統的供電采用雙電源，其中大堂，餐廳區域選擇其中幾個支路兼做正常照明，供電從本層配電豎井應急照明切換箱中出線。在此基礎上，在各公共區域及通道設置具有蓄電池的事故照明燈具，在沒有任何外供電源的情況下，該燈具能不間斷供電1h。

2.1.1.2照度的確定

星級酒店的裝修檔次一般較高，為配合裝修效果，充分體現酒店及辦公氣氛，本工程對酒店中各重點區域的照度均采用利用系數法進行計算。根據酒店各功能區的特點，各功能區的照度標準值見表1。

2.1.2動力系統

動力系統設備包括正常動力與消防電源兩部分。正常動力包括：空調制冷機組，空調水泵，冷卻塔，洗衣設備，污水泵，客用電梯，貨梯，各層空調器，開水器等。因動力設備在地下2層分布較多，所以該部分設備的配電自酒店總配電室出線后在地下2層設動力控制中心。

消防電源包括：消防水泵，水幕水泵，消防電梯，噴淋水泵，排煙風機，正壓送風機等。消防動力設備為雙電源供電，一路引自由兩路電源變壓器供電的消防供電專柜上，另一路引自自備發電機組，兩路消防電源分別由兩回線路引到各個消防用電設備點上實行末端自動切換，以確保消防設備的供電可靠性及安全性。

2.1.3負荷計算

電力負荷一般由各專業提供技術要求及負荷大小：

2.1.3.1三相負荷計算：

2.1.3.2單向負荷計算：

①盡量將各單相負荷逐相均勻分配，以減少不平衡，計算時，將線負荷換算成相負荷，將各相負荷相加，取其最大單相負荷的3倍作為三相負荷。

②當回路中的單相負荷的總容量小于該回路三相對稱負荷的總容量的15%時，按三相平衡負荷計算。

③只有線負荷時，將各線間負荷相加，選取較大的兩項進行計算，現以Pab≧Pbc≧Pca為例：

按70%的負荷率，第二臺變壓器的容量為：1086/0.7=1552kVA,選用1600kVA變壓器。

2.2防雷與接地

本工程聯合接地電阻阻值要求小于1，利用鋼筋混凝土箱型基礎做自然接地體。鋼筋混凝土柱內鋼筋做防雷引下線，在建筑物四角距室外地坪0.5m處做測試點。為防止側擊雷進入酒店，酒店鋁合金鋼窗均與圈梁內鋼筋可靠焊接。酒店中所有金屬管道均與混凝土中鋼筋焊接，以使整個大樓處于一種均壓狀態。考慮到弱電系統對接地的特殊要求，而弱電接地裝置與強電接地裝置的間距無法滿足規范要求，不能設置單獨弱電接地系統，只能選用聯合接地。

3線槽敷設安裝施工

智能化建筑弱電工程是當今建筑中很重要的一部分，衡量一個城市建筑的現代化標準，設計形態和智能化是其中的兩個方面。智能建筑的弱電系統主要由以下各子系統組成：

(1)通信網絡系統；(2)辦公自動化系統；

(3)建筑設備監控系統；(4)火災自動報警及聯動控制系統；

(5)公共安全防范系統；(6)結構化布線系統；(7)弱電電源及接地系統。

如此之多功能設施，布線設計方案也成為電氣設計的關鍵，因涉及專業多，施工時相互配合尤為重要。為保證大廈內部的美觀，也為了更科學滿足設施智能化的要求，方案選用地板內敷設地面線槽來達到各功能目的。

3.1地面敷設線槽的定義

地面線槽是一種封閉的、直接隱蔽于地面下的金屬線槽，可以靈活方便地提供電源、電話、電視、計算機、話筒等線纜傳輸電能和信號接口。其設計是根據建筑物近期和發展需要布置線槽的縱橫間距，根據穿線的根數、橫截面積和工藝要求確定線槽的規格及槽數。按槽數可分為單槽、雙槽、三槽，規格有50系列、70系列、100系列、230系列、300系列。

線槽適用于380/220以下強電和弱電的線路敷設。性能特點：地面線槽可供單一或多用途線纜、多回路敷設，終端元件布置平整美觀。地面線槽是由線槽、分線盒、各種連接件、密封件、附件及電源頭等組成。

3.2地面線槽規格型號設置與布線參數要求

內外均熱浸鍍鋅，出線口處采用無螺紋接口，線槽標準長度為3m（可特殊加工），線槽出線口開孔尺寸：﹤48mm，線槽開孔間距分：3000mm、2400mm、1800mm、1200mm、600mm等。

主要配件有：線槽分線盒：線槽分線盒起到導線的相接、轉彎交叉、屏蔽等作用。其中二槽、三槽的分線盒內設有屏蔽分離板，以保證強電、弱電的隔離與屏蔽。

線槽支架：分為單槽、雙槽、三槽支架，它是用于線槽的支撐及高度調整，高度調節范圍一般為20mm～150mm的熱鍍鋅件。其它還包刮彎頭、封頭、出線圈等配件。具體穿線根數見表4。

3.3地面線槽的敷設安裝工藝

3.3.1彈線定位：根據設計圖紙確定線槽走向，從始端至終端找好水平線或垂直線，用粉線袋在線路的中心外進行彈線，按照設計圖要求及施工驗收規范規定，分別找出分線盒、分線口及支架的具置，用鉛筆分別標注。一般支架間距為1.0-1.5m。

3.3.2線槽敷設：根據標準位置放置分線盒和支架，然后放置線槽和出線口，同時根據需要加各種配件，朝上的線槽不必立得太長，否則易被砸斷。連接完畢后，調整支架和塑料蓋，使出線口到適當高度。達到位置正確，固定牢固，走向合理。線槽水平或垂直敷設部分平直度和垂直度允許偏差不超過5mm。為防止灰漿進入，各連接處周邊抹專用膠，各分線盒、出線口盒蓋擰緊，并用鐵絲綁扎，未端加塑料封堵。澆筑混凝土時設專人看護，發現問題及時處理。

3.3.3跨接地線焊接：依據施工規范，確定跨接線規格。地線兩端焊接面不小于該跨接線截面的6倍，焊縫均勻牢固。

3.3.4槽內配線：首先清掃線槽，可先將帶線穿插至出線口，然后將布條綁在帶線一端，從中一端將布線條拉出，反復多次可將線槽內的雜物和積水清理干凈，也可用空氣壓縮機將線槽內的雜物和積水吹出。放線前應先檢查管及線槽連接處的護口是否齊全，其放線和導線連接部分與其它管路敷設形式大致相同。敷設線纜應注意以下基本原則：1、同一路徑不同回路絕緣導線設計于同一線槽內，但同一槽內強電回路必須能同時切斷電源；2、線槽內導線總截面不應超過線槽內截面的30%；3、強弱電回路應分槽敷設；4、不同電壓回路交叉時應在分線盒處采用金屬隔板隔開。

3.3.5線路檢測：線路檢查及絕緣遙測按相關規范操作。

3.3.6面板安裝：配合裝修，依據各出線口用途，安裝相應的終端面板。

3.4地面線槽安裝時具體注意事項：

3.4.1地面線槽表面混凝土厚度應大于20mm；

3.4.2線槽內外應光滑平整，無棱刺，扭曲、翹邊等變形現象；

3.4.3支架與調整螺栓調整線槽高度一般以30-50mm為宜；

3.4.4線槽整體連結完畢后，應按設計檢查確認，無誤后對線槽及附件連結處用蜜封膠密封，對線槽首、末、分線盒、出線栓和未用出線孔用專用塑料防護蓋封堵。

4結語

綜上所述，現代高層建筑的電氣設計由于智能化的需要而變得復雜，用電設備越來越多，對供配電系統設計和線路安裝提出了許多新的要求，因此在電氣設計和線路安裝時，將供配電系統的可靠性、安全性、靈活性擺在突出位置，認真按照設計和操作規范進行設計優化和施工，從而將建筑智能化從設計和安裝上推至臻美。

篇（2）

2設計要點

2.1可編程邏輯控制器性能

本次設計采用西門子S7-200CN型可編程邏輯控制器，本機集成8輸入/6輸出共14個數字量輸入/輸出點，可連接2個擴展模塊。6K字節程序和數據存儲空間。4個獨立的30kHz高速計數器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出。1個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協議、MPI通訊協議和自由方式通訊能力。24V直流輸入，24V直流輸出，100～230V交流電源，24V直流輸入繼電器輸出。

2.2PLC外接電路設計

該附加系統外接電路需接入線圈電壓為DC24V的繼電接觸器兩個，起動按鈕一個及停止按鈕一個。其中K1、K2為兩個外加線圈電壓DC24V的繼電接觸器，線圈電路中分別串聯K2、K1常閉觸點實現互鎖功能，防止程序時間間隔設計或操作過程中的誤操作而導致K1、K2同時接通,出現試驗系統主電路短路事故。試驗中，通過控制接觸繼電器K1、K2線圈的通斷電，利用其常開觸點的接通與分斷，控制可逆起動器接觸器線圈的通斷電，實現可逆起動器接觸器的接通與分斷。啟動按鈕給可編程邏輯控制器提供觸發信號，可編程邏輯控制器開始運作。停止按鈕實現中止功能，可隨時中止試驗。

2.3試驗系統與可逆起動器的連接

可逆起動器主電路與控制電路分開。在原接通通斷試驗系統變壓器與阻抗柜（電阻、電感調節控制柜）的基礎上調試試驗所需電壓及電流，接入可逆起動器主電路。試驗系統提供與可逆起動器的斷路器線圈電壓相對應的電源單獨給斷路器線圈供電。KM1、KM2為可逆起動器兩斷路器線圈，分別串聯于接觸繼電器K1、K2常開點，通過控制接觸繼電器K1、K2常開點的交替合分實現可逆起動器兩斷路器線圈的交替接通與分斷。

篇（3）

因此，根據實際需求，在客廳配置控制面板1，在原有照明控制開關的基礎上進行改造。控制面板主要配置:客廳射燈、燈帶、主照明燈開關、餐廳燈帶、門廳照明燈開關、主臥照明燈控制按鈕、書房照明燈控制按鈕、防盜控制開關、鬧鈴控制開關。上述設計可實現主人在離開客廳時開啟主臥或書房的照明燈，關閉客廳照明燈。在書房門旁4配置主臥燈控制按鈕、書房燈控制按鈕，主人在書房完成工作后，開啟主臥照明燈，關閉書房照明燈，進入主臥室。主臥門旁和床頭配置照明燈控制按鈕5，在臥室內對照明燈進行開、關控制。

在廚房配置燃氣泄漏檢測開關2，檢測到泄漏信號進行報警，報警設計為鈴聲報警10秒。在次臥配置床頭求助按鈕3，當家中有臥床老人時，通過按鈕進行鈴聲求助;對于家中有幼兒的，也可改為夜晚被子未蓋好的檢測信號，如被子偏離位置過大，檢測開關則進行鈴聲求助。

在入戶門、陽臺、各個窗戶上安裝檢測開關，在主人入睡后啟動午夜時段報警，當有人非正常從門、窗進入時啟動防盜10秒報警;在主人離家時，合上客廳控制面板上的防盜控制開關，10分鐘后啟動防盜報警程序，報警設計為鈴聲報警10秒。

在主人上班或孩子上學期間，合上客廳控制面板上的鬧鈴控制開關，通過手機與LOGO!通訊軟件或LOGO!操作鍵設定早晨起床時間和午休起床時間，進行5秒鐘鈴聲叫醒服務。

設計部分插座具有現場手動與遠程自動通電控制功能，利用手機進行遠程控制，比如在廚房設計帶旁通開關控制的插座，節假日主人在家，合上開關利用該插座插上電飯煲進行煮飯。在上班時間，斷開該開關，利用LOGO!的輸出二端點與此控制開關二端點并聯，淘好米放入電飯鍋后加入適量水，把電飯鍋插在該插座上，快下班時，主人可通過手機與LO-GO!通訊，控制LOGO!的輸出進而控制此插座通電進行煮飯。

2家用電氣控制系統設計

根據產品功能介紹，該款家用多功能安防與電氣控制系統需要8路數字量輸入和三路數字量輸出。系統控制器采用西門子LOGO!230RC控制器，控制器有8個數字量輸入4個數字量輸出。根據客戶定制需求，可選用擴展模塊采用一個LOGO!DM8/24R(四個數字量輸入端口，四個數字量輸出端口)。系統數字量輸入資源分配為:I1主臥按鈕，客廳、書房、主臥等處四個主臥按鈕并聯后接入，單次操作為開主臥照明燈，雙次操作為關主臥照明燈;I2書房按鈕，客廳、書房二個主臥按鈕并聯后接入，單次操作為開書房照明燈，雙次操作為關書房照明燈;I3次臥床頭求助按鈕或蓋被檢測拉線開關，有信號時進行3秒求助鈴聲報警;I4燃氣檢測開關，有信號時進行10秒鈴聲報警，通過手機可進行遠程監控、信息查詢;I5防盜檢測，門、窗等處七個檢測開關并聯后接入，有信號時進行10秒鈴聲報警，通過手機可遠程進行信息監控查詢;I6鬧鈴開關，有信號且達到設定時間則進行5秒叫醒鬧鈴服務;I7與I8防盜開關，I7有信號則進行時段報警，即主人入睡后當I5防盜檢測到信號則進行10秒鈴聲報警，I8有信號則進行全天候報警，當I5防盜檢測到信號則進行10秒鈴聲報警，報警信息通過手機可遠程監控、查詢，當I7與I8均有信號時，具有時段報警與全天候報警功能。系統數字量輸出資源分配為:Q1主臥照明燈控制，Q2書房照明燈控制，Q3鈴聲控制，Q4插座控制。

3家用電氣控制系統調試

(1)主臥與書房照明燈異地控制，采用單次按鈕接通為開啟照明燈，雙次按鈕接通為關閉照明燈。

(2)次臥床頭求助按鈕3，當家中有臥床老人時，通過按鈕進行3秒鈴聲求助;對于家中有幼兒的，也可改為夜晚被子未蓋好的檢測信號，如被子偏離位置過大，檢測開關則動作，進行3秒鈴聲求助。

(3)廚房燃氣泄漏檢測，檢測到泄漏信號進行報警，報警設計為鈴聲報警10秒。采用LOGO!0BA7模塊，通過通訊主人可以利用手機遠程進行信息查詢。

(4)門窗檢測開關，在主人入睡后啟動午夜時段報警，當有人非正常從門、窗進入時啟動防盜10秒報警;在主人離家時，合上客廳控制面板上的防盜控制開關，10分鐘后啟動防盜報警程序，報警設計為鈴聲報警10秒。采用LOGO!0BA7模塊，通過通訊主人可以利用手機遠程進行信息查詢。

(5)合上鬧鈴控制開關，通過手機與LOGO!0BA7模塊通訊軟件或LOGO!操作鍵設定早晨起床時間和午休起床時間，進行5秒鐘鈴聲叫醒服務。

(6)廚房安裝旁通開關控制插座，旁通開關斷開時，插座受LOGO!的輸出控制，程序采用利用存儲器數據進行比較，當大于某數據時LOGO!產生輸出信號接通插座通電，根據實際情況確定通電一段時間后自動修改存儲器數據，使插座斷電，以防電器通電時間過長產生安全事故。如，電飯鍋由于使用年限較長，飯煮好后不能自動斷電，長時間通電引起電飯鍋導線過熱絕緣損壞，很容易造成火災。主人可通過手機與LOGO!通訊，改寫存儲器的數據，進而達到控制LOGO!的輸出使插座通電。

篇（4）

 

1、前言

云南某千年古寺為國家重點文物保護單位，歷史上曾兩度遭遇火毀。2009年的地震導致古寺大部分建筑受損，現正進行統一修復，而消防系統設計與實施便是其中一項重要任務。

2、火災危險性分析

1）火災荷載大，耐火等級低

寺院以木材作為主要的建筑材料，以木構架為主要的結構形式，火災危險性極大，而建筑構件的耐火等級很低，并且由于寺院是建在山上，發生火災后火勢能夠迅速蔓延，極易形成立體燃燒。

2）建筑之間無防火間距，容易出現“火燒連營”

寺院以各式各樣的單體建筑為基礎，組成各種庭院。在庭院布局中，基本采用“四合院”和“廊院”的形式。這兩種布局形式都缺少防火分隔和安全空間，如果其中一處起火，一時得不到有效控制，就會形成“火燒連營”的局面。

3、消防系統設計

由于寺院存在上述火災隱患，而對其實施保護又具有極其重要的意義，因此，必須加強消防安全對策。古建筑消防安全不僅要以撲滅火災為第一目標建筑工程論文建筑工程論文，而且還要最大限度的保護古建筑的整體結構及形式。因此，火災探測技術及消防安全措施的選擇就顯得尤為重要，必須能夠因地制宜的達到早期探測和早期滅火。整個工程中消防系統包括消防電氣系統及消防滅火系統。

1）消防電氣系統設計

消防電氣系統包括火災自動報警及聯動控制系統、消防廣播系統、消防電話系統、應急照明和疏散指示系統[1]。

（1）根據本工程對火災自動報警及消防聯動控制系統的要求，經過認真細致的研究和論證，為該工程提供以下配置方案如下表1所示論文格式范文。

（2）根據《古建筑消防管理規則》及《火災自動報警系統設計規范》[2]，并參照故宮等國內古建筑領域的常用探測保護方式，在本次設計中采用了點型感煙探測、點型感溫探測、極早期吸氣式探測以及視頻火災探測。

其中，視頻火災探測系統是現代消防的最先進技術。本工程在大雄寶殿設置一套8路視頻火災探測系統，大雄寶殿空間高大，點式探測器不能滿足規范的設置要求，其他探測方式對古建筑的美觀及使用會有一定的影響，綜合以上因素，設置了視頻火災探測系統。它的特點是：

l系統不僅能夠探測煙霧，還能夠探測火焰

l能夠起到視頻監控的作用

l現場設備只有攝像機，安裝方便

l管線少，不破壞建筑結構

l能夠夜間探測

l能夠適用于如大雄寶殿這類大空間古建筑

表1消防電氣系統設置一覽表

 

序號

保護區域名稱

保護措施

火災自動報警系統

聯動控制系統

消防廣播系統

消防電話系統

應急照明和疏散指示系統

1

鼓樓

 

 

2

鐘樓

 

 

3

藏經閣

 

 

4

禪房

 

 

5

客堂

 

 

6

大雄寶殿

 

 

7

地藏殿

 

 

8

方丈室

 

 

9

圓通殿

 

 

10

后軒北院

 

 

11

齋堂

 

 

12

消防控制室

 

 

13

消防泵房

 

篇（5）

中圖分類號：F407.6 文獻標識碼：A 文章編號：

一．前言

隨著經濟的發展，各地對電力的需求缺口也越來越大，在這樣的背景下，我國開始大力建設配電站。小型配電站因其建設周期快、成本相對較低，占建設數量的很大一部分，本論文主要所探討10 kV配電站。對配電站電氣系統的設計，主要是結合配電站輸變電的等級要求，對相關電氣系統進行功率設計，保證在安全穩定運行的前提下實現配電站效益的最大化。隨著電力電子技術的飛速發展，以及計算機網絡通信技術的發展，現在配電站越來越傾向于對電氣系統實現遠程監測與控制。本文從10 kV配電站電氣系統的實際開發應用入手，對電氣系統進行開發設計，并探討電氣系統設計過程中的一些問題，以此和廣大同行分享。

二．配電站設備的選擇

1．lOkV開關柜的選擇

本設計10kV開關柜選用“五防”型KYN28A一12型戶內金屬鎧裝中置移開式開關柜，柜中配VD4真空斷路器。進線柜、分段柜額定電流為1250A、額定開斷電流為25kA。饋線柜、配變柜額定電流為630A，額定開斷電流選用20kA，壓變避雷器柜額定電流為630A。進線回路的電流互感器變比600／5A。饋線回路的電流互感器變比400／5A。

2．配變的選擇

在配電站中，變壓器是主要電氣設備之一，擔負著變換網絡電壓進行電力傳輸的重要任務。確定合理的變壓器容量是配電站安全可靠供電和網絡經濟運行的保證。特別是我國當前的能源政策是開發與節約并重，近期以節約為主。因此，以確定保證安全可靠供電為基礎，確定變壓器的經濟容量，提高網絡經濟運行素質將具有明顯經濟意義。根據變壓器的臺數、容量、形式、連接組別等選擇原則，本設計選用兩臺S11一MR一800／10kV油浸式變壓器(帶油枕)，連接組別選用D，ynl1。

過去也有工程選用Y，ynO結線組別的變壓器，其原因主要是不清楚D，ynl1結線的優點。在GB50052—95《供配電系統設計規范》中第6．0．7條規定：“在TN及TT系統接地型式的低壓電網中，宜選用D，ynl1結線組別的三相變壓器作為配電變壓器”。這里“宜選用”的理由，主要基于D，ynl1結線比Y，ynO結線的變壓器具有以下優點：

(一)有利于抑制高次諧波電流。三次及以上高次諧波勵磁電流在原邊接成形條件下，可在原邊形成環流，有利于抑制高次諧波電流，保證供電波形的質量。

(二)有利于單位相接地短路故障的切除。因D，ynl1結線比Y，ynO結線的零序阻抗小得多，使變壓器配電系統的單相短路電流擴大3倍以上，故有利于單相接地短路故障的切除。

(三)能充分利用變壓器的設備能力。Y，ynO結線變壓器要求中性線電流不超過低壓繞組額定電流的25％，見GB50052—95第6．0．8條，嚴重地限制了接用單相負荷的容量，影響了變壓器設備能力的充分利用；而D，ynl1結線變壓器的中性線電流允許達到相電流的75％ 以上，甚至可達到相電流的100％ ，使變壓器的容量得到充分的利用，這對單相負荷容量大的系統是十分必要的。因此在TN及TT系統接地型式的低壓電網中，推薦采用D，ynl1結線組別的配電變壓器。

三．10 kV配電站電氣系統設計

1．配電站電氣一次系統設計

電壓等級為110 kV設置2回進線，而10 kV則設置l6回進線，變壓器采用三角星型接線方式，在進線端采用內橋接線方式，在出線端采用母線分段連接的接線方式。對于電氣一次系統，主要從變電站層和間隔層兩個角度人手設計，實現主接線電氣設計。具體電氣接線設計方案如圖1所示。

圖1 10 kV配電站電氣接線原理示意圖

1O kV配電站電氣系統設計可以由以下幾個層次構成，具體分析如下：

（一）變電站層

變電站層硬件可分為以下幾個部分：

首先是監控終端主機。監控終端主機，也就是所謂的上位機，能夠對來自底層的設備傳感器采集的狀態數據進線處理和分析，主要完成對電網電力數據的采集，以及對電網和主要電氣設備運行過程的實施監測，并將需要保存的運行數據進行顯示、存儲、打印、圖形化分析及超限報警等任務。

其次是工程師站，為每一個配電站網絡節點配備工程師站節點，利用工程師站的節點計算機實現對日常維護工作的統一和協調。

再次是通信管理機。通信管理機的主要功能是實現對網絡中的不同通信終端與主機之間的通信轉換，包括通信規約轉換、通信格式轉換等。簡單的說，通信管理機就是一個遠程通信的調度管理器，將來自不同終端的網絡設備彼此之間的通信，以及與主機之間的通信按照事先設計好的調度權重值進行通信調度和轉換，從而實現整個配電站網絡通信的順利和通暢。

最后是網絡設備及網絡電纜。光纖網絡設備主要是指完成相關數據傳輸傳送的網絡中間件，比如路由器、收發中轉站等。網絡層設備及其網絡電纜的通信可靠性直接影響到配電站運行的穩定可靠。

（二）間隔層

間隔層從硬件角度來實現，主要依賴于最小單片機系統，采用16位的PIC系列單片機作為間隔層的CPU，通過配置片外ROM 和片外RAM，以及必要的輸入通道器件和輸出通道器件，實現由最小單片機系統對各電氣設備之間的隔離和信號傳輸，同時最小單片機系統還承擔著對變壓器、繼電保護器、進線、出線等電氣設備的工作狀態參數的實時監測和保護等功

能。

2．電氣系統設計的要點

（一）分布式母線保護

分布式母線保護對于一次電氣系統而言具有多重保護作用，主要負責保證主接線母線的穩定可靠工作，防止誤跳閘。分布式母線保護主要由隔離保護模塊和中央保護模塊兩個功能模塊構成。間隔保護模塊主要由光電隔離器實現對電信號傳輸鏈路的切斷，從而阻隔了干擾的傳輸，而中央保護模塊主要完成主接線母線負責的各子單元之間的同步協調和跳閘判斷等等。倘若不采用分布式母線保護裝置，一旦斷路器保護裝置失靈，將會有大量的干擾信號被引人到主接線母線中，造成電氣一次系統無法正常穩定可靠工作。

（二）旁路保護

由于10 kV主接線采用雙母線帶旁路母線設計方案，因此需要對旁路進行保護，否則旁路容易因為受到被隔離在雙母線之外的干擾信號的干擾而無法正常工作。在設計保護電路時，主要是通過隔離保護器和自動切換裝置實現對旁路的保護。隔離保護器主要實現對干擾信號的隔離，而自動切換裝置需要實時監測雙母線的工作狀態。一旦雙母線出現故障時，要能夠自動切換到旁路通道進行無縫連接工作，從而有效地保障了整個電氣一次系統的正常溫度可靠工作。

（三）直流電源保護

配電站一次電氣系統中必須要對直流電源進行保護，倘若采用傳統的直流電源濾波器，則會由于濾波需求而引入新的諧波干擾。因此盡量采用直流穩壓開關電源對電氣系統進行直流穩壓供電。這樣能夠在實現供電的同時避免將紋波電流引入到電氣系統中而造成新的干擾。

3．電氣系統抗干擾設計

由于配電站電氣系統中存在大量電氣設備及感性負載，因此在實際運行過程中，不可避免地存在很多高頻或低頻諧波干擾，為了保證電氣系統的穩定可靠運行，就必須對電氣系統進線抗干擾設計。由于電氣系統在設計時分為模擬傳輸通道和數字傳輸通道，因此在具體抗干擾設計時需要根據傳輸物理量的性質分別進線抗干擾設計。

（一）模擬通道抗干擾技術

一是使用隔離放大器實現模擬信號在相鄰電氣設備之間傳輸時的干擾，這是由于隔離放大器內部的隔離器(光電隔離器或者電磁隔離器)能夠切斷信號傳輸鏈路，從而切斷干擾的傳輸路徑，實現了對模擬信號的干擾隔離。

二是從傳感器到傳輸裝置，盡量采用電流型器件，或者盡量將電壓型器件的電壓信號轉換為電流信號進行傳輸，這樣能夠有效地避免由于電壓疊加而帶來的疊加噪聲干擾。

三是在信號傳輸鏈路上加入低通濾波器，實現對高頻噪聲干擾信號的過濾，提高信號的信噪比。

（二）數字通道抗干擾技術

數字通道抗干擾措施主要借助于數字抗干擾集成芯片，對整個配電站電網或者電力系統回路采取干擾補償的方式將高頻尖峰脈沖干擾或者低頻紋波電流干擾濾除，從而獲得穩定可靠的電氣特性。

四．結束語

10KV配電站電氣系統的設計是一個系統工程，應該努力做好這方面的設計，提高配電站的運行效率。

參考文獻：

[1]吳軼強 某高校10KV變配電站的微機繼電保護工程設計與建設南昌大學2007-12-10碩士

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中圖分類號：TM921.5文獻標識碼： A 文章編號：

一、地鐵屏蔽門控制系統、基本構成以及運行模式

1、地鐵控制門系統

地鐵屏蔽門系統是一個典型的機電一體化產品,包塊機械和電氣控制部分，其沿站臺邊緣布置，將車站站臺與行車隧道區域隔離開，降低車站空調通風系統的運行能耗。同時減少了列車運行噪音和活塞風對車站的影響，防止人員跌落軌道產生意外事故，為乘客提供了舒適、安全的候車環境，提高了地鐵的服務水平。

2、地鐵屏蔽門控制系統的基本構成

地鐵屏蔽門控制系統的基本組成包括硬件組成和軟件組成。其硬件組成主要包括就地控制盤LCB、中央接口盤PSC、車站緊急控制盤PEC、配電屏、驅動ups、控制ups、蓄電池屏、、屏蔽門狀態報警盤、屏蔽門操作控制開關等。軟件組成主要包括電機控制、門寬參數自學習系統、障礙物檢測系統、防擠壓系統、開門程序控制系統、關門程序控制系統、總線控制系統等。如圖：

3、屏蔽門控制系統運行模式

正常運行模式分為兩種：

(1)在列車配備自動駕駛系統的情況下，來自系統級(列車信號系統)的控制。

(2)在列車無自動駕駛系統的情況下，信號系統發出“列車占位”信號，由授權的操作人員在站臺控制面板(PSL)上控制屏蔽門的操作為站臺級控制的正常運行模式。

3．2非正常運行模式

(1)故障運行模式

在以下故障情況發生時，進入故障運行模式：

a.滑動門關閉時探測到障礙物。

b.列車超過允許停車精度，列車門與滑動門錯位。

c.個別滑動門不能打開。

d.控制系統發生故障。

(2)緊急工作模式

在以下故障情況發生時，進入緊急工作模式：

a.列車在隧道罩發生火災。

b.車站內發生火災。

c.其它以外突況。

(3)測試工作模式

當系統安裝或維修時采用的工作模式。

二、地鐵屏蔽門控制系統功能及其作用

電氣設計中采用控制部分和監視部分分開，其中控制部分采用硬線連接，監視部分采用總線連接。

1、控制功能。在任何運行模式中，接收上級發來的各種命令，上報信息以及對各屏蔽門單元進行自動控制，完成相應的動作。

2、監視功能。具有監視功能的設備包括兩部分：中央接口盤(PSC)和遠方報警盤(PSA)。主要完成站臺每側屏蔽門單元相關信息的集成，主要有以下功能：（1）收集系統測試(PST)、手動解鎖、就地控制(LCB)、車站緊急操作裝置(PEC)、站臺控制PSL的狀態信息；（2）通過現場總線通信收集全部門控單元(DCU)信息；（3）允許對DCU參數進行修改；（4）存儲屏蔽門故障診斷信息以及正常系統運行記錄；（5）收集驅動電源信息。

3、屏蔽門控制系統作用

從屏蔽門控制系統的作用的角度來講，屏蔽門系統的控制分就地級控制、站臺級控制、列車信號系統級控制、火災模式級控制。就地級控制是每個活動門模塊可以獨自機械，電氣操作；站臺級控制，列車信號系統級控制，火災模式級控制都是通過PSC里的繼電器控制活動門模塊的運行，PSC是根據各級控制發出的命令對活動門模塊進行操作、監視，是各級控制的集合體。優先級是就地級，其次是火災模式級，然后是站臺級，最后是列車信號系統級。火災模式級是在車控室操作屏蔽門系統，支鏈打開屏蔽門。

現在有兩種PSC設計方法，一種是把電氣系統(主要是處理硬線命令的繼電器組)和監控通訊系統組合在一個模塊里，成為一個黑盒子。黑盒子的輸出輸入接口有電源，現場總線網絡(監視網絡)，各級控制的命令、狀態的硬線端口，門單元的命令、狀態的硬線端口。可以既控制屏蔽門運行，也監控屏蔽門狀態、故障，并把相關信息存貯起來。一種是電氣系統和監控通訊系統各自獨立，把電源，各級控制的命令、狀態的硬線端口，門單元的命令、狀態的硬線端口集合一起，把現場總線網絡(監視網絡)獨自成一體，與各門單元，PSC里各重要繼電器組有接口，從而全面監控系統，電氣系統和監視網絡收集的若干重要狀態如“開門”狀態，若干重要故障如“系統故障”通過PSC的指示燈面板反映。首先這樣電氣和監控通訊兩個系統不會相互影響，獨立開來以后維修、改造方便。其次減低維修成本，一個部件損壞不必整個PSC更換。

三、制系統的關鍵技術

1、伺服驅動系統

門機是屏蔽門系統的核心設備之一，門控單元(DCU)是門機的重要組成部分，向．門控單元的豐要部分是服伺驅動系統，包括電機和伺服驅動器。從成本來考慮，伺服驅動系統約占門機的l／2，約占屏蔽門系統每單元的1／6。目前，屏蔽門行業國內的生產廠商所采用的是大都是外購通用件，功能齊全，性能很好，相成地價格很高；有的還需要另外配置控制器，使得系統累贅和不可靠。相比之下，國外的屏蔽門廠商就有很大的優勢，因為他們掌握了伺服驅動的核心技術，擁有他們自己的電機和驅動器，他們以最少的硬件投資成本，獲得了最大化的利潤，他們賣的是技術。岡此，如果能夠自己研制伺服驅動系統，節省的成本將相當可觀。

2、監控軟件

運行于中央接口盤(PSC)上的MMS和遠方報警盤(PSA)上的監視軟件系統，它能夠實時臨測系統運行狀態。編程語言的選擇多為VB(Visual Basic)，從軟件的功能實現和系統的大小來說，VB也完全能夠勝任，不過，已經有不少客戶為了追求更好的性能，要求采用VC(Visual C++)。

3、現場總線

DCU的狀態信息是通過通信網絡傳遞到PSC的，對于通信網絡的選擇有多種，常見的有RS485、CAN總線、Profibus以及LonWorks等。由于地鐵站臺的距離一般較長，有的將近200米，為了通信的實時、穩定，現在多采用現場總線。每個DCU單元作為一個從設備(節點)掛在總線上，總線豐設備放在屏蔽門系統設備室，上設備收集到DCU的狀態信息后發到PSC，完成通信。

四、控制系統設計特點

所有控制線路通過硬線連接，保證了控制系統的高可靠性，成本較低. 監控系統采用標準的國際工業網絡數據總線進行鏈接，傳輸大量信息. 采用這種方式保證了系統操作的高可靠性、良好的功能和設備擴展，除門控器需要進口外，其他控制部件和軟件都能由國內的專業公司提供。

總結

地鐵屏蔽門是地鐵環控系統的重要部件，其活動門數量多，運營中平均每2 min 就須開關門一次，其控制系統必須十分安全可靠. 地鐵屏蔽門是一復雜的分布參數控制系統，它集建筑、機械、電子和控制等科學于一體，其信息傳遞速率、同步性、系統可靠性和電磁兼容性等要求十分嚴格. 本文在經過2 年多屏蔽門樣品研制，參照國外屏蔽門工程實例，結合國內研究的基礎上，較深入地研究了屏蔽門的控制原理。.

【參考文獻】

[1] 張杰.地鐵屏蔽門驅動系統的研究與探討[期刊論文]-機電產品開發與創新2009,22(4)

[2] 饒美婉.地鐵屏蔽門直法流系統設計[期刊論文]-都市快軌交通2009,22(4)

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中圖分類號：U664.5 文獻標識碼：A

1 前言

隨著國內經濟的飛速發展，挖泥船的應用越來越廣泛，挖泥船大量用于河道疏通、挖沙清淤、吹填造地、筑路等，且隨著工程需要，通過泥泵離合器智能控制系統控制本地泥泵執行機構，實現挖泥、吹泥等不同的工況。現在大多數耙吸式挖泥船多采用主機“一拖三模式”，采用雙速比齒輪箱驅動泥泵，然后通過泥泵離合器智能控制系統操作合排，使主機驅動泥泵，進而實現多工況操作，本文就是針對這種雙速比齒輪箱離合器研究開發出的一套智能控制系統，該系統將獲取的狀態信號進行采點、運算、診斷后執行對泥泵的控制，該智能控制系統不但能很好的控制高低速檔合排、脫排，而且對合排過程中出現的故障能進行識別，并自行在診斷界面彈出故障點，能對離合器狀態實時監控，此外在合排前后能配合功率管理系統實施功率管理。

2 智能控制系統的設計研究

2.1 控制對象

泥泵離合器是耙吸式挖泥船泥泵傳動的中間連接核心部件，其結構如圖1所示。泥泵通過主機，以離合器為紐帶，通過控制驅動離合器合排使得泥泵實現轉速輸出。本文把離合器作為控制對象設計開發出一套智能控制系統，實現泥泵高、低速不同轉速切換輸出。

2.2 系統構成

根據系統的結構和控制不同特點，離合器控制系統可分氣壓系統和電氣系統兩大部分構成。

2.2.1 氣壓系統

氣壓控制是對離合器上的進氣通路進行控制以響應相應高速檔或低速檔氣路通斷的操作，系統由濾器、壓力表、恒壓器、蓄能器、壓力開關、電磁閥組件、消音器等組成，如圖2為氣壓控制系統的工作原理圖。其中，壓力表示氣源壓力，濾器是將空氣中的雜質過濾掉，通過減壓閥把壓力調到工作值，有一個安全閥保證氣源壓力不要過高，同時通過一個壓力檢測裝置監測低于工作壓力值時報警，按下合排按鈕后控制空氣通過兩位兩通閥和兩位三通閥和節流閥后進入蓄能器瓶，其中壓力監測裝置監測高速合排時壓力，壓力監測裝置監測低速合排時壓力，當滿足高速合排壓力或者低速合排壓力后，分別操作高速合排按鈕和低速合排按鈕進行合排操作，當有應急情況時，按下應急停止按鈕控制兩位兩通閥泄放控制空氣，離合器自動脫排。

2.2.2 電氣系統

該電氣系統通過采集功率管理系統、PCU主機推進系統、主機系統、液壓PLC系統、MIMIC系統、泥泵離合器系統、泥泵齒輪箱系統、泥泵系統、AMS全船報警系統等各系統發出的信號來獲得整個離合器的工作狀態，如圖3為電氣系統框圖。在對各個狀態做出判定后，可操作相應的離合器動作。電氣控制系統設計為三處控制模式，即可在機艙-離合器箱機旁控制，又可在集控室控制，也可在駕駛室-疏浚臺遠程遙控控制。離合器電氣系統為了確保可靠性，有DC24V及AC220V電路，控制系統的電源均為UPS電源，保障系統在主配電板失電情況下依然能保持工作及監視狀態，離合器系統信號均被采集到泥泵控制系統PLC柜，供全船的監控系統使用，此外系統還具有各種信號的報警功能，包括離合器電源故障、離合器主空氣壓力低、離合器控制空氣壓力低、離合器堵塞、離合器滑差、離合器緊急停止、離合器裝置故障等。

2.3 軟件系統

系統控制軟件是整個智能控制系統的控制神經中樞，是系統的重要組成部分，根據不同船型選用合適的PLC控制模塊作為控制單元，并能與上位機構成復雜的控制系統，離合器的合排/脫排聯鎖由泥泵控制系統PLC執行，泥泵離合器智能控制系統服務器方將各個系統信號采集處理后傳送到泥泵PLC柜控制中樞的客戶方，客戶可在SCADA界面監測到整個系統狀態圖，進而進行操作。

2.3.1 系統設計的安全性-診斷保護

為了確保整個“一拖三”泥泵離合器智能控制系統的安全性，避免誤操作引起離合器及相關設備損壞，在實際設計中采用多信號互相聯鎖診斷控制，只有在滿足條件情況下方能操作離合器高低速檔合排，只要有脫排操作條件，離合器將合排不成功。

2.3.2 系統高低速合排操作執行

智能控制系統對離合器的控制過程就是采集各系統發出的信號進行邏輯運算與判斷，再根據不同工況來控制各個電磁閥的得電與失電，實現高速檔或低速檔氣路的通與斷，從而充氣泥泵氣胎離合器，推動泥泵齒輪箱和主機連接共同運動，完成輸出泥泵轉速的過程。當離合器合排條件吻合后，按下“低速”合排按鈕，低速比離合器將合上；按下“高速”合排按鈕，離合器高速檔將合上。

3 應用情況

廣州文沖船廠為上海航道局建造的科技含量非常高的萬方大型耙吸式挖泥船 “新海牛”、“新海馬”，分別于2009年11月、2010年2月交付使用，而后同類型挖泥船“新海虎4”、“新海虎5”也分別于2011年9月、2011年12月交付使用。該4艘挖泥船參加了長江口深水航道治理、唐山曹妃甸、天津臨港工業區等重點工程項目建設，并成功進入美洲等海外地區，4艘挖泥船均采用了本文所述的泥泵離合器智能控制系統，該系統性能安全穩定，施工可靠，操作和診斷方便，達到了國際同類產品的先進水平，船東對此智能控制系統及診斷流程十分滿意。

該系統具有如下特點：模塊化設計；采用PLC程序；控制箱采用可靠的UPS電源，保障斷電情況下泥泵離合器不會脫排導致泥漿罐在泥管里；具有多處控制操作功能，可在本地機旁控制、集控室控制、駕駛室控制；系統具有簡單友善的診斷界面，減少工作人員故障診斷反應和處理時間等，大大提高了設備使用的安全性，減少工作人員勞動強度。

4 結論

隨著船舶自動化程度越來越高和設備的增加，原有的控制系統設計已滿足不了設備的兼容性和存在安全漏洞，為有效的減少設備操作流程，減輕施工人員工作量及提高系統安全性，我們研制了本文所述的離合器智能控制系統，它很好的適應了目前耙吸式挖泥船雙速泥泵齒輪箱的特點，既具有高、低速合排診斷功能，又有泥泵在單泵高檔、單泵低檔、雙泵高低檔串并聯控制診斷功能，并給疏浚臺操作人員提供簡潔的可視化信息界面和故障處理信息界面，由于簡化了施工和故障診斷操作，勞動效率大大提高，進而縮短了施工項目完成時間，為船東產生了巨大效益，同時也產生了巨大的社會效益。

參考文獻

[1] 于再紅， 劉厚恕.國內外中小型耙吸式挖泥船動力配置綜述[J]. 上海造船， 2010， （5）.

[2] 劉厚恕. 耙吸挖泥船在我國的發展及大型化展望[J]. 上海造船， 2003，（1）.

[3] 王永華. 現代電氣控制及PLC應用技術（第2版）[M]. 北京： 北京航天航空大學出版社， 2008.

[4] 高偉. 國內外疏浚挖泥設備的對比與分析[J]. 中國港灣建設， 2009， （2）.

[5] 田俊峰， 丁樹友. 軟件與計算機輔助疏浚系統[A]. 中國土木工程學會第十屆年會論文集[C]， 2002.

[6] 張貽飛，王曉明. LT型高彈性摩擦離合器在挖泥船泥泵傳動中的應用[J]. 船舶工程， 1997， （02）.

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上海交通大學學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權上海交通大學可以將本學位論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。學位論文作者簽名：周燁斐指導教師簽名：楊煜普日期：2007年1月25日日期：2007年1月25日

變頻調速協調控制系統設計摘要新型粗紗機在機械結構、系統傳動以及電氣控制方面都有較大的改變，它除去了傳統粗紗機中的上、下錐輪，差速器，龍筋升降傳動部件和成型機構，機械結構變得大為簡化。新型粗紗機采用PLC控制四臺變頻器，分別獨立驅動錠翼、羅拉、筒管和龍筋的電機來實現高效高質紡紗。機械結構的簡化雖然可以在很多方面提高粗紗機的性能和穩定性，但是羅拉、錠翼、筒管、龍筋四個電機的同步控制成了整個控制系統設計的難點，從而粗紗的張力控制也成了最需要解決的問題。如何設計一個全新的控制系統來代替原先機械傳動部分，實現和超越其功能是新型四電機粗紗機設計的關鍵和核心部分。張力控制的好壞決定著新型粗紗機能夠開發成功。針對以上的關鍵和難點，本文從硬件和軟件系統兩方面來闡述解決方案，并且著重對張力控制系統的設計進行詳細的分析。在硬件系統的設計方面，本文首先對整個控制系統的機械結構做了個簡要說明；在電氣系統方案方面，我們選擇了由工控機、PLC、矢量

變頻基礎傳動、光電傳感器組成的系統，其中，工控機為綜合監控系統，人機界面采用WINCC來設置紡織工藝參數，監控整車的運行和故障狀態，它通過MPI網絡協議和PLC進行通訊；PLC是實時控制的核心，獲取粗紗位置光電傳感器的檢測值，并通過PROFIBUS-DP總線和四臺矢量變頻器進行通信，讀取矢量變頻器中各電機的速度，計算出各個電機的理論速度，然后向矢量變頻器發送指令，設置各變頻電機的速度，從而控制電機的運轉。由于變頻器對整個系統的重要性，本文又對變頻器的選擇以及其與PLC的通訊作了一個詳細的描述。在硬件結構搭建完畢的基礎上，本文在對控制對象分析后提出了張力控制方案。張力控制方案主要包括兩方面：一、張力軟測量模型。該模型的主要作用就是取代原先機械錐輪，根據實時的徑向線密度調整卷繞直徑，從而調整四電機的速度，改善其同步性。并且該模型具有自學的功能，使得該模型能夠適應多種不同的機型，從而超越了機械錐輪的功能，有著更加廣泛的應用。二、張力控制算法。該算法建立在軟測量模型的基礎上，通過優化過的閉環控制算法，不斷地調整徑向線密度，并且使其趨于穩定。這兩方面相輔相成，從而使張力控制達到最優化。最后本文對整個軟件系統作了分析，對軟件的主要模塊分開剖析，概述了模塊與模塊之間的關系，并且對最為復雜的幾個模塊進行仔細闡述，使得本系統的設計思路躍然紙上。通過合理的硬件系統，周詳的軟件系統和創新的張力控制方案，新

型四電機粗紗機在測試階段運行良好，為其研發成功奠定了基礎。關鍵詞：同步控制，張力控制，變頻器，軟測量模型

Design of Coordinated Control SystemBased On Frequency ConversionAbstractThe new type of roving machine has undergone a great change in mechanical structure，systematictransmission and electrical control.It eliminated the up and down cone drums，differential device，railsdrive assembly and forming device，which simplified the mechanical architecture a lot.Inthis design，PLC controlled four frequency converters to separately drive four motors tomake flyer，roller，bobbin and rails run in a synchronized way.Thus，the roving machinecould product roving of high quality efficiently.Although simplification of mechanical architecture could enhance the performanceand the stability of the roving machine in many fields，it became difficult to execute asynchronized control over the four motors of roller，flyer，bobbin and rails in the wholedesign，which also made the tension control of rove become the key problem to be solved.The core of the design of the new type of machine is how to invent a brand-new controlsystem to substitute the traditional mechanical parts and to realize or even surpass theoriginal functions.Whether this new type of machine can be developed or not just dependson the performance of the tension control.According to the key problems and the most difficulties，this thesis expatiates on the solutionsfrom two aspects，hardware and software.Moreover，it emphasizes on the control system of the tensioncontrol in details.In the design of hardware，the thesis gives an overall view on its mechanical design.Then，in the

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1集成化的樓宇電氣設備監控系統的現狀

自上世紀八十年代，樓宇電氣設備監控系統在國內得到廣泛應用。此系統的構建機制是依附于差異化功能系統予以區分，也就是電氣設備的構建及管理分為兩個體系，同時設計以及施工直到完成所有過程，即經差異化的施工單位所完成。這就導致了下述問題：（1）因為生產商存在差異，造成設備間出現不兼容現象，因此造成系統交互過程出現問題；（2）因為子系統的功能存在差異，同時系統之間存在獨立特性，造成資源在予以互換時出現問題。此類構建舉措致使樓宇的電氣設備在使用環節存在隱患。所以集成化的樓宇電氣設備需要每一個子系統結構互同，協議與接口也要有統一的指標，因此規避子系統互聯與硬件設施互操作所存在的弊病，達到資源與信息共享的目的。

2集成化的樓宇電氣設備監控系統結構

集成化的樓宇電氣設備監控系統的功能室能夠控制管理樓宇中的給排水、空調以及照明等電氣設施。為確保樓宇的電氣設備可靠運行，我們要深化軟硬件的穩定性。舉例說明，為樓宇實施最簡單的供電及配電過程中，我們要保障電路與電流的穩定。同時對升降壓設施溫度指標，電流的穩定性等因素都要予以實時的管理及檢測。為匹配于可持續發展的相關需要，樓宇要側重于節能減排，樓宇能耗主要來源于空調、照明以及供暖等電氣設施，為控制資源浪費，對集成化的樓宇電氣系統控制的研究勢在必行。舉例說明在樓宇內，我們要對衛生間、走廊以及停車場等地予以電路設計，可以擇取聲控傳感設備；同時擬定相匹配的電路監測，予以各水位及壓力的控制，達到節能控制的基本要求；針對空調系統，設計完善的啟動與停止控制系統，不但可以減少樓宇的負荷，同時可以達到節能減排的要求。

3集成化的樓宇電氣設備監控系統設計

集成化樓宇電氣設備監控系統，是把電氣監控系統與智能化控制進行有機的結合，自動檢測樓宇的基礎電氣設施，同時予以控制及保護，舉例說明，供配電系統的監測，檢測過程可以利用通信系統的綜合性以及自動性，為信息與資源的共享奠定良好的基礎；而且，通過互聯網，對網絡內外的資源與予以全面利用，因此達到自動化與集成化的要求，可以很好的為信息集成提供依據；經上述舉措，能夠實現電氣設施的集成化管理，而且最大化的節能。在監督合控制功能的基礎上，達到全面監視樓宇內電氣設備的工作情況，我們要予以參數采集。因為在實施參數收集與監控要經通信對參數予以傳輸，此措施不但有遠程通信的優勢，同時還具有一定的廣度。在此環節，要予以大量的參數處理。因為具有一定的監控廣度，參數存在繁瑣的特性，所以不能只追求響應速度，在求得響應速度的基礎上要確保全硬件的監控有效性，而且，要保障系統的穩定性。

4集成化的樓宇電氣設備監控系統設計的一些建議

站在行業角度來分析，全面利用現前沿的技術，對常規技術實施改造。舉例說明，把信息技術與集成化技術進行有機結合，對常規的電氣產業予以智能化的改造。空調與配電設施經改進后會有自動監測及控制功能；綜合建筑內，把一些設備予以聯網改造，能夠達到集成化管理的要求。為匹配于科技的發展，一些生產廠房在予以樓宇電氣設備的生產過程中，進行了一系列功能完善，其中包括空調的生產。在配電設施的智能化功能方面，能夠在常規的基礎上，深化智能化的檢測控制系統，這樣不但能夠具備基礎功能，還可以傳輸相關電量參數，同時予以遠程控制設備。常規的空調設施以及配電設施等加裝智能化系統，所生產的產品本身具備智能化的監控功能，在樓宇應用過程，無需設置BA系統，僅將設備予以聯網，就能夠實現集中管理的電氣設備自控系統。現階段一些大型的樓宇電氣設備生產企業已經以此為側重點予以研究，比如空調冷機廠商，目前的產品大部分均為具有智能化控制系統的設施，其控制設施能夠對所有設備予以整體的監控，所控制的設備其中涵蓋冷水出口溫度、壓縮機、冷卻水出口溫度、冷水入口溫度、閥門開度、冷卻水入口溫度與冷凍泵等設施，經整體開、停控制，達到啟動速度快與停機時間縮減的目的，可以解決耗能，深化了中央空調系統的穩定性。而且實施各機組間設備的啟、停具有連鎖及時間順序控制、相關機組運行時間自動調節，同時可以確保機組的穩定運行，對相關數據予以了保護。對相關參數予以長久的在線儲存，構建歷史報表以及歷史趨勢指標。重要的參數能夠經網絡傳輸至控制中心，在控制中心予以遙控等操作，具有智能化特點，具備BA系統所有的監控及管理功能，同時較之常規的樓控系統對設備的管理更為全面。舉例說明，智能化的開關配電設施，是在常規的開關柜上，予以智能化系統的完善，在常規配電柜的先決條件上架設了智能化的監控模式，不僅能夠實現常規BA系統的電量參數傳輸以及交流接觸設備遠程控制等功能，同時還具備常規BA系統所沒有的管理功能，其中包括故障錄波等，使設施趨于全智能化，同時使配電柜本身具備遠程監控能力，這樣就能夠在中心控制室內對配電設施予以整體性管理。在柜電柜、冷凍機以及電梯等設備上，現階段很多產品都已具有一定程度的智能化控制，不過在相關動力以及組合式空調機控制等，自身具備智能化系統的設施現階段還較少，如一臺組合式的中央空調機組，其予以室內溫度以及濕度收集，同時和設定的溫度與濕度進行對比，依附于公式，對相關加熱器、調節閥以及加濕器等設施予以控制，調節溫度、濕度，以達到相關需要，上述功能已然要利用加裝的BA系統完成。而很多空調及電氣設施在一幢大廈內，具有分布零散的特性，所以，需要加裝安裝的BA系統對其予以整體的管理。空調以及電氣設施制造企業在此類產品中，已然有一定的開發空間，所以要深化智能化系統在上述設備中的應用價值。目前各廠商所開發具有智能化控制系統的樓宇電氣設備，在應用環節，怎樣將相關電氣系統集中至一個建筑設施監控體系的平臺中，是亟待解決的一個內容。要達到相關電氣設備的集成，那么就要在研發智能樓宇電氣設備過程中，全面顧及到設備要具備一個指標化的終端接口。例如產品接口支持微軟OPC功能，這是一類相對理想的解決措施。OPC功能能夠經軟件在中央控制系統上對下屬系統OPC接口予以參數交互，僅需向集成用戶出示接口技術的相關規格以及說明即可，在此基礎上用戶經接口軟件通過監控系統對系統予以網絡監控。只要在產品研發過程中顧及到此類接口功能，那各廠家的設施就可以十分方便的集成到一起，進而達到建筑設備監控系統的相關需要。擇取指標化的現場總線技術實施樓宇電氣設備及集成，這也是未來發展的大趨勢。在研發樓宇電氣設備過程中，各電氣系統全部依附于指標的現場總線技術予以設計，這樣能夠便捷各廠商的設備的集成。如通過LONWORKS技術的智能樓宇電氣設備，只要匹配于LONMARK認證指標，則相關系統就能夠很便捷的集成至一個平臺，進而達到建筑設備監控系統的相關需要。近年來有一些產品匹配于LONMAR論證，空調設備與配電系統等廠商在研發產品的過程，要盡可以應用此技術。

5總結

綜上所述，為確保樓宇的電氣設備可靠運行，我們要深化軟硬件的穩定性。舉例說明，為樓宇實施最簡單的供電及配電過程中，我們要保障電路與電流的穩定。同時對升降壓設施溫度指標，電流的穩定性等因素都要予以實時的管理及檢測。為達到可持續發展的相關需要，樓宇要側重于節能減排，樓宇能耗主要來源于空調、照明以及供暖等電氣設施，為控制資源浪費，對集成化的樓宇電氣系統控制的研究勢在必行。把電氣監控系統與智能化控制進行有機的結合，自動檢測樓宇的基礎電氣設施，同時予以控制及保護，舉例說明，供配電系統的監測，檢測過程可以利用通信系統的綜合性以及自動性，為信息與資源的共享奠定良好的基礎；而且，通過互聯網，對網絡內外的資源與予以全面利用，因此達到自動化與集成化的要求，可以很好的為信息集成提供依據；經上述舉措，能夠實現電氣設施的集成化管理。因為在實施參數收集與監控要經通信對參數予以傳輸，此措施不但有遠程通信的優勢，同時還具有一定的廣度。在此環節，要予以大量的參數處理。因為具有一定的監控廣度，參數存在繁瑣的特性，所以不能只追求響應速度，在求得響應速度的基礎上要確保全硬件的監控有效性。現階段很多產品都已具有一定程度的智能化控制，不過在相關動力以及組合式空調機控制等，自身具備智能化系統的設施現階段還較少，如一臺組合式的中央空調機組，其予以室內溫度以及濕度收集，同時和設定的溫度與濕度進行對比，依附于公式，對相關加熱器、調節閥以及加濕器等設施予以控制，調節溫度、濕度，以達到相關需要，上述功能已然要利用加裝的BA系統完成。空調與配電設施經改進后會有自動監測及控制功能；綜合建筑內，把一些設備予以聯網改造，能夠達到集成化管理的要求。為匹配于科技的發展，一些生產廠房在予以樓宇電氣設備的生產過程中，進行了一系列功能完善，其中包括空調的生產。而很多空調及電氣設施在一幢大廈內，具有分布零散的特性，所以，需要加裝安裝的BA系統對其予以整體的管理。在柜電柜、冷凍機以及電梯等設備上，現階段很多產品都已具有一定程度的智能化控制，不過在相關動力以及組合式空調機控制等，自身具備智能化系統的設施現階段還較少。要達到相關電氣設備的集成，那么就要在研發智能樓宇電氣設備過程中，全面顧及到設備要具備一個指標化的終端接口。

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1 問題提出

隨著經濟的迅速發展，人們生活水平的提高，對建筑物的功能需求越來越高，對電能的要求也就更高，帶來的能耗也隨之增多。在全球能源危機，不可再生能源日益減少的背景下，我國提出節能環保，可持續發展戰略，建筑節能是貫徹可持續發展戰略的一件大事，而電氣系統作為建筑物最主要的能耗，加強對其的節能已勢在必行。

2 功能需求與總體方案

2.1 節能型樓宇大廈的供電需求

供電設計應根據用戶的設備容量使用要求進行設計。對于用電質量很高的樓宇大廈，分別從城市電網引兩路10kV高壓電源，一用一備，采用高壓電纜埋地引入高壓配電房。同時根據用電設備的需求特性，確定負荷等級。對于特別重要的負荷采取雙電源雙回路專用電纜供電，并就地設置UPS電源供電。也可以使用風光互補發電加儲能設備進行供電，并在最末一級配電箱處設置自動切換裝置。其他一二級負荷也采用雙電源供電。通常情況，對于照明負荷供電均采用風光儲系統供電，當蓄電量不能滿足用電負荷時，切換到城市電網供電。

2.2 節能型樓宇大廈的配電需求

高壓配電接線方式為單母，兩路電源一用一備分別對低壓配電所配電，低壓段采用單母線分段運行，配電采用220/380V放射式與樹干式相結合的方式，對于單臺容量較大的負荷采用放射式供電，對于照明及一般負荷采用樹干式與放射式相結合的供電方式。

2.3 節能型樓宇大廈整體供配電設計

通過對樓宇大廈供配電功能需求分析，結合用戶對用電設備的需求，得到樓宇大廈電氣系統基本組成如圖1所示。

由圖1可知，樓宇大廈建筑電氣系統組成主要有供配電系統、照明系統、消防系統、空調系統、電梯系統、以及給排水系統等。合理設計、動態控制及管理各個子系統能量需求，是樓宇大廈節能的重要工作。

3 供配電節能設計

本系統設計以具體工程為例，工程大廈地上12層，地下2層。建筑高度54.9m米（室外地面至屋頂構架）。建筑面積77756.9m2。項目屬于一類高層建筑。就地下1、2層展開節能設計。

3.1 結合節能元素的照明系統設計

對于室內場所的照明主要選擇節能型熒光燈及低功耗LED燈，選用的照明光源、鎮流器的能效符合相關能效標準的節能評價值。最新頒布的《建筑照明設計標準》GB50034-2013相比《建筑照明設計標準》GB50034-2004，在6.1節和6.2節對照明節能作了一般規定，并且給出了具體的照明節能措施。規定照明節能應采用一般照明的照明功率密度值（LPD）作為評價指標，提出在滿足規定的照度和照明質量要求的前提下，進行照明節能評價。

照明設計計算主要依據《照明設計手冊》第二版，照度計算采用利用系數法，該方法考慮到光源直接照射和經室內反射到工作面上的光通量，計算結果比較準確，再根據選擇的燈具容量及鎮流器功率，計算工作平面上的照明功率密度值，并與節能目標值比較，具體結果如表1所示。

由表1可知，室內主要場所照明的實際照度均大于標準照度的要求，實際功率密度也均小于標準規范功率密度的節能目標值，照明設計滿足節能要求。

3.2 結合節能元素的動力系統設計

在樓宇大廈動力系統中，電機拖拽系統是主要的能耗部分，其主要節能方法利用變頻調速控制方式，根據系統控制對象需求，調節輸入電源頻率，通過調節電機轉速使整個電機拖拽系統達到輸入與輸出間動態平衡，從而達到提高系統功率因素，節能降耗。在采取變頻調速控制的基礎上，各子系統還有其他的節能措施。就空調系統的節能設計來說，2004年頒布施行的《采暖通風與空氣調節設計規范》GB50019-2003相比于2001年C布施行的《采暖通風與空氣調節設計規范》GBJ19-1987，在第八章監測與控制中明確提出對采暖、通風與空氣調節系統應設置監測與控制系統，采用集中監控系統可合理利用能量實現節能運行，2005年7月頒布實施的《公共建筑節能設計標準》GB50189-2005在第五章對空調系統的節能設計做了明確規定，并根據09CDX008-3《建筑設備節能控制與管理》圖集，設計空調控制系統。電梯系統還可采用電梯群控技術，通過對樓宇大廈內部多部電梯進行合理調度分配管理，防止電梯長期運行在空載或輕載工況下，降低電梯系統能耗。電梯回饋技術，將電梯輕載上行和重載下行運行過程中產生的一部分電能反饋到供配電系統中，供其他用電設備使用。

3.3 結合節能元素的變壓器設計

3.3.1 合理選擇變壓器容量和數量

變壓器容量按變壓器所帶用電負荷來選擇，與負荷特性匹配，并合理分配負荷，力求三相平衡。變壓器臺數選擇，依據《供配電系統設計規范》GB50052―2009中第3.3.1條，本工程均為一級二級負荷，所以選用兩臺或兩臺以上變壓器。綜合考慮投資和運行費用，變壓器主接線采用單母線分段，確定變電所1變壓器T1、T2容量為2000KVA，變電所2變壓器T3、T4容量為1600KVA。

3.3.2 選用節能型變壓器

2008年頒布施行的《民用建筑電氣設計規范》JGJ16-2008相比于已廢止的《民用建筑電氣設計規范》JGJ/T 16-1992，在配電變壓器選擇一節中，明確規定配電變壓器選擇應根據建筑物的性質和負荷情況、環境條件確定，并應選用節能型變壓器。節能型變壓器中鐵損很小，將有效減少變壓器輸配電過程中的電能損耗。課題采用SCB10-10/0.4kV系列的干式變壓器。

3.3.3 選用D，yn11接線組別變壓器

樓宇大廈節能燈、熒光燈、計算機、變頻空調、鎮流器、UPS電源等的大量使用，會產生很大的三次諧波。因此，配電變壓器宜選用D，yn11接線組別的變壓器，能有效限制三次諧波，也能降低三相系統中的零序阻抗。

3.4 結合新能源利用供電靈活切換

目前風光互補發電效率較低， 無法完全滿足樓宇大廈的電力需求，因此需要市電和風光互補發電共同為居民供電。在用電低谷時，用戶可以直接從電網取電；用電高峰時，切換到風光互補系統蓄電池供電，蓄電池為重要負荷及照明負荷供電，當控制器檢測到蓄電池電壓不能滿足用電負荷使用時，切換到城市電網供電，并根據風光條件與用電負荷合理配置風光互補發電系統，風光互補發電系統基本組成如圖2所示。

4 計算機輔助工程設計

4.1 照明系統

課題在建筑條件圖的基礎上對地下一二層照明進行設計，室內公共場所的照明選用節能型T5熒光燈，疏散指示燈采用低功耗LED光源，根據表1的計算結果進行照明平面圖繪制。公共場所照明，可采用樓宇自控系統，樓梯間采用節能延時自熄開關控制。照明控制根據功能要求采用分組、分區、動靜控制、時間控制、光敏調節照度或開關等方式。照明配電系統圖如圖3所示，車庫照明回路設接觸器，并接入樓宇自控系統（BA）。

4.2 動力系統

對功率大于4KW的電動機（除消防設備）均采用變頻降壓啟動控制，以節約能源。并采用樓宇設備自控管理系統對空調設備、水泵、各類風機及其他用電設備進行能量自動控制、自動調節、實時監察，以實現最優化運行，達到集中管理、程序控制和節約能源等目的。動力配電系統圖如圖4所示。

4.3 低壓配電系y

低壓配電系統采用兩路10kV電源進線，一用一備，兩路進線開關不能同時閉合。正常工作時只用1#主進線，2#進線備用。在低壓配電柜及饋線柜設多功能儀表，支持RS485通信，MODBUS協議，可接入多種軟件通訊系統，通過智能聯網設計，可在人機界面實時觀察動態用電情況。

5 總結

課題以某12層大廈為研究對象，結合建筑電氣設計相關新舊標準規范及樓宇大廈主要能耗，分析樓宇大廈電氣節能技術，對樓宇大廈供配電系統進行節能設計，并結合工程案例進行具體分析。同時，引進新能源領域風光互補發電系統，為樓宇大廈的供電提供了多種渠道，減少用電高峰對城市電網的用電。

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