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第35章 其他建筑设备的自动化(2)

(2)低压配电系统的监测

低压配电系统的监测内容包括:变压器二次侧主开关的分合状态及故障状态监测,变压器二次侧主开关电流、电压、功率及功率因数监测,母联开关的分合状态及故障状态监测,母联的三相电流监测,主要的配电开关的分合状态及故障状态监测,主要低压配电出线三相电压、电流、功率及功率因数监测等。

低压配电的供电对象有冷水机组、照明、泵类、电梯等。监测的这些参数对楼宇的管理工作非常重要。基于这些参数,可以分析楼宇内各主要用电设备的运行与用电情况,为有效的管理提供帮助。

中央控制中心计算机配有专用监控软件,管理人员可通过计算机显示了解整个供配电系统的状况,监视各主要开关的分合状态及故障状态,知道各个开关的状态及个别开关的故障状态。若系统出现问题,管理人员可立即发现,并确定故障位置,从而及时处理问题。

(3)变压器的监测

变压器监测内容包括:变压器温度监测,风冷变压器风机运行状态监测,油冷变压器油温及油位监测等。

对变压器的监测主要是确保其在正常的温度下工作,当变压器温度超过正常值时进行报警。对干式变压器散热风机的运行状态及油冷式变压器油温、油位的监测有助于分析变压器温度超常原因,提前发现故障。

(4)备用电源的监测

高层智能建筑为保证供电的可靠性,需要自备柴油发电机组作为应急电源。通常,电力设备监控系统不对应急柴油发电机组及切换开关进行控制。但为保障机组的正常运行,需对一些有关参数进行监测,如油箱油位,各开关的状态,电流、电压及频率等。

(5)直流操作电源监测

直流蓄电池组的作用是产生220V、110V、24V直流电。它通常设置在高压配电室内,为高压主开关操作、保护、自动装置及事故照明等提供直流电源。为保证直流电源正常工作,电力设备监控系统监视各开关的状态,尤其要对直流蓄电池组的电压及电流进行监视及记录,若发现异常情况及时处理。

3.供配电监控系统的控制功能

供配电监控系统可对系统的主开关、断路器等设备的工作状态进行自动控制。系统通常根据自身监测到的现场信号或接收上级计算机发出的控制命令,对供配电系统设备实施操作,即由控制系统产生开关量输出信号,通过接口单元驱动某个断路器或开关设备的操作机构来实现供配电回路的接通或分断,这些任务由专用设备完成。要实现上述功能,通常应包括以下几方面的内容:

①高低压断路器、开关设备按顺序自动接通、分断,高、低压母线联络断路器按需要自动接通、分断。

②柴油发电机组备用电源的开关设备按顺序自动投入或自动脱离,即由开关设备的自动分、合闸实现备用电源与市电供电的转换。

③大型动力设备定时启动、停止及顺序控制。

④现场监控站的监控器根据用电量的统计与分析,通过预先编制的程序对用电高峰和低谷用电状况下变压器投入的台数进行合理的控制,提高变压器的利用率;通过监控装置中计算机软件对用户电量的监测、分析、预测,对系统负荷做相应的控制与调整,最终达到节能的目的。

5.2.3供配电监控系统的工程应用

目前,许多工程不将供配电系统的高压部分纳入建筑设备自动化系统的监控管理范围,这一方面是由于高压侧的许多参数应该是由电力部门负责保证的,无须各楼宇独立进行管理;另一方面,高压侧监控设备安装困难、危险性大,需要与电力部门进行多方面的协调。因此,如需监控,高压侧除开关柜的运行及故障状态利用干节点直接监控外,其他参数一般通过网络从专业的电力管理系统中读取。

在大多数工程中,对发电机组及直流操作电源的监控不由建筑设备自动化系统直接完成。

如需监控,可通过网络与发电机组控制器及专业电力管理系统进行通信。

由此可见,目前工程中建筑设备自动化系统对供配电系统的监控,主要是对系统变压器及低压配电部分监控功能的实现。

该监控系统由现场设备,即由电流变送器、电压变送器、功率因数变送器、有功功率因数变送器等各类传感器及现场控制器组成。

5.3照明设备监控

电气照明系统是建筑物的重要组成部分之一。照明的基本功能是保证安全生产、提高劳动效率、保护视看者视力和创造一个良好的人工视觉环境。在一般情况下照明是指以“明视条件”为主的功能性照明。在那些突出建筑艺术效果的厅堂内,照明的装饰功能加强,成为以装饰为主的艺术性照明。因此照明设计的优劣除了影响建筑物的功能外,还直接影响建筑的艺术效果。

室内照明系统由照明装置及其电气设备组成。照明装置主要是指灯具,照明电气设备包括电光源、照明开关、照明线路及照明配电箱等。

5.3.1照明监控系统的基本知识

1.照明的分类

(1)按照明范围分类

①一般照明。在整个场所或场所的某个特定区域照度基本上均匀的照明称为一般照明。

对于工作位置密度大而对光照方向又无特殊要求,或工艺上不适宜装设局部照明装置的场所,宜单独采用一般照明。例如:办公室、体育馆及教室等。

②局部照明。局限于工作部位特殊要求的、固定或移动的照明。这些部位对高照度和照射方向有一定要求。对于局部地点需要高照度并对照射方向有要求时,宜采用局部照明。但在整个工作场所不应只设局部照明而无一般照明。

③混合照明。一般照明与局部照明共同组成的照明。对于工作面需要较高照度并对照射方向有特殊要求的场所,宜采用混合照明。此时,一般照明照度宜按不低于混合照明总照度的5%~10%选取,且最低不低于20Lx。例如:金属机械加工机床、精密电子电工器件加工安装工作桌及办公室的办公桌等。

(2)按照明功能分类

①工作照明。正常工作时使用的室内、外照明称为工作照明。它一般可单独使用,也可与应急照明、值班照明同时使用,但控制线路必须分开。

②应急照明。应急照明包含三部分内容:正常照明因故障熄灭后,供继续工作或暂时继续工作的照明称为备用照明;为确保处于危险之中的人员安全的照明称为安全照明;发生事故时保证人员安全疏散时的照明称为疏散照明。在因工作中断或误操作容易引起爆炸、火灾及人身事故会造成严重政治后果和经济损失的场所,应设置应急照明。应急照明宜布置在可能引起事故的设备、材料周围及主要通道和出入口,并在灯的明显部位涂以红色,以示区别。应急照明通常采用白炽灯(或卤钨灯)。应急照明必须采用能瞬时点燃的可靠光源。

③值班照明。在非工作时间内供值班人员使用的照明称为值班照明。可利用工作照明中能单独控制的一部分,或利用应急照明的一部分或全部作为值班照明。

④警卫照明。用于警卫地区周界附近的照明。可根据需要在需警戒的区域设置。

⑤障碍照明。装设在建筑物上作为障碍标志用的照明称为障碍照明。在飞机场周围较高的建筑上,或船舶通行的航道两侧的建筑上,应按民航和交通部门的有关规定装设障碍照明。

2.照明系统的控制方式

合理的照明控制可以达到舒适照明和节能的双重目的。从照明控制的角度看,照明控制包括开/关控制和多级、无级调节两大类。开/关控制主要负责控制某个回路或某个照明子系统的启/停,这部分控制一般由楼宇自控系统的照明设备监控子系统直接控制完成;多级、无级调节主要控制部分区域的照明效果,如泛光照明的艺术效果、会场照明的各种明暗效果等,这类控制一般由专用的控制器或控制系统完成,专用的控制器或控制系统可以独立运行,也可以通过接口接受照明设备监控系统的部分指令。无论是照明设备监控系统直接控制的开/关控制还是通过接口控制的多级、无级调节,楼宇照明设备的控制均包括以下几种典型控制模式。

(1)时间表控制模式

这是楼宇照明控制中最常用的控制模式,工作人员预先在上位机编制运行时间表,并下载至相应控制器,控制器根据时间表对相应照明设备进行启/停控制。时间表中可以随时插入临时任务,如某单位的加班任务等,临时任务的优先级高于正常时间配置,且一次有效,执行后自动恢复至正常时间配置的安排。

(2)情景切换控制模式

在这种模式中,工作人员预先编写好几种常用场合下的照明方式,并下载至相应控制器。

控制器读取现场情景切换按钮状态或远程系统情景设置,并根据读入信号切换至对应的照明模式。

(3)动态控制模式

这种模式往往和一些传感器设备配合使用。如根据照度自动调节的照明系统中需要有照度传感器,控制器根据照度反馈自动控制相应区域照明系统的启/停或照明亮度。又如,有些走道可以根据相应的声感、红外感应等传感器判别是否有人经过,借以控制相应照明系统的启/停等。

(4)远程强制控制模式

除了以上介绍的自动控制方式外,工作人员也可以在工作站远程对固定区域的照明系统进行强制控制,远程设置其照明状态。

(5)联动控制模式

联动控制模式是指由某一联动信号触发的相应区域照明系统的控制变化。如火警信号的输入、正常照明系统的故障信号输入等均属于联动信号。当它们的状态发生变化时,将触发相应照明区域的一系列联动动作,如逃生诱导灯的启动、应急照明系统的切换等。

以上各种控制模式之间并不相互排斥,在同一区域的照明控制中往往可以配合使用。当然,这就需要处理好各模式之间的切换或优先级关系。以走廊照明系统为例,可以采用时间表控制、远程强制控制及安保联动控制三种模式相结合的控制方式。其中,远程强制控制的优先级高于时间表控制,安保联动控制的优先级高于强制远程控制。正常情况下,走道照明按预设时间表进行控制;如有特殊需要可远程强制控制某一区域的走道照明的启/停;当某区域安保系统发生报警时,自动打开相应区域走道的全部照明,以便用闭路电视监控系统察看情况。

3.智能照明控制的优点

(1)提高照明质量,改善工作环境

智能照明控制系统采用智能调光,能控制改善照明质量,创造一个健康、舒适的工作环境。

(2)保护灯具、延长灯具寿命

智能照明控制系统是一个完善的工作保护体系,能适应电源电压、频率的变化,成功地抑制电网的浪涌电压、电磁干扰等各种电压冲击,改善电源电压输出波形,使灯具不会因电压过高而过早损坏。同时,系统中的灯具大部分时间工作在低电压调光状态,这种长时间低电压工作状态能大幅度延长灯具寿命,有效地降低了照明系统的运行费用。这对于难安装区灯具和昂贵灯具更具特殊意义。

(3)节省能源,提高管理水平,减少系统运行费用

智能照明控制系统能利用智能传感器适应室外光线的亮度,自动调节灯具的亮度,以保持室内照度的一致性,即室外自然光线强,室内灯光自动调弱;室外自然光线弱,室内灯光自动变强,充分利用室外的自然光,既创造了最佳的工作环境,又能达到节能的效果。同时,它还能利用时钟管理器根据不同日期、不同时间按照各个功能区的运行状况预先设定的照度设置,来控制各个区域照明灯具的启闭,保证照明系统只有在必需的时候才把灯具点亮或点亮到某种亮度,以利用最经济的能耗提供最舒适的照明环境。

(4)友好的图形监控软件

智能照明控制系统具有现代控制技术的特点,配置微型计算机和专门的控制管理软件。

大楼管理员可在中央控制室通过微机监视、控制各照明子系统上各类器件的工作状态,同时可修改或重新设置各类器件的参数,对整个大楼的照明系统进行图形化的管理操作。此外,系统还可通过计算机和建筑设备自动化系统相连接。通过调制解调器(MODEM)联入远程维护中心,可实现对整个系统远程维护。

(5)系统扩展灵活,应用范围广

系统的各功能模块都挂在一个控制总线上,这种系统可大可小,便于扩充。小系统可只由一个调光模块(或一个开关模块)和几个控制面板组成,用于一个会议室、一座别墅或一个家庭的灯光控制。复杂的系统可配置计算机监控中心,这个监控中心可和智能建筑的中央控制室合用,实现就地控制和集中控制的良好结合。

5.3.2照明系统的监控

1.照明监控系统的需求分析

照明设备的自动控制需根据不同的场合、用途需求进行,以满足用户的需求。一般楼宇中,照明设备监控系统所应用的场合及具体需求如下。

(1)办公室及酒店客房等区域

此类区域的照明控制方式有就地手动控制、按时间表自动控制、按室内照度自动控制、按有/无人自动控制等几种。部分建筑物中此类区域的照明控制也可通过手机、电话、Internet等方式进行远程遥控。

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