城市智慧水務智能配電能效平臺分析

摘要：詳細介紹了發(fā)電廠智能照明控制系統(tǒng)的技術優(yōu)勢。根據(jù)發(fā)電廠工作環(huán)境復雜多樣的特點，深入分析了發(fā)電廠的主廠房、運煤廠房中采用智能照明的可行性，并從技術、經(jīng)濟角度進行了比較分析。智能照明控制系統(tǒng)初投資較傳統(tǒng)照明投資較高，但在3年運行中照明電能節(jié)約費用可以彌補初投資的費用。故在電廠的長期運行模式下，智能照明控制系統(tǒng)可大量節(jié)約照明用電、降低照明運營成本且有很好的環(huán)境效益。

關鍵詞：智能照明；控制系統(tǒng)；節(jié)能；發(fā)電廠

0前言

目前，國內(nèi)幾乎所有的發(fā)電廠在照明控制中仍然采用傳統(tǒng)的控制模式，即配電箱內(nèi)集中控制、就地開關控制、自動（光控或鐘控）控制，但隨著計算機、網(wǎng)絡信息及通信和控制技術的發(fā)展，發(fā)電廠照明網(wǎng)絡傳統(tǒng)的控制方式很難再滿足業(yè)主對安全性、舒適性、便捷性、信息交互性以及節(jié)能環(huán)保的要求。故在發(fā)電廠照明網(wǎng)絡中實施智能照明控制系統(tǒng)方案，突破傳統(tǒng)的照明控制方法，超越傳統(tǒng)的照明功能，把電廠照明推向節(jié)能化、智能化、信息化、人性化的新高度，在電廠的照明設計中采用智能控制系統(tǒng)勢在必行。

1智能照明控制系統(tǒng)概述

智能照明控制系統(tǒng)是一個總線型或局域網(wǎng)型式的照明控制系統(tǒng)。所有的單元器件（除電源外）均內(nèi)置微處理器和存儲單元，由通信總線（雙絞線或光纖等）連接成網(wǎng)絡。每個單元均設置唯一的單元地址并用，通過軟件設定其功能輸出單元控制各回路負荷。輸入單元通過群組地址和輸出組件建立對應聯(lián)系。當有輸入時，輸入單元將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭偩€信號并在控制系統(tǒng)總線上傳輸，所有的輸出單元接收并作出判斷，控制相應回路輸出，系統(tǒng)通過總線連接成網(wǎng)。

目前，專門用于照明網(wǎng)絡的智能控制系統(tǒng)主要分為總線型系統(tǒng)、電力載波智能系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡系統(tǒng)等，由于在發(fā)電廠中安全性、穩(wěn)定性要求較高，因此發(fā)電廠智能照明控制系統(tǒng)通常為總線型。

2智能照明控制系統(tǒng)在發(fā)電廠照明中的可行性分析

2.1目前發(fā)電廠照明場所控制現(xiàn)狀

發(fā)電廠的工作環(huán)境復雜多樣，設備與管道縱橫交錯，特征為高溫、有蒸汽、多灰塵、潮濕、有腐蝕、有爆炸危險、震動和擺動大等特點，根據(jù)場所的不同照明控制方式也各有不同，傳統(tǒng)的照明控制方式歸結如表1：

表1電廠主要建（構）筑物和設施的光源及傳統(tǒng)控制方式

注：光源代碼：TLD--熒光燈；CFG—緊湊型熒光燈；ZJD—金屬鹵化物燈；NG—高壓鈉燈；LED--發(fā)光二極管；WJD--無極燈[2]

由表1可以看出，發(fā)電廠的照明控制方式主要為集中、就地兩種方式（室外露天區(qū)域采用光控、時控除外），這兩種方式均為電氣控制方式，而發(fā)電廠區(qū)域大、工藝系統(tǒng)多、人員定額少，全廠各區(qū)域經(jīng)常出現(xiàn)照明燈常開常明狀態(tài)，浪費了大量電能。

2.2智能照明控制系統(tǒng)在發(fā)電廠的具體應用

發(fā)電廠智能照明控制系統(tǒng)由后臺照明監(jiān)控機、通信管理機和現(xiàn)場智能照明配電箱以及照度采集器、通信總線組成。該系統(tǒng)通過現(xiàn)場總線進行通信，實現(xiàn)對電廠照明燈具的智能化控制、保護、測量功能，從而實現(xiàn)智能化的燈光控制。

發(fā)電廠的主廠房及各分場廠房包括附屬建筑等區(qū)域的照明光源大部分仍然采用氣體放電燈光源，即金屬鹵化物光源和高壓鈉燈光源，這兩種光源的啟動時間和再啟動時間均為5～8分鐘，且啟動電流大，一般為工作電流的2.5～3倍，故可控性能差。照明燈具遍布全廠的每個角落，以2x350MW燃煤電廠為例，全廠燈具數(shù)量共計5000多套，其中工礦類燈具占60%，熒光燈類燈具占16%，消防應急類燈具占10%，其他種類占14%。這么龐大的數(shù)量目前均采用智能照明控制系統(tǒng)難度很大，且必要性不大。因此根據(jù)發(fā)電廠工藝運行特點以及照明開啟時間的要求，智能照明控制系統(tǒng)主要在主廠房和運煤建（構）筑物區(qū)域內(nèi)實施，采用總線型系統(tǒng)。以某工程為例，現(xiàn)場總線的智能照明控制系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖見圖1，智能照明配電箱配置圖詳見圖2。

2.3智能照明控制系統(tǒng)在發(fā)電廠中的優(yōu)勢分析

（1）節(jié)能——降低廠用電率

該系統(tǒng)工作時可采就地手動控制、墻壁開關控制、遠程手動控制、智能化自動控制方式，也可做到定時、照度信號控制及分組開啟等方式，根據(jù)周圍環(huán)境和軟件指令及時進行照明調(diào)整，做到實時監(jiān)控，而不是僅依靠維護人員親自操作的方式，大限度地節(jié)能。以2×350MW燃煤電廠為例，通過智能照明控制系統(tǒng)計算的節(jié)約電能可達到40%～50%，詳見表2

表2主廠房和運煤廠房節(jié)能表

（注＊：1）在汽機房、鍋爐房區(qū)域非檢查、維護時段，可分組開啟；2）在鍋爐本體區(qū)域可分層開啟；3）在運煤區(qū)域可按照上煤時間段間隔，同步開啟。）

（2）經(jīng)濟性——降低照明運行成本

按照表2的數(shù)據(jù)表明：2X350MW燃煤電廠主廠房和運煤廠房照明用電年節(jié)約為95.5萬（kW·h），假定上網(wǎng)電價為0.38元/（kW·h），那么每年可節(jié)約電費為36.3萬元，而主廠房和運煤系統(tǒng)廠房增加一套智能照明控制系統(tǒng)約需100萬（含智能照明配電箱、系統(tǒng)軟件、控制設備及通訊管理硬件設備等）投資，那么只要3年的時間就可保證節(jié)約的電費與初投資均衡，運行超過3年以上，智能照明控制系統(tǒng)的經(jīng)濟性會隨著時間的加長凸顯。詳見圖3。

（3）延長光源和電氣附件的壽命

任何光源和電器都有一定的使用壽命，電廠中多數(shù)使用氣體放電燈，在運行中不可頻繁開關，這樣會對光源和電器的壽命造成損傷，采用智能照明控制系統(tǒng)可按時間段、檢修狀態(tài)、分組等方式控制，從而降低光源和電器的點燃時間，從輸入電網(wǎng)電源方面進行光源和電器的保養(yǎng)控制，經(jīng)估算至少可以延長光源及附件5倍長的壽命。

（4）采集數(shù)據(jù)信息及電氣管理

智能照明控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r進行數(shù)據(jù)記錄、查詢和備份，可準確地監(jiān)測燈具開啟狀態(tài)及電氣信息參數(shù)（電壓、電流、功率、電能、照度等），根據(jù)采集的電氣量可繪制實時負荷曲線，直觀地觀察負荷的變化情況，了解照明耗能狀況。

（5）可修改性

根據(jù)業(yè)主的需求通過后臺管理機可隨時方便地修改控制關系。智能照明控制系統(tǒng)提供的可編程性對今后可能發(fā)生的變動有很強的適應性，當某種原因需要變更照明控制關系時，只需在軟件中進行修改，而無須重新敷設線纜。智能控制軟件采用標準的圖形界面進行操作控制，并可插入圖形，使控制更加感性、直觀。

（6）便于維護管理

智能照明控制系統(tǒng)具有二重性，即遠程控制和就地控制，可以進行集中和分散管理，給電廠的日常維護和操控提供了方便。

（7）提高電廠工作環(huán)境的舒適度和安全性

智能照明系統(tǒng)可以根據(jù)電廠環(huán)境的變化調(diào)整亮度，也可按不同場所設定照度，使人們處于舒適的照度控制范圍內(nèi)?，F(xiàn)場墻壁觸摸開關采用低電壓，可閉鎖系統(tǒng)后臺的自動控制,提高了現(xiàn)場人身安全的可靠性。

（8）環(huán)境效益分析

采用本系統(tǒng)與采用傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)比較，可減少二氧化碳、二氧化硫及其它一些有害物質(zhì)污染。以一座2×350MW的電站為例，僅在主廠房和運煤廠房采用智能照明控制系統(tǒng)，10年可節(jié)約電能955×104kWh，按照火力發(fā)電標準煤耗270/（kW·h）計算[3]，共計可節(jié)約標準煤2578.5t，減少污染物碳粉塵2272.9t排放，二氧化碳約9262.4t，二氧化硫251t，氮氧化物125t，在環(huán)境效益方面智能照明控制系統(tǒng)較傳統(tǒng)控制方式相比占有絕對優(yōu)勢，因此在發(fā)電廠中智能照明控制系統(tǒng)需要大力推廣和應用.

3安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

3.1概述

ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線技術，技術成熟可靠，安全穩(wěn)定。開關驅(qū)動器具備獨立工作的能力，適用于一些中小型的項目；模塊化設計，可以任意拼接擴展，同時預留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進行數(shù)據(jù)交換。

3.2應用場所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學校、酒店，以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明控制需求。

3.3系統(tǒng)結構

3.4系統(tǒng)功能

（1）實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態(tài)，反饋現(xiàn)場受控回路的開關狀態(tài)，監(jiān)控界面按照樓層各分區(qū)的布局和回路列表來瀏覽。

（2）當發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關設備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時會發(fā)生故障報警，并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。

（3）可以對單個照明回路實現(xiàn)開關控制；每個模塊、樓層都有相應的模塊控制開關和樓層控制開關，也可以一個模塊或者整個樓層實現(xiàn)開關控制。

（4）開關驅(qū)動器支持過零觸發(fā)功能，負載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時進行；可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊，延長燈具與控制裝置的壽命。

（5）對每個照明回路可以預設掉電狀態(tài)，當照明電源掉電時，開關驅(qū)動器會自動切換到預設的掉電狀態(tài)；確保重新上電時燈具的開關狀態(tài)是確定與可控的。

（6）拖動調(diào)光控件，照明設備從0%到100%進行調(diào)光，可以對單個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，調(diào)光總控可以對一個模塊的照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，也可以對多個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，通過圖標的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關的狀態(tài)。

（7）點擊場景控件，打開或者關閉對應場景設置，軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標的亮滅顯示對應的場景狀態(tài)是打開還是關閉。

（8）設置定時時間，確認時間點后，對該事件點執(zhí)行的動作進行設置，設置燈在設定的時間點亮或者滅。

（9）系統(tǒng)可以通過預設的當?shù)亟?jīng)緯度信息，自動計算每天的日升日落時間；根據(jù)天文時鐘控制照明開關，實現(xiàn)日落開燈、日出關燈的功能。

（10）所有定時控制計劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動模塊；當上位機系統(tǒng)故障或模塊離線時，驅(qū)動模塊可以利用自帶的RTC時鐘維持定時控制計劃的正常執(zhí)行，不影響日常的照明控制效果。

（11）系統(tǒng)結構是分布式總線結構；系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨立工作；系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設定實現(xiàn)功能的多樣性。

（12）預留BA或三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

3.5設備選型

4結語

智能照明控制系統(tǒng)在電廠照明中具有較強的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在節(jié)能、經(jīng)濟性、實時性、兼容性、穩(wěn)定性等特點，對電廠工作環(huán)境的適應性好，照明控制也能充分滿足電廠內(nèi)主廠房和運煤廠房照明的需求。

推廣綠色照明，追求節(jié)能低碳，應不再一味崇拜光源的發(fā)光效率。智能照明控制可根據(jù)電廠用戶適應的控制方式優(yōu)化，能充分發(fā)揮照明節(jié)能的潛能，可以把實際的LPD值（照明節(jié)能評價指標）降到極致，遠低于新照明標準制定的指標。

隨著“數(shù)字化電廠”概念的出現(xiàn)和節(jié)能減排的倡導，對照明設計及控制提出了更高的要求，也隨著四代光源的推廣和使用，智能照明控制技術的優(yōu)勢也會更好的體現(xiàn)出來，該系統(tǒng)必將在今后的發(fā)電廠照明控制中得到廣泛地應用。

參考文獻

[1]楊飛，謝世滿.城市路燈照明智能控制系統(tǒng)的應用及探討[J].科技與企業(yè)，2013（12）：114.

[2]劉金堂.智能照明控制系統(tǒng)在現(xiàn)代建筑中的應用與探討[J].河北企業(yè)，2014（9）：96.

[3]吳志明.探討智能照明控制系統(tǒng)在建筑工程中的應用[J].建材與裝飾旬刊，2011（2）：145-147.

[4]薛惠敏，孫向陽.發(fā)電廠智能照明控制系統(tǒng)的應用探討

[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.5版.

作者簡介：

聞什益，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，手機：13564425781（微信同號）

審核編輯 黃宇