建筑机械设备电气工程自动化供配电节能控制分析

建筑机械设备电气工程自动化供配电节能控制分析

赵勇涛

身份证号码：411403199709101212

摘要：建筑物中设计有多重类型的电气机械设备，传统的人工控制模式未能充分利用电能，导致能耗偏高。在供配电设计中，一方面应降低变压器、电力线缆等设备本体的能耗，另一方面则是广泛应用电气自动化技术，实现电气机械设备智能化控制，进而达到节能运行的目的。基于此，本文探讨建筑机械设备电气工程自动化供配电节能控制。

关键词：建筑机械设备；电气工程自动化；供配电节能

引言

随着能源需求的不断增长和全球环境问题的日益突出，供配电系统在实现可持续发展方面扮演着至关重要的角色。然而，传统的供配电系统存在能源浪费和效率低下的问题，因此需要采取节能措施来提高系统的能效水平。建筑机械设备电气工程自动化技术作为一种重要手段，在供配电系统中具有巨大的应用潜力，可以实现节能控制和优化运行。

1供配电线路设计现状

传统的供配电线路设计特点主要体现在对基础电气设施的依赖，如变压器、输电线和配电设施等，这些元件在设计时往往优先考虑其技术性能和经济成本，而非能源效率。此外，设计方法多采用经验公式和标准规范，缺乏对系统运行全周期能耗的深入分析和优化。这种设计策略虽然在早期电力系统建设中取得了成功，但随着能源消耗增加和环境保护意识加强，其不足之处日益凸显，主要表现为系统能效低下、运行成本高昂以及对环境的负面影响加剧。

面对节能改进的需求，供配电线路设计面临着诸多挑战。首先，提升能效需要在保证电力系统安全稳定运行的前提下进行，这要求设计师在节能与安全性之间寻找到合适的平衡点；其次，节能技术的应用往往伴随着初期投资的增加，如何评估节能措施的经济性，确定合理的投资回报期，成为项目可行性评估中的关键因素；最后，随着智能电网和分布式发电技术的发展，供配电线路设计需要整合更多的新技术和新理念，如何在设计中有效融合这些新技术，以实现更高的能效和更好的系统性能，也是必须面对的挑战。

2电气自动化供配电能耗管理平台应用

2.1照明设备供配电自动化控制设计

1)照明智能控制流程。照明设备在酒店能耗中的占比较高，仅次于空调系统。该酒店在照明管理中引入自动化、智能化的控制模式，整体的控制流程为:系统初始化—设定系统参数并发送控制指令—判断是否开启智能控制模式—如果接收到相关指令，则开启智能控制模式—灯具智能供配电。2)照明智能控制实现方案。在智能控制中引入照度传感器、红外传感器，型号分别为IL/50-1、IＲ/50-1．A、IＲ/50-2．A，由传感器感应照明设备的运行状态，将信号传输至智能照明控制器，再经过时钟控制模块、调光控制器、开关控制器，作用于现场设备。开关控制器决定灯具是否开启或者关闭，调光控制器用于调节照度，时钟控制器用于调节照明时长。

2.2空调系统供配电自动化控制设计

酒店采用中央空调系统，由冷却塔、冷却水泵、冷冻水泵、空调主机、风机盘管组成。中央空调系统支持自动控制模式，由变频器、水泵机组、温度检测装置、PLC控制器、A/D模块、D/A模块组成。操作人员可通过计算机人机界面选择是否开启自动控制模式，并实时监测能耗水平。供配电系统通过TCP/IP协议与中央监控计算机实现交互，空调系统的各种智能测控仪表经过ＲS485总线与中央监控计算机实现交互。可见，计算机监控系统是自动化控制的核心，能够实现供配电系统、空调设备、水泵的协同控制，进而降低运行能耗。

3建筑机械设备电气工程自动化供配电节能控制措施

3.1选用高效率设备

高效变压器通过采用先进的材料、设计和制造技术，相比传统变压器在相同负载条件下能显著降低铁损和铜损，从而提高能效。如采用非晶态合金作为变压器核心材料的高效变压器，其空载损耗比传统硅钢材料变压器低30%～40%，负载损耗也有所下降。高效变压器通常设计有更佳的冷却系统，以优化运行温度，进一步降低能耗。在低损耗导线材料方面，采用具有高导电性能的材料，如铜或铝合金，能有效减少输电过程中的电阻损耗。相比传统材料，这些高导电性材料在相同电流密度下的电阻更小，能显著降低线路损耗。以某型号的铜导线为例，其在传输相同电量时的能耗比标准铝导线低5%～10%，表明在长期运行中，高导电性能的导线材料对于降低系统能耗、提高传输效率具有显著影响。

综合考虑变压器和导线材料的选择对供配电系统整体能效的影响，采用高效变压器和低损耗导线材料成为实现节能目标的有效策略。研究数据表明，将传统变压器替换为高效变压器，在系统全寿命周期内可节约的能耗高达15%～20%，同时能减少相应的温室气体排放。在导线材料选择方面，通过优化线径和材料类型，可以根据具体的传输距离和负载要求有效降低线路的总体能耗。

3.2能量存储与可再生能源整合

建设项目可以整合太阳能发电系统，以利用广阔的厂区空间。安装的光伏（PV）面板可以在日间为提供直接的电力。设计网格互动型的太阳能系统与电网连接，允许过剩的电力回馈到电网中，或在需要时从电网中获取电力。为了保证能源供应的持续性，项目可建立大型电池储能系统。储能系统能够在太阳能产出高峰期存储能量，并在多云天气时段、夜间或能源需求高峰期释放储存的电力，确保能源供应的稳定性和可靠性。此外，项目位于风能资源丰富的沿海地区，可利用风力发电，与太阳能光伏系统形成互补，进一步增强能源供应的多样性，降低对化石燃料的依赖。项目可以采用智能微网管理系统来优化可再生能源和储能设备的运行。智能微网管理系统可以监控电力消耗模式、预测能源需求并做出实时调整，以确保能源的最优分配。例如，当预测到第二天将是多云天气，系统可能会提前调整储能策略，确保足够的储备能量，以满足多云天气时段的能源需要。

3.3电气节能设计要点

首先，根据供电条件电压等级供应将设定为20kv，以减少供电线路电能损耗。通过合理的负荷管理，可以避免过载和能耗浪费。在设计中，需要对不同用电设备的负荷进行评估和平衡，确保系统运行在最佳工作状态。其次，将配置无功补偿装置，用于低压电路，以提高功率因数至0.95以上。同时选择环保型变压器，具备低损耗和节能特性。在电缆敷设时，采用合适的线径和合理的敷设方式，可以降低电能损耗。此外，将采用高效节能型电动机，并通过动态节流仪实现变频控制，以降低能耗。在电梯方面应用群控技术，提高其节能效果。为减小谐波危害，引入有源滤波装置。照明方面，将采用光效较高的LED灯具，并配备集中控制的智能灯控系统。

结束语

基于建筑机械设备电气工程自动化的供配电节能控制是当前研究的热点，其在实现可持续发展、提高能源利用效率方面具有广阔的应用前景。通过合理规划和调度负荷，实施负荷均衡和优化运行策略，可以有效降低能源消耗和减少碳排放，降低对环境的影响。然而，基于建筑机械设备电气工程自动化的供配电节能控制仍面临一些挑战。实施智能化的供配电系统需要大量的传感器、数据采集设备和控制装置，这可能增加系统的建设成本。此外，技术的应用和推广也需要专业人员具备相关知识和技能。未来的研究应该致力于开发更加智能和高效的节能控制算法，提高自动化控制系统的可靠性和稳定性。

参考文献

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