¿Edificios inteligentes y sistemas de subestaciones?
1 Descripción general
Los edificios inteligentes utilizan tecnología informática y tecnología de redes para controlar y controlar automáticamente la iluminación eléctrica, el aire acondicionado, el suministro y drenaje de agua, la prevención de desastres, la seguridad, el garaje y otros equipos en el edificio Un nuevo tipo de edificio que proporciona una gestión unificada y proporciona servicios de información y comunicación a los usuarios. Los edificios inteligentes se caracterizan por disponer de instalaciones inteligentes, como la instalación de equipos informáticos, líneas de comunicación de datos, equipos de control automático, etc. De esta forma, además de brindar servicios de comunicaciones, procesamiento de textos, correo electrónico, recuperación de información, cálculos científicos, consultas de mercado y otros, los usuarios también pueden disponer de todos los equipos de aire acondicionado, suministro y drenaje de agua, suministro y distribución de energía, protección contra incendios. , seguridad y otros equipos del edificio controlados por ordenadores. Lograr una automatización integral. La interrupción del suministro eléctrico en edificios inteligentes afectará gravemente el trabajo normal y provocará el caos en importantes unidades consumidoras de energía y lugares públicos. El suministro eléctrico seguro y fiable del sistema de transformación y distribución de energía es un requisito previo para el funcionamiento normal de los edificios inteligentes. Además de los requisitos funcionales como la protección de relés y la entrada automática de la fuente de alimentación de respaldo, también es necesario monitorear el estado de los interruptores y transformadores, la corriente del sistema, el voltaje, la potencia activa y otros parámetros para lograr una gestión general de la energía.
2 Edificio Inteligente
2.1 Definición de Edificio Inteligente El edificio inteligente es un producto de la era de la información. La ciencia y la tecnología actuales se encuentran en una etapa de rápido desarrollo y se han aplicado muchos logros. a los edificios inteligentes: en arquitectura, su contenido específico y su forma se mejoran y se desarrollan continuamente en consecuencia. Hasta el momento no existe una definición unificada, pero en los últimos años la mitad de los grandes edificios del mundo aparecerán en China, por lo que es necesario dar una definición. El American Intelligent Building Institute lo define como: Un edificio inteligente es un edificio de alta eficiencia, alta funcionalidad y alto confort que optimiza los cuatro elementos básicos de la estructura, el sistema, el servicio y la gestión del edificio. Esta definición se caracteriza por ser relativamente general y abstracta.
En las revistas de arquitectura japonesas, se destaca que los edificios inteligentes son edificios de alto funcionamiento que utilizan de manera conveniente y efectiva equipos modernos de información y comunicación, adoptan tecnología de automatización de edificios y tienen funciones de gestión altamente integradas. Singapur estipula que los edificios inteligentes deben cumplir tres condiciones: primero, deben tener un sistema de control automatizado avanzado que pueda ajustar automáticamente la temperatura, la humedad y la iluminación del edificio, y tener funciones de seguridad y protección contra incendios para brindar a los usuarios un ambiente cómodo y seguro. . En segundo lugar, cuenta con buenas instalaciones de red de comunicaciones para garantizar el flujo de datos dentro del edificio. En tercer lugar, puede proporcionar suficientes instalaciones y capacidades de comunicación externa. Nuestro país tiene nuevos estándares para edificios inteligentes en áreas residenciales, que se dividen en tipos populares, avanzados y líderes según la amplitud y el avance de la tecnología de la información moderna, la tecnología de redes y la tecnología de integración de la información, y han presentado requisitos específicos. La unidad de desarrollo y construcción puede elegir uno de ellos al presentar la solicitud.
2.2 Composición básica de los edificios inteligentes Generalmente se cree que los edificios inteligentes se componen de tres elementos básicos, a menudo también llamados edificios 3A, que se refieren al sistema de automatización de equipos del edificio BAS (incluido el sistema de automatización de incendios FAS y sistema de automatización de seguridad SAS), sistema de automatización de oficinas OAS, sistema de automatización de comunicaciones CAS. Los tres anteriores se combinan orgánicamente a través del sistema de cableado integrado PDS y se construyen sobre la plataforma del entorno arquitectónico. Combinación, construida sobre la plataforma del entorno del edificio. Ver Figura 1.
2.2.1BAS: Este sistema se utiliza para controlar automáticamente diversas instalaciones electromecánicas del edificio, incluyendo climatización, ventilación, climatización, suministro y drenaje de agua, suministro y distribución de energía, iluminación, ascensores, protección contra incendios. , seguridad, etc Se forma un sistema integrado de gestión y control con control descentralizado, monitoreo y gestión centralizados a través de la red de comunicación de información, que puede detectar y mostrar sus parámetros operativos en cualquier momento, monitorear y controlar su estado operativo y ajustar automáticamente varios equipos de acuerdo con las condiciones externas; factores ambientales y cambios de carga para funcionar siempre en el mejor estado realiza automáticamente la regulación y gestión del suministro de energía, calefacción, suministro de agua y otras fuentes de energía, brinda a las personas un ambiente seguro, cómodo, eficiente y de ahorro de energía;
2. 2OEA: Este sistema es un sistema de información de interacción persona-computadora que atiende negocios de oficina específicos. Consta de diversos equipos de oficina, transmisión de información y equipos de red, así como el correspondiente software, herramientas, aplicaciones, etc. del sistema de soporte.
2.2.2OEA: El sistema es un sistema de información de interacción persona-computadora que atiende negocios de oficina específicos.
2.2.3CAS: Este sistema se utiliza para garantizar conexiones de comunicación sin obstáculos dentro y fuera del edificio y proporciona funciones de soporte de red. Realizar la recopilación, transmisión, control, procesamiento y utilización de señales de voz, datos y control.
Con la ayuda de varias redes de comunicación, el intercambio de información, la consulta de datos y el intercambio de recursos se pueden realizar dentro y fuera del edificio, en el país y en el extranjero.
3 Sistema de distribución de energía
La interrupción del suministro eléctrico de los edificios inteligentes afectará gravemente al trabajo normal y provocará catástrofes para importantes consumidores de energía e instituciones públicas. Por lo tanto, antes del diseño de ingeniería se deben dividir los niveles de carga, a excepción de congeladores, aires acondicionados, puntos térmicos, etc., que son cargas de tercer nivel, el resto son cargas de primer nivel o de segundo nivel. para cargas importantes y se requieren dos fuentes de alimentación. Fuente de alimentación independiente Cuando un sistema de suministro de energía está revisado o fuera de servicio y otro sistema de suministro de energía falla, el grupo electrógeno diesel propio del edificio debe iniciarse automáticamente para proporcionar energía. El propio grupo electrógeno diésel del edificio debería empezar a suministrar energía automáticamente. Como se muestra en la Figura 2. Al diseñar el sistema de suministro y distribución de energía, primero debemos determinar la ubicación y el diseño de la sala del transformador, y luego determinar los diagramas del sistema de suministro de energía de alto y bajo voltaje, y los métodos y rutas de las líneas entrantes de alto voltaje y líneas salientes de baja tensión en función de la capacidad de consumo de energía del transformador.
3.1 Selección de la ubicación de las salas de distribución de energía Los edificios inteligentes son generalmente edificios de gran altura. La ubicación de las salas de distribución de energía en edificios de gran altura debe seguir los siguientes principios: (1) Cerca del centro de carga. (2) La fuente de alimentación bidireccional de alto voltaje de 10 kV (o 35 kV) es fácil de introducir y la línea de bajo voltaje de 380 V es fácil de extraer. (3) Cerca del lado de la fuente de alimentación de 10 kV (o 35 kV). (4) La subestación no debe ubicarse debajo de inodoros, baños y otros lugares donde con frecuencia se acumula agua. (5) Los transformadores y los armarios de distribución de alta y baja tensión son fáciles de transportar. La mayoría de las salas de máquinas frigoríficas, salas de máquinas térmicas, salas de bombas de agua, etc. de los edificios inteligentes que consumen grandes cantidades de electricidad se concentran en el sótano. Por lo tanto, la mayoría de las subestaciones eléctricas y salas de distribución están ubicadas en el primer y segundo piso subterráneo, y algunas también están diseñadas en el tercer piso subterráneo. Para ahorrar espacio y simplificar la construcción civil, en los últimos años se han utilizado cables de alta tensión para los cables entrantes y cables de baja tensión para los cables salientes.
3.2 Determinación de la capacidad del transformador La determinación de la capacidad del transformador debe basarse en el cálculo de la carga, generalmente utilizando el método binomial (P30=Σ(bPe)i+(cPx)max, Q30 = Σ(bPetgФ)i + (cPx )maxtgФmax) o método del coeficiente de demanda P30i = KdPeQ30i = P30itgФP30 = KΣPΣ P30iQ30=KΣqΣQ30i). Al comienzo del diseño del proyecto, no había datos de carga eléctrica y la capacidad del transformador solo podía estimarse basándose en datos empíricos de edificios de gran altura y edificios inteligentes en el país y en el extranjero, que es de 100-140 VA/m2. En los últimos años, el diseño ha fijado el transformador en 100VA/m2. Por ejemplo, el Beijing International Building tiene una superficie de construcción de 40.000 m2 y está equipado con cuatro transformadores de 1.000 kVA. Beijing Development Building tiene una superficie de construcción de 53.000 m2 y está equipado con 4 transformadores de 1250 kVA. Una encuesta reciente de varios edificios de oficinas de alto nivel en Beijing mostró que la tasa de carga real era muy baja, menos del 40%. Los datos de carga eléctrica estimada deben ajustarse según la situación real, y se recomienda ajustarlos a 80-100VA/m2. Dado que el transformador está ubicado dentro del edificio, se debe usar un transformador interior. Al mismo tiempo, de acuerdo con los requisitos de protección contra incendios, generalmente se usa un transformador de tipo seco moldeado con resina epoxi. Este tipo de transformador no tiene capacidad de sobrecarga.
3.3 Sistemas de distribución de energía de alta y baja tensión
3.3.1 Sistema de distribución de energía de alta tensión El sistema de alta tensión de 10 kV opera en secciones con una sola barra colectora y dos Las fuentes de alimentación de alto voltaje suministran energía al mismo tiempo. Cuando hay un corte de energía, el interruptor de contacto intermedio se cierra automáticamente o manualmente, y una fuente de alimentación debe poder suministrar energía a todas las cargas primarias y secundarias. El diseño de la protección de relés se basa en métodos operativos razonables y tipos de fallas comunes, y debe cumplir con los cuatro requisitos básicos de rapidez, selectividad, confiabilidad y flexibilidad. Los requisitos para la protección de la línea entrante deben cumplir con las regulaciones del departamento de suministro de energía local. Generalmente, la protección de la línea entrante debe estar equipada con protección contra sobrecorriente, protección contra interrupción de corriente y protección de bajo voltaje. El gabinete de contactos de barras está equipado con protección contra sobrecorriente. La protección del transformador generalmente incluye protección contra sobrecorriente, protección contra interrupción de corriente y protección de temperatura. La configuración adecuada de los dispositivos de protección puede eliminar rápidamente fallas como cortocircuitos y sobrecargas, reducir el alcance de los accidentes y garantizar el funcionamiento normal del sistema de suministro de energía del edificio. Los edificios inteligentes son una carga importante. La fuente de alimentación operativa del sistema de suministro de energía generalmente utiliza energía de CC con un voltaje de 110 V o 220 V CC. La fuente de alimentación de CC es proporcionada por un conjunto completo de gabinetes estereotipados.
3.3.2 Sistema de distribución de energía de bajo voltaje El diseño del sistema de distribución de energía de bajo voltaje debe basarse en condiciones como la escala del proyecto, la disposición del equipo, las propiedades de la carga y la capacidad de consumo de energía.
El sistema de distribución de energía de bajo voltaje debe cumplir con los requisitos de confiabilidad y flexibilidad del suministro de energía. El sistema se esfuerza por ser simple y flexible, de funcionamiento seguro y fácil de mantener. La distribución de energía de bajo voltaje generalmente utiliza un sistema de punto neutro de 380/220 V directamente conectado a tierra. El disyuntor de aire entrante principal de bajo voltaje generalmente adopta un disyuntor grande con características de protección de tres etapas. El valor de configuración del disyuntor debe marcarse en el plano de construcción. Se instalan bancos de condensadores de compensación automática en cada una de las dos barras colectoras de bajo voltaje para ajustar automáticamente el factor de potencia de acuerdo con los cambios de carga.
3.4 Sistema inteligente de distribución de energía El funcionamiento normal y el suministro de energía confiable del sistema de distribución de energía son la garantía para el funcionamiento normal del edificio. Por lo tanto, el centro de control inteligente del edificio debe controlar, monitorear y registrar el funcionamiento. del sistema de suministro de energía. Esta tarea la realiza el Responsable del sistema de distribución de energía inteligente. El sistema inteligente de transformación y distribución de energía es una parte importante del sistema de automatización de edificios (BAS) y es una entidad unificada que controla y gestiona de manera integral todo el sistema de transformación y distribución de energía. Este sistema utiliza una red de área local informática como base de comunicación, tecnología informática como núcleo y tiene las funciones de monitoreo descentralizado y gestión centralizada. Es un sistema de automatización de gestión de operaciones de equipos, recopilación de datos y control de procesos que combina tecnologías de comunicación de datos, visualización gráfica, interfaz hombre-máquina e interfaz de entrada y salida.
3.4.1 Principales contenidos de monitorización del sistema eléctrico (1) Monitorización del suministro eléctrico. Fuente de alimentación de alto y bajo voltaje, voltaje de línea entrante y saliente, corriente, potencia, factor de potencia, monitoreo del estado de frecuencia y acumulación de energía. (2) Monitoreo de transformadores. Monitoreo de temperatura del transformador, operación del ventilador del transformador enfriado por aire, temperatura del aceite del transformador enfriado por aceite y monitoreo del nivel de aceite. (3) Monitoreo de carga. Monitoree el voltaje, la corriente y la potencia de las cargas en todos los niveles. Cuando una carga está sobrecargada, el sistema detendrá las cargas de baja prioridad.
(4) Monitorización del estado de la línea. Monitoreo del estado del disyuntor y alarma de falla para líneas entrantes de alta tensión, líneas salientes y líneas entrantes bidireccionales. (5) Control de potencia. Cuando se interrumpe el suministro de energía principal, el generador diesel o el grupo electrógeno de turbina de gas se inicia automáticamente, y cuando se restablece el suministro de energía, se detiene el suministro de energía de respaldo y se realiza la operación de conmutación. A través de la conmutación automática de gabinetes de control de alto y bajo voltaje, el sistema puede controlarse para ahorrar energía; mediante la conmutación de interruptores de conexión, se puede realizar el control de conexión de los equipos eléctricos y se puede contar y medir automáticamente. (6) Control de recuperación del suministro eléctrico. Después de restablecer el suministro de energía, arranque los motores de cada equipo de acuerdo con el programa de prioridad establecido y reanude rápidamente la operación para evitar arrancar cada equipo al mismo tiempo, lo que provocaría que se disparara el sistema de suministro de energía.
3.4.2 Monitorización de sistemas eléctricos
3.4.2.1 Los puntos de monitorización de edificios inteligentes se dividen en los siguientes tipos: (1) Tipo de visualización. Incluyendo estado de funcionamiento, estado de alarma, etc. Muestre el diagrama de cableado principal, los diagramas de operación y los parámetros operativos del sistema AC/DC y del sistema UPS, distinga correctamente varias variables de conmutación y variables de falla del sistema, y emita una alarma cuando los parámetros excedan los límites. (2) Tipo de control. Incluyendo el control de operación de ahorro de energía del equipo y el control de secuencia (control según secuencia de tiempo o control según requisitos del proceso). (3) Tipo de registro. Incluyendo detección de estado y salida de tabla de resumen, registros acumulativos y generación de informes, registros de secuencia de accidentes y fallas, se pueden consultar y mostrar, tabular e imprimir las causas de los accidentes, se pueden dibujar curvas de carga y se pueden mostrar e imprimir informes de operación. (4) Tipo compuesto. Se refiere a dos o más necesidades de monitoreo al mismo tiempo.
3.4.2.2 Monitorización de equipos de transformación y distribución de energía. Incluye principalmente (1) control remoto de disyuntores para líneas entrantes, líneas salientes y líneas de conexión de alta tensión. (2) Control remoto de disyuntores para líneas entrantes, líneas salientes y líneas de conexión de baja tensión. (3) Control remoto de disyuntores de líneas principales, como control remoto de disyuntores de líneas principales de distribución y líneas principales de extinción de incendios, control remoto de disyuntores de suministro de energía de salas de bombas de agua, salas de máquinas de refrigeración y estaciones de calefacción; de los disyuntores entrantes de las estaciones antes mencionadas. (4) Control inteligente de motores. (5) Alimentador de energía con protección contra sobrecorriente y falla a tierra, monitoreo de desequilibrio trifásico, función de reconexión y entrada automática de energía de respaldo. (6) Transformador. Diseñado con protección interna contra fallas y sobrecargas, protección contra sobrecargas térmicas. (7) Disyuntor seccional. Diseñado con protección contra interrupción de corriente y protección contra sobrecorriente.
3.4.2.3 Monitorización del generador de reserva. El contenido de medición y control es (1) medir los parámetros eléctricos de la línea del generador, como voltaje, corriente, frecuencia, potencia activa, potencia reactiva, etc. (2) Monitoreo del estado del generador: como velocidad, temperatura del aceite, presión del aceite, temperatura del agua de entrada y salida, presión del agua, temperatura de los gases de escape, nivel de aceite del tanque de combustible, etc. (3) Medición del estado del generador y de la línea. (4) Controlar generadores e interruptores de línea relacionados. (5) Cuando haya una fuente de alimentación de CC, monitoree y emita una alarma sobre la calidad de la fuente de alimentación (voltaje y corriente).
4 Conclusión
El sistema de distribución de energía es una parte muy importante del diseño eléctrico de edificios inteligentes. Su seguridad y confiabilidad son uno de los fundamentos y requisitos previos necesarios para el funcionamiento de edificios inteligentes. edificios Este artículo es muy necesario para discutir el diseño de sistemas de distribución de energía en edificios inteligentes y el equipamiento de sistemas de distribución de energía inteligentes.
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