城市智慧水務(wù)智能配電能效平臺(tái)分析

摘要：詳細(xì)介紹了發(fā)電廠智能照明控制系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢。根據(jù)發(fā)電廠工作環(huán)境復(fù)雜多樣的特點(diǎn)，深入分析了發(fā)電廠的主廠房、運(yùn)煤廠房中采用智能照明的可行性，并從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)角度進(jìn)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(yùn)行中照明電能節(jié)約費(fèi)用可以彌補(bǔ)初投資的費(fèi)用。故在電廠的長期運(yùn)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(yùn)營成本且有很好的環(huán)境效益。

關(guān)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(guān)控制、自動(dòng)（光控或鐘控）控制，但隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)信息及通信和控制技術(shù)的發(fā)展，發(fā)電廠照明網(wǎng)絡(luò)傳統(tǒng)的控制方式很難再滿足業(yè)主對(duì)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(luò)中實(shí)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(shè)計(jì)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(gè)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(chǔ)單元，由通信總線（雙絞線或光纖等）連接成網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)單元均設(shè)置唯一的單元地址并用，通過軟件設(shè)定其功能輸出單元控制各回路負(fù)荷。輸入單元通過群組地址和輸出組件建立對(duì)應(yīng)聯(lián)系。當(dāng)有輸入時(shí)，輸入單元將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭偩€信號(hào)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(yīng)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(luò)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(luò)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(fù)雜多樣，設(shè)備與管道縱橫交錯(cuò)，特征為高溫、有蒸汽、多灰塵、潮濕、有腐蝕、有爆炸危險(xiǎn)、震動(dòng)和擺動(dòng)大等特點(diǎn)，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(jié)如表1：

表1電廠主要建（構(gòu)）筑物和設(shè)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(shí)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(fèi)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(yīng)用

發(fā)電廠智能照明控制系統(tǒng)由后臺(tái)照明監(jiān)控機(jī)、通信管理機(jī)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(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠照明燈具的智能化控制、保護(hù)、測量功能，從而實(shí)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(dòng)時(shí)間和再啟動(dòng)時(shí)間均為5～8分鐘，且啟動(dòng)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(gè)角落，以2x350MW燃煤電廠為例，全廠燈具數(shù)量共計(jì)5000多套，其中工礦類燈具占60%，熒光燈類燈具占16%，消防應(yīng)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(yùn)行特點(diǎn)以及照明開啟時(shí)間的要求，智能照明控制系統(tǒng)主要在主廠房和運(yùn)煤建（構(gòu)）筑物區(qū)域內(nèi)實(shí)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(luò)拓?fù)鋱D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(shí)可采就地手動(dòng)控制、墻壁開關(guān)控制、遠(yuǎn)程手動(dòng)控制、智能化自動(dòng)控制方式，也可做到定時(shí)、照度信號(hào)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(shí)進(jìn)行照明調(diào)整，做到實(shí)時(shí)監(jiān)控，而不是僅依靠維護(hù)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(jì)算的節(jié)約電能可達(dá)到40%～50%，詳見表2

表2主廠房和運(yùn)煤廠房節(jié)能表

（注＊：1）在汽機(jī)房、鍋爐房區(qū)域非檢查、維護(hù)時(shí)段，可分組開啟；2）在鍋爐本體區(qū)域可分層開啟；3）在運(yùn)煤區(qū)域可按照上煤時(shí)間段間隔，同步開啟。）

（2）經(jīng)濟(jì)性——降低照明運(yùn)行成本

按照表2的數(shù)據(jù)表明：2X350MW燃煤電廠主廠房和運(yùn)煤廠房照明用電年節(jié)約為95.5萬（kW·h），假定上網(wǎng)電價(jià)為0.38元/（kW·h），那么每年可節(jié)約電費(fèi)為36.3萬元，而主廠房和運(yùn)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(shè)備及通訊管理硬件設(shè)備等）投資，那么只要3年的時(shí)間就可保證節(jié)約的電費(fèi)與初投資均衡，運(yùn)行超過3年以上，智能照明控制系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性會(huì)隨著時(shí)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(yùn)行中不可頻繁開關(guān)，這樣會(huì)對(duì)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(shí)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(diǎn)燃時(shí)間，從輸入電網(wǎng)電源方面進(jìn)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(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄、查詢和備份，可準(zhǔn)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(shí)時(shí)負(fù)荷曲線，直觀地觀察負(fù)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(tái)管理機(jī)可隨時(shí)方便地修改控制關(guān)系。智能照明控制系統(tǒng)提供的可編程性對(duì)今后可能發(fā)生的變動(dòng)有很強(qiáng)的適應(yīng)性，當(dāng)某種原因需要變更照明控制關(guān)系時(shí)，只需在軟件中進(jìn)行修改，而無須重新敷設(shè)線纜。智能控制軟件采用標(biāo)準(zhǔn)的圖形界面進(jìn)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(hù)管理

智能照明控制系統(tǒng)具有二重性，即遠(yuǎn)程控制和就地控制，可以進(jìn)行集中和分散管理，給電廠的日常維護(hù)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(shè)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(guān)采用低電壓，可閉鎖系統(tǒng)后臺(tái)的自動(dòng)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(yùn)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(biāo)準(zhǔn)煤耗270/（kW·h）計(jì)算[3]，共計(jì)可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)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(duì)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(yīng)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(shù)，技術(shù)成熟可靠，安全穩(wěn)定。開關(guān)驅(qū)動(dòng)器具備獨(dú)立工作的能力，適用于一些中小型的項(xiàng)目；模塊化設(shè)計(jì)，可以任意拼接擴(kuò)展，同時(shí)預(yù)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(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

3.2應(yīng)用場所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店，以及體育場所、機(jī)場、隧道、車站等大型公建項(xiàng)目的照明控制需求。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.4系統(tǒng)功能

（1）實(shí)時(shí)檢測并顯示各個(gè)模塊的在線狀態(tài)，反饋現(xiàn)場受控回路的開關(guān)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(dāng)發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關(guān)設(shè)備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時(shí)會(huì)發(fā)生故障報(bào)警，并將故障報(bào)警信息記錄并顯示在界面中。

（3）可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制；每個(gè)模塊、樓層都有相應(yīng)的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān)，也可以一個(gè)模塊或者整個(gè)樓層實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制。

（4）開關(guān)驅(qū)動(dòng)器支持過零觸發(fā)功能，負(fù)載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時(shí)進(jìn)行；可有效減少電磁干擾以及對(duì)電網(wǎng)的沖擊，延長燈具與控制裝置的壽命。

（5）對(duì)每個(gè)照明回路可以預(yù)設(shè)掉電狀態(tài)，當(dāng)照明電源掉電時(shí)，開關(guān)驅(qū)動(dòng)器會(huì)自動(dòng)切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài)；確保重新上電時(shí)燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

（6）拖動(dòng)調(diào)光控件，照明設(shè)備從0%到100%進(jìn)行調(diào)光，可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，調(diào)光總控可以對(duì)一個(gè)模塊的照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，也可以對(duì)多個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，通過圖標(biāo)的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關(guān)的狀態(tài)。

（7）點(diǎn)擊場景控件，打開或者關(guān)閉對(duì)應(yīng)場景設(shè)置，軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標(biāo)的亮滅顯示對(duì)應(yīng)的場景狀態(tài)是打開還是關(guān)閉。

（8）設(shè)置定時(shí)時(shí)間，確認(rèn)時(shí)間點(diǎn)后，對(duì)該事件點(diǎn)執(zhí)行的動(dòng)作進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置燈在設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)亮或者滅。

（9）系統(tǒng)可以通過預(yù)設(shè)的當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息，自動(dòng)計(jì)算每天的日升日落時(shí)間；根據(jù)天文時(shí)鐘控制照明開關(guān)，實(shí)現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。

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

（11）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布式總線結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨(dú)立工作；系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設(shè)定實(shí)現(xiàn)功能的多樣性。

（12）預(yù)留BA或三方集成平臺(tái)接口，采用modbus、opc等方式。

3.5設(shè)備選型

4結(jié)語

智能照明控制系統(tǒng)在電廠照明中具有較強(qiáng)的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在節(jié)能、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)時(shí)性、兼容性、穩(wěn)定性等特點(diǎn)，對(duì)電廠工作環(huán)境的適應(yīng)性好，照明控制也能充分滿足電廠內(nèi)主廠房和運(yùn)煤廠房照明的需求。

推廣綠色照明，追求節(jié)能低碳，應(yīng)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(yīng)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(shí)際的LPD值（照明節(jié)能評(píng)價(jià)指標(biāo)）降到極致，遠(yuǎn)低于新照明標(biāo)準(zhǔn)制定的指標(biāo)。

隨著“數(shù)字化電廠”概念的出現(xiàn)和節(jié)能減排的倡導(dǎo)，對(duì)照明設(shè)計(jì)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(shù)的優(yōu)勢也會(huì)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(yīng)用。

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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(jī)：13564425781（微信同號(hào)）

審核編輯 黃宇