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AEC智能配电为智能建筑提供可靠的能源基础

摘 要：或许是因为电是能源之本,是一切动力源泉的原因,在智能建筑中,对配电系统的管理往往称为能源管理系统.而本文重点阐述了在智能建筑中采用AEC的智能配电管理系统的必要性和可行性。

关键字：AEC 智能配电 智能建筑

1.1智能建筑和AEC智能配电系统

九十年代以来，在信息技术智能化、信息网络全球化和国民经济信息化的信息革命浪潮冲击下，中国社会信息化进程正在大踏步的前进。金子工程与各地信息港工程的正式启动运作，为智能建筑的的发展提供了优越的外部环境。

电作为无污染能源已经或将要成为全球共同认可的主要能源，因此对供电可靠性、安全性的要求也同步的在不断提高。在此基础上也为智能配电监控系统的诞生和发展提供了良好的契机，智能配电监控系统作为智能楼宇的子系统发挥着不可替代的、强大的作用。对于智能楼宇系统中其他系统的正常运行和可靠工作起着强有力的、重要的支持。例如：火灾报警系统；中央空调监控系统；空气处理系统；冷冻监控系统；热交换监控系统；给排水监控系统；保安监控系统；车库管理系统等等。这些系统正常工作的前提是不间断的电力供应，因此作为能源供应的电力系统其可靠、安全与准确则成为了核心问题。而对于电力系统本身，例如照明监控系统、变配电监控系统而言更是重中之重，一旦由于其他原因造成停电，所有系统则可能瘫痪，后果将难以想象。因此认识供电可靠性的重要性就变得十分迫切了。

智能配电仪表适应于解决以上问题，而且充分考虑了与其他系统的兼容性，起到了省事（工程中的工作量）、省钱（事故予警,减少停电损失）、省时（不必要的巡视）等作用。 1.2智能小区和AEC智能配电系统

随着我国社会经济的高速发展，人们的物质生活和文化生活不断提高，生活方式发生了很大变化，正向文化教育、休闲娱乐、社会联系等高层次发展，对住宅设施的要求会越来越高，对住宅的电气设计的要求也随之越来越高。

针对目前物业管理费用的逐渐增加，住户对供电的质量高要求，对公共基础设施电力供应的按时、准确和不间断的高要求，已经给小区电力负责人提出了很大的难题。怎样在满足用户用电量、提高供电可靠性、加快事故处理速度的基础上，做到节约电费（电费、包括所有与供电有关的费用已经占去小区物业费用的大部分）已经成为十分迫切的事情。

智能配电监控系统是为了解决提高工作效率、提高供电可靠性、提高事故处理能力、减少事故处理时间、节约电能消耗费用等一系列迫切需要解决的难题而专门开发的。除了主配电室所必需的工作人员外，其他配电室则实现无人值守。所有数据以及过流、跳闸等情况通过通讯线实时向主站（主配电室）报告，因此既节省人力又提高可靠性。

智能配电监控系统保证了住宅供电的可靠性，提高了电力工作者的安全保障，减少了物业部门的工作量，加强了事故处理能力，提高了工作效率，节约了大量资金，是现代小区电力发展的必然趋势。 1.3智能建筑

“智能建筑”的概念在本世纪末诞生于美国，第一幢智能大厦于1984年在美国哈特福德（Hartford）市建成。随后在美国、欧洲、日本及世界各地蓬勃发展。我国于90年代刚刚起步，但发展速度迅猛，截止到1997年底，仅上海一地，据不完全统计便有400余幢以建成或正在兴建的各种智能大厦。

近年来，“智能建筑”这一名词以不再陌生，但无论是国际或国内，均无统一定义。其重要原因是智能建筑是信息时代的产物，如今科学技术正处于高速发展阶段，许多新成果将应用于智能建筑，使其具体内容相应不断发展和变化。正如智能配电监控系统是刚刚发展起来的，就已经被美国、欧洲、日本等各国应用到了智能楼宇系统中。这一高科技的使用已经被证明了智能配电监控系统不但可以很好的与其他系统相结合，而且对于综合安全性的提高起到了推波助澜的作用。因为智能楼宇中的任何监控系统能够正常的运作都必须以供电的可靠性为前提和基础。 1.4智能小区

“智能小区”是刚刚走进人们生活的新事物，但是从它的发展势头已经很难看出它是新事物了，因为通过对小区电力、电能量的综合管理已经为人们的生活带来了巨大的便利与舒适。而且所有物业的管理都进入了系统化和规范化的时代，对于享受集中供暖、卫生集中管理的小区生活着来说，唯一剩下的就是对电的要求，随着科技的迅猛发展，越来越多的家用电器进入了人们的日常生活，这些设备能否正常使用与电的供应情况（包括电压是否稳定、功率是否够等）有直接的关联，因此供电质量也就成为了人们关心的重要话题。智能配电监控系统正是人们梦寐以求的这一问题的最佳解决方案。 1.5AEC智能配电系统

智能配电系统是以智能配电仪表为核心，适合于智能楼宇以及智能小区的电力要求的监控系统。

智能配电监控系统有着强大的功能，不仅可以监视供电质量还可以配合其他系统完成多种工作。例如通过对电参量的采集监视电能质量以及电压的稳定性，通过对数据的实事纪录做出负荷预算、电量预算，通过对开关量的监测与控制了解、控制（辅助）各个系统的工作，通过对各个开关的遥信做出事故顺序纪录（SOE），以便查找事故原因，从而保证不再由于同样原因发生类似的事故等等。

由于是应用了智能配电仪表，因此不仅替代了传统的仪表以及变送器，而且集各种传统仪表功能于一身，不仅使接线简单，更使工程量大量减少。

总之智能配电监控系统是为智能楼宇电力监控而设计的集遥测、遥信、遥控于一体的多功能电力监控系统，不仅使供电质量得到保证，而且节约了大量资金。 1.6系统特点

1.智能配电监控系统是专门为各类智能建筑和智能小区进行集中电力监控和管理而设计的，从而达到提高建筑物和小区的电力供应的管理效率，并达到了最佳节电效果。

2.在系统集成和软件设计方面，吸收了国外同类系统的成熟经验，结合了国内的具体情况与许多工程的成功经验。系统设计先进、配置灵活、运行安全可靠成本较低。

3.所有硬件设备均采用成熟、先进的智能配电仪表，系统则在美国能源控制公司（AEC）软件平台的基础上由国内的高级软件工程师制作，因此无论从主要硬件设备的工艺水平，还使软件的可靠与通讯的连接方面智能配电监控系统都可以算是国内一流的。

4.智能配电监控系统是一个分布式的监控系统，无论在大楼或小区的任何控制点，不论是电力参量测量，还是I/O点遥信、遥控，可按就近布线原则，就近纳入系统中，然后由网络软体自动处理，从而极大的简化了现场布线和施工，节省了工程开销，也提高了工作效率。

5.采用智能化控制，自动化程度高、可靠性强、可无人管理、具有多种报警功能、能实现全年全自动连续运行。

6.智能配电监控系统不仅可以自成系统，可以与智能建筑或智能小区的任何管理系统（如DDC系统等）相结合。 1.7重要性

在90年代由于人们传统的观念以及科技发展的限制对于电力监控的认识很少，对于电力在人们日常生活中的重要性没有完全认识，因此对于电力监控系统的发展起到了一定的阻碍作用，但是随着科学技术的发展和人们传统观念的改变，大家已经充分认识到了供电可靠性对于我们的工作和生活能否正常进行意味着什么。

在智能楼宇中每一个系统都是重要的，已经变成了人们离不开的、必不可少的环节，由于这些系统所带来的结果都是直接作用在表面的，因此人们就更为重视。在智能小区的供电系统中保证所有用户都不停电、并且有足够的电使用是最为重要的，因为一旦停电将给人们的生活造成极大的不便、还可能会由于电力事故给人们的财产造成巨大的损失。但是由于我们的电力供应能力与可靠性都较以前有了很大的提高，而且电能质量的好坏又很难直接反映出来，所以人们就已经慢慢忽视了对电能质量的关心。然而智能楼宇中的所有系统能够正常的工作和运行，都是在电能质量得到保证的前提下做到的。因此对于电能质量的关心不仅不能放松，而且还要加强。 1.8经济性

对于传统的变配电监控都是在变配电室安排人来检查，通常是安排三班倒，即使这样也经常由于人为的疏忽造成或大或小的事故，这样不仅没有节省资金，而且还使财产的安全性难以得到真正意义上的保证。

随着经济的发展和城市人口的日益增多，土地的价格已经贵如黄金，因此节约每一分土地变成了发展商最为关心的问题。

智能配电监控系统就同时解决了这两个方面的问题只需要普通的PC机与美国能源控制公司的智能配电仪表相结合，就可以省去所有因为巡检所必需的劳动力，在此做一个最为简单的比较：

表1 传统方式的运行成本

配电室 数量 2 工人数量 月工资 时间 总金额(元) （三班倒） （元） 14 800 （年） 3 403,200 表2 采用智能配电监控系统的总运行成本

配电室 数量 2 工人 数量 4 月工资 增加设备投资四进（元） 三十出（元） 1,200 120,000 3 336,000 （年） 时间 总金额(元) 注：此表中还未包括例如奖金、保险等其他间接支出 在表2中通过智能配电监控系统完成了以下功能： I.硬件

a. 进线：同时测量并显示三相相电压、线电压、三相电流、有功功率(正负)、无功功率、视在功率、功率因数、频率、有功电度(正负)和无功电度(正负)以及开关状态的监测与控制。

b. 出线：所有出线电流的监测以及开关状态的监测核对开关的控制。 II. 软件

a. 报警：越限、过流、掉闸等；

b. 打印报表：电流、电压、电度、跳闸、事故纪录等； c. 负荷曲线：夏季夜/昼间；冬季低耗电量期、电压稳定性等； d. 数据查询：过流、跳闸、欠压等； III.传统功能 a. 工作效率大大提高

b. 人为因素造成的事故降低为零 c. 电力管理者的工作量大大减少 d. 安全巡检的次数无数倍的增加 e. 发现事故发生的时间与现场同步 f. 完成事故处理的时间缩短

g. 电力管理者的数量减少，相应投资大量减少 1.9美国能源控制公司（AEC）提供完善的智能配电产品

美国能源控制公司的保护测控产品大量应用在需要可靠电力保护的场合。系统适用于6 ~ 110kV变电站控制、保护、测量、信号、远动要求，是新一代变电站综合自动化系统，该系统在全面采用计算机技术的基础上，对变电站内分散的所有二次设备，即包括保护、控制、信号、测量自动装置、远动装置等实现统一设计，基于数字通讯网络的ModBUS现场总线式控制系统，面向一次设备的一体化分布式设计，以及灵活丰富的硬、软件组态功能，完全实现无人值班要求。

智能配电仪表广泛应用在380V低压系统中，进线、母联和重要出线回路都安装高级型号的智能配电仪表如AEC4620，电容器柜配置AEC4700智能无功补偿控制器，一般出线回路安装智能配电仪表AEC4610。

综合保护单元和智能配电仪表都具备RS-485网络通讯端口，构成一个总线网络。其配置参看示意图。

1.9.1 AEC2013 线路综合保护测控单元

用于35kV进线、10kV进线。 保护功能：

l三段式相间过流、速断保护(带方向) l三相一次重合闸（检同期、无压） l低频减载 l接地保护 遥测功能：

l三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率。 遥信功能： l12路开关量输入。

l2路电度表电能脉冲信号输入。 遥控功能：

l手动分合开关(按钮) l就地命令(人机对话)分合开关 l本地/遥控切换功能

l内置防跳继电器和操作闭锁回路 故障检测功能：

l240次事件顺序纪录(SOE) lCT、PT回路异常检测、报警功能 l控制回路断线报警 l装置故障报警 整定值调整功能：

l全部整定值都可以远方调整 1.9.2 AEC2026厂用变保护测控单元 保护功能：

l三段式相间过流、速断保护 l零序过流保护 l温度保护 l接地保护 遥信功能：

l12路开关量输入

l2路电度表电能脉冲信号输入。 遥控功能：

l手动分合开关(按钮) l就地命令(人机对话)分合开关 l内置防跳继电器和操作闭锁回路 l本地/遥控切换功能 故障检测功能：

l240次事件顺序纪录(SOE) lCT、PT回路异常检测、报警功能 l控制回路断线报警 l装置故障报警 l过负荷本地报警 整定值调整功能： l全部整定值都可以远方调整

1.9.3 在进线开关柜上选用AEC4620智能配电仪表。 遥测功能： l三相电压 l三相电流 l有功功率 l无功功率 l频率 l有功电能 l无功电能 l功率因数 遥信功能： l2路开关量输入 遥控功能： l2路继电器输出 l可以控制断路器分合

1.9.4 在普通回路开关柜上选用AEC4610智能配电仪表。 遥测功能： l三相电流 遥信功能： l2路开关量输入 遥控功能： l2路继电器输出 l可以控制断路器分合

1.9.5 在电容柜上选用AEC4700智能电容补偿器。 遥测功能： l三相电压 l三相电流 l有功功率 l无功功率 l频率 l有功电能 l无功电能 l功率因数 遥信功能： l2路开关量输入 遥控功能：

l最多12路继电器输出 控制电容补偿 l分补与共补

1.10 AECONTROL智能配电系统 简介

1.9.1 概述

当今，随着计算机网络技术在各行各业的深入，配电监控功能的集成在广阔的工业技术领域和服务部门中的应用日益增多。事实上，配电系统完善的管理已经离不开状态监控和处理系统。作为电能传输、变换与分配的各类变电站、配电室的监测、控制管理的自动化问题已经提到了议事日程。其中心管理系统早已纳入智能化监控管理范畴。

继第三代控制系统CCS（CCS：Computer Control System中央控制计算机系统）之后，为了提高系统的可靠性，人们又研发推出了第四代控制系统DCS（DCS：Disrtibuted Control System分布式控制系统），DCS系统在过程控制领域获得了极大的成功。但在变电站配电室所特有的变化快，强干扰环境下，DCS系统使用效果不尽人意。随着计算机网络技术的发展和智能器件研发的长足进步，第五代控制系统FCS（FCS：Fieldbus Control System现场总线控制系统）在变电站、配电室的监控环境下应运而生。

AECONTROL智能配电系统（又称为：智能配电系统）正是这样一套独立完整的监控系统。整个监控网络就象一台巨大的计算机，各个网络节点间交换信息均采用数字通讯方式，完全

摒弃了变送器方式下的4~20mA模拟信号，代之以采用RS485、现场总线等接口传输数字信号。

比较起DCS系统，AECONTROL智能配电系统大大减少了现场各种接口的数量和相应的工作量，提高了网络的智能化程度和信息交换速度，提高了系统的可靠性和抗干扰性。

AEC公司的AECONTROL7000系列智能配电系统以当今变配电领域为基础，利用当今配电自动化发展的最新技术，结合中国配电系统实际情况，集成了许多变配电系统的特点，此外AECONTROL还在原有基础上增加了配电设备管理、配电网络分析和故障定位等功能，为用户配电自动化提供一套完整的解决方案。

AECONTROL智能配电系统配合AEC公司的智能配电仪表可与现场开关柜设备进行信息交换并实施监控，可对中、低压开关设备进行保护、状态读取和对具有电操机构的断路器进行控制。AEC公司的AECONTROL智能配电系统在通讯方面具有开放性（ModbusRTU），它向上可连接BA或工厂上层管理系统的高速以太网并提供开放的协议，向下可联接各种开关器件和各型智能配电仪表。AEC公司的AECONTROL智能配电系统还能为用户提供变电站配电室内的公众电气图纸和全部元器件清单，极大地方便用户进行技术管理和物料管理。 AEC公司的AECONTROL智能配电系统在通讯方面具有开放性（ModbusRTU），它与BAS（智能建筑系统）可以非常可靠的连接。AECONTROL智能配电系统可以提供标准的ModbusRTU 给BAS，也可以提供符合IEC标准的OPC SEVER给BAS（智能建筑系统），这些接口得到了包括JOHNSON CONTROL,HONEYWELL,SIMENS等主流厂商的支持。除此之外，AECONTROL智能配电系统还提供LONWORKS、PROFIBUS-DP、DEVICENET、ETHERNET等多种现场总线接口。

AEC公司的AECONTROL智能配电系统是完全的中文操作系统，画面清晰内容丰富、人机界面友好，使用非常方便。而且该系统的稳定性极强，硬件系统的抗干扰性能极强。另外，AEC公司的AECONTROL智能配电系统还具有二次开发特性，您可以通过系统增减被监控对象的数量、电路逻辑关系和负荷能量分配。

为了供配电网络的安全、可靠与供电连续性，对电力质量必须进行有效的监控。在智能化电力管理系统中，AEC公司的AECONTROL智能配电系统是实施企业变电站配电室监控管理的理想工具。

AECONTROL7000智能配电系统包括： AECONTROL7100/7100E工厂智能配电系统

u多工业现场总线的支持，AEC支持Profibus,Devicenet,Lonworks„ u完善的工业自动化支持：simense 、ABB、AB、GE„

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u支持DCS，提供OPC、DDE、以太网等多种接口。 u及时准确的故障报告、记录，确保正常供电。 AECONTROL7200/7200E楼宇智能配电系统

u可以无缝接入多种BA系统，提供Lonworks、OPC接口。 u提供楼宇用电统计数据 u分析用电情况，给出维护建议。

对于25-50台左右设备的小型系统用户，AEC提供一个经济的，称为小型智能配电系统的紧缩版本(7100E、7200E)，它是AEC完整的智能配电系统的一个子集并可在不重新编程的情况下用最小的工作量来升级。

小型智能配电系统 (7100E、7200E)针对小型系统优化，设计、使用简单实用，并具备大型系统的可靠性。

1.2 AECONTROL智能配电系统 功能

AECONTROL智能配电系统是专业应用于变电站配电室的电力软件。是专业解决企业对供电质量和可靠性的高要求，以及巨大的电费支出不透明等情况而开发的专用软件。该系统具备如下功能：

·系统采用全中文的界面。操作方便、实用性好、抗干扰能力强。

·系统不但能将强干扰抑制在变电站网络内、而且还能确保干扰信号不向系统外传输，保障高层系统网络安全。

·系统有良好开放性，连接多种系统。支持双网双主机，可连接多台前端机。 ·系统即能提供管理信息又能提供实时信息。

·用户在系统中可对任意型号开关建立逻辑互锁关系以及能量管理逻辑关系。 ·系统可为用户输出各种电参量数据，并能对分用户进行负荷分配和能量管理。 ·系统为用户提供分级管理，对用户可以依据级别规定其操作权限。 ·对于中压配电系统能实现完整的SCADA功能。 ·对于低压配电系统能完成各种监控以及保护功能。 ·系统支持各种类型的PLC组件和相关的通讯系统。

AECONTROL智能配电系统是集监视、测量、控制和通信等多种功能于一体的智能监控系统，是一种开放式、网络化、单元化，可扩展化的智能配电系统。

管理和控制

·读取变电站、配电室中压系统图

·直接显示中压电参量、平均变化和实时变化趋势图 ·显示中压断路器工作状态

·依据用户要求记录、打印中压系统各种报表 ·记录、打印中压系统故障状态和事故报表

测量和监控

·显示系统开关设备的状态并对其辅助功能进行监视 ·直接显示电参量、平均及峰值曲线和实时变化趋势 ·纪录并显示系统设备清单及配置 ·可远程对断路器进行控制 用户界面

·可对断路器实现上位逻辑互锁

·依据用户要求设置不同报警值和报警方式 ·依据用户要求记录、打印低压系统各种报表 ·记录、打印低压系统故障状态和事故报表

数据纪录

·系统数据库可保存全部运行数据和事故记录 （记录时间取决于用户主机硬盘容量） ·提供系统内中压与低压各回路控制原理图 ·提供系统软件操作说明书及技术文档

故障预警及处理

·各类故障与事故预警，同时打印记录 ·故障分析和预警功能

·读取各种电参数：V、I、P、Q、S、KWH、PF、F... ·提供设备运行电流曲线，用于分析设备状况

1.3 AECONTROL智能配电系统网络拓扑图

通过上层以太网，网络中的任何具有权限的监控站均可与AECONTROL监控总站连接并且交换信息和传递控制命令。

AECONTROL变电站监控中心是数据和信息的加工处理中心，所有信息均保存在系统数据库中，数据库中的数据保存时间依据硬盘的大小而定。

AECONTROL变电站监控中心主机与系统前端机的通信接口符合RS485规约，网线长度小于1200米。若长度超过1200米需要引入调制解调器或安装中继装置。前端机安装于现场。

前端机对配电网的中压和低压部分众多的开关状态和各种电参量数，根据回路地址进行实时扫描和交换信息，所获得的信息发往系统监控主机。

前端机就是一个信息的搜集和中转站，同时完成并实现对各种不同的通信协议进行转换的功能。用户能在前端机的界面上对各回路实施控制和参数设置。

1.4 AECONTROL智能配电系统优越性

实现企业供电线路的故障诊断及非故障区域的恢复供电；

实现以地理信息为支撑的配电系统设备管理、运行管理、提高供配电管理水平； 提供EMS(智能配电系统)系统生产成本核算数据及负荷分配管理； 掌握电力费用支出情况，为生产成本核算提供重要依据； 可通过对电力参数的曲线变化监视设备运行状况； 提高工作效率，缩短巡检时间，增加巡检次数； 提高供电可靠性，降低人为事故发生机率； 实现预警报告，防患于未然； 提供准确数据，提高事故处理效率； 减少工作量，实现真正意义上的减员增效；