智能照明控制系统的优化分析

2018-08-14贾俊龙

通信电源技术 2018年6期

关键词：系统控制传输模块

贾俊龙

（大唐保定热电厂，河北保定 071051）

0 引言

在新建2×350 MW热电项目工程总体策划阶段，对智能照明控制系统项目，应进行应用情况研究与论证，优化选择生产区域智能照明方案。

1 智能照明系统的功能与组成

智能照明控制系统以先进的管理软、硬件和通讯网路构成对照明的智能管理和监控。结构一般为站控层、通信管理层、间隔层三层结构，数据均由通讯控制器组成的数据管理系统柜采集并上传给逻辑控制主站，实现照明远程实时遥控、遥测、遥信、遥调、定时开关灯的控制。系统可及时监测发现照明设备的异常状态，同时具备数据采集、储存、查询等功能。

1.1 智能照明系统的组成

1.1.1 智能照明控制系统结构

如图1所示，系统主要由系统控制模块、单元控制模块、各类传感器、监控主机以及控制管理软件等部分组成。

图1 系统结构图

1.1.2 主要系统元件的作用

（1）系统控制模块。系统控制模块是整个智能照明控制系统的核心控制设备，可完成灯具状态收集、故障上报、发送和接受控制信号、定时发送控制信号和自动升级系统等操作。

（2）单元控制模块。单元控制模块是系统最底层设备，可完成实时灯具控制、灯具状态信息采集、灯具短路保护、线路故障巡测和主动上报故障信息等操作。

（3）控制管理系统软件。控制管理软件可对系统和单元模块进行实时监控和数据备份，还可提供INTERNET和GPRS接入方式。

1.2 智能照明控制系统功能

具体功能主要有：（1）可进行照明远程操控，如自动、手动开关灯和显示回路运行状态；（2）系统可设定以节假日或每月、每周、每天以及每时段的自行亮灯方式，也可设定临时开关灯执行时间；（3）系统具有动态扩容功能，可满足电厂照明系统长期发展的要求；（4）系统具有权限分级设置功能，可保证系统管理的安全性与可靠性[1]。

2 智能照明系统的应用现状

2.1 智能照明在火电厂的应用

近年来，智能照明控制系统多用于电厂照明系统改造项目，且改造方案基本以“总体设计，分步实施”为原则。通常，两台机组共设置一套智能控制系统，负责全厂全部重要的照明回路，对全厂照明实施实时监控和管理，确保高效稳定且全天候运行，有效减少电能消耗。

电力载波技术是一种以电力线为载体进行控制信号传输的现代技术。以低压电力线作为数据信号传输媒介，可仅使用现有资源完成系统的建设。在以往火力发电厂智能照明改造项目中，利用电力载波通信技术的这一优势，可不另外铺设通信控制线，由照明供电线直接远程控制照明灯具。

2.2 智能照明系统使用效果

智能照明控制系统可有效提高运行人员照明控制管理工作的效率，提升现场照明管理水平，降低人力投入，实现高效率和低成本的管理，系统整体效益显著。智能照明改造项目多采用电力载波技术，系统以电力线载波通讯为核心，减少通讯和控制线的铺设，节省工程费用。

2.3 智能照明控制系统应用的常见问题

（1）因主厂房照明在同一电源系统且负载回路全部为照明类负荷，信号通讯干扰和中断情况较少，数据信号传输大体正常。而辅助厂房照明因电源回路接于就地MCC，会受到同系统电动机设备启停和运行电流波动的影响，经常出现数据信号传输异常，控制系统失灵。如电厂卸煤沟因照明箱中转连接除较多，照明电源回路较长，频繁出现数据信号传输中断。

（2）照明箱内增加有布置单元控制模块、系统控制模块和接触器等元件，元件布置过于拥挤，不利于维护与检修。

（3）通常在改造项目时未对照明配线和照明控制方式进行合理调整，对利用照明控制方式实现节能这一环节造成一定影响。如果存在部分区域内已采用PLC照明控制系统，在智能照明控制与PLC的监控软件兼容合并后，管理控制界面只能通过设备树选择区域，不能实现如地理矢量化电子地图显示的直观效果。

3 新建热电项目实施智能照明系统的分析

3.1 智能照明系统提出背景

在2×350 MW热电项目精品工程策划中，关于照明设计的优化，要求采用高效率且长寿命的电光源，通过合理配线减少配电线路的损耗，并采用合理的照明控制方式实现节能。但在生产过程中，由于人工控制照明开闭，以及光控、时控和声控自身存在的局限性，如何实现节能降耗仍是困扰照明节能的一个根本性难题。

智能照明控制系统采用国际通用现场总线，对供电进行实时监控与跟踪，实施经纬度式控制、红外遥控和智能探测等高效的控制手段，达到照明系统环保、高效、舒适和安全经济的要求，并成功提高生产质量。

3.2 实施智能照明系统的必要性

通过采用照明智能控制，可以实现高效率且低成本的管理，同时仍存在着较大的节能开发空间。智能照明控制系统的应用，是今后达成电力企业绿色照明设计理念的一个重要工具，应在创建精品工程中积极论证并开展实施。

3.3 智能照明系统的方案选择

3.3.1 智能照明设计原则

2×350MW热电项目智能照明的设计应满足电厂对照明安全、可靠和节能方面的要求，实现高标准管理，并且需要优化系统配置，合理节省项目投资，缩短建设工期。

3.3.2 系统优化方案

（1）全厂智能照明应采用基于国际通用现场总线（如CANBUS总线）的智能照明控制系统，该系统可实现数据共享，提供可与不同类型、不同方式、不同性质的多种数据顺利连接的接口（如DCS系统、SIS系统、MIS系统等），并且兼容多种通信协议，可实现多系统联网综合控制与软件在线升级。

（2）优化图文显示，实现矢量化电子地图与实景配置。

（3）结合智能照明系统控制方式灵活和控制自动化的优势，进一步细化现场照明分路控制操作，并根据建筑物的外界光线情况，校核光照度，合理布置灯具，充分挖掘智能照明系统在智能控制方面的潜力。

（4）合理规划布置智能照明控制箱，规范设计照明箱内部回路数和元器件安装空间，优化照明控制箱现场分布位置，以便于对维护、检修及控制单元的合理分配。

（5）鉴于当前电力载波运行中可能出现数据信号传输异常问题，不再使用电力载波技术传输控制信号。考虑采用4×1.5 mm屏蔽控制电缆作为信号传输电缆。因新建电厂具有在电缆敷设统一设计和施工上的优势，对项目投资影响较低。

（6）应用经纬度式控制、后台机远程控制、红外遥控控制、照度传感、动静探测和智能感应等高效的控制手段，完善智能照明控制系统功能，如在厂区道路照明中纳入智能照明系统，不设置就地光控传感器，可以根据天文时钟与光控信号对各回路的路灯进行多组合控制。

（7）结合现场实际，对调光功能、地理信息系统功能、电能电量查询、一键场景切换以及远程监控和查询等功能进一步完善，实现合理配置系统功能的目的。

（8）系统控制模块应采用一体化的工业级设计，增强抗干扰能力。

（9）加设数据信息管理，采集电流、电压和电量等数据，为节能评估打下数字基础。

4 经济性分析

通过提高照明监控管理水平和综合性能，可在实现照明高效率和低成本管理的同时，获得较大的节能空间。智能照明控制系统可根据季节、天气、时间和人员活动探测作出智能处理，合理执行开关灯，杜绝长明灯现象，达到节能目的。经过对同类型智能照明项目资料的论证分析，预计年节能费用可达30～40万元，投资回收期预算约4～5年。