智能化供配电系统工程设计研究

冯爽 张瑞

摘要：就现阶段来讲，电气自动化供配电系统设计和其他专业的设计类似，在实际生活中被广泛应用。利用 MATLAB、CAD 制图等计算机软件对供配电设计软件主程序进行计算分析、编程和仿真运行的一系列操作被称为供配电系统设计。供配电系统设计具有系统元件多、数据量大、设计结构复杂、内容较多等特点，设计软件需要具有比较强大的计算能力和处理庞大数据的能力，所以对于设计系统的要求很高。使用辅助绘图技术进行单纯绘图或解决某些计算问题的初级阶段，无法实现绘图、计算、分析与信息管理一体化的智能化设计。

关键词：智能化;供配电系统;工程设计;研究

引言

供配电系统中，电气设计已经成为了能加强电厂供电稳定性的原因之一，要想让电厂能够安全稳定的提供配电电源，除了需要满足电厂的运行要求，还要注重经济性，所以，电气设计对于电厂供配电系统有着重要的作用与意义。

1供配电系统中电气设计的重要性

在电厂供配电系统中，设备的利用率也决定了供电的效率，避免出现浪费的现象，提高设备的利用率也可以提升电厂的效益，因此，需要加强无功功率控制，来达到这一要求。其中，电气设计就是满足这一要求的，既能为社会提供优质稳定的电源，也能发挥其经济性，电厂的运行依靠的就是供配电系统，如若电气设计的不合理，不科学，那么电厂的运行也会受到影响，引起之后一系列的麻烦，像是供电瘫痪或是引发火灾等，所以，电厂供配电系统中的电气设计是非常重要的，只有设计合理，才能保障供电安全与稳定[1]。

2常见智能建筑电气配电系统设计方案

2.1PCL 和远程 I/O 模块组成的监控系统设计

可编程控制器 PCL 是由 PLC 系统以及远程 I/O 模块一起构成的系统核心控制部件，根据系统建模以及系统可靠性要求，此仿真系统的组成方法可以分为很多种，所有以上方案的仿真系统模型都离不开可编程控制器 PLC 对配电柜的自动化以及智能化管控。设计施工人员需要在该供配电管理系统里设置好合理 PLC 和远程 I/O 模块，供配电管理系统可以很好地帮助施工建设人员随时获取空气开关和其他电气设备的运行状态，如果电气设备或者空气开关发生短路故障，该管理系统就会自动报警通知值班人员，然后自动切断电源直至值班人员发现故障切换为人工操作状态。

2.2PCL 和智能监控模块组成的监控系统设计

该系统也是由 PLC 作为系统核心控制部件，要求施工设计人员在该仿真系统设计中对断路器等电气设备进行各项参数的合理设置，并加装有效的自动操作机构。能够帮助现场施工作业人员实现对断路器以及其他电气设备的实时监控管理，减少了现场施工作业人员的反复性工作，节省人工成本，提高施工效率。在设计阶段就为以后的现场施工打好基础，降低人力物力消耗，提高设计质量。

3供配电系统中电气设计应当遵循的原则

3.1安全原则

电力设计要遵循的第一原则就是安全第一。在电力设计中，安全问题是首先需要考虑的，设计的时候要确保供配电系统的正常运行，要保障其稳定性，安全性，如果发生故障，要第一时间断电，减小损失，保障工作人员的安全，也保障设备的安全。

3.2节约原则

在电机设计的时候，要注意对周边的环境是否造成影响，在电厂中，可以多放置辅助发电的设备，减少对环境的污染与影响，既能节约，也能起到环保的作用，因此，电厂可以把这种办法推广出去。

3.3实用原则

由于电厂发展与经济是相互关联的，因此，电气设计人员需要在设计供配电系统时，注重供电设备的经济实用性，这样就可以达到资源的合理运用，把所需能源有效转化。电厂的经济性建设发展，是国家所提倡的，能够最大限度的保障成本的降低，也能带来更多的效益，电厂也能够更加稳定安全的发展。

3.4设计原则

在电厂供配电系统中的电气设计环节，需要严格的遵循设计原则，如果脱离了这一原则，就算设计的再好，也不具备适用性。所以，电气设计人员需要结合电厂的实际情况，遵循设计原则，对供配电系统进行分析，及时发现潜在问题，予以解决并有效预防，减少设计缺陷，提升设计质量，保障电厂供配电系统的正常运行。

4智能化供配电系统工程设计

4.1注重电气管理与自动化控制

为了保障电厂供配电设备的正常运行，就需要精准的命令来作为操作基础，自动化控制与管理就是为了杜绝人工的错误。具体的方案就是先进行自动化监控，考虑使用反应快，技术成熟，维护便捷的集中式自动化监控，配合计算机系统，以最快的速度对监控数据进行分类，整合，然后加以分析，通过智能化的监控，能在最短的时间内发现设备的异常情况，及时处理，也为后续的检修工作提供了可分析数据参考。计算机与继电器控制的仿真技术，能够有效的减少设备损耗，让供配电系统正常有序的运行。由于社会的发展进步，自动化已经融入到了生活之中，也是供电发展的必然趋势，因此，电厂供配电系统的电气设计中，若是加入自动化程序，是十分必要的。因为我国的人口众多，供电需求量也是巨大的，因此，电厂所要承担的供电压力也非常大，对供配电系统的处理难度也会大大增加。过去的人工操作需要精准的控制，还要进行繁重的处理，极其容易发生错误，所以自动化程序就在这时体现出了重要的作用。自动化的应用，能够在电厂供配电系统中发挥其反应灵敏，指令准确的效用，避免出现像是人工操作的那种错误。电气设计人员在实际的电厂供配电系统电气设计中，需要根据电厂的实际要求，对设备进行区分管理，对照明，通风等设备要予以关注，重视其摆放位置，要时刻谨记安全原则，完善消防通道设计，保障电厂工作人员的安全。

4.2 智能供配电系统电源设计

为了有效降低智能控制中心的供电负荷，在进行设计的过程中，需要为其提供两个独立电源，电源电能为 10 kV，需要用其中一个电源作为主电源，另外一个电源作为备用电源。在两个电源中都没有出现故障的情况下，即便其中一个电源出现故障，另一个电源都会来进行供电工作。在针对 210kV 系统进行设计的过程中，需要借助母线来设计 10kV 系统，然后再用机械闭锁两路电源以此来满足供电需求。同时，主电源呈现工作状态下，备用电源为断开。如果主电源出现问题，此时需要将进线柜的断路器断开，然后在将备用电源的进线柜断路器合闸。此外，在布置变电时需要将 10 kV 高低配室以及控制室安排在最底层的地下室，在选择接地系统的过程中，中性点不连接接地系统。在针对 380V 系统展开设计的过程中，应该严格根据计算机系统和动力设备系统来进行配置。需要采用单母线分段方法来对照明计算机中的低压配电系统进行配置，共有 3段，日常电力运行需要借助 1 段和 2 段低压母线进行供电，在1 段和 2 段之间需要设置 1 号低压母线联络开关，将 3 段低压母线作为备用电源。在 3 段和 1 段之间的低压母线中设置 2 号低压母线开关。3 段的低压母线不参与正常的供电工作。在电路无故障的过程中，3 段低压母线不需带电。动力设备的电力系统设计参照上文中的电力布设方式，也采用单母线分段式设计，同样分为 3 段。其中的日常的供电工作由 4 段和 5 段的低压母线负责。在 4 段和 5 段的低压母线之间设置 3 号低压母线联络开关，将 6 段的低压母线作为备用电。同时在 6 段和 4 段低压母线之间要设置 4 号低压母线开关，6段低压母线不参与正常状态下的供电工作，因此在电力系统无故障的情况下 6 段的低压母线不需要带电。如果 4 段和 5 段的低压母线均发生故障，此时由 6 段低压母线做好相应的接替工作。在进线开关和母线之间设置闭锁，当母线合闸时，连接的进线开关不能同时合闸。当两个进线开关均在合闸状态时，母联闸无法关闭。在一级负荷中有重要负荷时，末端配电箱由双电源自动切换装置供电。当某些设备有停电的需要时，供电系统可以转换成 UPS 供电模式。

4.3无功补偿系统设计

在进行无功补偿系统设计的过程中，应该将低压自动集中补偿和就地分散补偿进行有效结合。此外，还要将集中功率因数自动补偿设备安装在变配电站的低压处，功率因数补偿后的数值不得低于 0.9. 针对气体放电照明设备，现场进行自带补偿电容分散补偿，补偿后灯具的功率因数不低于 0.9。

结束语

本文在分析建筑智能供配电工程设计的发展现状后，对于目前在工程设计阶段存在的计算机辅助软件绘图出现的问题提出一些解决办法，结合大型建筑智能化供配电设计的各种特点，建议采用建立核心数据库的方法，對制图、设计、计算分析以及信息化管理的供配电智能设计，对此系统由设计阶段到建模仿真进行了全面的分析，希望研究成果可以对以后此类的研究具有一定的指导性。

参考文献

[1]陈奕群.小区10kV供配电系统工程设计探讨[J].居舍，2018（21）：209.

[2]谢亚军.浅析低压配电系统工程设计体会[J].建材与装饰，2018（01）：238-239.

[3]罗秀成.小区10kV供配电系统工程设计探讨[J].中国高新技术企业，2015（34）：15-16.

[4]宋振斌.电气供配电系统设计的常见疑难问题[J].科技资讯，2013（19）：90.