建筑机械设备电气工程自动化的供配电节能控制探讨

郭鲁瑛　郭婧怡　王强　王保艳

摘 要：建筑使用的过程中，建筑电气设备运行的情况直接影响用户的使用效果。因此，施工过程中必须注意施工机械和设备安装的质量。建筑机械设备电气工程设计的过程中，应该应用自动化技术，尤其是供配电节能控制中，有效提高控制效果，并且还能改善机械设备耗能大的现状，推动着自动化技术的推广使用。

关键词：建筑工程；电气自动化技术；供配电系统；节能控制

中图分类号：TU85                                 文献标识码：A                                  文章编号：2096-6903（2023）07-0048-03

0 引言

随着生活水平的提高，人们对建筑物的功能需求也在不断提高。电力、供电、配电是建筑的重要组成部分，电气设备和电力供应和分配系统的安装质量和操作状况都会影响其使用性能。在现代建筑设计中，大力倡导节约能源，注重电气设备和电力供应、配电等设施的设计，并逐步完善电气设备和配电设施的安装流程。在设计中引入了节约能源和绿色环境的概念，并采用了自动化技术，可有效改善建筑的使用体验。

1 建筑机械设备的电气工程自动化网络

1.1 中央控制设备

在建筑机械电气工程自动化网络中，中央控制设备在选用一级控制器时，必须兼顾以太网和ARCNET网两个方面。中心控制设备的主要作用是接受电力系统自动程序的协调和调度命令，以达到对电网子程序的控制要求。施工机械设备的中央控制器具有微机大部分的执行功能，它可以通过CPU和处理器部件来完成对自动界面的转换。控制设备还具有连接到低端供电和分配节能部件的能力[1]。由于采用了控制器和备用电源，在某些特定条件下可以将备用电力的剩余电能用于建筑工程。

1.2 现场控制设备

该现场控制设备可以实现对各子系统的主控进行智能化的调试，并可根据各主控设备的联接要求，实现相应的供配电节能数据的随机化存储。当一级控制器发生故障时，该二级控制器可以在常规控制区域中维持正常工作，实现了对供电、配电的节能信息的联网共享。现场控制设备具有多种应用接口，如ROM、RAM、CPU等，在实现电力系统的自动化时，具有实现软件共享的功能。在施工过程中，现场控制设备应配备独立的后备电源，可与集中控制设备一同使用，建立独立的供、配、用、调系统。

1.3 建筑功能与特点说明

工程机械设备电气工程自动化网由地面工程和地下工程两部分构成。

地上主要涉及到办公楼、机床主机、柜式处理器等多种功能结构。由于建筑的空间相关性，使得建筑之间总是存在一定的物理间隔，而且随着项目的规模增加，其实际距离也会逐渐缩小。主机器主要安装在建筑内，它可以将工程机械的工作情况记录下来，并且通过传送线，将数据反馈给相应的应用设备。柜式处理器具有良好的物理适应性，可以根据机床的连接方式，调整自己的应用程序计划功能[2]。

地下部分则是各种不同的通信线路，通常分布在各个建筑设备的结点之间，可以将有关的电力工程自动化信息从一个设备的位置传送到另一个设备的位置。

2 电气自动化在建筑供配电系统中的应用

2.1 对供配电系统科学设计

在建筑供配电系统中，要明确工程的用电量标准，科学地设计供、配电网，以保证用电的真实需要。根据建筑物的实际用电量，选用变压器等设备，采用绿色、节能、减排的思想，对高压线路、高压设备、变压器、低压设备进行改造。通过对低压线路的节能改造和节能控制，可不断提高用电的利用率和使用环境。要推动自动化、智能化技术的科学运用，使建筑供电、配电、消防、照明等系统的智能化，对各个系统和设备的运行进行实时监控和自动化控制，并对各种故障和危险进行及时预警，并自动记录、统计、计算相关的数据[3]。

在规划和设计中，要正确掌握导致电力损失的主要原因，并对其进行严格控制。比如要均衡三相电压，并根据实际情况，科学、合理地调节电荷。为了避免对变压器的正常工作造成影响，造成过热，造成绝缘故障，同时保证三相电压的均衡，减少相线、零线的损耗，提高建筑电器的使用寿命。

在建筑供、配电网的设计中，要注意选用节能变压器、干式变压器等，并根据建筑物的电力需求进行合理的选择和调节，以保证所选用的设备具有较大的输电能力、较低的损耗、较高的电压品质。

根据电力输送的实际需求，对电力系统的功率因数进行了科学的调节与控制，达到了降低线路损失、提高电力利用率的目的，并做好日常的各种检查、检测、维护、维修，及时发现和解决各种线路的损坏。尽量减少输电线路的损耗，在规划设计时，要充分考虑到不合理的线路布局和布局，近电远供，迂回供电，并对电力系统存在的老化、污秽、缺陷、绝缘等级下降等问题，进行一系列的监测与控制工作。

由于供、配电网中的大量谐波，使旋转电机、变压器等产生额外的损失，从而加快绝缘介质的老化和破损，而电力供应系统中的非线性元件是造成电网谐波过大的原因，因此必须对其进行有效的控制。科学地运用电力自动化技术，为电力监控与控制提供支持，并帮助相关工作高效地进行和执行[4]。

2.2 实现自动化和智能化技术的广泛应用

在电力建设领域，应大力推广自动化、智能化技术，并根据实际需求，不断提高自动化的整体水平，改善建筑电力系统之安全及运作效能。

可编程控制器与多种先进的运算法则和电力自动化技术相结合，使得建筑电气的自动化控制方式变得更加灵活、高效，实现了对电力系统、设备的动态监控与控制，便于异常和故障的处理，并根据工程的实际需求和电力系统、设备的运行、使用状况进行自动优化和调节。在满足施工需要的前提下，電气系统和供电系统功能的自动切换，能够减少电气故障和损耗。

利用现代计算机技术和智能化技术，结合自动化技术，对建筑物的电力系统及设备进行智能化控制，起到保护、控制、信号传输等功能，结合模糊控制、神经网络控制等先进技术，不断地提升建筑电气控制的水平和效率。

电气故障是引起建筑电气故障的重要原因，必须进行定期的维修和维修。自动化技术在建筑电气故障诊断分析、故障检修中具有显著的优越性。它可以对建筑电气的全方位实时、全方位的扫描和检测，便于及时发现和处理故障，还能自动生成、记录和分析建筑电气系统和设备的运行和使用情况，从而全面、准确地反映建筑电气的运行状况、异常情况和故障问题，并迅速找到故障的原因、发生的时间和地点等，从而迅速、有针对性地解决问题。

对电力系统的线路状况、电压、电流进行判断与分析。通过负载等，实现对输电、变电、配电等有效调控和控制，建立智能电网，实现远程、集中、现场控制，对各种辅助设施、消防系统等进行管控，实现各个子系统的集成化管理，促使其功能和效率充分發挥[5]。

2.3 供配电平台的选择与搭建

从整体上看，供配电系统的节能控制主要是以自动主机为上位计算机，以EPS为终端，建立多线程的数据采集体系。采用相同的数据交换方式，分别连接低压配电柜和高压配电柜，以实现对配电系统的控制。为保证主机的工作可靠，必须对UPS进行独立的后备供电。这种设计的逻辑是将收集和运算分开，通过有线传输系统来实现数据的采集和传送。

这种设计的优点在于3个方面：第一，主机可以独立工作，不管是电源和信号的输入，都与主机保持着独立的状态，保证了数据的安全和高效。第二，在不同的设备端分别使用不同的传感器，以保证数据的准确性和时效性，同时从客观上减少了上位机的计算量，使上位机可以选择较低的配置以保证系统的可靠性。第三，在设备侧的隔离可以保证节能控制系统的分布式接入，在某些设备因生产需要而不需要降低能耗的情况下，可以临时切断与主机的通信，而不会影响其他设备的节能控制，大大减少了后期的维修和更新费用。

2.4 供配电节能管理上位机的实现

电力工程自动化系统可以直接控制供、配、用节能设备的终端节电，并可以用单片机来调试输入/输出信号。

其工作原理是利用数据串口，从各个设备上接收回送的资料，经过处理后，再向系统反馈。在节能控制的全过程中，供电、配电继电器和接触器都会一直处于使用状态。从实用性角度出发，该控制执行功能软件应具有建筑物内部照明设备、特殊用电设备、分散式空调等。本系统具有多种自动化调试功能，并根据施工机械电气工程自动化的特殊要求，对其进行调试和编译。

2.5 创新和优化供配电节能控制

建筑机械设备电气自动化技术实际应用的过程中，设计人员应该将自动化技术与自动化网络技术进行融合，优化和创新建筑供配电节能控制系统，减少能源物质的损耗。优化和改进的过程中，设计人员需要对供配电平台的科学性进行分析，然后将节能理念融入其中，实时对下级供配电元件进行节能调试，确保建筑机械设备能耗量有所降低。与此同时，强化控制设备的执行功能，建筑内部的照明系统以及特殊用电系统，可以采用自动化调试的方式，做好建筑机械设备电气工程的优化，科学进行调试和编译。加强对供配电系统的监控和管理，全面采集实时数据，提高数据收集的全面性，为后续工作的开展提供依据和支持[6]。

2.6 实现自动化和智能化技术的广泛应用

建筑电气工程设计的过程中设计人员需要不断提高自动化技术和智能化技术的应用，结合建筑供配电系统的使用情况，不断完善自动化整体的共享水平，不断提高建筑电气系统的安全性和运行的稳定性。

将可编程逻辑控制器与先进的算法进行结合，不断提高建筑电气自动化控制方式的灵活性和高效性，确保电气系统能够高效运行。建筑供配电系统运行时一旦出现异常情况或者出现故障，工作人员必须及时对电气系统设备进行调整，并且优化和调整自动化设备。例如，建筑供配电系统运行时可以综合运用人工智能技术，对电气系统进行智能化控制，提高电能传送的安全性[7]。

运用模糊控制和神经网络控制技术，保证建筑电气自动化管控工作更好的进行。技术人员应该全面分析电气故障出现电力损耗的原因，定期对电气设备进行维护和维修，分析故障原因。借助自动化技术可以对建筑电气进行全方位和实时化的扫描，加大检测力度，一旦发现故障及时进行处理。借助自动化技术，可以自动生成数据报告，详细分析数据信息，加大对电气运行状况的分析力度。

借助自动化监测技术，工作人员可以及时了解故障的位置以及故障原因，从而制定有针对性的问题解决方案，加大对电气系统运行情况的分析，了解电压和电流的变化情况，提高变电以及配电的效率。综合运用远程操控技术，提高对现场的控制力度，优化和创新智能化网络，保证技术人员可以实时了解现场的情况。做好各项辅助设施的安装和管理，尤其是消防系统等，充分提高各个子系统的运行效率，最大限度减少能源损耗。

3 结束语

现代建筑的建设要求更高，电力系统的规划和设计作为电力系统的重要组成部分，是一项复杂的工程。它不仅要在工程的规划和建设中要兼顾多种功能的需要，还要满足工程的专业性、安全性、实用性等方面的需求，更要将节能、环保、低碳的思想与经济相结合，改变过去的粗放式建筑电气设计，减少资源、能源的消耗及浪费。推进自动化技术和其他先进技术的运用，能使建筑电气自动化、智能化管理、远程控制，保证其运行的安全性和可靠性，从而更好地达到节能控制的目的。

参考文献

[1] 付习勇.建筑机械设备电气工程自动化的供配电节能控制[J].智能城市，2021，7（22）：82-83.

[2] 阎保华，吕新华.建筑机械设备电气工程自动化的供配电节能控制分析[J].制造业自动化，2021，43（3）：164-167.

[3] 周凯.机械设备电气工程自动化与工厂供配电节能控制分析[J].中国设备工程，2021（21）：170-171.

[4] 卢海蛟.电气自动化技术在供配电系统中的应用探析[J].中国设备工程，2020（20）：212-214.

[5] 高树祥，于隆，孙小梅.电气工程及自动化智能化技术在建筑电气中的应用[J].中国设备工程，2022（15）：26-28.

[6] 戴大治.电气自动化技术在供配电系统中的应用探析[J].科学技术创新，2019（11）：189-190.

[7] 张延平.电气自动化技术在供配电系统中的应用探析[J].数字通信世界，2020（10）：184-185.