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1、精选优质文档-倾情为你奉上楼宇自动化及智能建筑 学院名称：信息科学与工程学院专业班级： 自动化 学生姓名： 学 号： 0909 完成日期： 元月九日 专心-专注-专业楼宇自动化电力供应管理监控系统（中南大学自动化* * ）摘 要随着计算机技术、网络技术、现场总线技术和测控技术的飞速发展，传统的变配电系统正经历一场深刻的变革，向测控智能化、监控无人值守化、信息交换网络化的方向发展。电力监控系统在各类厂矿企业变配电领域得到日益广泛的应用，成为现代企业电力运行科学管理、节能降耗、减员增效的有力工具。城市建设的发展使得一座座现代化的高楼大厦拔地而起，人们对办公、生活环境的安全性、舒适性、经济性的要求越
2、来越高，智能化的设备和系统不断地引入现代建筑之中，作为各种建筑能源供应核心变配电所的电力监控系统在智能建筑中显得尤为重要，而且非常必要。对楼宇自控系统构成进行介绍，一般包括:中央管理操作站系统、冷热源系统、空调系统、通排风系统、给排水系统、变配电系统、照明及电梯监控系统。对楼宇自动化系统的技术基础进行研究分析，为利用楼宇自动化系统实现电力监控功能提供理论支持。关键词：楼宇自动化 电力监控 智能建筑 1.引言目前，供配电产业的发展及可靠性对国民经济的发展起着举足轻重的作用，全国各地重点工程项目、标志性建筑/大型公共设施等大面积多变电所用户的急剧增加，对供配电系统的可靠性、安全性、实时性、易用性、
3、兼容性及缩小故障影响范围提出了更高的要求。一个合理、有效的电力监控系统在带来巨大经济效益的同时，也会产生良好的社会效益，其意义在于:(1)提高电力品质，保证供电可靠性。(2)提高管理效率，降低生产成本。(3)提升用户形象，转变传统运营方式，实现管理信息化。在现代民用建筑中，电能是建筑照明、空调调节系统、送排风系统以及给排水系统等等的正常运转的主要能源来源;而火灾报警系统、安全防范系统等等一系列智能化系统更是依赖于电作为系统能源支持和信号支持。现在，电力监控系统基本成为各个智能建筑必定设置的系统之一。若说电力相当于智能建筑的血液，那么电力系统就是智能化建筑的必不可少的血循环系统;可以这么说，智能
4、建筑若不设置电力监控系统，那就相当于对自己的血液失去监视和控制。电力监控系统对智能建筑重要性可见一斑。由于智能建筑主要使用和管理对象主要为是普通的非专业电气人员，在智能建筑中，也可以认为电力监控系统是建筑物设备监控系统的一个子系统，电力监控系统与建筑物设备监控系统如何协调运行，智能建筑对大楼的各个智能化系统需要集成管理，以更好的发挥各个系统的功能，实现大楼运行的可靠、安全、经济及人性化的管理。现代社会中，每个智能化建筑的使用和运行要求都可能是不同的。因此，针对不同的智能建筑的使用和运行特点，提出不同的合适各自特点的电力监控系统解决方案有重要研究意义。2. 智能建筑2.1智能建筑国内外研究现状高
5、效、安全、舒适和便利是智能建筑的四大优势。这四点集中体现了当今信息产业、控制技术和建筑学进一步结合。同时也是人们对生活质量要求的提高的集中体现。1984年一月在美国康涅狄格州Hartford竣工的CityPlaee大楼的宣传材料中，第一次出现“智能建筑”(IB , IntelligentBuilding)一词，标志着“智能建筑”概念的形成。该大楼以当时最先进的技术来控制空调设备、照明设备、防灾和防盗系统、垂直交通运输(电梯)设备、通信和办公自动化等。除可实现舒适、安全的办公环境外，还具有高效、经济的优点。大楼的用户可以获得语言、文字、数据等各类信息服务。而大楼内的空调、供水、防火防盗、供配电等
6、系统均为计算机控制，实现了自动化综合管理，为用户提供了舒适、方便和安全的建筑环境。引起全世界的关注。随后，智能建筑及其“建筑智能化系统”蓬勃发展，以美国和口本最为突出。智能建筑具有多学科、多技术、高性能的综合集成特点。智能建筑是指利用系统集成方法，将智能型计算机技术、通信技术、信息技术与建筑艺术有机结合，通过对设备的自动监控，对信息资源的管理和对使用者的信息服务及其建筑的优化组合，以合理投资，适应信息社会需求并且具有安全、高效、舒适、便利、灵活特点的建筑。包括:建筑设备自动化系统(BuildingAutomationSystem, BAS)通讯自动化系统(eonununicationAutom
7、ationSystem, CAS)办公自动化系统(offio eAutomationSystem, AOS)称为3A系统，并利用综合布线系统(PremisesDistributionsystem, pDS)连接和控制。我国的智能建筑起步较晚，80年代末90年代初，智能建筑的概念刚传入我国，由于当时我国经济和信息网络发展水平的限制，我国建筑电气、自动控制、计算机应用等相关专业人员对智能建筑这一概念的认识只是出于学术探讨阶段。当时建筑设计人员对建筑智能化这一趋势认识不足，没有为建设方提供与社会发展相适应的新设计思想和新内容，建设方对建筑智能化没有认识和要求，因而这一时期建设的楼宇今天都面临着改造，
8、因为其通信基础设施己落后于信息时代的发展需要。90年代中期，随着计算机和信息网络技术的发展，社会各个领域应用计算机和网络技术口益普遍。使我国建造智能建筑的技术口益成熟，因而在我国建筑业、房地产业形成了建造智能建筑的热潮。2.2智能建筑功能智能建筑作为计算机技术、电子技术、自动化技术和现代通讯技术飞速发展的产物。它随着科学技术和社会的进步，持续不断的发展和充实新的内容。随着它在信息化社会中的应用，它为人类社会带来很多质的变化。首先，智能建筑为人类创造一个更为安全、舒适的生活和工作环境。智能建筑系统中的安防和火灾报警系统能保证提供一个安全的环境。楼宇自控系统能有效控制空气质量，并能对环境的温度、湿
9、度、压力和照度进行与环境状况变化的相对应的自动调节。满足人们的学习和工作的需求。提供给人们一个安全，舒适的环境。第二:对于一座现代化的办公楼而言，里面的机电设备多而分散，空调和照明的系统的能耗在众多建筑设备中，以空调系统的能源消耗最为突出。由于楼宇空调控制系统能监控建筑内的所有机电设备，根据实际情况来决定设备的运行状态，有效的控制能源的无谓的消耗，避免设备的“空转”浪费，达到节能的真正目的。第三:现代化的办公环境保证了智能大楼内的办公高效率。在通讯网络的支持下，在办公自动化平台上，可以实现完全意义上的无纸化办公，不仅能提高效率，而且可以节约成本。由于有快速通讯网络的保证，远程办公及视频会议等己
10、经成为可能。在办公自动化的基础上，企业不仅可以加强自身的经营管理，而且可以提高的素质和企业的竞争力。随着与智能建筑相关技术的发展，智能建筑的发展也出现了新的趋势。一最初的智能建筑指的是智能大厦，随着人类生活水平的逐步提高，近年来智能建筑逐渐向智能小区的方向发展。随着大量智能建筑和智能小区的兴建，在一定意义上来讲，每一个智能建筑和智能小区由于其相互的独立性，并不能最大程度的发挥其功能，随着“数字化城市”的提出，有效的将各种智能化的建筑连接成为一个大范围的智能建筑群，更能体现智能建筑采用先进技术所带来的功能。3. 电力供应管理监控系统3.1电力监控技术国内外研究现状国外电力监控技术始于20世纪70
11、年代中后期。80年代以后，研究电力监控技术的国家和公司越来越多，相应的技术也越来越先进。例如德国西门子公司、ABB公司、AEG公司，美国GE公司、西屋公司，法国阿尔斯通公司等都有自己的电力监控系统的产品。我国变电站电力监控技术的研究工作开始于20世纪80年代。随着计算机技术、网络技术及通信技术的飞速发展，电力监控技术取得了极大的进展。网络技术的引入，使电力监控系统从体系结构上面临着有原来面向功能开始往面向对象发展。微机技术特别是单片机技术的发展，使人们认识到电力监控系统按其服务对象(一次设备)将保护、测量集成在一起，然后通过网络联系起来，可以将体积大大缩小，有很多优越性。因此，总线技术开始被引
12、进电力监控技术中。到现在，电力监控系统己经被广泛应用于各类建筑中;电力监控带来了提高了用电可靠性、安全性、自动化水平;有效节约运行人力成本，迅速切除和恢复优化用电管理等诸多好处，使电力的使用更可靠安全经济洁净。3.2电力监控系统的发展过程电力监控系统也就是电力系统的自动化，它发展史就是电力工业逐步发展壮大的历史。了解电力监控系统发展的历史可更深刻的理解电力系统自动化是历史的必然选择。电力监控技术沿着元件自动化一局部自动化一单一系统(岛)自动化一综合自动化(管理系统)的道路发展。理论发展可以分为3个阶段:60年代以前处在经典理论阶段;七八十年代注入了控制论，形成了以计算机为基础的现代理论阶段;9
13、0年代以后注入经济理论，而到达电力市场理论阶段。70年代中期，运用系统工程理论将现代理论的技术成果有机地组织在一起便形成了能量管理系统(EMS)，并随电力工业的改革而发展。电力监控主要技术进步表现在:40年代将数据展现在模拟盘上，增强了调度员对实际系统运行变化的感知能力;_50年代自动发电控制(AGC)将调度员从频繁的操作中解脱出来;电网调度自动化系统概念的提出是在_50年代中期，这标志着现代电网自动化的开始。以前只有远动装置及机电式的调频装置，不成为系统。60年代初，有些电力公司利用数字计算机实现电力系统经济调度，开始了计算机在调度中的应用。在20世纪的美国东北部大停电后，多数电力公司意识到
14、依靠远动装置在模拟盘上显示信息的方式己远不能满足复杂电网安全运行的要求，开始把计算机系统的应用从以考虑经济为主转移至以安全为主，出现了所谓电网数据采集与监控系统。这是电网调度自动化形成系统的一个台阶，具有代表性的系统是美国BPA的迪特茂调度中心。这一阶段延续至70年代。电网自动调频和有功功率经济分配的装置和自动调节系统不再独立存在，而是以AGC/EDC软件包的形式和SCADA系统结合，成为SCADA/AGC一EDC系统，这是SCADA统出现后的电网调度自动化系统中第1次功能综合。电力公司在60年代末提出了用scADA采集的实时信息对电力系统的扰动(开关操作、事故跳闸)进行在线快速分析计算，用以
15、解决电网运行方式的在线研究和事故跳闸后果的预测。从70年代初开始，为了解决由于电网不可观察(SCADA采集的数据存在误差、通道可能中断、RTU可能停运等)带来的潮流计算不收敛(在离线电力系统计算时不会遇到)，发展了各种基础算法，开发了网络拓扑、外部网络等值、超短期母线负荷预计、状态估计等一系列软件，建立可计算的所谓可观察区，将sCADA采集到有误差的“生数据”转变成潮流计算收敛的“熟数据”，建立了熟数据库。在这一基础上开发了调度员在线潮流、开断仿真和校正控制等所谓电网高级应用软件(PAs) o PAS投运后，电网运行方式的改变以及当前运行方式下遇到大扰动时的后果就可以通过PAS自动预计出来。网
16、络熟数据库的建立，为各种电力系统的优化软件，如线损修正、无功优化、最优潮流等的开发提供了条件。自从PAs综合到电网调度自动化系统，形成了sCADA/AGC一EDC/PAS系统后，电网调度自动化系统从SCADA系统升级为能量管理系统(EMS)。除了PAS从算法到软件本身的研究外，还有运行EMS必需的支持软件的研究和开发。在SCADA系统中，不存在多种应用的数据库相互调用和统一维护问题，调度员的操作只是调用画面，并不需要对数据库进行删除、插入、修改等操作，因此，在单一的SCADA系统中，数据库的建立和管理都采用文件方式，由程序员来修改数据库。在EMS中，由于多种应用的出现，调度员需要在屏幕上设定各
17、种故障方式，开发支持软件系统的要求就提出来了。由于商用关系数据库管理系统(如Oracle等嘟无法满足实时要求，于是各大系统公司花了大量人力和时间来开发支持软件系统。PAS工程化后，在线调度员培训仿真器(DTS)得到了发展，并综合到EMS中，根据Diliac。的统计，198_5年后各国投运的EMs中有40%包含了DTs，有的公司建立了大型培训中心，如法国的EDF，采用了离线的培训仿真。随着计算机技术、控制技术、通信技术和电力电子技术的不断发展，“电力系统自动化”无论其内涵或外延都发生了巨大的变化。如今电力系统己经成为一个CCcPE的统一体，即计算机(computer)、控制(contrl)、通信
18、(communicate o n)和电力电子(powerelectronics)的产生、输送、分配装置以及电力电子装置。当然，在21世纪，不掌握电力市场知识便很难承担电力调度工作。根据等强度的概念，电力监控设备所占的投资比例虽然不大，但其重要性与主设备同样。而且先进的自动装置不仅可以改善一次主设备的运行状况，提高其运行效率，甚至可以推迟或避免新建一些主设备，节省数额可观的一次设备投资。电力系统产生的电能必须与消费的电能实时平衡，这只能靠自动调节和控制装置来维持。这种平衡不仅要在正常的稳态运行时而且要在各种扰动状态下从毫秒级到分钟级都能实现这一要求。为了满足这种调节与控制要求，电力系统自动装置可
19、以分为正常运行自动装置、异常状态下的安全稳定控制装置及保护装置。电力监控源于在变电站中普遍使用基于计算机技术的智能设备，它不仅将现场的数据数字化并分析出很多难以直接测量的数据(如谐波分量、序电流、序电压)，而且具有计算机数据通信接口，利用计算机的存储能力完成统计记录功能。常规变电站将大量现场一次设备，如变压器、开关、母线、电压互感器(Tv)、电流互感器(TA)等，同安装在控制室内的单项自动化装置(如继电保护、重合闸、故障录波和测距、各种变送器、远动装置、测量仪表等)之间用大量电缆一一对应地连接起来。其设备复杂，占地面积大，各种工作量大。现在推行的电力监控方式的最大特征是将上述分散设备综合集成在
20、一起，形成两级单元:间隔级单元和中央单元，完全取消了传统的集中控制屏，二次回路极为简洁，控制电缆大量减少，既可有人值班运行，亦可无人值班运行。这是今后各种电压等级变电站自动化技术的发展方向。北美各电力公司安装投运的变电站自动化实验项目可分为3类:使用传统RTu的结构，使用通用设备的结构，网络结构。国外产品在间隔层终端一般采用多DsP结构，集保护、录波、计量、远动功能于一体;专用通信网以光纤为介质，具有很高的通信速率和质量;站控单元采用高性能工作站或专用硬件，处理和存储能力较强。国内产品多采用通用单元组合方式来构成间隔层终端，分担保护、录波、监控、计量等功能，适应性较好，但单元功能偏弱、同一间隔
21、内各单元无法共享数据;现场通信多采用RS串行通信总线和位总线，通信速率、质量和灵活性不够理想;站控单元多采用工业PC，安装使用上多数还是室内集中组屏，主要应用于100kv和3_SkV及以下电压等级的中、低压变电站。由于一些电子设备安置在变电站的高压开关场内，甚至直接安置在高压设备处，电磁环境极为恶劣，电磁兼容(EMC)问题突出，这就要求设计人员以及运行、维护人员对EMC必须重视。变电站无人值班工作在我国部分电网中得到了较好的开展，取得了可喜的成绩。但通道质量差、可靠性低是制约我国变电站无人值班工作健康发展的一个重要因素。随着我国国民经济的持续发展和对电力能源需求的不断增长，变电站的数量逐步增加
22、，对变电站的二次设备的可靠性及技术水平要求口益提高，变电站的信息量越来越多，变电站无人值班的推广，对变电站的自动化要求也越来越高。在60, 70年代，变电站内采用的是机电式继电保护装置和电子式远动装置，以实现对变电站电气设备的监视和控制。随着微处理机和电子技术的高速发展，国外从80年代开始研制了微机远动装置、微机式继电保护装置、微机式故障录波等一系列以微处理机和计算机技术为基础的变电站二次设备，这些装置尽管功能不一样，其硬件配置都大体相同，除微处理机系统本身外，在采集由CT, PT(电流互感器、电压互感器)等来的各种模拟量及开关和接点位置的信号量，以及对断路器、刀闸、变压器分接头等进行控制等。
23、方面，各种装置所采集的量和要控制的对象都有许多共同之处。故自80, 90年代起，国外和国内先后开发研制成功了变电站所必须的集继电保护、故障录波、远动功能、站内监控等功能为一体的变电站综合自动化系统(substatio nIntegratedAuto mation),取代了变电站常规的测量系统，如变送器、录波器、指针式仪表等;取代了常规的操作控制盘、手控无功补偿等装置，以及常规的报警装置如中央信号系统和光字牌等;取代常规的远动装置等;使变电站的各种装置和保护的信息，融合为一体，并可与上级调度中心进行实时通信，把变电站的自动化程度提高到一个崭新阶段，大大提高了上级调度中心对变电站的实时运行和远方操
24、作的监控能力，为实现变电站无人值班打下了基础。电力监控的发展具体可分为以下五个阶段:1、手工阶段电力工业的初期萌芽阶段，电厂小，就近供电。在发电机、开关设备旁就近监视设备和手工调节操作。特点:单独运行，就近供电、手工操作。2、简单自动装置阶段用电设备增多、发电设备规模扩大，对电能质量和安全可靠性提出了要求，开始现单一功能的自动装置。包括:继电保护、断路器自动操作、发电机自动调压和调速等特点:电能质量要求、单一的电力自动装置。3、传统调度中心阶段出现互连电网，保证供电可靠性和经济性的必然选择。电网设立调度中心，统一调度电厂和处理电网的异常和事故。电话是通信联络的主要方式。特点:电网互连、统一调度
25、、电话通信。4、现代调度的初级阶段出现远动装置，实现“四遥”，满足实时调度的要求。特点:远动四遥、实时调度。5、综合自动化阶段电力工业成为必不可少的支柱产业，电网规模快速扩大，单一功能的自动化装置很难满足电能质量、可靠和安全的需要，出现自动化程度更高的自动化系统。其特点是把多套独立的自动化装置用通信信道或网络互连，实现信息共享，相互协调自动完成指定的功能。特点:装置互连，信息共享。4. 电力监控系统结构及功能分析4.1电力监控系统的类型电力监控系统可以以规模和覆盖区域的不同分为很多类型，例如国家电网和地区电网，由于其设计的规模非常庞大，招标设计、论证方案、设备采购、施工等需要很长的周期，当然承
26、担建设的部门也有很多。而对于民用建筑的电力监控系统来说，并没有那么多的资金去购买先进的设备或者承担整体发包给大公司的费用，所以民用建筑的电力监控系统往往有着实用、高效的特点，力求使整个系统在可以接受的成本下，能长期运行在稳定、安全的状态。综上，本系统的设计也力求在实用高效的基础上能对系统的整性能和控制精度上有所进步。4.2电力监控系统的基本组成通过对现有的电力监控系统的研究，可以清晰的发现，现有的大多数的电力监控系统分为以下三个层次或者说三个子系统:(1)控制现场子系统。控制现场子系统主要是由PLc、远程1/0单元、保护单元、传感器、变送器和执行装置等构成的，主要任务是采集现场信息和执行上级下
27、达的控制命令，完成对现场控制对象的实时控制和调节传感器将现场的模拟信号、数字信号、开关量信号采集后经现场和计算机处理后通过电缆、光缆或综合通信网传送子系统发往主控端;保护单元是反映线路或元件故障并跳闸的单元，要求功能相对独立;,PLc接收主控端发来的指令，由PLc输出控制信号，对控制对象进行遥控、遥调。(2）信息处理与控制子系统。在主控端采集了经通信传输子系统传送过来的数据信息、状态信息和视频信号信息，经主控端的计算机加工处理后，再通过人机联系子系统以声、电、光、图像的形式报告主控端的工作人员。在必要时，可进行人工干预，接受工作人员的操作命令，或者也可以通过信息通信网再将信息送至更高一层的领导
28、决策人，以便控制和调节。(3)人机交互子系统。通过模拟屏、屏幕显示器、打印输出、报警系统等为值班人员提供完整的实时运行的状态信息。通过分析，确认系统所处状态，如果系统当前状态不能满足要求，或可靠性不能得到保障，或性能指数不佳，这时工作人员可对系统进行某些调整，以保证系统安全、经济、稳定地运行。此外，还可以加入通信子系统。4.2.1分布式监控系统的结构分类 根据现场数据采集装置、操作控制装置和通信系统的不同结构，分布控制系统大致可分为下列几类: (1)按系统结构类型分类 1）模块化控制站+与WAP兼容的宽带局域网+信息综合管理系统 这是一类最新结构的分布控制系统。作为大系统，通过宽带和窄带网络，
29、可在很广的地域内应用。通过现场总线，系统可与现场智能仪表通信和操作。这是一类开放的系统互连的具有互操作性的系统，将成为分布控制系统的主流结构。 2）分散过程控制站+局域网+信息管理系统 由于采用局域网技术，通信性能提高，连网能力增强。 3）分散过程控制站+高速数据公路+操作站+上位机 经过对操作站、过程控制站、通信系统性能的改进和扩展，系统的性能己有较大提高。 4)可编程控制器PLC+通信系统+操作管理站 这是一种在电力系统应用比较多的分布控制系统的结构。尤其适用于企业级电力监控系统。现己有不少产品可以下挂各种型号的 PLC，组成PLC+分布控制系统的形式，用于实时的顺序控制和较多回路的连续控
30、制。 5)单回路控制器+通信系统+操作管理站这是一种适用于中、小企业的小型分布控制系统结构。它用单回路控制器(或双回路、四回路控制器)作为盘装仪表，信息的监视操作由操作管理站或仪表面板实施，有较大灵活性和较高性能价格比。(2)按实际应用中的系统结构类型分类在实际应用中，采用微处理器、工业级微机组成分布控制系统的结构可分为1）工业级微机+通信系统+操作管理机工业微机用以作为多功能多回路的分散过程控制装置，监控软件也应运而生。2)单回路控制器+通信系统+工业级微机工业级微机作为操作管理站使用。它的通用性较强，软件可自行开发，相应的管理、操作软件也有产品可购买。3 )PLC+通信系统+工业级微机与(
31、2)相类似，适用于顺序控制为主的场合。4)工业级微机+通信系统+工业级微机工业级微机各有不同的功能，前者作为分散过程控制装置，后者作为操作管理，相应的机型、容量等也可有所不同。5)智能前端+通信系统+工业级微机这是一种简易而较通用的分布控制小系统的结构，这种结构使用的场合较少。4.2.2通信网络的形式分布式控制系统一般多采用两种基本网络系统形式:主一从形式和同等一同等形式。其中主机一般是智能设备，如计算机或工作站，称之为主站，它肩负处理网络设备之间的网络通信指挥任务。从机多指现场智能变送器、可编程控制器、单回路调节器以及各种现场控制单元插板等。在主一从系统中，主站的程序设计为独立访问每个从属设
32、备方式，实现主设备和被访问的从属设备间的数据传送，而从属设备间不能够直接通信。如需在从属设备之间通信，必须先将信息传送到主站，在确定了传送对象后，主站再依次把该信息传送给指定的从站。这种主一从系统可整体控制网络通信，但整个系统的通信全部依赖于主站，因此这类系统需采用辅助网络主站，保证主机故障时网络仍正常运行。同等一同等系统不采用主站控制网络方式，相反，每个网络中的设备都有要求使用且控制网络的权力，能够发送或访问其它网络设备的信息。这类网络通信方式称为令牌传递。同等一同等系统的优点与主一从系统相反，由于每个网络设备都有权控制网络的数据链路通信，所以确定设备的控制权该、占有网络的时间，以及信息的类
33、别等都是困难的，但优点是当某个设备发生故障时，并不影响通信网络其余设备的运行。本系统将综合采用以上两种通信网络形式。在主控制室与从站之间采用主一从通信形式，这样使操作人员可以及时的汇总整个系统的参数，包括各个从站的参数，从而判断出整个监控系统的状态;而现场设备之间将采用同等一同等的通信网络，这样可以减少控制设备，并且防止产生数据处理瓶颈，从而增加的系统数据处理能力。4.2.3监控级设备人机交互级采用了两台工控机，其中一台作为备份机。工业控制计算机系统是以计算机为核心的实时检测与控制系统，系统主要组成部分有传感器、信号传输、信号处理、接口部分和处理机。系统由计算机系统控制各种现场信号的数据采集，
34、处理并对过程进行控制，以形成自动检测与控制。由于工业控制计算机相对于商用PC而言具有抗恶劣环境、结构扩充性能好、电压适用范围宽等诸多优点，因此近几年来工控机及其系统迅猛发展。工控机自80年代进入中国市场以来，目前己广泛应用于通信、导航、控制等领域。典型的工业控制系统利用通信接口连接主机与各种设备，将现场信号传输到控制级，再将控制级信息传输到监控级、管理级，从而形成系统信息传输的网络，实现从底层到上层的信息共享。由于工控机主要是对现场的一些实时信息进行准确、快速的处理，且一般都是在无人值守的环境下工作，因此与外界的通信就显得更加重要。考虑到电力监控系统数据计算量很大，而且是实时控制系统，现场各种
35、各样的干扰比较多，在一些环境下还要防潮、防震、抗冲击等。故系统采用工控机。计算机基本配置为:PW2.4G，500G硬盘，2G内存。为了使界面友好，更加方便操作，采用了17寸彩色显示器。工控机采用了全钢机箱、进气过滤网以及机箱正压技术，有效防止了灰尘进入机箱内部和发生碰撞等导致计算机损坏以及计算机不稳定的因素。主板采用ISA标准，可以方便的进行内部模块扩充，使其在维修和升级换代方面具极大的优势。键盘锁以及前置键盘插孔的设置，有效保证了操作安全以及防止误操作。为了提高可靠性，关键部件采用了工业级的产品，保证系统能够连续稳定地运行。4.2.4现场级和控制级设备可编程控制器采用模块化中型PLc系统，具
36、有功能强，快速，通用的特点，解决用户极快速处理要求或自动化任务中需要增加的数据处理能力，无排风扇结构，易于实现分布，易于用户掌握。它具有高速计算能力，完整的指令集，多点接口(MPI)和连网能力;内置功能，综合的诊断能力，口令保护，简便的连接系统和无限的插入模块组态。目前，有5种CPU为各种各样的需求提供了合适的解决方案，同时还有各种高性能模块可供选择。系统组成的模块包括:1)电源模块2)中央处理器S交流电源上，输出24V(CPU)有_5种具有不同性能的电源模块，它可以连接到的直流电。3)信号模块(SM)信号模块主要提供了数字量输入输出(DT/DO)和模拟量输入输出(ADAO)功能，选用了16路
37、数字输入模块，16路数字输出模块和8路数字输入输出模块。4)通讯处理器(CP)通讯处理器模块(CP)是用于连接工业网络的通讯模块，带有工业以太网接口和光纤接口。5)功能模块(FM)功能模块(FM)用于高速计数，定位操作(开环或闭环控制)和闭环控制，本实验演示平台中的可编程控制器未选用功能模块。(2)智能仪表电力监控智能仪表是集遥测、遥控、遥信于一体的多功能电力监控智能装置，能同时测量几百个参数，具有自动监控和保护功能，以及价格十分昂贵的专用电能质量分析仪器才具有的故障录波、事故记录、高速记录、谐波分析等功能。测量电量包括一回线路的所有三相交流电量，即三相电压、电流二电压不平衡度、电流不平衡度、
38、有功功率、无功功率、视在功率、功率因素、频率、双向电能、双向无功电能、视在电能等。因此一个电力监控智能仪表就可以取代所有常规的三相电量测量仪表及其变送。电力监控智能仪表有三对控制输出继电器，通过上位机软件可设定电压、电流、功率，功率因素、频率、谐波、电流反时限共11种普通越限控制输出和6种适合于中低压供电系统保护的高速输出，所有继电器均可手动控制，实现遥控。电力监控智能仪表提供定值越限监视和记录功能。在连续监测电压、电流、有功、无功、频率等所有三相电量的同时，电力监控智能仪表设置其中的电量越限报警一记录，对选定的电量进行连续的越限监视判断。在上位机监控软件中，每一个电力监控智能仪表都有一张定值
39、越限整定表，供用户根据需要选择被监视电量和设定其越限条件。电力监控智能仪表的故障录波功能在被监控的线路或设备发生故障时，通过开关量变位、电压电流越限、谐波失真越限、或手动方式等均能启动，真实记录故障电压电流波形。用户可以把录波长度设定为12, 18或36周波。录波结果带上口期和时间标志后存入电力监控智能仪表分配给故障波形的存储器，在微机上运行的监控软件自动读取和显示故障录波图，并同时显示故障录波启动时间，录波启动原因，便于用户正确分析和查找事故原因。电力系统和电力用户都十分关心电能的质量，而电能质量的显著的特征之一就是三相电压和电流的谐波畸变率和各次谐波含量。(3)通讯介质的选取当前最为常用的
40、现场总线通信媒介是双绞线和光纤:1)普通双绞线比较廉价，但双绞线在传输中的衰减很大，这就限制了普通双绞线在电力系统监控应用中的传输速率。一般要达到_500勒s的传输速率距离必须在100m内。2)由于变电所现场环境比较差，电磁干扰比较大，使双绞线的传输准确性也受到很大影响。3)光纤因出众的抗干扰能力和传输速率具有其极大的优势，用它代替双绞线实现现场总线通信可以使监控性能大大提高但成本比较高。对于电力系统，它的通信方式也是多种多样的，有电力线载波通信、音频电缆通信、微波通信、光纤通信、无线扩频通信和综合通信网等。对于一个企业电网而言，对于通信带宽和可靠性的要求各不相同，因此，通信方式不可能是单一的
41、一种形式，对于企业来说，光线通讯以其价格适中，抗干扰能力强，得到了口益广泛的应用。4.2.5监控系统实现的功能根据对国内企业电力部门的调查与研究，本系统将完成以下功能:(1)数据采集与处理通过总控单元对变电站各种模拟量、开关量、电度量、保护信息等实时数据进行采集和对必要的数据进行预处理并以一定格式存入实时库，定时更新，对各类操作控制指令经判断无误后发送至总控单元和执行机构。(2)安全监视监控系统通过操作员工作站对变电所内各种电气设备的运行状态实时监视，对各种运行参数实时显示，具有越限报警、报警显示以及报表定时和打印功能。(3)控制功能运行人员经键盘或鼠标对全站断路器、隔离开关、电容器组的投切、
42、电抗器的相角调节及整流电流输出电流控制，需经系统软件对其命令的合法性、控制系统闭锁条件进行检查，对非法命令和不满足闭锁条件的控制操作系统拒绝执行。监控系统可对运行人员的操作权限加以限制，只有“负责人”才可以设置系统的控制参数和报警界限，普通用户只能查看系统状态打印历史数据。(4)事件处理当变电站发生事故、故障和越限等事件时，监控系统将自动做一系列处理，如断路器跳闸，同时启动事故音响、退出相应画面、记录事故记忆、使画面相应故障点变色等。(5)画面显示可实时显示设备状态及重要参数的单线系统图、三相电压、三相电流曲线及各类运行图、实时工况图，形成各类报表统计等。(6) 操作及事故追忆记录 对运行人员
43、进行的所有操作及时间有准确记录，对任何事故触发都能记录下相关或所有的追忆量以便分析。 （7）历史记录 能对各类设备的运行情况进行统计记录，准确完整地一记录操作、定值变更、事故及故障等，可自动生成各类报表、口志，自动生成和进行事故画面硬拷贝等。 （8）无功补偿 作为监控系统的重要组成部分的无功功率补偿系统可以定期的自动调节系统功率因数，当系统功率因数波动较为剧烈时，也可以手动调节以使系统始终稳定在一个比较良好的状态。 (9)报警模块 当监控系统及各种单元发生故障和错误时自诊断系统能正确判断故障内容，发出报警信号。根据以上功能分析，本文将其中各个功能由相应各个模块来实现，具体模块构成以及在整个系统
44、中的位置如图2-4：显示模块工程机（PC）上位机数据采集与处理模块数据记录模块报警模块系统控制模块参数修正模块PLC现场仪表、设备下位机图2-4电力监控系统功能模块图5.结语本学期的楼宇自动化在桂武鸣老师的指导下完成，结合自己课余时间的学习，对楼宇自动化的概念与学习有了一定的提升。通过系统实现建筑物（群）内设备与建筑环境的全面监控与管理，为建筑的使用者营造一个舒适、安全、经济、高效、便捷的工作生活环境，并通过优化设备运行与管理，降低运营费用。在这个学期的楼宇自动化学习中，对自动化专业的应用领域有了了解，深知唯有学好相关的专业知识，才能在在将来自己想研究的领域里不断学习。我选的论文课题是楼宇自动
45、化电力供应管理监控系统，在写论文前，广泛查阅了与电力监控系统有关的知识，及相关的报告，对楼宇自动化电力供应管理监控系统有了一定的学习之后，便着手写论文，论文的格式参考中南大学自动化专业论文报告模板。这次的论文对自己查阅文献的能力有了很大的提升，得到了很好的锻炼。感谢老师的指导及同学的帮助。总之，控制技术在中国还是一个新兴的技术领域，随着更多的出现，将有更加先进的技术补充到这一领域中，使这一技术更加成熟、完善。参考文献1 王再英，韩养社，高虎贤. 楼宇自动化系统原理与应用. 北京: 机械工业出版社, 20112 殷际英，李玎一. 楼宇设备自动化技术. 北京：化学工业出版社，20043 智能电网用户端电力监控与电能管理系统. 周中 北京: 机械工业出版社, 2012