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建筑電氣自動化設計及發展趨勢的探討論文
電氣自動化是一門研究與電氣工程有關的研制開發、系統運行、電力電子技術、自動控制、信息處理及電子與計算機應用等領域的綜合專業性學科。下面是小編收集整理的建筑電氣自動化設計及發展趨勢的探討論文，希望對您有所幫助！
摘要：隨著科學技術的進一步發展,大量現代化電氣設備和裝置的安裝使用,已是現代化水平和質量高低的重要標志。隨著現代科技的不斷發展,電氣工程的組成部分越來越繁雜,高新技術在生產、科研和生活中的應用如:計算機網絡系統,高科技通訊系統等的推廣應用,使電氣工程所占的位置越來越重要。
關鍵字：建筑電氣;自動化設計;發展趨勢
引言
伴隨著用戶需求的提高和科學技術的進步,現代智能建筑在我國實現了健康而快速的發展。這種集服務、管理與系統結構及其最優化組合于一身的建筑模式,為用戶提供了安全、舒適、高效、節能的生活場所和辦公環境,并致力于最大限度地滿足不同用戶的個性化需求。
1.傳統電氣設計和自動化設計思想的基礎和特點
按傳統設計制造方式提供的電氣設備其控制、保護和計量主要由分立的、機械的、物理的方式和部件來完成,其相互之間的功能組合構成達到用戶要求的配電產品。與其對應的完全由計算機構成的自動化控制系統,通過軟硬件組態達到用戶要求的系統控制管理功能。上述兩類設備分別由不同類的制造商提供,界限徑渭分明,它們由項目設計人員依據標準的現場信號條件和統一的控制管理原則劃定互聯的明顯界面,進行協調連接。電氣設計根據用電設備的用電負荷、負荷特點和用電設備的分布情況,設置高中低壓變配電系統。進而根據供電方條件、要求和用電設備要求和特點進行高中低壓變配電系統二次計量、保護、控制的設計；根據工藝控制要求和自動化系統要求,進行配電系統末端的用電設備就地控制設備的設計。
2.設備與技術發展為設計提供的現實基礎條件
高壓配電柜內的綜合保護控制器、綜合電量計量器,低壓配電柜內的自動空氣斷路器中的計算機控制模塊、馬達控制中心中的軟啟動器、變頻器的可控硅觸發數字控制器,就地機電設備中的小型PLC控制器,閥門電動裝置調節控制器,現場過程儀表,這些都可用現場總線連接在一起,以相同的通訊協議進行數據通訊。這些由于芯片嵌入、機電一體化、網絡通訊及其標準化統一所帶來的發展變化,使得測量和控制徹底的分散化于現場設備層得以實現。現場通訊總線上的人機界面設備通過DDE方式采用商業化通用多平臺監控軟件,提供運行管理人員介入系統的手段,并且不受時間、地點的限制。同時現在的監控組態工具軟件亦有統一的標準IEC1131-3,系統制造商均對此予以支持。從控制系統拓撲結構上看,以現場總線為通訊媒介,只分為人機界面管理計算機、現場控制器兩個層面。現在有幾大現場總線組織制定了相應的幾種現場總線通訊協議,符合同種通訊協議的現場控制器、儀表、嵌入式控制裝置可方便的通過現場總線連接組成控制系統。監控管理計算機可通過專用或商用通訊網絡與更加廣泛的管理系統相聯系。
3.建筑電氣自動化設計要點
3.1中央控制室
中央控制室是指由變配電直接引出的回路供電。在中央控制室內部必須設有專用的配電盤，而其負荷等級必須要高于高層建筑中的最高級別，在常規情況下系統供電電源的電壓要控制在±10%，頻率變化得小于±1Hz，波形失真率應當控制在20%以下。中央管理計算機要設置UPS不間斷供電設備，其容量主要涉及到高層建筑設備自動化內的用電設備總和，需要時可以擴大容量，保持半小時以上的供電時間。中央控制室還要盡可能靠近控制負荷中心，與水泵房、電梯機房、變電所要保持在20m以上的距離。室內控制的操作臺需要設置2m的距離，在設置臺離墻布過程中在后臺要留有2m以上的檢修距離，并且要做好陽光直射的防護措施。中央控制室需要選擇抗靜電架空活動地板，其高度要保持在25m以上。
3.2電氣監控系統
電氣監控系統的主要功能就是對設備的運行狀態及多發故障進行監控。在發生故障時能夠及時切斷工作，從而避免擴大故障的影響范圍。電氣監控系統與自動化系統的組成部分基本一致，主要包括測量參數、分析邏輯、執行程序等。測量主要是通過保護設備的正常運行及把獲取的參數傳輸到監控系統，使監控系統對測量參數進行處理后從不同角度顯示出來，然后對檢測參數及整定值實施對比分析，這樣就能得到實時掌握保護設備運行情況的作用。在電氣系統或被保護設備被邏輯判斷出現故障時，監控系統需要立即把輸出保護信號傳達給執行元件，以起到保護裝置動作的作用，執行部分把邏輯信號放大后參照相關的指令信號來控制任務。電氣自動化系統的監控參數主要涉及到了電流、電壓、功率、頻率、相位、電量等，而數據信號、測量方式、儀表形式、控制對象缺少專業水準，尤其是執行部分主要是以接觸器、電磁機構、繼電器作為主要結構。由于電氣監控系統對系統物理量參數監控廣、人工操作少，所以必須對系統設置獨立的保護裝置。
3.3電氣接地
在現如今的高層建筑供配電設計上，接地系統的設計已經占據了相當重要的地位，它與供電系統的安全性和可靠性有著密切關系。尤其是近年來大量的高層建筑的出現都對接地系統的設計提出了更高的要求。電氣接地的主要方式分為以下兩種：
3.3.1TN-S系統
TN-S一個三相四線加PE的接地系統。該系統主要用于高層建筑內的獨立變配電所。其特點是，保護接地線PE與中性線N在變壓器中性點共同接地，除此之外，兩線不存在任何的電氣連接。PE線使不帶電，而中性線N是帶電的。這樣的系統已經完全具備了安全、可靠的基準電位。在計算機等電子設備沒有特殊要求的時候，基本上我們都會采用這種接地系統。在高層建筑里，單相電的設備較多，其負荷也相對較大，三相負荷一般都是不平衡的，所以在中性線N中都有隨機電流。
3.3.2TN-C-S系統
TN-C-S系統是由兩個接地系統組成，一部分是TN-C系統，另一部分是TN-S系統，分界面在N線與PE線的連接點上。該系統一般用于高層建筑的供電由區域變電所引來的場所，進戶之前用TN-C系統，進戶處做重復接地，進戶后變成TN-S系統。
4.新設計思想與未來技術發展趨勢的契合
嵌入式控制裝置將覆蓋全部現場設備,現場總線通訊協議統一至最少的數量,嵌入式控制裝置具有完全符合標準現場總線通訊協議的網絡通訊功能,現場總線網絡上的全部節點設備的數據庫為分布式實時數據庫,這些就如同PC及其外設的USB接口形成一樣。同樣智能化、分布式、扁平化的設備控制系統構成的生產過程,也是生產管理系統的主要組成部分,數據共享、快速、高效、可靠、低成本也是扁平化管理系統的特點。為了實現上述功能,在進行未來的設計工作中要求設計人員既要進行電氣系統設計,又要能對嵌入式控制裝置進行編程組態,同時還要完成基于現場總線通訊協議網絡的構架及其監控軟件(包括數據庫)的組態。這樣一個項目的設計工作過程無論從人員還是到流程亦是快速、高效、扁平化的。
5.結束語
電氣自動化是一門研究與電氣工程有關的研制開發、系統運行、電力電子技術、自動控制、信息處理及電子與計算機應用等領域的綜合專業性學科。電氣自動化被應用于高層建筑中，能夠為用戶提供最佳的服務，同時為物業的設施管理提供了先進的技術支撐，充分現在現代高層建筑的優越性。
參考文獻 ：
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