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供配電系統設計的基本要求范文1
[關鍵詞]數據中心；供配電系統；可靠性；UPS 容錯；冗余
中圖分類號：TF046.6 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）16-0075-02
0 引言
隨著云計算、大數據、物聯網等產業的加速發展，社會各界對信息系統的應用越來越廣泛，信息和數據量呈幾何級增長，由此對數據中心的需求日益增加，對數據中心的要求也不斷提高，而數據中心對供配電系統的可靠性要求越來越高。
1 設計標準及數據中心分級
設計一個數據中心首先需要根據數據中心的使用性質、管理要求、網絡中斷所導致的經濟損失與社會影響程度等具體要求來確定機房的等級，再按照相應等級確定適合的供配電系統。數據中心設計主要標準和機房分級如下：
GB50174-2008《電子信息系統機房設計規范》將機房劃分為三級：A級（容錯）、B級（冗余）、C級（基本）。
GB50174-201X《數據中心基礎設施設計規范》（2016年該規范已通過審查，即將）將數據中心劃分為四級：A級（容錯數據中心）、B1級（冗余和同時維護）、B2級（冗余配置）、C級（基本要求）。此規范劃分的機房等級與美國標準TIA-942《數據中心通信設施標準》劃分的TierⅣ、TierⅢ、TierⅡ、TierⅠ機房等級一致。
2 數據中心供配電要求
A級機房內的場地設施應按容錯系統配置，系統運行期間，場地設施不應因操作失誤、設備故障、外電源中斷、維護和檢修而導致電子信息系統運行中斷，需要提供兩套相互獨立且互為備用的供電系統。
B級機房內的場地設施應按冗余要求配置，系統運行期間，場地設施在冗余能力范圍內，不應因設備故障而導致電子信息系統運行中斷，保障一條供電回路故障或維護不會導致系統運行中斷，需要提供一套備用供電回路。
C級機房內的場地設施應按基本需求配置，在場地設施正常運行情況下，應保證電子信息系統運行不中斷，僅要求滿足正常工作需要的配電回路。各級機房供電要求如下：（見表1）
3 數據中心供配電系統設計
3.1 數據中心供配電系統拓撲
供配電系統拓撲圖見圖1。數據中心機房供配電系統根據設備所在的位置一般可分為三級配電：①第一級：由變配電房、柴油發電機房至UPS機房的配電；②第二級：由UPS機房內部至列頭柜的配電；③第三級：由列頭柜至機柜的配電。
下面以目前需求最多的A級數據中心機房為例，具體說明各個供配電系統的組成。
3.2 數據中心機房市電系統和發電系統
A級數據中心機房應從兩個獨立的區域變電站專用回路上分別引入一路10kV市電電源，以專線方式沿不同的敷設路由引接至數據中心。兩路市電電源的供電容量應為全冗余，變配電房10kV主接線采用單母線分段方式，正常時兩段母線應同時供電運行。每一路市電電源的供電容量應能滿足全部一、二級負荷的需求，包括UPS電源系統、機房空調、機房照明、蓄電池充電及消防負荷用電等。
供配電系統設計的基本要求范文2
關鍵詞：供配電；無功補償；功率因數；生產效益
Discussion on Reactive Power Compensation of Factory Supply and Distribution System
Wang lei
（ Xin Di Electric Power Co.， Ltd. Tangshan Hebei 064100 ）
Abstract： Industrial production has put forward higher requirements on the stability and quality of power distribution with increasing levels of modern industry. Reactive power compensation techniques and methods for factory supply and distribution system is discussed and analyzed based on the composition and design of the plant for the principle of powder distribution system analysis， and the power factor improvement of reactive power compensation methods is proposed. The results provide assistance on reduction and the improvement of production efficiency total energy consumption.
Keywords：power supply and distribution； reactive power compensation； power factor； production benefit
引 言
電能在我國國民經濟建設和社會發展中起著不可代替的作用。尤其在工業方面，作為工業生產的主要能源和動力，電能的重要性在于促使工業生產實現電氣化以此帶來的生產效益，可以大大提高產品產量和質量、提高勞動生產率、降低勞動成本，極大推動和支撐了我國現代化工業發展。然而，在工業用電量大幅增加的用電負荷中，無功負荷電流和諧波電流不僅增大了供配電系統的損耗，還可能引起機械設備的系統故障，造成無功功率嚴重不足，電壓水平降低，造成電能的無功損耗。隨著國民經濟的發展，供配電的穩定性和質量性成為工業用電標準性的基本要求，如何采取技術措施降低供配電無功損耗，提高用電質量，成為急需解決的問題。
1 工廠供配電系統
工廠的供配電系統是指所需的電力能源從進入工廠開始到所有用電設備終端的整個電路網，其包括總降壓變電所、高壓配電線路、分變電所、低壓配電所及用電設備等。其是根據各個車間的負荷數量和性質，生產工藝負荷量要求及負荷布局和國家供電要求，安全可靠的對全廠電能的應用進行經濟型分配系統。供配電系統的設計主要包括：（1）工廠電能負計算；（2）工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺數及容量選擇；（3）工廠總降壓變電所主接線設計；（4）廠區高壓配電所系統設計；（5）工廠供配電系統短路電流計算；（6）改善功率因數裝置設計；（7）變電所高、低側設備選擇；（8）變電所的接地設備選擇等。
工廠供配電系統的最終目的是為了滿足工廠正常運營所需電能，為了達到電能的合理分配和穩定使用，供電系統必須滿足幾個基本要求：（1）在供配電過程中，不能發生人身事故和機械設備事故；（2）滿足工業生產中對供配電的可靠性要求；（3）滿足工業生產對電壓質量和頻率的要求；（4）供配電系統應當經濟實用，節能環保。
2無功補償技術
2.1 無功補償的原理
工廠供配電系統是否能穩定高質量的為工業生產提供電能，在于無功潮流分布的合理性，是否能夠滿足電能消耗對無功電源容量的需求。工廠配電系統因需滿足整個工廠電能需求，其電網的復雜性對無功功率提出了更高的要求。此外，功率因數和電壓降低將降低電力的傳輸能力，降低機械設備的應用效率，引起損耗增加。
無功補償是通過技術措施提高功率因數和電壓，從而改善電能消耗環境，達到節能環保的目的。在供配電系統中，各級輸配電設備和輸電網絡都有一定的電能損耗――有功功率，其中以低壓配電設備無功功率最大。為了最大限度的減少電能損耗，提高功率因數，無功補償系統應當滿足如下原則：（1）全面規劃、合理布局、分級補償、就地平衡；（2）集中補償和分散補償結合，以分散補償為主；（3）高壓補償和低壓補償結合，以低壓補償為主；（4）調壓和降損結合，以降損為主。根據這些原則，建立無功補償系統，降低電網傳輸損耗，提高功率因數，降低線路的有功損耗，增加設備的無功功率，提高機械設備的生產利用能力。
2.2 供配電系統的無功補償方法
無功補償的具體實現方式：把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯接在同一電路，能量在兩種負荷之間相互交換。這樣，感性負荷所需要的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率補償。一般供配電系統的無功補償方式主要由變電站集中補償方式、低壓集中補償方式、桿上無功補償方式和設備終端分散補償方式，其性能見表1。
表1 無功補償性能對比
工廠供配電系統是一個復雜的電網，根據補償對象的不同選擇合理的無功補償方式，改善電壓質量，提高功率因數，保證供配電系統的安全性，降低供配電系統中的電能損耗。
3 工廠供配電系統的無功補償
3.1 功率因數
功率因數cosφ反應了輸出的視存功率被有效利用程度，是衡量電力設備效率高低的一個重要系數，功率因數越低，說明電路用于交變磁場轉換的無功功率大，供電損耗大，從而降低了電力設備的利用率。所以，在工廠供配電系統中，為了保證電壓質量和節能環保，功率因數越大越好。功率因數理論上可以達到最值1，然而在電能的傳輸過程中，電能損耗是不可避免的，其值與電路的負荷有關，對于具有大量感應電動機、電焊機、氣體放電燈等電感性負荷及感性變壓器的工廠供配電系統來說，功率因素小于1，為了充分發揮設備潛能，改善設備運行性能、提高其自然功率的情況下，需要增設功率因數補償設備。
（1）在一定的電壓和電流控制下，功率因數的提高可以增加設備的有功功率P30，充分發揮設備潛力，提高設備的利用效率，降低設備損耗；
（2）功率因數的提高，補償后的電壓與補償前的電壓近視相同，保證了電壓額度，降低了電壓損耗，在此基礎上，降低了有功功率P30損耗，當功率因數從0.78-0.85提高至0.95時，有功功率損耗可降低20%-45%；
（3）功率因數的提高，在有功功率P30不變的情況下，無功功率Q30減小，視在功率S30也降低，相應負荷電流也得以減小，這將使供配電系統的電能損耗和電壓損耗相應降低，既降低了電能損耗，又提高了電壓質量，并且對供配電設備的選擇提供了便利。
3.2 負荷計算及無功補償
對供配電系統進行無功補償，首先需要清楚供配電系統中設備和電路的電能負荷，根據負荷量和想達到的功率因數值來計算無功補償值，進而進行供配電系統的無功補償。供配電系統負荷計算包括計算負荷和平均負荷：計算負荷是一個假象的持續負荷，等同于同一時間實際變動負荷產生的熱效應，作為電器和導體的選擇依據；平均負荷是單位時間內實際消耗電能，其作為最大負荷和電能消耗量的計算依據。
負荷計算方法主要由需要系數法、二項式等，而工廠供配電系統設備較多，而設備容量差值較小，所以通常選用需要系數法來計算（見式1-4），針對計算的工廠供配電系統總負荷量來對無功補償兩進行計算，具體做法如下：
（1）針對工廠供配電系統提供的各設備用電功率和系數來計算工廠總負荷量包括有功功率P30、無功功率Q30、視在功率S30和計算電流I30；
（6）配置完成后，重新進行供配電設備負荷和功率因數計算，達到設計要求方可。
4 結 論
針對工廠供配電系統負荷對設備電能消耗進行計算，并根據預期達到的功率因數進行無功補償，降低供配電系統的電能消耗和設備損耗，做到無功功率平衡，對工廠供配電系統的保障和生產電能的供應提供保障。目前工廠供配電系統中無功補償主要是針對達到的預期功率因數來制定的，雖然在一定程度上達到了節能的效果，但如何真正達到經濟型功率因數，做到無功補償，還需要得到技術上和經濟上的設計方案支持。
參考文獻
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[4]錢銳. 基于PLC的供配電繼電保護優化及監控系統實現[D]. 東華大學，2014
供配電系統設計的基本要求范文3
關鍵詞：民用建筑，供配電設計，可靠性，經濟性。
中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：
一、民用建筑供配電設計應遵循的基本原則
在對民用建筑的供配電進行設計時，應當遵循以下幾點原則：其一，可靠性原則。這是民用建筑供配電設計必須遵循的原則之一，按照實際用電負荷等級，要求在供配電系統應當在任何運行方式喜愛都能夠提供連續的供電，以確保供電可靠性；其二，簡潔性。供配電系統的主接線設計應當盡可能簡單、明顯，盡量不要存在多余的電氣設備，并確保某些設備及線路的投切應當便于操作且分合閘要直觀。這樣的設計不但能夠避免誤操作，而且還能進一步提高供電系統的運行可靠性，同時還可以使各類故障的處理也更加簡單迅速；其三，安全性。應當確保在實施所有操作切換時，作業人員及電氣設備的安全，并保證能夠在安全的條件下進行檢修和維護工作，并且還要確保所有的電氣設備都在額定電壓和電流的情況下工作，一旦發生事故應當能夠及時對故障部位進行切除；其四，選擇性。在進行供配電系統設計時，應當從控制故障事故范圍擴大的角度進行考慮，這就要求應當有選擇地進行斷路器配合，但是若是選擇性大幅度提高有可能會影響經濟性，因而，選擇性的設計應當盡可能在較為重要的回路上考慮，這一原則在進行普通回路設計時一般可予以忽略。
二、民用建筑對供電系統的設計要求
目前的供電系統在安全性、經濟性等方面都難以滿足當下民用建筑的用電符合需求，因為對于民用建筑的供電系統也有了新的要求。未來的供電系統主要發展方向為小型化、節能化、安全化以及自動化。從目前的情況下來看，我國對于供電系統的供電可靠性仍然有不足的問題，對于一些重要供電設備的可靠性和安全性也有待提高，此外，還需要對低壓配電部分的安全性重視起來。就目前的情況考慮，民用建筑的供電系統設計需要做到以下等幾項基本要求:
1安全性。隨著用電負荷的集中化，城市電力電網也逐漸山架空向電纜方向過渡，從配電方案到變壓器等電力設備的要求都必須達到國家所規定的技術規范標準，還要保證人身和設備的安全。
2節能性。目前的電氣設計人員在進行容量計算時，往往沒有注意到公用變壓器和專用變壓器的負載不同二進行計算上的區別，欠缺在節能性上的考慮，造成變壓器長期過于輕載地運行，從此大大降低了運行效率，給供電部門增加了不必要的經濟消耗。
3經濟性。在符合上述要求的情況下，盡量簡化供電系統的設計方案，減少開發商的投資成本，降低設備和維修的費用。并且還可以減少用戶的用電量耗費。
三、民用建筑對供配電系統可靠性與經濟性的設計方法
1 電力負荷。電力負荷根據供電可靠性及中斷供電在政治、經濟上所造成的損失或影響程度，分為一級負荷、二級負荷及三級負荷。具體劃分如下：一級負荷。中斷供電將造成人身傷亡、重大政治影響、重大經濟損失、公共場所秩序嚴重混亂等情況之一的用戶或設備。一級負荷應由兩個獨立電源供電，保證有一個電源持續供電。一級負荷中的特別重要負荷.需要考慮一個電源系統在檢修或故障的同時，另一電源系統也發生故障的嚴重情況，所以除上述兩個電源外，還必須增設應急電源。應急電源系統可根據電網的具體條件和負荷本身允許中斷供電的時間，采取獨立發電機組，電網中的第三路獨立電源、蓄電池或其組成的交流不間斷電源裝置；二級負荷。中斷供電將造成較大政治影響、較大經濟損失及公共場所秩序混亂的用戶或設備。二級負荷的供電系統應在變壓器或線路常見故障時不中斷供電或中斷供電后能迅速恢復供電；三級負荷。不屬于一、二級負荷的。三級負荷對供電無特殊要求，僅保證其正常情況下的用電。
2 配變電所。1）所址選擇。配變電所的組成一般包括：高壓配電室、電容器室、變壓器室、低壓配電室、控制室、工具材料室、檢修場地、夜班休息室等，具體工程中可按簫要組合。在采用不帶可燃油的高、低壓配電裝置和非油浸電力變壓器及非可燃性油電容器時，只要具有不低于規范要求的防護外殼，允許將其設在同一房間內，配變電室的組成將更趨簡化。2）對土建專業的要求?？扇加徒娏ψ儔浩魇业哪突鸬燃墤獮橐患墶７侨蓟螂y燃介質電力變壓器室、高壓配電室和高壓電容器室的耐火等級不應低于二級。低壓配電室和低壓電容器室的耐火等級不應低于三級。長度大于7m的配電室應設兩個出口，并盡量布置在配電室的兩端。3）變壓器、配電室、電容器室、控制室應有防止雪和小動物從門、窗、電纜溝進入屋內的措施。配電室、電容器室和各種輔助房間的內墻表面均應抹灰刷白。配電室、變壓器室、電容器室的頂棚及變壓器室的內墻面應刷白。地面采用高標號水泥抹面壓光或用水磨石地面。
3 節能設計。節省能源是找國經濟建設中的一項重大政策，節約用電又是節省能源工作中的一個重要方面，它直接關系到企業的經濟效益和人們的日常生活。在高層建筑的電氣設計中，要把電能消耗指標作為全面技術經濟分析的重要組成部分。節電的設計方案，應根據技術先進、安全適用、經濟合理、節約能源和保護環境的原則確定。采用合理的配電方式，采用高效率變壓器、電動機和照明光源、無功功率辛嗜裝置和設備監控電腦系統等措施，減少電能損耗，節約用電。采用壁燈時需將容量提高一級或增加盞數。
四、供配電系統設計的改進
1提高供電系統功率，減少線路上的損耗。通常電氣設計人員在設計供電系統時，只是通過提高變壓器前段的線路功率來做補償，沒有提高負載側線路上的功率。這樣一來，表而上供電部門承擔的線路損耗好像減少了，實際上開發商和住宅用戶所承擔的損耗絲毫沒有減少。
2選擇功率損耗較小的斷路器。目前市而上的斷路器種類多樣，從節能性方面考慮的話，減少斷路器的功率損耗是非常重要的。除此之外，改變斷路器的接線方式或者改善電箱的結構也可以減少斷路器的功率損耗。
3減少變壓器、斷路器等設備的功率損耗。通過減低配電房內的溫度，可以減少變壓器和斷路器等設備的功率損耗，因此在設計配電房時，應注意通風良好，降低供電設備的環境溫度。如果配電房的面積允許，建議最好取消表壓氣的保護外殼，從而使變壓器的散熱能力上升。
4采用環網供電。由于單回路放射式的供電系統成本較高;可靠性差，采用環網供電系統，不但可以節省成本，也能提高供電的可靠性和安全性。采用環網供電系統，使東西兩區各成一環，環網單元采用箱式變電站，單線單環。為了限制斷路容量并簡化繼電保護，住宅小區的兩個環網供電系統，應采用開環運行的方式。環網在運行過程中，通常會在某點用
負荷開關斷開，形成兩個獨立的供電系統，此斷開點成為開環點，分為正常開環和故障開環。之所以設置開換點為的是能夠保證單電源網絡的兩端斷路器不會同時斷開，提供供電系統的可靠和安全。
五、結論
總而言之，民用建筑供配電所設計是一項較為復雜且系統的工作，供配電設計質量的優劣不但直接關系到居民用電，而且還會對電網供電帶來一定影響。為此，在進行民用建筑供配電設計過程中，必須采取科學合理、切實可行的設計方案，并將所有可能影響供配電可靠性的因素都考慮在內，從最經濟的角度進行設計。實際設計中，要求設計人員必須遵循安全性、可靠性和經濟性的原則，只有這樣，才能設計出最符合要求的民用建筑供配電系統。
參考文獻
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[2] 張誠.談談民用建筑配電系統的節能設計[C]福建省建筑電氣2010年年會論文集，2010（9）
供配電系統設計的基本要求范文4
[關鍵詞]電力監控系統 配電設計 應用
中圖分類號：TM642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）12-0026-01
電力監控系統是保證配電體系平穩順利進行的重要組成部分，隨著我國經濟的快速發展，大多數企業都是依靠電力進行運轉，如今電力運營成為大多數企業發展的重要能源。隨著電力使用量的不斷增大，電力成本也隨之上升。同時，科學技術的迅速發展用科技代替人力的成為管理的一大趨勢。電力監控系統對提高配電設計的管理效率、減少運營成本有著重大影響。下面則是本文對電力監控系統在配電設計中的應用所進行的分析。
1 電力監控系統的基本概述
作為電力運營不可或缺的電力監控系統在科技迅速發展的今天，其作用越來越明顯。下面主要針對電力監控系統的概念、功能進行介紹。
1.1 電力監控系統基本概念
電力監控系統主要是以計算機技術、網絡技術、控制技術、現代電子技術等先進技術為依托，以實現對配電系統的集中監控管理為目標，利用遙控、遙調、遙信、遙測等手段，通過采集數據、進行數據分析等對電力系統進行智能化管理。通過電力監控系統，能夠實現電力系統的透明化，為電力系統的運行提供保障。
1.2 電力監控系統的基本功能
電力監控系統的基本功能主要有數據采集、事件順序記錄、故障記錄、遠程操作、安全監視、數據處理、電能質量監視七個方面。第一，數據采集又由模擬量的采集、開關量的采集和電能計量組成，通過模擬量采集實現對各段電壓、電流、功率等數據的采集，通過開關量的采集實現對各個開關的檢測，通過電能計量實現對有供電能和無供電能數據的采集；事件順序記錄主要是對各種狀態的記錄，以保證數據的安全性；故障記錄主要是針對與故障有關的電流、電壓及其相關故障的記錄；遠程操作是為了應對故障現象發生時的操作，從而保證在發生故障的情況下不至于自亂陣腳；安全監視主要是對第一步驟中所采集的模擬量進行監視，保證電力的安全運行；數據處理主要是指對數據的分析及記錄存儲，通過數據處理能夠方便查閱，為用戶提供便利；電能質量監視是指對導致電力故障的相關問題進行監查以確保電力系統的順利運行。
2 電力監控系統的設計
電力監控系統的設計主要包括電力監控組態軟件的設計、網絡設計和現場智能監控設計三個部分，下面本文將針對這三個部分進行分析。
2.1 電力監控組態軟件設計
電力監控組態軟件主要是應用組態功能，對數據進行采集和監控，方便工作人員獲得實時數據，從而實現監控。電力監控組態軟件通過其繪畫功能、編輯功能、身份校驗功能、報警功能、OPC接口功能等實現對數據的監控，以及對相關故障的預防，保障電力監控的實施。
2.2 網絡設計
電力監控系統以實現分散控制、集中管理為主要目標，采用現場總線技術傳輸現場采集的數據。通過網絡設計能夠快速準確的傳達相關數據及操作指令。本文主要介紹三個網絡設計方案，供大家參考。第一，適用于集中且較小型的系統，在這種情況下可以利用其優勢，采用總線貫穿的方法，將智能設備貫穿連接在一條總線上，之后通過借口轉換器實現與監控主機的數據傳輸交換；第二，適用于相對分散且龐大的系統，是指將各個設備就近與現場總線相連接然后再將各總線接入網關；第三，適用于多個子變電站的大系統，在這情況下，需要嚴格控制系統的穩定性，這就需要有一臺設備作為電力監控中心的主機，主要負責現場內部的監控，同時還需一臺主機控制其他系統的監控，下設多個子站監控主機分別進行監控管理，不僅能提高主機運轉效率，還能有效保障系統的穩定。
2.3 現場智能監控設計
現場智能監控設計關系著整個電力系統功能的發揮，尤其是對現場智能監控設備的選擇，必須在考察用戶選擇、分析電力網絡結構及其電力負荷的基礎上進行選購?，F場智能監控設計主要是針對監控設備獨立完成數據的采集與傳輸功能，主要解決了在網絡故障情況下實現對現場電力系統的監控。
3 電力監控系統在配電設計中的應用
隨著我國經濟技術的不斷發展，電力監控系統在配電設計中的作用越來越大，在配電設計中實現電力監控有助于提高電力系統的運轉速率，實現安全便利的管理?，F階段，我國電力監控系統大多實現了智能化管理，本文將主要針對智能電力監控系統在配電設計中的應用進行分析。
3.1 智能化電力監控系統
智能監控就是通過有計算機技術、網絡技術等高端技術的智能化改造，實現智能化操作。利用網絡進行機器監控管理代替人員管理，確保配電管理的透明化，從而提高電力系統的穩定和安全性。智能電力監控系統可以實現與其他智能裝置進行有效組合，實現多方面管理，同時智能化也具有網絡的某些特征，例如信息共享、開放性能良好等，對提高工作效率與安全有著極大影響。采用智能化電力監控系統能夠有效減少在配電設計中的人工失誤，提高工作準確性，管理的安全性，減少故障維修，從而節省了電力運營成本。實現智能化電力監控，對于提高工作的智能性也有著較大的意義，對提高我國的技術水平推動電力產業的發展都有著深遠意義。
3.2 電力監控系統的設計
對于電力監控系統的設計主要包含系統配置選擇和考察監控系統基本要求兩個方面。對于電力系統的配置要根據其現場情況而定，前文已有描述。監控系統的基本要求主要是采用遙測、遙信、遙控、可設定告警輸出、就地顯示等多個方面進行檢測實現對主中壓進線回路、低壓進線回路的監控，從而實現對配電設計的監控。
4 總結
總之，現階段我國經濟技術發展迅速，傳統的電力監控系統已經不再適用于當前的配電設計，電力監控系統在配電設計中的應用不僅提高了電力系統的運作效率，有效保證了系統安全，還能實現對配電現場的適時監控。既解決了電力系統在故障情況下的監控，也更進一步提高了系統的穩定性。我國必須重視電力監控系統在配電設計中的運用，提供高端服務，滿足客戶不斷嚴格的要求，推動我國電力事業的發展。
參考文獻
[1] 陳宇雷.電力監控系統在供配電設計中的應用[J].硅谷，2012，9（26）：12-14.
供配電系統設計的基本要求范文5
關鍵詞：PLC；供配電；監控系統
中圖分類號：X924文獻標識碼： A
一、供配電計算機監控系統方案設計
（一）監控系統的系統設計
監控系統采用分層分布式網絡結構，分為站控層和間隔層，站控層與間隔層直接經過站控層網絡連接。根據《國網公司220kV變電站典型設計》監控系統配置原則(監控層設備之間宜采用雙以太網通信，間隔層設備通過網絡接口與站控層通信)，計算機監控系統采用雙以太網方案。
（二）控制范圍及控制方式
1、控制范圍：全站的斷路器和電動隔離開關。
2、控制方式：采用三級控制方式，斷路器分別在遠方、操作員站和測控柜上控制，隔離開關分別在遠方、操作員站和配電裝置處控制。
（三）操作方式
1、設置操作權限；依據操作員權限的大小，規定操作員對系統及各種業務活動的使用范圍。
2、操作的唯一性；在多種操作方式下，如確定一種操作方式，那就必須閉鎖其它操作方式。
3、對運行人員的任何操作計算機都將做命令合法性檢查和閉鎖條件檢查。
4、操作應按選點、校驗、執行的步驟進行。
（四）供配電監控系統的參數采集
1、各主要設備的模擬量有：主變壓器：各側電流、有功功率、無功功率、線圈溫度、油溫；站用變壓器：低壓側電流、低壓側電壓；線路：電流、有功功率、無功功率：母線：電壓、頻率；分段/母聯：電流；靜態補償裝置：電流、無功功率；直流系統：蓄電池正反向電流、蓄電池電壓、充電器進線電流和電壓、直流母線電壓、直流系統正對地電壓、直流系統負對地電壓。
2、各主要設備的開關量有：所有高壓斷路器位置(雙位)；所有隔離開關(雙位)、接地刀閘位置；380V斷路器位置；重要的380V電動機斷路器位置；直流主回路開關位置；保護動作總信號；重合閘動作信號；備自投動作信號；變電站事故總信號；就地/遠方轉換開關位置；斷路器操動機構異常信號；控制回路斷線信號；保護報警信號；保護裝置故障信號；本體設備異常信號；自動裝置異常信號；直流系統異常信號；火災報警裝置故障信號。
（五）系統接口設計
整個監控系統應具有如下通信接口：遠動通信接口(預留接入局域網手段)；與保護裝置的通信接口；與直流系統的通信接口；與電度計量裝置的通信接口；與消防報警裝置的通信接口；與GPS的對時接口；與視頻監控系統的接口。
二、PLC的控制流程
本課題所設計的基于PLC的變電站主控樓供配電系統是通過PLC來實現對主控樓供配電系統的實時監控，主要是故障電源的自動切斷、備用電源的自動投入以及故障恢復后電源的自動投入。
（一）控制要求
1、正常供電時所用電l、所用電2分別為母線I、母線H供電，中間連線斷路器斷開。
2、有一路母線失壓，故障電源切除后中間連線斷路器合閘，另一路電源為兩路母線供電。若母線復壓，復壓母線進線斷路器合閘，中間母線斷開。
3、兩路母線均失壓，切斷兩路電源進線斷路器后延時，自備發電機投入。有一路母線復壓則復壓母線進線斷路器合閘，自備發電機切斷。
4、備用電源自動投入的基本要求：
(1)常用電源失壓或低壓時，備用電源自動投入裝置應先將該電路電源切除后，備用電源自動投入。
(2)常用電源切除或備用電源無電時，備用電源自動投入裝置都不該動作。
(3)備用電源自動投入裝置只允許動作一次。
(4)常用電源正常停電操作時，備用電源自動投入裝置不應動作，以防備用電源投入。
（二）控制流程圖
（三）PLC程序編制
1、首先，起動TwinCAT PLC并選擇“File”“New”選項。
2、點擊“Project”“Add Object”命令來建立一個POU。TwinCAT PLC自動地把這個POU定名為做IN，不能改變這個名稱，也不能改變這個POU(PRG)的類型，因為每個項目需要一個名稱為MAIN的程序。
3、在MAIN中，定義相關器件的地址、類型。
4、編寫程序
編程組織單元(POUs)由函數，功能塊和程序構成。每個POU由說明語句部分和語體組成。語體用IEC編程語言編寫:指令表Instruction list(IL)，結構化文本Structured Text(ST)，功能塊圖Function Block Diagram(FBD)，梯形圖Ladder Diagram(LD)或順序功能流程圖Sequential Function Chart(SFC)。
（1）控制程序梯形圖:
在Tw1nCATPLC中我們選擇用梯形圖(LD一Ladder Diagram)來編制供配電系統的控制程序，它可以清晰、直觀的顯示被控對象的動作過程。梯形圖是一種圖形編程語言，類似于電路原理圖。
（2）監測程序
由于供配電系統監測過程中，將會有大量電流、電壓等值的數值進行計算和進制的轉變，我們選擇用適合應用于復雜算術計算的結構化文本(ST)來編制監測程序。
將程序寫入Tw1nCATPLC中。選擇“Project”子菜單中的“Build”對所編輯的程序進行編譯，編譯后在最下方的小畫面中將會出現編譯的結果:若有錯誤或警告會列出錯誤或警告的原因和地址，根據這些提示對變量的定義或梯形圖進行修改，繼續編譯直至編譯無錯誤。
（四）把程序下載到PLC中
l、啟動系統管理器Tw1nCATSystemmanager，
2、添加I/0 Devices，選擇Ethernet一Virtual Ethernet Interface(插入虛擬以太網)，如圖1所示
圖1插入設備
右擊剛剛建立的I/O設備Device1，然后點擊Scan Boxes(掃描總線端子控制器)，自動跳出連接在以太網上的總線控制器，只要選擇自己需要的總線端子BC9000控制器點擊確定KL1408、KL2408、KL3403、KL3403兩個總線端子模塊就自動出現了。
在上面的步驟中，點擊Scan Boxes(掃描總線端子控制器)后，TCP/IP地址在IP地址的表頁中自動生成了。
AMS(“AMS Net一ID”)地址由系統管理器自動生成。它由TCP/IP號和附加的兩個字節“1”組成。該AMS地址在使用ADS協議時需要，BC9000可通過該地址存取數據。
主機名(Host name)由“BC9000”和TCP/IP的最后一個號生成。本設計的主機名是BCgO00一8。TCP/IP或UDP可以改變傳送層的循環數據，即所有的數據都在系統管理器中通過ADS口300傳送。為此，“IP地址”的表頁被打開，然后選擇TCP/IP或UDP。
3、映射變量，只要點擊Actions菜單下的Generate mappings就可以，或者點擊工具欄上的Generate mappings圖標也可以。
4、檢查組態，只要點擊Actions菜單下的Cheek Configuration就可以，或者點擊工具欄上的Cheek configuration圖標也可以。
5、將組態寫入注冊表，只要點擊Actions菜單下的Active configuration就可以，或者點擊工具欄上的Active configuration圖標也可以。右下角的組態狀態(Configuration Mode)變為運行狀態(Run Mode)。
圖2TwinCAT系統管理器
6、點擊“online”口號。選擇的端口是在圖4TwinCAT系統管理器菜單下的Choose Run一time System命令，選擇需要的端BC9000虛擬以太網(172.16.17.8.1.1)下的Run一time(Port800)。
圖4選擇端口
8、把程序下載到PLC
點擊“Online”菜單下的login命令或者菜單欄里的login命令圖標。這個命令把系統與PLC連接起來，即可進行調試和控制。
結語
在控制系統中，PLC作為監控系統的一種現場設備，擁有出色的數據采集和可編程控制能力，以及性能穩定、抗干擾能力強、設計配置靈活等特點。替代傳統繼電器的PLC控制是一種經濟、可靠、實用的控制系統，不但運行簡單，投資少，還可以在離線或在線的狀態下隨時修改程序，大幅度提高了供電可靠性。本文闡述的內容僅僅是變電所監控系統的一部分，對于實現變電所強電部分的供電監控還有較大差距，在今后的研究中，還需要不斷努力，逐步改進。
參考文獻：
[1]蔡小亮，羅益民，孫鋒，等．基于PLC和WinCC的智能雙腔監測換熱器系統［J］．化工自動化及儀表，2010，37（2）：81－83．
供配電系統設計的基本要求范文6
關鍵詞：建筑；電氣設計；探討
中圖分類號：TS958文獻標識碼： A
之所以要努力做到建筑智能化,就是要給使用的人提供更加舒適、更加安全、更加高效的工作和生活環境。智能建筑繼承了以往建筑中優秀的部分,又隨著科技的發展,采用了很多新的技術。通過這些方面的結合,力求營造出更加人性化的空間，也只有作為主體的人的狀態能保持最佳時，智能建筑的智能化才能得到真正的體現。智能建筑電氣設計方案的質量的高低不僅直接影響到電氣設備的成本，而且還影響到以后運行狀態，所以在日常的實際工作中，在認真執行建筑電氣設計規范的同時，還要仔細研究項目的實際情況，緊密聯系實際。爭取做到使設計既不影響將來的發展，又節約了資金；使每一個電氣設計項目在保證可靠性的同時，又充分體現設計的經濟性。
1、智能建筑強電系統的設計方法
強電部分的設計主要包括高壓配電系統、低壓配電系統、動力照明干線系統、配電箱系統和導線電纜的敷設等，這一部分設計的基本要求是可靠性、靈活性、安全性。高壓配電系統是一項工程配電的源頭，這一部分的經濟合理性主要體現在不出故障，以避免整個工程斷電,因而必須選用可靠的產品。根據用電負荷容量及其分布、用電設備特點及負荷等級，合理設計供配電系統，使系統在最佳狀態下運行，使供配電系統在運行中的損耗減至最低，實現供配電系統的經濟運行。
1.1 減少低壓柜的出線回路
首先將負荷的種類和位置確定，將同一區域性質相同的負荷，由低壓母錢饋出的一個回路供電，這樣做可以減少低壓柜的出線回路，減少低壓柜的臺數，降低設備成本，但是當出線端故障或饋電回路檢修時會造成大范圍的斷電。然而此種情況在現實中發生的可能性非常低。我們在實際生活中的住宅樓一年或者更長時間基本上不停電，而這種住宅樓的電源進線大部分都是大容量的單回路供電的，而且現在電氣設備的性能越來越好，通常在不出現電氣故障的情況下是不用檢修的，因此在非重要負荷采用大容量回路出線是可行的，也是降低電氣設備成本的有效方法。
1.2 正確選擇需要系數、同時系數以及功率因數
這幾個系數直接影響到一棟建筑電氣設備的投資，功率因數選用是否準確直接影響到計算電流，從而影響電纜 、保護開關的大小；需要系數選用是否準確亦直接影響到計算電流，從而影響電纜、保護開關的大小；同時系數取值還直接影響變壓器大小的選擇，若取值偏大而選擇大容量變壓器時，會造成將來變壓器運行時損耗的增大，同時也造成資金的浪費。因此在實際的設計中一定要根據建筑物在實際中設備的運行情況，合理選擇計算系數，做設計時要考慮發展前景，留有余量，要根據實際情況，恰到好處。隨著建筑智能化水平的提高，電量并沒有大幅上升，因此我們在設計中盡量取較低一點的系數。
2、智能建筑設計中應注意的問題
2.1 綜合布線系統
綜合布線系統是智能建筑的神經系統，起著聯系各種終端和數據傳輸的任務。在設計中如何安排好這些盤根錯節的線路，使之經濟高效，是每一個設計人員都應該好好研究的問題。線路的走向分水平和垂直兩個方向。垂直方向的走線通常都布置在每層的設備小間中，但智能建筑的設備小間由于要布置綜合布線跳線架和相關網絡設備,面積應比以往的弱電間面積大些，而且在設計時還應在每個層面上留一定的剩余空間，以備未來不時之需。
2.2 電氣工程的投入產出比
高檔次生活品質總是意味著高的投入，因此找到一個合適的投入產出比是別墅電氣設計中的關鍵環節。更為人性、更為周全的用電設備的配置，使得別墅單體內電氣系統的復雜程度加劇，投入也相應提高與普通住宅的電氣工程收取配套費不同，別墅一般都是按實結算的，其費用構成主要是由設備的電氣級別和數量決定的。電氣級別的設計主要和小區的總容量有著直接的關系，因此單位面積用電指標、總體用電同時使用系數是方案設計中的兩個重要參數。
2.3 層高設計
智能建筑的層高，始終是一個比較棘手的問題,層高若過高，則會在經濟上造成很大的浪費，因此在設計時我們都在滿足使用功能前提下盡量降低層高。智能建筑布置的管線相比普通建筑要多了許多，除一般建筑都有的空間風管、自動噴灑消防管、強弱電電纜、消防聯動管線、共用電視天線、保安監控線外，還增加了大量綜合布線系統的橋架和數據線，這些設備也要占用一定的空間，所以智能建筑的層高也應當比一般建筑要高些。
2.4 地面天花板和墻面
智能建筑中的地面,除具備普通建筑地面平整、舒適、耐磨這些基本特征外,還擔負著水平布線的重要任務。目前我國智能建筑地面設計常見的三種方式：架空地面、預埋線地面、特制地毯下配線地面，各有優點,具體設計中該采用哪種地面,主要應由建筑的類型及各種地面的特點決定。
天花板部分的設計也很重要,現在智能建筑的天花板可謂是已經到了不堪重負的程度了，除了布置照明燈具、空調送風回風管、溫感報警區/噴灑頭外.也要擔負起一定的布線任務,設計人員一定要將這些功能安排的井然有序。
智能建筑墻體通常用來安設接線插座，目前常用的方式有兩種，第一種是墻體內走線、表面安放插座的方式。該方式適合于墻置不會變更的智能住宅。而辦公類智能建筑,因為內墻常常需要重新布置,這種方式并不適合。第二種墻體是配電系統墻，實際上就是為一些配電設備設定的局部的固定的墻體，主要是解決一些較大配電設備的安置問題。
3、如何提高智能建筑電氣設計的合理性和經濟性
供配電系統設計的基本要求是可靠性、靈活性、安全性?？煽啃裕和浑妷旱燃壒╇娤到y變配電級數不宜多于三級，盡量減少變電級數過多產生的電能損耗，保證在各種運行方式下提高供電的連續性，力求穩定、可靠供電。靈活性：主結線力求簡單、明顯、沒有多余的電氣設備；投入或切除某些設備或線路的操作方便。這樣既可以避免誤操作，又能提高運行的可靠性，處理事故也能簡單迅速，且維修起來簡單、方便。靈活性還表現在具有適應發展的可能性。 安全性是指保證在進行一切操作切換時，工作人員和設備的安全以及運行安全可靠，并且能在安全條件下進行維護檢修工作。
通常在設計中只要滿足規范的要求就基本上能滿足上述三點要求，但經濟性同樣是設計電氣各系統的重要原則?？紤]經濟性時，必需從整個建筑的全局出發，根據建筑本身的特點，經濟合理地設計電氣的各系統。然而，可靠性與經濟性二者之間既矛盾又統一，如果過分強調可靠性，以配電系統為例，大部分設備由變配電所低壓母線放射式供電，勢必造成設備增多，投資增大，導致不必要的浪費，使經濟性下降；如果過分強調經濟性，減少設備，簡化結線，就必然會影響可靠性，當發生事故時會造成較大面積的停電，又會帶來損失，可見這樣的結果是不但降低了可靠性，同時經濟性也降低。因此在處理這些矛盾時，應當先滿足可靠性再提高經濟性。
4、結束語
隨著人民生活水平的不斷提高和住宅產業的發展, 在我國經濟發達地區出現了許多中高檔別墅住宅小區, 在綜合布線的基礎上用計算機對這幾個部分進行綜合集成,統一管理,讓各個部分之間創造出高效、舒適的生活工作環境時,那么該建筑是具有智能化的。這些智能別墅住宅小區面積多達數十萬平方米, 其電氣設計也向著高檔次和智能化的方向發展。然而我國而現有的民用建筑電氣設計規范主要針對普通住宅, 對于高級別墅區的電氣設計還沒有相應的明確規范, 只能采用經驗和規范相結合的設計方法。
因此，只有我們不斷的學習、不斷的積累經驗，才能使我們的智能化電氣設計水平逐步提高，才能滿足人民生活水平的提高和社會發展進步的需要。
參考文獻：
