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智能照明系统在智能变电站的设计应用

发布于：2015-07-29 13:02:29 来自：电气工程/照明工程 [复制转发]

随着近几年科学技术的发展，智能变电站技术使用越来越成熟，可靠性也得到不断提高，特别是设备在线监测系统的应用已经实现从电气的角度对变电站运行设备实时监控与故障排除。随着网络技术的发展，变电站内的能量流及信息流可以安全、可靠传输以及智能变电站“驾驶舱系统”的开发及应用，实现设备运行全实时状态的在线监测成为可能。

基于以上技术的发展，设备的全实时监控需要的环境就非常重要，照明在变电站日常运行维护中起到非常关键作用，也是监控系统的需要，是站用电系统中非常关键的负荷。随着智能变电站中“驾驶舱系统”等高级应用的推进及普及，对站内照明系统智能化升级及应用是非常有必要也是必须的。

一、智能变电站照明系统的结构与组成

智能照明系统依照网络的拓扑结构主要分为两种型号，即总线型与混合型，或者主要为星状结构。而且不同的型号都具有自身特征。总线型具有较高的灵活特征，而且十分容易出现扩张，多呈现为独立控制，不需要过高的成本开销。混合型则相对较为安全、可靠，出现事故容易修复，而且传输也比较快。多数的智能照明系统都是数字式系统，大体的组成结构为系统单元、输入单元、输出单元。

1. 系统单元

属于一个网络连接单元，主要用来供应工作电源、源系统时钟以及多样系统的接口。主干系统对不同的位置运用同样的控制与信息采集系统。子系统负责对分支区域运行不同控制的网络。二者之间多数利用信息元件进行联系，达到信息传播的目的。

2. 输入单元

这一单元主要是把外部控制信息转化为网络传播信息，例如：能够编程的多功能输入开关、遥控器（达到对灯光的调节）——多种样式以及功能的控制板、不同型号与功能的传感器（例如：红外线传感器能够感受到其他运动物体的动态，也能够掌控各种用电设备以及各种具有电力负载的开关）。在这些设备的科学运行下，能够对四周的亮度进行评测，以此来调控亮度，保证四周能够有合适的光照亮度，确保高效使用自然光源，不断节省电能。

3. 输出单元

输出单元多数用在对来源于网络输出信息的接收，用来控制对应的回路，以达到实时控制的目的。这一单元中有多种型号的继电器。

这一系统多数都运用集中调控与管理、分散运行等方面。通过中心监控系统与各个控制照明箱，中心监控系统负责计算机、主通信控制器——发挥着整体的调控与管理功能，在网络的辅助下把发出信息与不同的控制箱的控制器联系起来，促进信息的控制与传输。

二、变电站内照明系统的功能

智能照明系统主要是依靠实施运行中的两种装置：一是中心监控设备，二是在FPGA 管理中的调压设备。这两个系统分别负责照明系统的中心监控与调节分组电压的输出。通过两种调节能够很好地控制现场照明，对应供应系统内部的多种接口与软件资源，可以同站内的主监控进行通讯联系，通过主机屏幕模仿照明设备的具体安排状况，并展现出不同灯源设备的开灯模式，而且可以通过实时遥控对各种各样的照明设备进行控制。

在中心监控设施上面配设一个屏幕，通过触摸能够在界面进行操作，而且在一些特别的状态下能够摆脱主控室监控机，实行全权操作。

在FPGA 的调控下，调压设备所运用的比较高端的技术为智能稳压技术，而且属于串联调整式，其中涵盖了多区域多出路输出，能够依靠中心监控来发放各项命令调试不同线路输出电压，利用FPGA 控件，确保电压调节设备能够在短时间内飞快响应，而且具有一定的稳定性与安全性。能够利用不寻常的方法启动照明装置，而且发挥保护功能。这一系统能够将照明设备的开动时间、累计记录以及照明设备的使用周期进行科学统计。一旦发生供电事故，能够利用供电柜进行自主切换，再重新开动新的应急照明设备，而且在一些特有的小组内部也增设了体积相对较小的配电柜，上面设置了自动或者人工调节的转换按钮，确保在需要的状态下能够将不同的照明设备进行开启与关闭。

照明系统的使用提供了照明的人性化，因为在各自的领地对于灯光质量的需求程度不同，就要对这一设备进行调控，这一系统的灵活特性能够确保灯光质量的提高，同时也能够达到节能的效果。因为在这一系统的作用下，能够根据室外的光线变化自动调节光照，确保居室内部具有恒定的光线。在保证照明效果的同时也有效节约了能源，同时也延长了照明设备的使用时间。因为电网所经受的电压越大，照明设备的使用周期减少。相反，降低电网经过的电压则会延长照明设备的使用寿命。

三、基于“驾驶舱系统”条件下的智能照明系统设计应用

随着智能变电站高级应用的普及，基于“驾驶舱系统”技术在智能变电站工程技术设计应用成为现实，要求可跟踪电力设备从发现缺陷到消除缺陷的全过程，并实时体现在电力设备信息库中，动态反映在运维管理平台的实时监视画面上。因此也对站内照明系统提出苛刻要求，必须做到照明开关动作实时性、及时性，照明故障检测准确性，照度控制从面控制转为点控制。

依据上述驾驶舱技术要求，必须把照明系统通讯接口与驾驶舱应用接口、通讯规约进行统一，使智能照明系统与智能变电站内的其他系统同时作为一个子系统的理念，做到互联互通。

基于以上要求，以下主要是针对智能控制开关进行优化设计，其中涉及到控制器、灯控器、照明系统等来进行鼠标化、智能化的控制。具体的原理图如图1 所示。

基于该系统下照明系统及单灯控制智能化可以实现以下功能：

（1 ）照明系统及单灯控制智能化，可以实现对灯具的实时控制、分时段控制、分组控制。实时控制包括主监控室控制、红外控制、光感控制、开关跳合闸与灯具联动控制、安防系统与灯具联动控制等，可以在主控机上手动控制（鼠标控制）。

（2 ）故障及时报警。灯具故障、线路故障（包括线路被盗，老鼠咬断）交流接触器故障等，可以设置报警方式，包括声、短信等多种报警方式，使管理者能及时获取灯具或线路故障信息。

（3 ）快速确定故障灯具位置。软件上配有地图信息，地图上能直观、清晰地显示灯具安装情况、故障地点，给服务维修部门带来便利。

（4 ）采集和储存灯具运行信息。具有灯具和供电线路运行情况采集、储存、统计、分析功能功能，为管理部门提供年、月、日的线路用电量、电流、电压、功率、功率因数等运行报表。

（5 ）后备控制功能。当主站因故不能正常工作时，集中器可以保证按设置正常运行（自动运行），主控开关可按事先设置好的时间表正常运行，确保灯具的正常点亮和熄灭。

（6 ）节能。系统可以灵活地利用分组、分时段进行开灯灭灯等照明管理，如果使用LED 灯具并配有PWM 调光功能的则可实现调光节能。

照明系统与驾驶舱系统的链接解决方案：如何把智能照明控制链接到智能照明系统中是目前工程应用需要解决的问题，基于驾驶舱系统应用条件下提出的智能照明系统接入站内系统的链接方案原理图如图2 所示。

智能照明系统通过100M 快速以太网把灯光、照度、控制信息上传到站内的各个工作子系统，智能照明系统预留61850 通讯规约接口与站内环境监测单元、驾驶舱通讯单元对接，站内运行系统实时把变电站内运行情况通过网络传输给智能照明子系统来控制各个区域内的灯具。这样可以实现故障状态、正常运行状态、设备运行状态等状态下站内视频监控系统实时监控。

四、结论

变电站承担着为人类提供电力、电能与照明服务的任务，内部的照明系统同样也具有十分重要的作用。要不断优化变电站系统内部的照明系统，实现照明系统的智能化，提高系统工作效率，减少能源消耗，降低变电站的站电率，为国家节省更多的电能。