分类：论文范文 发表时间：2021-12-14 08:53
［摘要］本文分析会展建筑配电系统的特点，以及传统配电方式在会展建筑中存在的问题。通过列举智慧配电在会展建筑中的多个应用场景，对智慧配电的设计和运维提出了建议。
［关键词］智慧配电系统；会展建筑；主动运维
０引言
随着我国“２０３０年完成碳达峰，２０６０碳完成中和”战略发展目标的提出，各地对于低排放型行业的支持力度大幅增加。会展经济由于其碳排放指标低、辐射周边经济能力强，作为绿色行业的代表成为多个城市建设的重点发展对象。根据２０１９年贸易促进委员会的统计数据，国内现有会展中心数量１７３个，当年举办展会达１??０９万场，为当地带来了极大的经济效益。作为承载会展经济的主体，会展建筑自然也成为设计行业关注的焦点。
１传统配电在会展建筑中存在问题
根据会展建筑特点设计的传统配电系统，基本可以满足展会的使用需求。但随着政府主管部门对人员密集场所的安全管理越来越严格，参展商对于展会期间供电连续性的需求越来越高，展厅运营方也将精细化配电的要求提上议程。传统的配电系统在会展建筑中应用不是越来越凸显。
根据笔者对曾经参与设计的几个会展项目的后期评估，传统配电系统的不足主要体现在如下几个方面。
（１）存在电气安全风险。由于会展建筑中存在由参展商参与施工的临时展台，虽然、行业和运营方均出台了相关的施工技术要求，但基于时间和成本约束，实际上电气施工，无法完全得到监管，配电和布线系统存在隐患，且会展建筑规模大，监管部门查找故障点的困难也较大。在传统配电基础上，虽然可以在展位箱内设置剩余电流监控系统和故障电弧保护电器，但展位箱内新增加的互感器、保护电器和辅助设备，会带来安装空间、电磁干扰、散热、防水、数据延迟、维护等一系列问题。
（２）供电连续性差。由于采用展沟内展位箱配电的方式，若展沟或展位箱上方有展品布置，压占了展位沟盖板，那么一旦展位箱内保护电器动作，现场不易操作电器设备，不能及时恢复供电，造成参展商的供电连续性无法保证。如果运营商与参展商签订的合同中包含供电可靠性的条款，很可能因此而遭到索赔。
２智慧配电系统在会展配电系统中应用
随着物联网、大数据和人工智能技术在这几年的进步，网络化、集成化的智慧配电系统为建筑电气设计提供了新的选择。智慧配电系统是采用了先进传感器、物联网、高速网络、人工智能、大数据分析等技术，对配电系统实施数据采集、分析和处理，并进行设备控制的集成系统。与传统配电系统增加各种监控子系统的差别，在于智慧配电系统将分散和独立运行的各个子系统整合互联，并统一管理，使得系统具有更好的集成性和开放性，从而提高用电的安全可靠性和智能化管理水平。
智慧配电系统通常分为现场设备层、网络传输层和应用层三层。现场设备层包括安装在现场的各类设备，如传感器、探测器、变送器、控制器等，可以实现电流、电压、温度、故障电弧等参数和状态的采集以及开关设备的远控开闭操作；网络传输层是通过有线或无线网络实现现场设备层与应用层之间无缝实时的数据连接；应用层实现各类与用户相关的应用，包括人机接口、数据分析、处理等功能。智慧配电系统的框图见图１。
采用智慧配电系统，可实现更多的功能，管理更加方便，但项目投资也会相应增加。由于采用智慧配电系统并不是唯一的解决方案，那么判断其是否适用于某个具体的项目，需要从技术和投资两个方面综合考虑。
（１）技术角度首先要看传统系统采集的数据是否满足要求，数据的种类、精度、采样率、实时性能否满足运维的要求。同时要看传统系统的分散采集是否在配电系统的安装、维护中存在问题，而采用智慧配电的集成采集能否解决上述问题。其次，要关注是否需要配电系统的远程控制。通常的低压配电系统无需远控，如果需要远程控制，需要提供全面和实时的信息，保证现场足够“透明”，运维人员和控制系统才能在远程决定，能否对某个元件发出动作指令。例如，当某个断路器分断后，如果在远程不能确定分断的原因，线路或设备故障是否存在，负载情况如何，供电后设备启动有无安全隐患，贸然闭合断路器必然存在极大的风险。最后，要看是否需要对数据进行分析和处理。没有经过处理的原始数据等同于数据“垃圾”。只有让处理后的数据能为用户带来实际效益，设计带有各种顶层应用的智慧配电系统才有意义。
（２）投资角度首先要确定是否从全生命期角度判断投资回报率。如果不考虑智慧配电系统在建成后，因提高管理水平、降低运维费用所带来的效益。仅从初投资角度，智慧配电系统是无法与传统配电系统比较的。
笔者以会展建筑为例，从技术和投资两个方面分析智慧配电系统是否适用于会展类建筑，以及智慧配电系统能否解决传统配电系统在会展建筑电气中存在的问题。
首先，在数据采集方面，前文已经提到，会展建筑中大量临时系统，可以通过全面监控的手段降低电气安全风险。展位箱内如果设置智能断路器，能采集了本展位的电流、电压、剩余电流、电弧参数、触点温度。就可以精确判断展位端电气运行情况，不仅可以依靠断路器等保护电器对过载、短路、接地、电弧等故障实施保护。还能在出现异常时，提前主动报警，提醒运维人员处理问题，防止事故扩大。笔者曾在某会展中心发现一例安全事故，参展商在布展中为一台ＬＥＤ大屏违规明敷了１??５ｍｍ２截面的导线，导线在安装中绝缘损坏，发生了短路故障，由于其截面小、线路阻抗大。展位箱中为参展商供电的６３Ａ的断路器未达到瞬动脱扣阈值，而参展商自己的配电箱中此回路采用了负荷开关，不具备短路保护功能，故障持续存在，中性线和相线短路导致剩余电流系统也未报警。但由于此会展中心采用了智慧配电系统，展位箱采集上传了相电流、触点温度等数据。事故发生后，监控主机就给出了回路运行电流异常（电流超过断路器的过载整定值，持续时间大于１０ｓ），且端子温升异常的报警弹框。运维人员根据提示，迅速到现场处理了问题，避免了事故扩大。可以想象，如果采用常规配电系统，等断路器通过反时限过载脱扣切除故障，不仅事故存在时间长，现场有较大的风险，而且断电不可预测，发生故障后，现场不易迅速判断事故原因，影响展会正常运行。
这种情况下可以看出，采用智慧配电系统由于采集了更全面的数据，通过功能完善的应用系统，有能力主动处理故障，与传统配电系统的被动应对相比更具安全性。
当然，也应注意到，由于会展建筑中存在大量的临时施工、临时建筑，施工质量无法保证，智慧配电系统的上述优势才比较明显。对于常规的民用建筑，由于工程由专业施工单位实施，监理单位和政府质监多方监控，施工质量相对有保障，上述施工安全问题较少，采用智慧配电系统进行主动应对的必要性就不是特别充分。
其次，在远程控制方面，会展建筑存在此类需求。例如，会展闭馆期间，可以统一远程控制展位箱断电，开展时，再远程控制供电。既减少电气安全风险，也降低了损耗。虽上述操作通过人工也可实现，但是工作量极大。其次，如果在展厅中采用展沟中设置展位箱的方式，考虑存在上文提到展位压占展沟盖板的情况，当需要操作展位箱内断路器时，具备远程操作功能可以减少断电时间，方便运维。而且，当收集有足够设备信息，包括部分智慧配电系统具备的故障录波功能，应用平台的专家系统或运维人员能快速准确分析故障，如能判断故障已经消除，可以远程控制操作断路器，这也是会展建筑特有的需求。
在常规低压配电系统中，通常遵循“只监不控”的原则，其中的重要原因就是现场信息的不透明，运维人员不掌控所有相关信息，自然不能随意控制远方的电器设备。所以在现阶段，远控不是低压配电系统的常规配置，但是，随着人力成本的增加，智慧配电系统的日渐成熟，可以预见到，低压配电系统的远程操控将会越来越普遍。
最后，在数据分析和处理层面，会展建筑分级用户多，数据量大，计量、计费、用电预测等都需要数据支持。虽然会展行业通常采用“一价全包”，按展位面积和数量收费，电费整合在展位费中，但是，现在行业内已经有精细化收费的趋势。这就要求对各展位单独计量、单独核算。要在短时间内完成众多参展商的海量数据的统计、筛选、计算、生成表格，只有专用的数据应用系统才能实现，同时还能具备可扩展性应对未来的各种改造和扩建。
３结束语
智慧配电系统是将先进传感器、控制器技术、网络设备和顶层应用集成到传统配电系统中，实现配电数据的采集、分析和处理，提升建筑的整体运维管理水平。
会展建筑由于规模大，电气安全风险大，供配电管理要求高，传统配电系统应用中存在一些问题，而智慧配电系统在会展建筑中能充分发挥其优势。但是，也应注意到，智慧配电系统现在还属于应用的初期阶段，并未对传统配电系统形成本质上的变革，达到压倒性优势，两种系统必然在未来一段时间内同时并存。正是由于没有唯一答案，对于是否设置智慧配电系统，就更要求设计师针对项目的特征与运行特点，综合分析，谨慎确定系统形式。
参考文献
［１］国际贸易促进委员会贸易投资促进部，展览经济发展报告２０１９，２０１９．
［２］王磊．会展建筑电气接地故障风险的识别与应对措施［Ｊ］．智能建筑电气技术，２０１７，１１（０５）：２７?３０．
［３］许伟．厦门某国际会展中心供配电系统设计［Ｊ］．智能建筑电气技术，２０１７，１１（０１）：６５?７０．
［４］王莉．关于大型会展建筑展区电气设施设计探讨［Ｊ］．智能建筑电气技术，２０２０，１４（０５）：１１?１５．
［５］韦强．建筑智能化配电设计［Ｊ］．现代建筑电气，２０１５，６（１１）：１９?２２．
王磊
相关阅读
论文常识
期刊知识
著作出版
教材出书
专利申请
出版社
扫码关注公众号