楼宇设备监控组件及维护

书名：楼宇设备监控组件安装与维护ISBN：9787111476863作者：文娟刘向勇出版社：机械工业出版社本书配有电子课件项目三楼宇供配电监控系统的安装任务1楼宇供配电监控系统认知一、教学目标1）供配电系统中的相关基本知识。2）楼宇供配电图，对图中所涉及的图形符号能说出对应的硬件设备。3）楼宇供配电的监控系统图，对图中需要监测的点位的类型能分清。4）分析楼宇供配电的监控点位表。二、学习任务1）联系供配电相关课程中的知识，理解供配电系统的基本概念及理解高低压供配电电路图。对高低压设备的名称、性能、使用都要有认识。2）能理解供配电监控原理图，对监测点进行监测的目的能理解。3）能应用CAD软件绘制原理图。4）能举一翻三地分析本任务没有涉及到的监控原理图或监控点位表。供配电系统的设计应遵从以下规范：《供配电系统设计规范》、《高层民用建筑设计防火规范》、《商店建筑设计规范》、《旅馆建筑设计规范》。（一）基本概念1．电力系统、电力网电力系统：由各种电压的电力线路将一些发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体，如图3-1-1所示。~水力发电厂升压变电所220kV地区枢纽所10kV至用户配电所10kV10kV升压变电所220kV输电线路220kV35kV35kV负荷变电所35kV10kV图3-1-1发电、输电、变电、配电和用电的整体示意图（二）楼宇供配电硬件系统概述：中大型楼宇的供电电压一般采用10kV，有时也可采用35kV.为了保证供电可靠性，应至少有两个独立电源，原则上是两路同时供电，互为备用，如图3-1-3示。图3-1-3常用的高压供电方案图图3-1-3a为两路高压电源，正常时一用一备，即当正常工作电源事故停电时，另一路备用电源自动投入。此方案可以减少中间母线联络柜和一个电压互感器柜，对节省投资和减小高压配电室建筑面积均有利。这种结线要求两路都能保证100％的负荷用电。当清扫母线或母线故障时，将会造成全部停电。因此，这种接线方式常用在大楼负荷较小，供电可靠性要求相对较低的建筑中。图3-1-3b为两路电源同时工作，当其中一路故障时，由母线联络开关对故障回路供电。这种接线方式是商用性楼宇、高级宾馆、大型办公楼宇常用的供电方案。它能保证较高的供电可靠性。我国目前最常用的双电源主结线方案如图3-1-4所示，采用两路l0kV独立电源，变压器低压侧采取单母线分段的方案。图3-1-4双电源主接线方案对于规模较小的建筑，由于用电量不大，当地获得两个电源又较困难，附近又有400V的备用电源时，可采用一路10kV电源作为主电源，400V电源作为备用电源的高供低备主结线方案，如图3-1-5所示。图3-1-5高供低备主接线方案四、供配电系统的监控系统（一）对供配电系统监控的必要性及功能供配电系统是智能大楼的命脉，因此电力设备的监控和管理是至关重要的。1、监控系统对供配电设备的运行状况进行监控。2、监控系统根据测量所得的数据进行统计、分析，以查找供电异常情况、预告维护保养，并进行用电负荷控制及自动计费管理。3、电网的供电状况随时受到监视，一旦发生电网全部断电的情况，控制系统作出相应的停电控制措施，应急发电机将自动投入，确保消防、保安、电梯及各通道应急照明的用电，而类似空调、洗衣房等非必要用电负荷可暂时不予供电。同样，复电时控制系统也将有相应的复电控制措施。（二）监控内容变配电系统的监控内容包括：高压测监视、低压测监视、变压器监视、应急发电机监视、直流操作电源监视等。1.高压测监控内容（1）高压进线主开关的分合状态及故障状态监测。（2）高压进线三相电流监测，如图3-1-10示。（3）高压进线ABBCCA线电压监测，如图3-1-11示。（4）高压进线频率监测。（5）功率因数监测。（6）电量计量等。图3-1-10高压电流监测图3-1-11三相电压监测2．低压测监控内容（1）变压器二次侧主开关的分合状态及故障状态监测。（2）变压器二次侧AB、BC、CA线电压及电流监测。（3）压器二次三相功率因素。（4）母联开关的分合状态及故障状态监测。（5）母联的三相电流监测。（6）各低压配电开关的分合状态及故障状态监测。（7）各低压配电出线三相电压、电流、功率及功率因数监测。（8）电量管理与分析等。低压端（380／220V）的电压及电流测量方法与高压侧基本相同。只不过是电流互感器的电压等级不同；低压端一般不需要电压互感器。3．变压器及发电机监控（1）变压器温度监测。（2）风冷变压器风机运行状态监测。（3）油冷变压器油温及油位监测。（4）发电机线路电气参数的监测，如电压、电流、频率、有功功率、无功功率等。（5）发电机运行状况监测，如转速、油温、油压、进出水温、水压、排气温度、油箱油位等。（6）发电机及相关线路状态检测等。4．直流操作电源监控直流蓄电池组的作用是产生直流220V、110V、24V直流电。它通常设置在高压配电室内，为高压主开关操作、保护、自动装置及事故照明等提供直流电源。为保证直流正常工作，变配电及应急发电设备监控系统监视各开关的状态，尤其要对直流蓄电池组的电压及电流进行监视，及记录，若发现异常情况及时处理。实例一：高低配电回路监控系统原理图，如图3-1-12所示。图3-1-12高低配电回路监控系统原理图由图可见，系统只有AI和DI点而无AO或DO点，也就是说系统只有监测功能而没有控制功能，这显然不是很完美。然而目前国内供配电系统独立性较强，考虑到安全等多种因素，此方案也常有应用。实例二：低压配电系统监控原理图，如图3-1-13示。由图可知，上图中，系统也只是起监测功能而没有控制功能。变配电系统AIDIAODO设备名称设备型号数量高压母联状态1高压进线状态2高压进线故障2高压主进电度2电度变送器DTM-92高压主进有功功率2有功功率变送器256-TWMW2高压主进功率因数2功率因数变送器256-TPTW2高压主进电流6三相电流变送器253-TALW6高压主进电压6三相电压变送器253-TVAW6高压主进频率2频率变送器256-THZW2低压母联状态2低压进线状态2低压进线故障报警2低压主进电度2电度变送器DTM-94低压主进有功功率2有功功率变送器256-TWMW4低压主进功率因数2功率因数变送器256-TPTW4低压主进电流6三相电流变送器253-TALW12低压主进电压6三相电压变送器253-TVAW12低压主进频率2频率变送器256-THZW4变压器高温报警25．变配电系统（监控点表）：变配电系统（监控点表）见表3-1-1。表3-1-1变配电系统（监控点表）该表只有AI变量，只是对供配电质量起到监测的功能。任务2楼宇供配电监控系统部件性能认知一、教学目标1）认识供配电监控需要的硬件设备，熟悉其性能及输出特性。2）了解供配电监控硬件设备的安装要求。二、学习任务掌握供配电监控系统需要哪些常用硬件设备，这些硬件设备分别采集什么信号，是如何进行采集信号的。（一）供配电系统的特点：1）供配电系统是建筑物最主要的能源供给系统。2）对由城市电网供给的电能进行变换处理、分配，并向建筑物内的各种用电设备提供电能。是现代建筑物最基本的设备之一。3）以监测为主。（二）供配电系统的监控要点1）对配电系统运行参数，如电压、电流、功率、功率因数、频率、变压器温度等进行实时检测，为正常运行时计量管理和事故发生时的应急处理、故障原因分析等提供数据。2）对配电系统与相关电气设备运行状态，如高低压进线断路器、母线联络断路器等各种类型开关当前的分合闸状态、是否正常运行等进行实时监视，并提供电气系统运行状态画面。1、交流电压变送器是一种将被测交流电压、直流电压、脉冲电压转换成接线性比例输出直流电压或直流电流并隔离输出模拟信号或数字信号的装置。采用普遍传感器电压电流信号，输入电压信号：0～5V/0～10V/1～5V；输出电流信号：0～10mA、0～20mA、4～20mA；输出电压信号：DC0～5V、DC0～10V、DC1～5V。在楼宇供配电监控系统被测电压转换成按线性比例输出的直流电压，再通过信号处理/发送部分，向DDC发送。图3-2-1FZL系列导轨安装型交流电压变送器FZL系列导轨安装型交流电压变送器技术参数如下：1）准确度（精度）：通用工业级0.5％，定制0.2％；2）线性度：通用工业级0.5％，定制0.2％；3）额定工作电压：DC＋24V±20％，极限工作电压≤35V，定制AC220V+15%；4）电源功耗：DC+24V静态4mA，动态时相等与环路电流，内部限制25mA+10％，功耗0.6W；定制AC220V，功耗1W；5）额定输入吸收功率：电流类型≤1VA，电压类型≤1VA；6）额定输入：70V，100V，120V，250V，300V，450V，500V，600V，800V，1000V或其他定制；7）额定工作频率：50/60Hz；8）输出形式：标准两线制DC4～20mA；9）输出温漂系数：≤50ppm/℃；10）响应时间：≤100ms；11）输出负载电阻：RL（Ω）＝（24V－10V）／0.02A=700Ω；注：标准V＋24V时负载电阻RL为700Ω；RL等于转换1～5V的250Ω电阻加上两根传输线路总铜阻；12）输入过载能力：电流类型：1.5倍连续，30倍/s，电压类型：1.2倍连续，30倍/s；13）输出过流保护：内部限制25mA+10％；14）两线端口瞬态感应雷与浪涌电流TVS抑制保护能力：TVS抑制冲击电流能力为35A/20ms/1.5KW；15）两线端口设置有+24V电源反接保护；16）输出电流设置有长时间短路保护限制：内部限制25mA+10%；17）输入/输出绝缘隔离强度：AC2000V/1min、1mA，或其他定制；18）输入/输出绝缘电阻≥20MΩ（DC500V）；19）工作环境：－25℃～＋70℃，20％～90％无凝露；20）贮存温度：－40℃～＋85℃，20％～90％无凝露；21）安装方式：DIN-35mm导轨安装及M4螺钉固定；22）执行标准：GB/T13850－1998；2．交流电流变送器电流变送器可以直接将被测主回路交流电流转换成按线性比例输出的DC4～20mA（通过250Ω电阻转换DC1～5V或通过500Ω电阻转换DC2～10V）恒流环标准信号，连续输送到接收装置（计算机或显示仪表）。在楼宇供配电监控系统中，将被测电流转换成按线性比例输出的直流电流，再通过信号处理/发送部分，向DDC发送。交流电流变送器直流变送器交流电流变送器直流变送器如KDY-1IB电流变送器的特点用途：是一种将电网中的电流、电压参数，经隔离变送成线性的直流模拟信号的装置。测量：单相，三相交流电流精度：交流±0.2%RO输出：0~20mAdc,4~20mAdc技术参数交流输入:电流：1A，5A精度:≤±0.2%RO响应时间:≤400ms输出电流:0~20mAdc,4~20mAdc（负载电阻＝10Vdc/输出电流）输出波纹:≤0.5%RO峰峰值工作环境温湿度:0~50℃/小于80%相对湿度（无冷凝状态）贮存环境温湿度:-20~70℃/小于70%相对湿度（无冷凝状态）使用电源;AC220±10%，50Hz可订制特殊规格（DC12V，24V，48V，110V，220V±20%）隔离:输入/输出/电源/外壳电源消耗:DC约3W，AC约4VA外壳材料:ABS防火材料重量:单相约450克，三相约650克耐压强度:AC2KVrms/min绝缘阻抗:DC500V时大于100MΩ外形尺寸:单相119（L）×55（W）×75（H）mm、三相119（L）×109（W）×75（H）mm安装方式:35mm标准导轨、底座螺钉安装。电压变送器与电流变器的应用，如图3-2-3示。图3-2-3电压变送器与电流变器的应用图例3．功率变送器：FPW功率变送器（如图3-2-4示,型号FPW-201）是一种能将被测有功和无功功率转换成与其成线性比例的直流电量输出，并能反映被测功率在线路中传输方向的仪器。配以适当仪表或仪器装置，可广泛用于电网测量线路，发电机组及对功率测量要求较高的用电部门。图3-