摘要:詳細(xì)介紹了發(fā)電廠智能照明控制系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢。根據(jù)發(fā)電廠工作環(huán)境復(fù)雜多樣的特點(diǎn),深入分析了發(fā)電廠的主廠房、運(yùn)煤廠房中采用智能照明的可行性,并從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)角度進(jìn)行了比較分析。智能照明控制系統(tǒng)初投資較傳統(tǒng)照明投資較高,但在3年運(yùn)行中照明電能節(jié)約費(fèi)用可以彌補(bǔ)初投資的費(fèi)用。故在電廠的長期運(yùn)行模式下,智能照明控制系統(tǒng)可大量節(jié)約照明用電、降低照明運(yùn)營成本且有很好的環(huán)境效益。
0前言
目前,國內(nèi)幾乎所有的發(fā)電廠在照明控制中仍然采用傳統(tǒng)的控制模式,即配電箱內(nèi)集中控制、就地開關(guān)控制、自動(dòng)(光控或鐘控)控制,但隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)信息及通信和控制技術(shù)的發(fā)展,發(fā)電廠照明網(wǎng)絡(luò)傳統(tǒng)的控制方式很難再滿足業(yè)主對安全性、舒適性、便捷性、信息交互性以及節(jié)能環(huán)保的要求。故在發(fā)電廠照明網(wǎng)絡(luò)中實(shí)施智能照明控制系統(tǒng)方案,突破傳統(tǒng)的照明控制方法,超越傳統(tǒng)的照明功能,把電廠照明推向節(jié)能化、智能化、信息化、人性化的新高度,在電廠的照明設(shè)計(jì)中采用智能控制系統(tǒng)勢在必行。
1智能照明控制系統(tǒng)概述
智能照明控制系統(tǒng)是一個(gè)總線型或局域網(wǎng)型式的照明控制系統(tǒng)。所有的單元器件(除電源外)均內(nèi)置微處理器和存儲單元,由通信總線(雙絞線或光纖等)連接成網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)單元均設(shè)置的單元地址并用,通過軟件設(shè)定其功能輸出單元控制各回路負(fù)荷。輸入單元通過群組地址和輸出組件建立對應(yīng)聯(lián)系。當(dāng)有輸入時(shí),輸入單元將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭偩€信號并在控制系統(tǒng)總線上傳輸,所有的輸出單元接收并作出判斷,控制相應(yīng)回路輸出,系統(tǒng)通過總線連接成網(wǎng)。
目前,專門用于照明網(wǎng)絡(luò)的智能控制系統(tǒng)主要分為總線型系統(tǒng)、電力載波智能系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等,由于在發(fā)電廠中安全性、穩(wěn)定性要求較高,因此發(fā)電廠智能照明控制系統(tǒng)通常為總線型。
2智能照明控制系統(tǒng)在發(fā)電廠照明中的可行性分析
2.1目前發(fā)電廠照明場所控制現(xiàn)狀
發(fā)電廠的工作環(huán)境復(fù)雜多樣,設(shè)備與管道縱橫交錯(cuò),特征為高溫、有蒸汽、多灰塵、潮濕、有腐蝕、有爆炸危險(xiǎn)、震動(dòng)和擺動(dòng)大等特點(diǎn),根據(jù)場所的不同照明控制方式也各有不同,傳統(tǒng)發(fā)電廠的照明控制方式主要為集中、就地兩種方式(室外露天區(qū)域采用光控、時(shí)控除外),這兩種方式均為電氣控制方式,而發(fā)電廠區(qū)域大、工藝系統(tǒng)多、人員定額少,全廠各區(qū)域經(jīng)常出現(xiàn)照明燈常開常明狀態(tài),浪費(fèi)了大量電能。
2.2智能照明控制系統(tǒng)在發(fā)電廠的具體應(yīng)用
發(fā)電廠智能照明控制系統(tǒng)由后臺照明監(jiān)控機(jī)、通信管理機(jī)和現(xiàn)場智能照明配電箱以及照度采集器、通信總線組成。該系統(tǒng)通過現(xiàn)場總線進(jìn)行通信,實(shí)現(xiàn)對電廠照明燈具的智能化控制、保護(hù)、測量功能,從而實(shí)現(xiàn)智能化的燈光控制。
發(fā)電廠的主廠房及各分場廠房包括附屬建筑等區(qū)域的照明光源大部分仍然采用氣體放電燈光源,即金屬鹵化物光源和高壓鈉燈光源,這兩種光源的啟動(dòng)時(shí)間和再啟動(dòng)時(shí)間均為5~8分鐘,且啟動(dòng)電流大,一般為工作電流的2.5~3倍,故可控性能差。照明燈具遍布全廠的每個(gè)角落,以2x350MW燃煤電廠為例,全廠燈具數(shù)量共計(jì)5000多套,其中工礦類燈具占60%,熒光燈類燈具占16%,消防應(yīng)急類燈具占10%,其他種類占14%。這么龐大的數(shù)量目前均采用智能照明控制系統(tǒng)難度很大,且必要性不大。因此根據(jù)發(fā)電廠工藝運(yùn)行特點(diǎn)以及照明開啟時(shí)間的要求,智能照明控制系統(tǒng)主要在主廠房和運(yùn)煤建(構(gòu))筑物區(qū)域內(nèi)實(shí)施,采用總線型系統(tǒng)。以某工程為例,現(xiàn)場總線的智能照明控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D見圖1,智能照明配電箱配置圖詳見圖2。
2.3智能照明控制系統(tǒng)在發(fā)電廠中的優(yōu)勢分析
(1)節(jié)能——降低廠用電率
該系統(tǒng)工作時(shí)可采就地手動(dòng)控制、墻壁開關(guān)控制、遠(yuǎn)程手動(dòng)控制、智能化自動(dòng)控制方式,也可做到定時(shí)、照度信號控制及分組開啟等方式,根據(jù)周圍環(huán)境和軟件指令及時(shí)進(jìn)行照明調(diào)整,做到實(shí)時(shí)監(jiān)控,而不是僅依靠維護(hù)人員親自操作的方式,大限度地節(jié)能。以2×350MW燃煤電廠為例,通過智能照明控制系統(tǒng)計(jì)算的節(jié)約電能可達(dá)到40%~50%
(2)經(jīng)濟(jì)性——降低照明運(yùn)行成本
按照表2的數(shù)據(jù)表明:2X350MW燃煤電廠主廠房和運(yùn)煤廠房照明用電年節(jié)約為95.5萬(kW·h),假定上網(wǎng)電價(jià)為0.38元/(kW·h),那么每年可節(jié)約電費(fèi)為36.3萬元,而主廠房和運(yùn)煤系統(tǒng)廠房增加一套智能照明控制系統(tǒng)約需100萬(含智能照明配電箱、系統(tǒng)軟件、控制設(shè)備及通訊管理硬件設(shè)備等)投資,那么只要3年的時(shí)間就可保證節(jié)約的電費(fèi)與初投資均衡,運(yùn)行超過3年以上,智能照明控制系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性會(huì)隨著時(shí)間的加長凸顯。詳見圖3。
(3)延長光源和電氣附件的壽命
任何光源和電器都有一定的使用壽命,電廠中多數(shù)使用氣體放電燈,在運(yùn)行中不可頻繁開關(guān),這樣會(huì)對光源和電器的壽命造成損傷,采用智能照明控制系統(tǒng)可按時(shí)間段、檢修狀態(tài)、分組等方式控制,從而降低光源和電器的點(diǎn)燃時(shí)間,從輸入電網(wǎng)電源方面進(jìn)行光源和電器的保養(yǎng)控制,經(jīng)估算至少可以延長光源及附件5倍長的壽命。
(4)采集數(shù)據(jù)信息及電氣管理
智能照明控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄、查詢和備份,可準(zhǔn)確地監(jiān)測燈具開啟狀態(tài)及電氣信息參數(shù)(電壓、電流、功率、電能、照度等),根據(jù)采集的電氣量可繪制實(shí)時(shí)負(fù)荷曲線,直觀地觀察負(fù)荷的變化情況,了解照明耗能狀況。
(5)可修改性
根據(jù)業(yè)主的需求通過后臺管理機(jī)可隨時(shí)方便地修改控制關(guān)系。智能照明控制系統(tǒng)提供的可編程性對今后可能發(fā)生的變動(dòng)有很強(qiáng)的適應(yīng)性,當(dāng)某種原因需要變更照明控制關(guān)系時(shí),只需在軟件中進(jìn)行修改,而無須重新敷設(shè)線纜。智能控制軟件采用標(biāo)準(zhǔn)的圖形界面進(jìn)行操作控制,并可插入圖形,使控制更加感性、直觀。
(6)便于維護(hù)管理
智能照明控制系統(tǒng)具有二重性,即遠(yuǎn)程控制和就地控制,可以進(jìn)行集中和分散管理,給電廠的日常維護(hù)和操控提供了方便。
(7)提高電廠工作環(huán)境的舒適度和安全性
智能照明系統(tǒng)可以根據(jù)電廠環(huán)境的變化調(diào)整亮度,也可按不同場所設(shè)定照度,使人們處于舒適的照度控制范圍內(nèi)?,F(xiàn)場墻壁觸摸開關(guān)采用低電壓,可閉鎖系統(tǒng)后臺的自動(dòng)控制,提高了現(xiàn)場人身安全的可靠性。
(8)環(huán)境效益分析
采用本系統(tǒng)與采用傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)比較,可減少二氧化碳、二氧化硫及其它一些有害物質(zhì)污染。以一座2×350MW的電站為例,僅在主廠房和運(yùn)煤廠房采用智能照明控制系統(tǒng),10年可節(jié)約電能955×104kWh,按照火力發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗270/(kW·h)計(jì)算[3],共計(jì)可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤2578.5t,減少污染物碳粉塵2272.9t排放,二氧化碳約9262.4t,二氧化硫251t,氮氧化物125t,在環(huán)境效益方面智能照明控制系統(tǒng)較傳統(tǒng)控制方式相比占有絕對優(yōu)勢,因此在發(fā)電廠中智能照明控制系統(tǒng)需要大力推廣和應(yīng)用.
3安科瑞智能照明控制系統(tǒng)
3.1概述
ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線技術(shù),技術(shù)成熟可靠,安全穩(wěn)定。開關(guān)驅(qū)動(dòng)器具備獨(dú)立工作的能力,適用于一些中小型的項(xiàng)目;模塊化設(shè)計(jì),可以任意拼接擴(kuò)展,同時(shí)預(yù)留I/O口以及Modbus接口,還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
3.2應(yīng)用場所
適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店,以及體育場所、機(jī)場、隧道、車站等大型公建項(xiàng)目的照明控制需求。
3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
3.4系統(tǒng)功能
(1)實(shí)時(shí)檢測并顯示各個(gè)模塊的在線狀態(tài),反饋現(xiàn)場受控回路的開關(guān)狀態(tài),監(jiān)控界面按照樓層各分區(qū)的布局和回路列表來瀏覽。
(2)當(dāng)發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關(guān)設(shè)備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時(shí)會(huì)發(fā)生故障報(bào)警,并將故障報(bào)警信息記錄并顯示在界面中。
(3)可以對單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制;每個(gè)模塊、樓層都有相應(yīng)的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān),也可以一個(gè)模塊或者整個(gè)樓層實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制。
(4)開關(guān)驅(qū)動(dòng)器支持過零觸發(fā)功能,負(fù)載(燈具)的分合操作僅在交流電過零時(shí)進(jìn)行;可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊,延長燈具與控制裝置的壽命。
(5)對每個(gè)照明回路可以預(yù)設(shè)掉電狀態(tài),當(dāng)照明電源掉電時(shí),開關(guān)驅(qū)動(dòng)器會(huì)自動(dòng)切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài);確保重新上電時(shí)燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。
(6)拖動(dòng)調(diào)光控件,照明設(shè)備從0%到100%進(jìn)行調(diào)光,可以對單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制,調(diào)光總控可以對一個(gè)模塊的照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制,也可以對多個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制,通過圖標(biāo)的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關(guān)的狀態(tài)。
(7)點(diǎn)擊場景控件,打開或者關(guān)閉對應(yīng)場景設(shè)置,軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能,通過圖標(biāo)的亮滅顯示對應(yīng)的場景狀態(tài)是打開還是關(guān)閉。
(8)設(shè)置定時(shí)時(shí)間,確認(rèn)時(shí)間點(diǎn)后,對該事件點(diǎn)執(zhí)行的動(dòng)作進(jìn)行設(shè)置,設(shè)置燈在設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)亮或者滅。
(9)系統(tǒng)可以通過預(yù)設(shè)的當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息,自動(dòng)計(jì)算每天的日升日落時(shí)間;根據(jù)天文時(shí)鐘控制照明開關(guān),實(shí)現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。
(10)所有定時(shí)控制計(jì)劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動(dòng)模塊;當(dāng)上位機(jī)系統(tǒng)故障或模塊離線時(shí),驅(qū)動(dòng)模塊可以利用自帶的RTC時(shí)鐘維持定時(shí)控制計(jì)劃的正常執(zhí)行,不影響日常的照明控制效果。
(11)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布式總線結(jié)構(gòu);系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨(dú)立工作;系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設(shè)定實(shí)現(xiàn)功能的多樣性。
(12)預(yù)留BA或三方集成平臺接口,采用modbus、opc等方式。
3.5設(shè)備選型
名稱 | 型號 | 上行 | 下行 | 外形尺寸 | 備注 |
智能通信管理機(jī) | Anet-1E1S1 | 1路以太網(wǎng) | 1路RS485 | 140*90*50 |
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智能通信管理機(jī) | Anet-1E2S1 | 1路以太網(wǎng) | 1路RS485 | 140*90*50 |
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智能通信管理機(jī) | Anet-2E4S1 | 2路以太網(wǎng) | 4路RS485 | 168*113*54 |
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智能通信管理機(jī) | Anet-2E8S1 | 2路以太網(wǎng) | 8路RS485 | 168*113*54 |
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4路開關(guān)驅(qū)動(dòng)器 | ASL220Z-S4/16 | 16A | 導(dǎo)軌式 | 144*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時(shí)控制 5.電流檢測 6.定時(shí)控制 |
8路開關(guān)驅(qū)動(dòng)器 | AS220Z-S8/16 | 16A | 導(dǎo)軌式 | 216*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時(shí)控制 5.電流檢測 6.定時(shí)控制 |
12路開關(guān)驅(qū)動(dòng)器 | ASL220Z-S12/16 | 16A | 導(dǎo)軌式 | 288*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時(shí)控制 5.電流檢測 6.定時(shí)控制 |
16路開關(guān)驅(qū)動(dòng)器 | ASL220Z-S16/16 | 16A | 導(dǎo)軌式 | 360*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時(shí)控制 5.電流檢測 6.定時(shí)控制 |
8路調(diào)光驅(qū)動(dòng)器 | ASL220Z-SD8/16 | 16A | 導(dǎo)軌式 | 360*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時(shí)控制 5.0-10V調(diào)光 |
紅外感應(yīng)傳感器 | ASL220-PM/T | 3-5m 120° | 嵌入式吸頂 | φ80 | 開孔55mm |
微波感應(yīng)傳感器 | ASL220-RM/T | 5-7m 120° | 嵌入式吸頂 | φ80 | 開孔55mm |
微動(dòng)感應(yīng)傳感器 | ASL220-PR/T | 5-7m 120° | 嵌入式吸頂 | φ80 | 開孔55mm |
IP網(wǎng)關(guān) | ASL200-485-IP | ALIBUSnet/IP | 導(dǎo)軌式 | 14*28*39 | 系統(tǒng)組網(wǎng)元件 監(jiān)控軟件接口設(shè)備 |
1聯(lián)2鍵智能面板 | ASL220-F1/2 | 2組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 | 開關(guān) 調(diào)光 場景 |
2聯(lián)4鍵智能面板 | ASL220-F2/4 | 4組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 | |
3聯(lián)6鍵智能面板 | ASL220-F3/6 | 6組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 | |
4聯(lián)8鍵智能面板 | ASL220-F4/8 | 8組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 |
4結(jié)語
智能照明控制系統(tǒng)在電廠照明中具有較強(qiáng)的優(yōu)勢,主要體現(xiàn)在節(jié)能、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)時(shí)性、兼容性、穩(wěn)定性等特點(diǎn),對電廠工作環(huán)境的適應(yīng)性好,照明控制也能充分滿足電廠內(nèi)主廠房和運(yùn)煤廠房照明的需求。
推廣綠色照明,追求節(jié)能低碳,應(yīng)不再一味崇拜光源的發(fā)光效率。智能照明控制可根據(jù)電廠用戶適應(yīng)的控制方式優(yōu)化,能充分發(fā)揮照明節(jié)能的潛能,可以把實(shí)際的LPD值(照明節(jié)能評價(jià)指標(biāo))降低,遠(yuǎn)低于新照明標(biāo)準(zhǔn)制定的指標(biāo)。
隨著“數(shù)字化電廠"概念的出現(xiàn)和節(jié)能減排的倡導(dǎo),對照明設(shè)計(jì)及控制提出了更高的要求,也隨著四代光源的推廣和使用,智能照明控制技術(shù)的優(yōu)勢也會(huì)更好的體現(xiàn)出來,該系統(tǒng)必將在今后的發(fā)電廠照明控制中得到廣泛地應(yīng)用。
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