0前言
国内发电厂普遍使用传统照明控制方法,包括配电箱集中控制、就地开关控制和自动控制。然而,随着技术进步,这些方法已无法满足对安全、舒适、便捷、信息交互和节能环保的需求。因此,实施智能照明控制系统变得必要,以提升电厂照明的节能、智能化、信息化和人性化水平。
1智能照明控制系统概述
智能照明控制系统通过内置微处理器和存储单元的单元器件,利用通信总线(如双绞线或光纤)连接成网络。每个单元都有独立地址,通过软件控制功能,实现对各回路的管理。输入单元将信号转换为总线信号,通过网络传输,输出单元接收并控制相应回路。照明网络的智能控制系统包括总线型、电力载波和无线网络系统,发电厂通常采用安全性更高的总线型系统。
2智能照明控制系统在发电厂照明中的可行性分析
2.1目前发电厂照明场所控制现状
发电厂环境复杂,设备管道密集,具有高温、蒸汽、灰尘、潮湿、腐蚀、爆炸风险及震动等特点。照明控制因场所而异,传统方式详见表1。
表1电厂主要建(构)筑物和设施的推荐光源及传统控制方式
注:TLD代表荧光灯;CFG代表紧凑型荧光灯;ZJD代表金属卤化物灯;NG代表高压钠灯;LED代表发光二极管;WJD代表无极灯
表1显示,发电厂照明主要通过集中和就地两种电气控制方式管理,除室外区域使用光控和时控。由于发电厂面积大、系统复杂、人员有限,照明常开导致电能浪费。
2.2智能照明控制系统在发电厂的具体应用
智能照明控制系统包括监控机、通信管理机、智能配电箱、照度采集器和通信总线,利用现场总线技术实现电厂照明的智能控制。系统主要用于主厂房和运煤区域,采用总线型结构。照明主要采用气体放电灯,如金属卤化物灯和高压钠灯,这些灯启动时间长,启动电流大,可控性差。尽管照明灯具数量众多,但智能控制主要集中在关键区域,因为全面实施难度大且不经济。
2.3智能照明控制系统在发电厂中的优势分析
(1)节能——降低厂用电率
该系统支持多种控制方式,包括手动、远程控制和自动控制,能够根据环境和指令调整照明,实现节能。例如,在一个2×350MW燃煤电厂中,智能照明系统可节约40%至50%的电能。
表2主厂房和运煤厂房节能表
注:1)在汽机房和锅炉房非检查维护时段,可分组开启;2)锅炉本体区域可分层开启;3)运煤区域则根据上煤时间间隔同步开启。
(2)经济性——降低照明运行成本
根据表2数据,2X350MW燃煤电厂主厂房和运煤厂房照明用电年节约95.5万度,上网电价0.38元/度,年节约电费36.3万元。安装智能照明控制系统需投资约100万,包括配电箱、软件、控制设备等。3年内可回收成本,之后系统经济性随时间增加。详情见图3。
(3)延长光源和电气附件的寿命
光源和电器都有使用寿命,频繁开关会缩短它们的寿命。智能照明控制系统能根据时间、检修状态或分组控制照明,减少使用时间,保养光源和电器。这样可延长它们的寿命至少5倍。
(4)采集数据信息及电气管理
智能照明控制系统实时记录、查询和备份数据,监测灯具状态和电气参数(如电压、电流等),并能绘制负荷曲线以观察照明耗能。
(5)可修改性
业主可通过后台轻松修改照明控制关系。智能照明系统具备可编程性,适应未来变动,无需重新布线即可在软件中调整。控制软件使用标准图形界面,支持图形插入,实现直观操作。
(6)便于维护管理
智能照明控制系统具备远程和就地控制功能,支持集中与分散管理,便于电厂维护和操作。
(7)提高电厂工作环境的舒适度和安全性
智能照明系统能根据环境变化调整亮度,并可设定不同场所的照度,确保舒适度。墙壁触摸开关使用低电压,可锁定自动控制,增强人身安全。
(8)环境效益分析
使用智能照明控制系统相较于传统照明系统,能显著减少有害物质排放。以2×350MW电站为例,仅在主厂房和运煤厂房使用智能照明系统,10年可节省955×10^4kWh电能,相当于节约2578.5吨标准煤,减少2272.9吨碳粉尘、9262.4吨二氧化碳、251吨二氧化硫和125吨氮氧化物排放。因此,智能照明控制系统在环境效益上具有明显优势,值得在发电厂中推广使用。
3安科瑞智能照明控制系统
3.1概述
ALIBUS智能照明产品运用了成熟的RS485总线技术,确保了其安全性和稳定性。具备独立操作能力的开关驱动器,特别适合中小型项目的需求。此外,其模块化设计允许灵活拼接和扩展,同时预留了I/O端口和Modbus接口,便于与AcrelEMS企业微电网管理云平台进行数据交换。
3.2应用场所
适用于各种智能住宅区、医疗机构、教育机构、酒店,以及体育场馆、机场、隧道、车站等大型公共建筑项目的照明控制系统需求。
3.3系统结构
3.4系统功能
(1)实时监控模块在线状态和现场回路开关状态,界面按楼层分区布局和回路列表浏览。
(2)模块离线、网关设备掉线或状态不一致时,系统会触发故障报警,并记录及展示在界面上。
(3)照明回路可单独控制开关;模块和楼层均有控制开关,实现模块或整个楼层的开关控制。
(4)开关驱动器具备过零触发功能,仅在交流电过零时操作负载,减少电磁干扰和电网冲击,延长灯具和控制装置寿命。
(5)每个照明回路可设定掉电模式,电源断电时,开关驱动器自动切换至该模式,保证电源恢复时灯具状态可预测且可控。
(6)拖动调光控件可调节照明设备亮度,实现对单个或多个照明回路的控制。调光总控可管理一个模块或多个照明回路的亮度,并通过图标显示现场开关状态。
(7)点击场景控件可切换场景设置,界面上展示不同模式和功能,图标亮表示开启,灭则关闭。
(8)设定定时器,选定时间后,配置事件触发的动作,如设定灯光在特定时间开启或关闭。
(9)系统利用预设经纬度自动计算日出日落时间,并根据天文时钟控制照明,实现日落后开灯、日出时关灯。
(10)定时控制计划可保存至驱动模块,即使上位机故障或模块离线,驱动模块的RTC时钟也能保证计划正常执行,确保照明控制不受影响。
(11)系统采用分布式总线架构,各组件独立运作,且可通过编程实现多功能性。
(12)预留接口供BA或第三方集成平台使用,支持modbus、opc等协议。
3.5设备选型
4结语
智能照明控制系统在电厂照明中具有节能、经济、实时、兼容和稳定等优势,适应电厂工作环境,满足主厂房和运煤厂房照明需求。推广绿色照明和节能低碳,智能照明控制优化用户适应的控制方式,发挥照明节能潜能,降低LPD值至远低于新标准。随着数字化电厂概念和节能减排的推广,以及第四代光源的使用,智能照明控制技术的优势将更明显,预计将在发电厂照明控制中广泛应用。
参考文献
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[5]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.5版.