谈电气自动化在楼宇自控系统中的应用

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摘要：随着社会经济的快速发展以及科学水平的提高,电气自动化在人们生活中的应用日益广泛。尤其对于现代化、智能化楼宇发展来说,更离不开电气自动化的支持作用。本文对电气自动化在楼宇自控系统中的应用进行了分析探讨。

关键词：电气自动化；楼宇；接地方式；电气保护

中图分类号： F406 文献标识码： A 文章编号：

引言

所谓智能建筑是建筑技术与现代社会信息化技术有机结合的成果，就是以建筑为平台，兼备建筑设备、办公自动化及通信网络系统，集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优组合，向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。其基本内涵是：以综合布线为基础，以计算机网络为桥梁，综合配置建筑内的各功能子系统，全面实现对通信系统、办公自动化系统、大楼内各种设备（空调、供热、给排水、变配电、照明、消防、公共安全）等的综合管理。

一、楼宇自动化控制的特点及其发展趋势

现代智能建筑自动化控制系统主要是指通过具有高速处理能力的现场控制器对楼宇中的空调系统、变配电系统、给排水系统、照明系统、通风系统和电梯系统等设备实现集散控制。主要特点是优化建筑物内建筑设备的运行状态，节省建筑设备能耗，提高建筑设备自动化水平和管理水平，提供良好的室内办公和居住环境，以及提高设备和管理人员的工作效率，节省运行费用。现代电气自动化控制技术其主要优势表现在，实现了设备与系统全工作流程的高效监控，对系统进行实时的数字化监控，准确及时的把控制中心的指令传达到整个系统，并能将反馈信息同时传递到控制中心，以实现对整个系统高效、实时、不间断的控制和管理。同时系统的联动性将不断提高，通过控制中心能联动相关系统，及时实现预设的各种方案。系统的安全性、可靠性能也将得到不断的加强。整个系统的数据信息将更加完备，计算也将更加精确。

二、电气自动化在智能建筑中的应用

1、TN-S系统

在TN-S系统中,将中性线(N)与保护接地线(PE)分开布置,属于低压配电系统的一部分,即三相四线接地系统。对于中性线(N)与保护接地线(PE)结合方式来说,除了具备变压器中性点的一般特征,二者无需额外的电气连接。在系统正常运行情况下,PE线不带电,而中性线则带电。这一接地系统的基准电位相对安全、可靠,不允许出现PE线断线现象,设备的金属外壳与PE线连接,提高安全性与可靠性。因此,选择将TN-S系统作为智能楼宇中的电气接线系统,其中单相用电的设备比较多,且负荷量大,如果采取三相负荷,往往出现不平衡现象,因此在中性线中,应设置随机电流。另外,由于建筑中多采取荧光灯作为照明设备,其中产生三次谐波,在N线中叠加,再加上较大的电量作用,如果在设备外壳连接N线,极易引发电击事故或者火灾事故。在TN-S系统中,如果先将N线和PE线连接,然后再接入设备外壳,将增大危险可能性。因此可以说,所有连接到PE线中的设备,外壳都带电,都可能引发电击事故;而且N线与PE线连接,再加上直流接地方式,除了增加发生事故的可能性,还会对电子设备的正常运行造成干扰。鉴于此,楼宇智能化建设中,适宜采取直流接地、交流工作接地形式,再加上安全保护、防雷保护等措施保障。另外,在智能楼宇中,还存在对防静电要求较高的计算机房、程控交换机房、消防与火灾报警室以及大量的精密电子仪器等,因此电气自动化在楼宇智能化中的应用,还应考虑到防静电接地以及屏蔽接地等要求。

2、TN-C-S系统

T N-C-S系统是由2个接地系统构成，即T N-C 系统和T N-S系统，PE线与N 线的连接点即为分界面。该系统通常应用在智能建筑中供电由区域在变电时所引来的空间环境，在进户前选用T N-C 系统，进户位置处应做重复接地，进户后采用T N-S系统。T N-S系统显著提高了安全性，保证人和物的安全。如果同时采取接地引线、各自分开从接地处引出、选择正确的接地电阻值等方法可以使电子设备获得一个等电位基准点，因此，T N-C-S系统可作为智能化建筑楼宇的一种接地系统。

3、安全保护接地

在智能建筑中 ，由于有很多强电设备、弱电设备和非带电导电设备及构件的存在 ，所以需要严格的安全保护接地措施。如果没有安全保护接地 ，当设备的绝缘损坏的时候 ，其外壳很容易带电 ，人不小心触碰到此类电气设备的时候 ，很有可能被电击伤甚至造成危害生命的事故。因此 ，智能建筑中必须采用安全保护接地设备。其主要是将电气设备不带电的技术部分与接地体之间进行金属连接 ，将保护地线与智能建筑中的用电设备进行连接 ，最好将其附近区域的金属构件也进行连接 ，但严禁与中线相连接。

4、直流与交流的工作接地

直流电工作接地主要考虑到智能建筑内有很多计算机、多媒体等大型设备 ，其要求电流稳定性好、准确度高 ，以满足大量信息的传输、能量转化等要求。通常采用较大截面的绝缘铜线做引线 ，将电子设备直流电接地 ，并与基准点相连接。变流电工作接地主要是将变压器中性点或者中性线接地。其中中性线需采用铜芯绝缘线 ，并保证其不会外露、不能与其他接地系统混接。

5、屏蔽接地与防静电接地

智能建筑中大都需要进行防电磁干扰工作 ，通常采用屏蔽和正确接地等手段进行。一般将设备的外壳与保护地线进行连接 ，要求与保护地线连接的屏蔽管路两端均进行连接 ，并尽可能的使室内屏蔽多点与保护地线进行连接。除此之外 ，因进行大量防静电工作 ，对室内和电气设备进行除尘清洁工作。

三、现场总线技术和 BACnet 在智能建筑中的应用

3.1 现场总线技术

现场总线是应用在生产现场，将许多智能现场设备和自动化监测仪表和数字控制系统进行连接，实现这些设备、检测仪表及控制系统的全数字化、多分支结构互联的数据通信网络系统。网络中分散、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能。从理论上讲，智能建筑的自动控制系统属于过程控制范畴，凡适用于过程控制的标准通信协议，均适用于智能建筑。当前，应用于智能建筑自动化控制系统中的现场总线技术较为丰富，主要有工业以太网、ModBus、LonWorks、CANBus、EIB及 ProfiBus 等。

3.2 BACnet 在智能建筑中的应用

Bacnet 是应用于楼宇自控网络的一种数据通信协议，是一个完全开放的楼宇自控网络，已成为国际标准。同时 Bacnet可以支持多种网络架构，包括以太网、LonWorks、MS/TP网络、Bacnet/IP 网络等，因此 Bacnet 网络具有良好的适用性。Bacnet 应用在智能建筑中具有如下显著特点：

(1)系统开放性好，技术先进可靠。独立于任何制造商，不需要专用芯片，并得到众多制造商的支持，节约系统整体投资；

(2)通信过程使用统一、先进的数据表示和交换方法；

(3)产品具有严格的一致性等级；

(4)产品具有良好的互操作性，有利于系统的扩展和集成。Bacnet 具有良好的系统集成性，可以将智能建筑中各子系统集成到统一的平台上，在同一人机界面下对所有机电设备及子系统进行监视、控制和管理，提高管理效率，节约能耗，延长设备使用寿命，降低整个建筑的运行成本。因此 Bacnet 是现阶段在智能建筑自动化控制系统中值得推荐的网络系统。

结束语

综合上述，在智能化楼宇的电气设备建设时，要选择适合的自控系统进行安装，只有适合的建筑自控系统才能对建筑内的电气设备起到良好保护，合理的利用和保护资源。

参考文献

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[3] 于涛,郭洪柱.关于在现代楼宇建筑中电气自动化作用的探讨[J].中国科技博览 ,2011(32).