张弓
郑州地铁集团有限公司运营分公司 河南省郑州市 450000
摘要：智能化建筑作为实现建筑行业发展的高层次水平，在社会经济大力提升科技水平飞速发展的当今背景下，智能建筑的现代化建设理念已经作为未来行业发展的主要方向，现代化建筑的智能设计水平也作为我国建筑发展水平的标志。尤其在近年来科技水平飞速提升背景下，我国的智能建筑设计呈现增速发展，有学者预计我国现代化智能建筑将在未来达到国际间全部智能建筑水平超过50%，所以本研究从智能建筑理念方面，了解建筑电气智能化设计有十分重大现实意义。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对智能化建筑电气低压配电负荷平衡控制方法提出了一些建议，仅供参考。
关键词：智能化;建筑电气;低压配电;负荷平衡控制
引言
建筑电气技术的革新推动了我国智慧城市发展的进程，智慧城市已经成为了城市发展的核心动力与竞争力。目前城市建筑中的智能楼宇、安全监控布线以及智能家居等，都成为了人们生活中不可或缺的一部分。我国低压配网系统属于三相四线制，居民小区等商住两用建筑中，会大量使用单相负荷，随着居民用电量的不断增加，导致低压配电网内出现三相负荷不平衡的现象，也就是电力系统中三相电流或电压的幅值不同且相差超过规定范围。这种三相负荷不平衡会使供电效率下降，增加变压器和线路的电能损耗，损坏用电设备，还会使感应电动机的有功出力减少。由于三相负荷不平衡会给电网带来诸多损害，因此我国电力系统的要求中，允许的一般公共连接点正常电流的不平衡度最大为15%，瞬时不平衡度需要保持在40%以下。经过国内外学者多年来的共同研究和努力，也提出了很多不同的解决方案和相关的装置与方法。
2目前低压配电系统中存在的问题
目前，低压配电系统中的供电方式正逐步由低压侧两路电源备自投的应用方案替换原来的单电源供电。一定程度上解决了单电源供电连续性低、出现故障时所有负载都将停电的问题。但由于实际使用中每路电源都有各自的负载，因此，也在联络开关合上时单一线路运行加大额外负载、平常或用电高峰期变压器过载等情况，仍旧需要进行一定的高效人工干预，由工作人员手动切除部分负载，以维持电力稳定。前提是，工作人员需要清楚变压器及所有负荷运行情况，因此，就不得不利用智能开关的相关参数。然而，由于智能开关的参数并不能直接在开关柜上显示，与之配套的后台软件也被电力局内部禁止安装，用户基本不会安装后台，因此，就难以从有效途径获得足够详细、准确的参数。这也就导致了工作人员真正进行手动操作时，只能够根据大部分经验来切除负载。而由此产生的隐患不仅仅在于无法合理分配电能，更在于极有可能为民众带来不必要的麻烦。而由于数据采集不足，相应也会产生一系列问题。例如在工作人员要对设备故障进行抢修时，无法从运维系统中获取必要的关于设备状态信息、电参量信息、出线的报警以及故障详细信息——即使用户装了后台软件，停电时也无法使用后台软件，将直接导致抢修过程冗长。在使用电力自动化之前的低压配电系统，整体的运转效率、安全风险、管理水平等都是相对低效的。
3智能化建筑电气低压配电负荷平衡控制方法研究
3.1低压配电系统
遵循我国现行电气系统建设标准，在设计中要保证配电室处于用电负荷中心点，还要留有充分的发展余地，并且对于配电室内不仅要保证所需管道，不允许其他管道的存在，还要注意假若采用落地式配电箱，应当将底部抬高。如果室内配电箱设计，应当保证高度控制在50mm以上，如果室外则要保证配电箱高度控制在200mm以上，另外采用密封措施用于配电箱底座。对于低压配电系统设计中，还应当确保同一个配电室内并列线，应当进行分段防火隔断，在出现母线负荷情况下，要及时给出反应。
假若配电室内高低压配电设备均存在，那么就应当进行两设备分隔设计，控制分隔距离在2m以上。如某建筑在技术设计部门的配电屏设计时，需要考虑控制整体长度在6m以上，设计了两个出口通道分别安装于屏后通道两侧，并增加额外出口。
3.2设计三相负荷平衡控制装置
在智能化建筑电气低压配电网中，主要是由于单相负荷在三相之间无法均匀分配，以至于出现三相负荷不平衡的情况，给配电网以及用电器造成损害。要想改善这种情况，需要从根本上根据配电母线以及支路中各相的功率大小，对单相负荷进行合理、平稳且无冲击的换相，并需要注意在此过程中要保证不影响单相负荷的正常供电，且尽可能将单相负荷支路在三相之间平均分配，以此来降低配电网的三相不平衡度。通过采集得到配电网的三相电力信号，经过计算能够判断不平衡度是否符合国家标准要求。在得到判断结果后，将结果带入到平衡装置中，通过负荷自适应平衡换相策略和判断结果，共同作用后计算出各负荷支路中的投切相序，并从中选择最优解，最后控制静止换相开关装置，通过开关装置的闭合完成投切动作，并能够保证其可靠性。
3.3提取运行状态评估主成分指标
在运行状态评估指标体系中存在着以下问题：指标变量数目繁多；建立模型与计算工作比较复杂；众多指标中存在一些冗余的信息，影响分析的进程。在实际运用中，通常采用主成分分析法，通过方差或者离差平方计算各个指标的计算量，删除重复的、相关性高的指标，将相关性低（包含大部分原有信息）的运行状态评估的可靠性指标提取出来，找出影响系统运行状态的元件、区域以及相关环节，从而减小评估范围。
3.4对低压配系统灵活的自动化监测
在灵活性上，电力自动化控制在双电源供电系统中可实时监控电源的状态和两进线一母联开关的分合闸状态，转换时间和电压阈值可以根据现场负载情况现场灵活调整，工作方式也可以调整，既可以自投自复，也可以自投不自复，控制方式多样，既可以自动转换，也可以手动转换，便于电网运维人员查找、检修故障，人机界面操作直观简单，简化了检修人员的操作流程。且对于低压配网的公变箱变、公变配电室、农网配电台区等，均具有应用价值，实现低压配网的透明管理,具有充分的机动性与灵活性，是大数据时代下智能设备和物联网技术的完美结合。在自动监测上，首先，能够及时监控低压配电系统中电源及设备状况，故障时可及时记录所有故障信息，停电后，运维人员仍可查看故障信息，提高了抢修效率。其次，在箱变中应用后，则至少能保持两个箱变的进线只要有一个有电，就能提供两个箱变的负载的供电，多了一个备份的功能。也就是说，除非两个箱变进线都断电，才会导致负载断电，冗余性多了一倍。
结束语
随着我国电力系统建设规模的扩大，用户用电的负荷量也在日益增长。在智能建筑的电气低压配网中，当出现三相不平衡现象时，会导致出现一些非正常动作，损害配电网和用电器，导致电能的浪费和损耗。因此解决配电负荷不平衡是保证供电质量的关键，因此本文设计的一种智能化建筑电气低压配电负荷平衡控制方法，通过对负荷平衡控制装置进行设计，并对控制策略进行详细研究，使得负荷平衡控制方法在最大程度降低三相不平衡的同时，使三相网侧电流波形基本能够实现正弦对称。
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