淺析安科瑞智能照明控制系統在發電廠的應用探討

任運業

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：詳細介紹了發電廠智能照明控制系統的技術優勢。根據發電廠工作環境復雜多樣的特點，深入分析了發電廠的主廠房、運煤廠房中采用智能照明的可行性，并從技術、經濟角度進行了比較分析。智能照明控制系統初投資較傳統照明投資較高，但在3年運行中照明電能節約費用可以彌補初投資的費用。故在電廠的長期運行模式下，智能照明控制系統可大量節約照明用電、降低照明運營成本且有很好的環境效益。

關鍵詞：智能照明；控制系統；節能；發電廠

0前言

目前，國內幾乎所有的發電廠在照明控制中仍然采用傳統的控制模式，即配電箱內集中控制、就地開關控制、自動（光控或鐘控）控制，但隨著計算機、網絡信息及通信和控制技術的發展，發電廠照明網絡傳統的控制方式很難再滿足業主對安全性、舒適性、便捷性、信息交互性以及節能環保的要求。故在發電廠照明網絡中實施智能照明控制系統方案，突破傳統的照明控制方法，超越傳統的照明功能，把電廠照明推向節能化、智能化、信息化、人性化的新高度，在電廠的照明設計中采用智能控制系統勢在必行。

1智能照明控制系統概述

智能照明控制系統是一個總線型或局域網型式的照明控制系統。所有的單元器件（除電源外）均內置微處理器和存儲單元，由通信總線（雙絞線或光纖等）連接成網絡。每個單元均設置wei一的單元地址并用，通過軟件設定其功能輸出單元控制各回路負荷。輸入單元通過群組地址和輸出組件建立對應聯系。當有輸入時，輸入單元將其轉變為總線信號并在控制系統總線上傳輸，所有的輸出單元接收并作出判斷，控制相應回路輸出，系統通過總線連接成網。

目前，專門用于照明網絡的智能控制系統主要分為總線型系統、電力載波智能系統、無線網絡系統等，由于在發電廠中安全性、穩定性要求較高，因此發電廠智能照明控制系統通常為總線型。

2智能照明控制系統在發電廠照明中的可行性分析

2.1目前發電廠照明場所控制現狀

發電廠的工作環境復雜多樣，設備與管道縱橫交錯，特征為高溫、有蒸汽、多灰塵、潮濕、有腐蝕、有爆炸危險、震動和擺動大等特點，根據場所的不同照明控制方式也各有不同，傳統的照明控制方式歸結如表1：

表1電廠主要建（構）筑物和設施的光源及傳統控制方式

注：光源代碼：TLD--熒光燈；CFG—緊湊型熒光燈；ZJD—金屬鹵化物燈；NG—高壓鈉燈；LED--發光二極管；WJD--無極燈[2]

由表1可以看出，發電廠的照明控制方式主要為集中、就地兩種方式（室外露天區域采用光控、時控除外），這兩種方式均為電氣控制方式，而發電廠區域大、工藝系統多、人員定額少，全廠各區域經常出現照明燈常開常明狀態，浪費了大量電能。

2.2智能照明控制系統在發電廠的具體應用

發電廠智能照明控制系統由后臺照明監控機、通信管理機和現場智能照明配電箱以及照度采集器、通信總線組成。該系統通過現場總線進行通信，實現對電廠照明燈具的智能化控制、保護、測量功能，從而實現智能化的燈光控制。

發電廠的主廠房及各分場廠房包括附屬建筑等區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，這兩種光源的啟動時間和再啟動時間均為5～8分鐘，且啟動電流大，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角落，以2x350MW燃煤電廠為例，全廠燈具數量共計5000多套，其中工礦類燈具占60%，熒光燈類燈具占16%，消防應急類燈具占10%，其他種類占14%。這么龐大的數量目前均采用智能照明控制系統難度很大，且必要性不大。因此根據發電廠工藝運行特點以及照明開啟時間的要求，智能照明控制系統主要在主廠房和運煤建（構）筑物區域內實施，采用總線型系統。以某工程為例，現場總線的智能照明控制系統網絡拓撲圖見圖1，智能照明配電箱配置圖詳見圖2。

2.3智能照明控制系統在發電廠中的優勢分析

（1）節能——降低廠用電率

該系統工作時可采就地手動控制、墻壁開關控制、遠程手動控制、智能化自動控制方式，也可做到定時、照度信號控制及分組開啟等方式，根據周圍環境和軟件指令及時進行照明調整，做到實時監控，而不是僅依靠維護人員親自操作的方式，大限度地節能。以2×350MW燃煤電廠為例，通過智能照明控制系統計算的節約電能可達到40%～50%，詳見表2

表2主廠房和運煤廠房節能表

（注＊：1）在汽機房、鍋爐房區域非檢查、維護時段，可分組開啟；2）在鍋爐本體區域可分層開啟；3）在運煤區域可按照上煤時間段間隔，同步開啟。）

（2）經濟性——降低照明運行成本

按照表2的數據表明：2X350MW燃煤電廠主廠房和運煤廠房照明用電年節約為95.5萬（kW·h），假定上網電價為0.38元/（kW·h），那么每年可節約電費為36.3萬元，而主廠房和運煤系統廠房增加一套智能照明控制系統約需100萬（含智能照明配電箱、系統軟件、控制設備及通訊管理硬件設備等）投資，那么只要3年的時間就可保證節約的電費與初投資均衡，運行超過3年以上，智能照明控制系統的經濟性會隨著時間的加長凸顯。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，電廠中多數使用氣體放電燈，在運行中不可頻繁開關，這樣會對光源和電器的壽命造成損傷，采用智能照明控制系統可按時間段、檢修狀態、分組等方式控制，從而降低光源和電器的點燃時間，從輸入電網電源方面進行光源和電器的保養控制，經估算至少可以延長光源及附件5倍長的壽命。

（4）采集數據信息及電氣管理

智能照明控制系統能夠實時進行數據記錄、查詢和備份，可準確地監測燈具開啟狀態及電氣信息參數（電壓、電流、功率、電能、照度等），根據采集的電氣量可繪制實時負荷曲線，直觀地觀察負荷的變化情況，了解照明耗能狀況。

（5）可修改性

根據業主的需求通過后臺管理機可隨時方便地修改控制關系。智能照明控制系統提供的可編程性對今后可能發生的變動有很強的適應性，當某種原因需要變更照明控制關系時，只需在軟件中進行修改，而無須重新敷設線纜。智能控制軟件采用標準的圖形界面進行操作控制，并可插入圖形，使控制更加感性、直觀。

（6）便于維護管理

智能照明控制系統具有二重性，即遠程控制和就地控制，可以進行集中和分散管理，給電廠的日常維護和操控提供了方便。

（7）提高電廠工作環境的舒適度和安全性

智能照明系統可以根據電廠環境的變化調整亮度，也可按不同場所設定照度，使人們處于舒適的照度控制范圍內。現場墻壁觸摸開關采用低電壓，可閉鎖系統后臺的自動控制,提高了現場人身安全的可靠性。

（8）環境效益分析

采用本系統與采用傳統照明控制系統比較，可減少二氧化碳、二氧化硫及其它一些有害物質污染。以一座2×350MW的電站為例，僅在主廠房和運煤廠房采用智能照明控制系統，10年可節約電能955×104kWh，按照火力發電標準煤耗270/（kW·h）計算[3]，共計可節約標準煤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，在環境效益方面智能照明控制系統較傳統控制方式相比占有絕對優勢，因此在發電廠中智能照明控制系統需要大力推廣和應用.

3安科瑞智能照明控制系統

3.1概述

ALIBUS智能照明產品采用RS485總線技術，技術成熟可靠，安全穩定。開關驅動器具備獨立工作的能力，適用于一些中小型的項目；模塊化設計，可以任意拼接擴展，同時預留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業微電網管理云平臺進行數據交換。

3.2應用場所

適合于各類智能小區、醫院、學校、酒店，以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明控制需求。

3.3系統結構

3.4系統功能

（1）實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態，反饋現場受控回路的開關狀態，監控界面按照樓層各分區的布局和回路列表來瀏覽。

（2）當發生模塊離線、網關設備掉線或者狀態反饋和下發控制命令不一致時會發生故障報警，并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。

（3）可以對單個照明回路實現開關控制；每個模塊、樓層都有相應的模塊控制開關和樓層控制開關，也可以一個模塊或者整個樓層實現開關控制。

（4）開關驅動器支持過零觸發功能，負載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時進行；可有效減少電磁干擾以及對電網的沖擊，延長燈具與控制裝置的壽命。

（5）對每個照明回路可以預設掉電狀態，當照明電源掉電時，開關驅動器會自動切換到預設的掉電狀態；確保重新上電時燈具的開關狀態是確定與可控的。

（6）拖動調光控件，照明設備從0%到100%進行調光，可以對單個照明回路實現調光控制，調光總控可以對一個模塊的照明回路實現調光控制，也可以對多個照明回路實現調光控制，通過圖標的亮滅狀態反饋現場開關的狀態。

（7）點擊場景控件，打開或者關閉對應場景設置，軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標的亮滅顯示對應的場景狀態是打開還是關閉。

（8）設置定時時間，確認時間點后，對該事件點執行的動作進行設置，設置燈在設定的時間點亮或者滅。

（9）系統可以通過預設的當地經緯度信息，自動計算每天的日升日落時間；根據天文時鐘控制照明開關，實現日落開燈、日出關燈的功能。

（10）所有定時控制計劃均可下發保存至驅動模塊；當上位機系統故障或模塊離線時，驅動模塊可以利用自帶的RTC時鐘維持定時控制計劃的正常執行，不影響日常的照明控制效果。

（11）系統結構是分布式總線結構；系統內各元件不依賴于其他元件而能夠獨立工作；系統內各元件可以通過程序的設定實現功能的多樣性。

（12）預留BA或三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

3.5設備選型

4結語

智能照明控制系統在電廠照明中具有較強的優勢，主要體現在節能、經濟性、實時性、兼容性、穩定性等特點，對電廠工作環境的適應性好，照明控制也能充分滿足電廠內主廠房和運煤廠房照明的需求。

推廣綠色照明，追求節能低碳，應不再一味崇拜光源的發光效率。智能照明控制可根據電廠用戶適應的控制方式優化，能充分發揮照明節能的潛能，可以把實際的LPD值（照明節能評價指標）降到ji致，遠低于新照明標準制定的指標。

隨著“數字化電廠"概念的出現和節能減排的倡導，對照明設計及控制提出了更高的要求，也隨著四代光源的推廣和使用，智能照明控制技術的優勢也會更好的體現出來，該系統必將在今后的發電廠照明控制中得到廣泛地應用。

參考文獻

[1]楊飛，謝世滿.城市路燈照明智能控制系統的應用及探討[J].科技與企業，2013（12）：114.

[2]劉金堂.智能照明控制系統在現代建筑中的應用與探討[J].河北企業，2014（9）：96.

[3]吳志明.探討智能照明控制系統在建筑工程中的應用[J].建材與裝飾旬刊，2011（2）：145-147.

[4]薛惠敏，孫向陽.發電廠智能照明控制系統的應用探討

[5]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.5版.

作者簡介：

任運業，男，現任職于安科瑞電氣股份有限公司。