國際會展中心工程設(shè)計的論文
摘要：文中比較系統(tǒng)地介紹了深圳會展中心供電電源、10KV供配電系統(tǒng)、低壓配電及應(yīng)急配電系統(tǒng)的設(shè)計思想及各系統(tǒng)的結(jié)線方案，并著重介紹了變配電自動化監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式及系統(tǒng)功能。
關(guān)鍵詞：供配電自備發(fā)電機(jī)組智能配電系統(tǒng)間隔層站級層監(jiān)控中心
深圳國際會展中心位于深圳市中心區(qū)城市中軸線上，南鄰寬闊的濱河大道，北隔著名的深南大道與市民中心相望，位置顯要，交通便利，環(huán)境優(yōu)美，與大中華、市民中心等代表性建筑一起形成了城市中軸線上南部的靚麗景觀，并將為深圳經(jīng)濟(jì)的再次飛躍創(chuàng)造一個全新展示的機(jī)遇。
深圳國際會展中心作為深圳市的標(biāo)志性工程之一，是經(jīng)國際招標(biāo)，專家評審，最終確定以德國GMP公司方案為實施方案、中國建筑東北設(shè)計研究院為中方合作設(shè)計單位，目前工程已經(jīng)封頂，預(yù)計2004年10月高交會啟用。
深圳會展中心以展覽會議為主，兼顧與會議展覽有關(guān)的展示、演示、表演、集會等功能，是一座具有國際標(biāo)準(zhǔn)的大型展覽建筑。有會議廳、展覽廳、地下車庫及各類相關(guān)配套用房。其中展覽廳總?cè)萘繛榫邆?000個國際標(biāo)準(zhǔn)展位，建筑面積為11萬多平方米；會議部分總?cè)菁{人數(shù)為6400座席，建筑面積為2萬多平方米。本建筑方案的特點(diǎn)為大面積展廳分布于底層，會議中心集中于頂部的超大規(guī)模、超大空間的會展公共建筑。
本建筑由單層的展廳及中間的會議、小型展高層部分組成，單層展廳長540m，寬282m，分為不同的9個展區(qū)。展覽大廳均為無柱大空間、拱形屋頂，高度為12.5m至30m。地下布置停車場、設(shè)備機(jī)房、地下商場及車行隧道。地下為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地上部分均為鋼結(jié)構(gòu)。
1.工程特點(diǎn)
會展中心層數(shù)少，面積大，主體東西長540m，南北長280m，高60m。首層共有8個展廳，1個3000人的多功能廳，其中建筑面積為7500m2展廳5個，15,000m2展廳2個，26,000m2展廳1個，展廳高30m。
2．10KV供配電系統(tǒng)
會展中心用電報裝總?cè)萘繛?4120kVA，其中變壓器總裝機(jī)容量為44600kVA，10kV冷水機(jī)組7臺(每臺1360kVA)共9520kVA。按一級負(fù)荷供電，原設(shè)想采用六路10kV電源（引自不同區(qū)域變電站）同時供電，經(jīng)與供電部門多次協(xié)商，最后供電部門由附近兩個110kV區(qū)域變電站分別提供四路（共8路）10kV電源同時供電。在建筑物內(nèi)設(shè)有兩個（即1#和2#）中心變電站，各中心站下設(shè)兩個分變電所，即1#站下設(shè)3#、5#變電所，2#站下設(shè)4#、6#變電所，兩個中心站的高壓系統(tǒng)分別承擔(dān)各自區(qū)域內(nèi)的全部用電負(fù)荷，其10KV供配電系統(tǒng)相似并相互獨(dú)立，現(xiàn)僅以1#站為例，見圖1。
四路10KV電源分別引自兩個區(qū)域變電站，同時工作，母線間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。正常情況下，DL1，DL2，DL3，DL4處于合閘位置，DL5，DL6，DL7，DL8斷開。當(dāng)某一路停電時（如1#進(jìn)線），DL1斷開，DL5自動投入，此時2#進(jìn)線帶全區(qū)的1/2負(fù)荷，另兩路仍各帶1/4負(fù)荷，其他任一路停電時同理。為確保供電的可靠性及靈活性，母線間經(jīng)過四個聯(lián)絡(luò)開關(guān)構(gòu)成環(huán)形供電。
按當(dāng)?shù)仉姌I(yè)部門要求，采用高壓綜合計量，每路電源單獨(dú)設(shè)計量柜。
采用110V直流操作系統(tǒng)。
所有高壓均采用放射式供電方式。
功率因數(shù)補(bǔ)償在低壓母線或在高壓設(shè)備端進(jìn)行，以達(dá)到在高壓側(cè)不低于0.9。
3．低壓配電系統(tǒng)
每兩臺變壓器為一組,每一組之間的`低壓側(cè)設(shè)手動聯(lián)絡(luò)開關(guān),每臺變壓器所帶負(fù)荷基本上按區(qū)域劃分,即每個展廳(包括動力和照明)、制冷機(jī)房及其它輔助用房均分別設(shè)專用變壓器。
低壓配電系統(tǒng)主要有以下兩種結(jié)線形式，見圖2。
在圖二所示的低壓配電系統(tǒng)中，兩臺變壓器TM1、TM2分別由來自不同區(qū)域電站的高壓母線段供電，并由自備應(yīng)急發(fā)電機(jī)組電源作為第三電源，運(yùn)行方式為：
正常情況下，QF1、QF2、QF4、QF6、QF7處于合閘位置，QF3、QF5分閘，如在此期間確認(rèn)發(fā)生火災(zāi)，消防控制中心將通過消防聯(lián)動控制模塊切斷QF6、QF7，以確保消防負(fù)荷的供電。值得一提的是，部分消防負(fù)荷平時也在運(yùn)行，如應(yīng)急照明、消防電梯、平時兼通風(fēng)用的排煙風(fēng)機(jī)等，這些負(fù)荷均計入在總設(shè)備容量中。其他消防負(fù)荷平時不在運(yùn)行，如各種消防水泵、正壓送風(fēng)機(jī)、消防排煙風(fēng)機(jī)等均不計入在總設(shè)備容量中，在設(shè)計時必須要考慮火災(zāi)時，切除部分非消防負(fù)荷，以保證變壓器容量可滿足消防負(fù)荷容量的要求。
當(dāng)一路電源故障(如變壓器檢修)時，斷開該路電源QF1（或QF2），并切斷一些非重要負(fù)荷后，合QF3，如在此期間確認(rèn)發(fā)生火災(zāi)，同上經(jīng)控制模塊切斷QF6、QF7。
當(dāng)兩路市電均停電或故障時，斷開兩路電源QF1、QF2，待自備應(yīng)急發(fā)電機(jī)組起動完畢后，ATS自動分QF4，合QF5，由自備應(yīng)急電源向消防及重要負(fù)荷供電，如在此期間確認(rèn)發(fā)生火災(zāi)，同上經(jīng)控制模塊切斷QF6、QF7。
圖2中，QF1、QF2與QF3之間采用三鎖兩鑰機(jī)械聯(lián)鎖輔以電氣聯(lián)鎖，以防止三個斷路器同時合閘。QF4與QF5之間具有雙電源自動切換功能，并設(shè)機(jī)械電氣聯(lián)鎖。
4．應(yīng)急發(fā)電系統(tǒng)
為保證當(dāng)市政兩路獨(dú)立電源全部停電時，仍能確保必要的消防負(fù)荷用電，設(shè)置了4臺柴油發(fā)電機(jī)組，每臺1400KW，考慮到供電半徑要求，與高壓供電范圍一致，分兩處設(shè)置（1#、2#發(fā)電機(jī)房）。每處為兩臺機(jī)組并車運(yùn)行，發(fā)電機(jī)組的起動信號均取自該區(qū)域每路高壓電源的電壓互感器側(cè)，以1#發(fā)電機(jī)房為例，只有當(dāng)1#、2#或3#、4#兩路電源都斷電時才自動控制兩臺機(jī)組順序啟動，由市電供電轉(zhuǎn)為發(fā)電機(jī)組并車供電。若總負(fù)荷小于峰值設(shè)定值（用戶可設(shè)定）下限，則有一臺機(jī)組自動解列、空轉(zhuǎn)然后停機(jī)；若總負(fù)荷大于峰值設(shè)定值的上限，則停歇機(jī)組將自動起動，兩臺機(jī)組并聯(lián)，并自動分擔(dān)負(fù)荷。各低壓應(yīng)急配電系統(tǒng)中均裝有ATS裝置，具有自動轉(zhuǎn)換和機(jī)械聯(lián)鎖功能，能保證末端切換裝置都處于熱備用，同時也能確保機(jī)組與市電不能并網(wǎng)運(yùn)行。
關(guān)于自備發(fā)電機(jī)組容量如何按穩(wěn)定負(fù)荷計算問題，筆者就此機(jī)會談點(diǎn)個人看法，《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范(JGJ/T16-92)(以下簡稱《規(guī)范》)6.1.2.3條要求，“……可根據(jù)一級負(fù)荷、消防負(fù)荷以及某些重要的二級負(fù)荷容量，按下述方法計算選擇其最大者：（1）按穩(wěn)定負(fù)荷計算發(fā)電機(jī)容量。（2）按最大的單臺電動機(jī)或成組電動機(jī)起動的需要計算發(fā)電機(jī)容量。（3）按起動電動機(jī)時母線容許電壓降計算發(fā)電機(jī)容量。”《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施-電氣》(以下簡稱《技術(shù)措施》)2.6.2條要求,“……1.自備柴油發(fā)電機(jī)組的總?cè)萘繎?yīng)大于特別重要負(fù)荷和一級負(fù)荷的總?cè)萘�，例如：消防水泵、排煙風(fēng)機(jī)、正壓送風(fēng)機(jī)、消防電梯、應(yīng)急照明、消防中心控制室、電話機(jī)房、保安監(jiān)控中心、計算機(jī)房等負(fù)荷的總?cè)萘�。”《�?guī)范》6.1.2.3條文（1）中，沒有明確規(guī)定如何計算發(fā)電機(jī)組總?cè)萘浚都夹g(shù)措施》2.6.2條文（1）中，卻明確規(guī)定了如何計算發(fā)電機(jī)組總?cè)萘浚P者認(rèn)為當(dāng)滿足《規(guī)范》6.1.2.3條（2）、（3）要求時，按穩(wěn)定負(fù)荷如何計算發(fā)電機(jī)組容量，應(yīng)視工程特點(diǎn)確定，不應(yīng)一概而論，如建筑群、占地面積較大且防火分區(qū)較多的建筑物，某處發(fā)生火災(zāi)時,并非所有消防設(shè)備都投入使用,如將所有消防設(shè)備統(tǒng)統(tǒng)計入，顯然會使發(fā)電機(jī)組容量過大，使其初投資及運(yùn)行費(fèi)用大大增加。根據(jù)本工程的特點(diǎn)，筆者將各種消防水泵、應(yīng)急照明、消防控制中心、電話機(jī)房、保安監(jiān)控中心等負(fù)荷定為固定負(fù)荷，必須直接計入總量中，而排煙風(fēng)機(jī)、正壓送風(fēng)機(jī)、消防電梯等負(fù)荷按一處著火點(diǎn)外加相鄰區(qū)域考慮，從中取最大值，然后與上述固定負(fù)荷相加，這樣計算的結(jié)果，比消防設(shè)備總量少得多。
5．智能配電系統(tǒng)
1）．變配電所分布概況
本工程共六個變電所，各變電所的布置按低壓供電半徑、防火分區(qū)和深入負(fù)荷中心的原則考慮，其供電范圍、變壓器臺數(shù)及其它主要配電設(shè)備數(shù)量見表1。
2)．系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本工程采用變配電自動化監(jiān)控系統(tǒng)對配電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，實現(xiàn)包括10KV及380/220V系統(tǒng)、變壓器、發(fā)電機(jī)、直流屏等設(shè)備的遙信、遙測、遙控、管理等功能。
本系統(tǒng)采用的是成熟先進(jìn)的全分布、開放式結(jié)構(gòu)設(shè)計，按間隔劃分、單元化設(shè)計、分布式處理。從結(jié)構(gòu)上可分為三個層次：間隔層、站級層和監(jiān)控中心，見圖3。
間隔層：
間隔層負(fù)責(zé)與開關(guān)、保護(hù)裝置、變壓器、直流屏、發(fā)電機(jī)等一次設(shè)備直接聯(lián)系，實現(xiàn)模擬信息、數(shù)字信息、電能量信息的采集、傳輸及控制等。間隔層一次設(shè)備經(jīng)總線型通訊鏈路與站級層通訊，一次設(shè)備與監(jiān)控中心通訊方式如下：
—經(jīng)10KV真空開關(guān)柜上的微機(jī)型繼電保護(hù)裝置通訊接口獲得測量量和開關(guān)量，并采集保護(hù)裝置故障報警接點(diǎn)信號；
—經(jīng)10KV冷水機(jī)組起動柜上的微機(jī)型繼電保護(hù)裝置通訊接口獲得測量量和開關(guān)量，并采集保護(hù)裝置故障報警接點(diǎn)信號；
—10KV負(fù)荷開關(guān)柜的狀態(tài)量由遙信采集裝置完成；
—經(jīng)低壓電容柜無功補(bǔ)償控制器的通訊接口獲得電容柜的運(yùn)行參數(shù)和其他相關(guān)信息，控制器故障報警信息由遙信采集裝置完成；
—經(jīng)變壓器溫控溫顯裝置的通訊接口獲得變壓器實時溫度和告警信號；
—經(jīng)直流屏自配的監(jiān)控管理裝置的通訊接口對直流系統(tǒng)實施監(jiān)測；
—經(jīng)發(fā)電機(jī)自配的監(jiān)控管理裝置的通訊接口對發(fā)電機(jī)實施監(jiān)控；
對于380/220V低壓回路需配置智能電子儀表，經(jīng)該儀表對低壓回路實施監(jiān)控。智能電子儀表選擇可靠性高的監(jiān)控一體化裝置，一個智能電子儀表對應(yīng)一個低壓回路，實現(xiàn)單元化配置。儀表均安裝在低壓配電柜上。
站級層：
站級層主控單元采用工業(yè)級、高可靠、功能強(qiáng)的MCU，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、通訊控制等功能。每個變電所或相鄰兩個變電所設(shè)置一臺MCU，每臺MCU的2個網(wǎng)絡(luò)接口經(jīng)以太網(wǎng)光纖收發(fā)器、光纜構(gòu)成一主、一備兩個通訊通道，分別連接到監(jiān)控中心的兩臺以太網(wǎng)交換機(jī),構(gòu)成雙以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本工程MCU是系統(tǒng)的核心設(shè)備之一，其可靠性和功能的完備性極其重要。
監(jiān)控中心：
監(jiān)控中心為整個會展中心電氣設(shè)備的監(jiān)視、測量、控制、管理中心。監(jiān)控中心設(shè)在1#變電所值班室內(nèi)，監(jiān)控中心由冗余配置的雙機(jī)計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，包括兩臺服務(wù)器、兩臺以太網(wǎng)交換機(jī)、一臺操作員工作站、一臺工程師站、一臺打印服務(wù)器、一臺打印機(jī)。兩臺服務(wù)器以主備方式同時工作，從站級層傳送的數(shù)據(jù)，兩臺服務(wù)器同時接收，并以同樣的軟件處理；從操作員發(fā)出的控制命令，兩臺服務(wù)器同時接收，但只有主服務(wù)器能夠發(fā)出控制輸出命令，故障時，主備機(jī)之間通過軟件自動進(jìn)行切換。
服務(wù)器：是整個監(jiān)控中心系統(tǒng)核心，擔(dān)負(fù)著監(jiān)控系統(tǒng)的主要任務(wù)，它將采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理，建立相應(yīng)的實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)各工作站的各種服務(wù)請求，并接收和響應(yīng)操作員工作站的各類操作命令，兩臺服務(wù)器以互為熱備用的方式運(yùn)行，并同各種智能裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。同時也把遙測、遙信等實時數(shù)據(jù)信息送往BA系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視。
操作員工作站：是監(jiān)控中心系統(tǒng)的人機(jī)界面。接收來自服務(wù)器的數(shù)據(jù)，由運(yùn)行管理人員進(jìn)行變電所運(yùn)行工況的監(jiān)視和控制。主要完成實時運(yùn)行狀態(tài)顯示，監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和報警，報表編輯和打印，畫面、數(shù)據(jù)庫等的編輯和修改。操作員工作站通過兩個以太網(wǎng)口、以太網(wǎng)光纖收發(fā)器、光纜分別與監(jiān)控中心的兩臺以太網(wǎng)交換機(jī)連接。
工程師站：作為系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)及調(diào)試用。
監(jiān)控中心設(shè)備需配置可靠的不間斷電源。
3）．系統(tǒng)功能
�。�1）數(shù)據(jù)采集及處理功能
按間隔層單元配置測控終端，完成開關(guān)量、模擬量、脈沖量等信息的采集及處理，并將處理后的信息上傳。
(2)控制操作功能
控制各間隔的斷路器的分閘／合閘操作�？刂撇僮骺捎杀O(jiān)控中心工作站實現(xiàn)，也可在各間隔層測控終端通過手動操作完成。
(3)防誤操作閉鎖控制功能
具有嚴(yán)格的微機(jī)防誤操作功能，可經(jīng)鍵盤和鼠標(biāo)執(zhí)行對變電站內(nèi)斷路器進(jìn)行控制，執(zhí)行線路停、送電的順序操作，監(jiān)控系統(tǒng)的控制操作具有操作權(quán)限等級管理功能，只有當(dāng)具有遙控操作權(quán)限的運(yùn)行人員在輸入正確的操作和監(jiān)護(hù)口令后，才有權(quán)進(jìn)行操作控制。操作步驟按“選擇-校核-執(zhí)行-撤銷”方式進(jìn)行。每一步都有嚴(yán)格的軟件校核、檢錯和閉鎖邏輯功能。
(4)報警及事件記錄功能
將遙測越限、正常遙信變位、事故變位、SOE、保護(hù)信息、遙控記錄、操作記錄等信息集中統(tǒng)一管理，分類記錄并處理。
(5)歷史記錄功能
負(fù)責(zé)定期地將處理后的數(shù)據(jù)保留入歷史庫，以供趨勢分析、統(tǒng)計計算之用。
(6)顯示打印功能
支持多窗口、分層顯示各種接線圖、系統(tǒng)圖、曲線、潮流圖、事件列表、保護(hù)信息、報表、三維棒圖等�？扇斯�、自動或定時打印各種報表、曲線、事件等。
(7)操作票系統(tǒng)功能
能生成、預(yù)演、執(zhí)行、管理及打印操作票。
(8)保護(hù)設(shè)備管理功能
保護(hù)設(shè)備庫管理、定值召喚及設(shè)置、保護(hù)信息的處理等。
6．結(jié)束語
上述為深圳會展中心供配電及電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的簡要介紹，該工程現(xiàn)正在施工中，預(yù)計在2005年底完工。
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