弱电系统本科毕业论文

随着科学技术的快速发展,作为一门新兴的技术,电气工程及其自动化已被广泛应用到各个行业。下面是我为大家整理的电气工程及其自动化设计 毕业 论文，供大家参考。

摘要：当今世界的科学技术突飞猛进，信息技术也得到了跨越式发展;电力系统为了不落伍于时代，满足社会发展变革的需要，从未停止过发展的步伐，不仅逐渐提高了自动化程度，还将以节能设计为发展的方向。本章就电气自动化的节能设计技术进行深入的探讨，来促进节能技术在电气系统中的运用。

关键词：电气节能;自动化工程;设计应用

中图分类号：TE08文献标识码： A

引言

随着我国经济建设的飞速发展，全球能源危机的爆发，使能源节约成为现代社会、经济以及文明发展的重要课题。无论是供配电系统或用电设备，不同配件的选择，不一样的设计线路方式等，在能源的节约或浪费上都存在一定的差异，在这里，本文主要就电气节能设计的应用谈谈自己粗浅的认识。

一、电气自动化节能设计的重要性

在世界经济高速发展的今天，各领域的生产能力都发生了很大的变化，同时能源的问题也在不断的出现。我国在工业和农业的生产过程中对能源的利用情况并好，对环境缺乏保护的意识。而在总的能源损耗中，工业以及建筑业的占比相对较大，而且还不断成上升的趋势。

目前节能减排已经成为了可持续发展战略中至关重要的环节，今天人们对电气能源的需求在明显增加，电能在很多领域都出现了超出供应，限电以及节电的情况。可见，电气节能已经成为重中之重，国家也在不断出台政策来控制电气能源的浪费和损耗。

二、电气自动化节能设计的 方法

1、将电能在线路中传输的消耗降到最低

电能使用电缆作为传输工具，电缆作为一种电阻，在传输的过程中会有电能消耗掉，而电线中的电流却没有变化。要使得电线中电能在传输的过程中尽量的少损耗，就应该将改变电线的电阻，尽量使电线的电阻降到最低。导线的电阻与与导线的长度有关，线路越长线路的电阻就越大。那么如何来有效降低线路的电阻，将电能的消耗降到最低?可以采用以下几种 措施 ：在电缆的选择上应该选择那些电阻率较小的材质的电缆;优化线路的布局，线路尽量采用最短线路，如能够直线布局最好;在有条件的情况下，供电源与用电源尽量缩到最短;尽量选用横截面较大的导线，导线的横截面与导线电阻成反比，采用较大横截面的导线，将能够有效的降低线路电阻，降低电能在传输中的损耗。

2、合理配置变压器

在电气节能技术的工程设计中，合理配置变压器可有效达到节能目的。对于变压器来说，负载损耗和空载损耗是其主要的有功损耗。在选择变压器时，须从多个方面综合考虑，如产品型号、产品负荷、变压器容量等。从型号上来看，主要以选择空载损耗或者是负载损耗较低的新型产品为主;从容量上来看，变压器的容量不能过大，条件允许的话，尽量选用单台容量低于1000kVA的变压器;从负荷率方面来看，合理的负荷率一般在75%-85%之间。若负荷率低于50%，空载的消耗比重载会增加，使整个系统的电能增加，若负荷率高于85%，会降低变压器使用寿命，也不利于电器的节能设计。

3、无功补偿

在配电设备中，无功功率所占有的容量相当大。这就导致了线路在传输电能过程中损耗变大，也将使电网中电压变低，影响用户的使用。无功率补偿所占容量过大，加大了电网的运行负担，使电力公司蒙受一定的经济损失。功率因数偏低，是无功功率对对用户的直观体现。如果功率因数小于，则用户需要缴纳罚金，这将损害用户经济利益，与此同时，也不利于电力公司长远的经济利益。因此解决此问题需要科学合理选用无功补偿设备，至少是功率因素在1以上，才能维持电压网电压的稳定，保证用户稳定使用电能，实现企业的社会效益与经济效益双佳。

4、有源滤波器的应用

电气设备在正常运行的过程中，出现谐波是没有办法避免的，该谐波不但会降低电气设备的使用性，还会给电气设备的整体质量造成很大程度的损坏，从而导致非常严重的电气能源损耗和浪费。另外，由于谐波会经常的作用于电网上，还会引起电网电压不稳，这样就容易会出现失误操作，从而影响电气设备的健康运行。同时，谐波还会缩短电动机的使用寿命，还会打扰 其它 设备的工作等等。然而，有源滤波器的运行速度很快，可以彻底的滤波，当然价格也要比无源滤波器要高，可是它在工作的过程中不会产生任何副作用，因此，应用有源滤波器可以更加有效的对谐波进行过滤，减少谐波的出现，降低失误率，进一步提高供电的可靠性，还可以保证电气设备的正常运行，对电气设备起到了更好的保护。

5、照明节能灯的选择

在电气节能设计中，“照明”是必不可少的环节，因此照明节能灯的选择，就显得尤为重要。在选择照明灯的时候，我们要根据照明场所的特点、照明空间的大小、照明灯的控制方式等多方面综合考虑，在保证照明充足的前提下，多选用新型的节能灯、太阳能灯、高效荧光灯以及气体放电灯等这一类高效的光源。如普通室内的照明，应避免使用白炽灯，可采用小功率的LED光源灯;阳光充足的南方地区，可以选用太阳能灯作为街道或工业企业厂区的路灯等。从照明灯的控制方法上说，室内的照明灯应注意尽量做到一灯一开关、多灯多开关，避免多灯、多路共用一个开关，使用过程中造成能源的浪费;多层建筑楼梯间、除电梯间的公共区域等尽量采用声控自熄灯，以有效节约能源。

6、电动机的选择

工业用电过程中的节能措施，除上面提到的三种外，另一个关键措施就是电动机的选择。工业用电负荷中，电动机负荷占很大比例，因此当电动机的功率因数和效率提高时，就可以将工业用电的功率损耗降低。在选择电动机时，应该选择高效率的电动机，以提高电动机的功率和效率，减少电动机的电能的损耗，如采用Y、YZ、YZR等高效率的电动机。但需要考虑的是，新型的高效率的电动机，其价格也相对昂贵，高于普通电机很多，因此，在选择电动机前，除考虑电动机的功率与效率，也要同时考虑经济效益。电动机的经济效益可以通过最大使用年限来衡量。即任何电动机都是有使用寿命的，在到达使用寿命时就需要回收，而高效率的新型电动机由于其较普通电机效率高，电能损耗少，使用寿命就长，回收年限就较高，而这部分“回收年限”可以用“新型电动机价格高于普通电机的价格”除以“使用新型电机降低损耗所减少的费用”来计算，当“回收年限”在可接受的范围之内时，即可采用新型电机。经过很多专业人士多年的实验数据得知，一般当负载率高于、电动机年持续运行时间超过3000小时以及电机单机容量较大时，选用新型电动机可以满足经济要求。

三、电气自动化的节能的设计应用

1、优化配电设计

电力系统服务的目标是为电气系统的工程设备提供充足的动力。因此，必须充分考虑电力系统的适用性，以符合配电设计的标准。关于电力系统的适用性，首先应当达到用电设备负荷容量与可靠性的要求，严格控制电气设备的质量，在进行配电时，不但要保障用电设备的基本要求，还应当确保电力系统的灵活性、可靠性，保证其稳定、高效地运作。其次是要保障电力系统的安全性，要选择绝缘性能较好的导线，在布线的过程中要注意导线之间的绝缘应保持适度距离。再次是要保障导线的热稳定、动态稳定以及负荷能力，在电力系统运作时，要保证配电与用电设备的安全性。最后是选择良好的接地和防雷设施。

2、提高电气系统的运作效率

电力系统首先要做的就是对节能设备进行选择，选择一个好的节能设备可以为其本身的节能提供条件，并且还能够采用无功补偿、降低电路损耗，以及均衡负荷的方式来保障电力系统的在运作时的节能效果，比如，在进行配电设计的过程中，可以采用合理选择设计系数与合理调整负荷来实现。通过采用上述办法，在电力系统的安装与运作过程中，能够有效地提高设备的运作效率和电源的利用率，如此一来就能够最大限度地降低电能的损耗。

结束语

进入新世纪以来，节能经济己在我国广泛普及，我国的节能经济战略已全面推广，并为企业节能经济的开展制定了更优惠的政策，我国政府对节能经济的研发提供了积极的扶持。我国正不断地提高企业在节能领域的自主创新能力，使得各种先进的节能技术不断被研发出来。因此，我国电力自动化企业应当抓住机遇，迎接挑战，强化节能意识，积极研发电气自动化技术与产品，推动我国节能经济的快速发展。

参考文献

[1]伍廷熙.谈电气节能在工程设计中的应用[J].城市建设，2010年.

[2]张欣.建筑电气设计中的节能措施[J].工程建设与设计，2011年.

摘要：随着我国社会经济发展脚步的不断加快，社会各领域对建筑电气工程自动化设计的要求也必然会越来越高，对建筑电气工程自动化设计质量进行严格控制，最大限度发挥其优势也成为了相关部门所面临的一项重大课题。鉴于此，文中笔者根据多年工作 经验 对建筑电气工程自动化设计存在的问题及自动化技术的完善策略进行简要阐述。

关键词：建筑电气;电气工程;自动化;设计;

中图分类号：F407文献标识码： A

在科学技术不断进步的时代，社会各领域逐渐实现了自动化和智能化，建筑电气工程也不例外。随着人们生活水平的不断提高，对电气工程自动化设计质量也有了较高的要求，为了充分满足人们的诸多要求，在分析目前建筑电气工程自动化设计中存在问题的基础上，对电气工程自动化设计进行不断完善具有重要意义。

一、电气工程及其自动化的发展史

按照使用的电子电力器件不同，电气工程及其自动化的发展主要经历了四个阶段，第一阶段所使用的电子电力器件为晶闸管，由于其自身具有硅整流器件的特征，能够在高电压、大电流的条件下工作，因此，对其应用一直延续至今。第二阶段所使用的电子电力器件为全控制式器件，这种器件不仅能够通过信号控制其导通，而且还能够控制其关断，又被称之为自关断器件。第三阶段所使用的电子电力器件为复合型电力电子器件IGBI和MGT，最后，第四代电力电子器件是功率集成电路PIC。经历这四个阶段的电气工程自动化已经逐步趋于完善，被广泛应用到社会各个领域的发展中。

二、目前建筑电气工程自动化设计中存在的问题

随着社会发展对建筑电气工程自动化要求的不断提高，传统建筑电气工程设计中存在的问题也越来越多，不仅不能有效满足人们的根本需求，而且还在很大程度上制约了建筑电气工程的可持续发展，这些问题主要体现在以下几个方面：

1.设计的深度不够

就我国目前建筑电气工程使用的情况来看，经常会出现各种各样的问题，对整个项目的使用功能造成了很多不必要的影响。究其原因，主要是因为设计人员在对工程进行具体设计的时候，忽略了设计内容的可实施性，从而导致整体设计缺乏一定的深度，造成在某些施工安装的环节中存在很大不必要的麻烦，甚至还会出现一些设计上的缺陷问题，导致安装的可操作性大大降低。由此可见，如果设计人员在对工程进行设计的时候，没有按照必要的深度去对工程的各个环节进行计算和标注，那么势必会导致设计内容缺乏科学性和合理性，从而影响到工程的整体质量。

2.设计的标准不够规范

设计的标准不够规范也是目前建筑电气工程自动化设计中存在的一个重要问题，而由于此项问题引起的后果也是不容忽视的。比如说，在对一栋大楼进行设计的时候，设计人员如果没有严格按照设计的标准来进行规范和设计，那么就很有可能将一些重要的设计环节遗漏，在工程投入使用之后，必然也就无法满足人们的日常需求。由此可见，设计标准对于一项工程的整体设计具有不可或缺的作用，如果不能达到设计标准，那么势必会造成较多的安全隐患。

3.设计配合不科学

在目前建筑电气工程设计中，涉及了多个专业的工程设计和安装环节，如果想要从根本上确保工程的顺利施工，那么就必须对各个专业和安装环节进行合理协调，确保彼此之间达到有效配合。但就我国目前建筑电气工程自动化设计的现状来看，很多环节的施工图都没有完善，或多或少都会忽略到一些东西，正是由于这些问题的存在，不仅会给施工人员的施工作业带来麻烦，而且还会给监理人员的工作带来阻碍，甚至还会引起意外事故。

三、建筑电气工程自动化设计的策略分析

就我国目前社会发展对建筑电气工程自动化设计的要求来看，不仅要满足家电用电、照明、安全用电等需求，而且还要保证工程设计的实用性、美观性和便捷性，结合以上几种需求，工作人员在对建筑电气工程进行自动化设计的时候，可以从以下几个方面进行考虑：

1.强电系统网络设计

强电系统主要指的是交流电电压在24V以上的电力系统，比如说电灯、插座等。在建筑电力工程自动化设计中，强电系统的网络设计内容主要包括照明线路、用电弦线路以及消防系统中的控制线路等。由于强电系中涉及到的电压最高，对线路的设计要求也有所增加，相关的制约机制和合计更加复杂，对于难度和精度的要求也越来越严格。因此，为了能够确保强电系统的网络设计达到工程的需求，设计人员在对其进行设计的时候，要将所有的设计内容一次性纳入到设计当中，反复检查，必须确保没有遗漏的项目之后，才能够将工程设计交予施工人员。

2.弱电系统网络设计

一般来说，建筑中的弱点主要可以分为两种类型，一种是国家规定的安全电压等级及控制电压等低电压电能，有交流和直流之分，交流36V以下，直流24V以下，另一类是载有语音、图像以及数据等信息的信息源，比如说电话、电视以及计算机的信息等。而建筑电气工程自动化设计中所涉及到的弱电系统，通常指的是后者。然而，随着计算机技术的飞速发展，在原有弱电系统的基础上，又加入了计算机终端系统线路、网络终端系统线路以及电化 教育 系统线路的设计等。由于这类系统的网络设计涉及到要对电场、磁场或电磁场屏蔽直接地线路，因此，设计人员在对其进行设计的时候，必须要首先将防雷接地装置线路和屏蔽保护接地线路进行事先考虑和安排。

3.电气工程设计中的对策分析

为了确保建筑电气工程自动化设计的顺利实施，在对工程进行设计的时候，设计人员首先要严格按照工程的设计标准来进行工程设计，对于工程中涉及到的设备型号和参数，都要有明确的标准。其次，在对设计图进行审查的时候，一定要认真对待，仔细的核对图纸中的任何一个环节和数据，一旦发现问题，应及时予以改正，只有这样，才能够有效避免由于设计不科学而引起的质量问题，确保设计达到相关标准，使施工顺利展开。

4.建筑中电气工程及其自动化技术的完善

建筑中必须有一套自动化系统框架。这是为了保证建筑的正常运行的同时能够适应多种 外接设备 和用电系统，在建立自动化系统的同时要使其具备能够处理功能，发现问题的能力，这就需要在设计中加入适当的管理模块。并且根据需要，将设备的使用功能加载到管理模块中。

每个建筑都要有一套的自动化框架系统，它要作为后续建设的基本依据，并且在发生功能改变的同事能够发挥系统的指导性作用，在数据管理、监控、设备养护等方面发挥自身的作用。在自动化设备的选择上要符合建筑的使用功能，因为电气自动化技术的基础就是通过自动化设备来提高和完善整个建筑功能的，并且通过合理的自动化技术使设备的运行环境更加的高效。在很多情况下。电气自动化被分为三种，首先是开关的自动化转变，这是对设备实现自动化的基础，自由在设备的开关问题上进行升级，才能体现自动化的有效性。

其次是对设备中信号、监控、网络传输的自动化转变，这通常是使用信号转换器和收集器进行完成的，一般情况下通过对信息的传送和收集能够体现出建筑用电环境的状态，对危险源能够进行及时的消除和预防。第三种是针对设备的运行环境进行控制，这种控制主要来自于环境监控的主要形式，可以通过监测过程对设备的温度、电压、功率等进行控制，并且建立最低容纳性，使外部的环境性能能够被正确的判断出来，当外部链接性较大时，控制中心就会通过数据变化所发出相关的动作指令。

结束语

总之，在未来的时间里，设计人员必须根据工程的实际需求，采取科学合理的设计方法，确保工程质量，从而促进我国建筑行业的可持续发展。

参考文献：

[1]赵光根.刘玉兰.建筑中电气工程及其自动化技术的完善策略分析[J].商场现代化，2013(11).

[2]王喜玲，邱训和.浅谈建筑电气工程施工质量控制及安全管理[A].土木建筑学术文库(第11卷)[C].2009年

[3]赵文选.建筑电气工程主要节能技术分析[A].河南省土木建筑学会2010年学术大会论文集[C].2010年

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电气工程及其自动化的触角伸向各行各业，小到一个开关的设计，大到宇航飞机的研究，都有它的身影。本专业生能够从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验技术、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域的工作，是宽口径“复合型”高级工程技术人才。该领域对高水平人才的需求很大。据估计，随着国外大企业的进入，在这一专业领域将出现很大缺口，那时很可能出现人才供不应求的现象。编辑本段专业介绍 电气自动化控制理论和电力网理论是电气工程及自动化专业的基础，电力电子技术、计算机技术则为其主要技术手段，同时也包含了系统分析、系统设计、系统开发以及系统管理与决策等研究领域。该专业还有一些特点，就是强弱电结合、电工电子技术相结合、软件与硬件相结合，具有交叉学科的性质，电力、电子、控制、计算机多学科综合，使毕业生具有较强的适应能力，是“宽口径”专业。 电气工程及其自动化专业对广大考生有很强的吸引力，属于热门专业，高考录取分数线往往要比其他专业方向高许多，造成这一情况的主要原因有：①就业容易，工作环境好，收入高；②名称好听，专业内容对学生有吸引力； 社会宣传和舆论导向对其有利。该专业方向有着非常好的发展前景，研究成果较容易向现实产品转换，而且效益相当可观。他创造性的研究思路吸引着众多考生，这里的确是展示他们才能的好地方。但是鉴于国内现在的形式，考生在报考该专业的时候应该注意以下两点： (1)充分考虑自己的兴趣。也许自己本来并不对该方向感兴趣，但是许多人都说好，于是自己就“感兴趣”了。这对以后的发展是很不利的，毕竟兴趣是最好的老师。 (2)衡量自己的综合素质。电气工程及自动化专业需要具有扎实的数学、物理基础，较强的外语综合能力，为今后能够掌握并且灵活运用专业知识做准备。该专业方向的人才需求虽然大，但可供选择的人也很多，如果没有非常强的综合素质，很难在众人之中脱颖而出，取得突出成绩。也许这对许多胸怀远大志向的考生来说是不能接受的。 当然，这里所说的两点是否可行也和学生个人的追求有关，如果一个人追求仅限于一份较好的工作，该专业的确是一个不错的选择。但是，如果想在科技创新方面做出突破性的贡献还是要建立在个人实力以及刻苦努力的基础上，馅饼是决不会无缘无故从天上掉下来的。 由于本专业研究范围广，应用前景好，毕业生的专业素养相对较高，因此就业形势非常好。我国现在非常需要该专业方向的人才，小到一个家庭，大到整个社会，都离不开这些专业人才的工作。通常情况下，学生毕业后可以选择国有的质量技术监督部门、研究所、工矿企业等；也可以是一些外资、私营企业，待遇当然是相当可观的。如果学生能力足够强，又在学习期间积累了比较好的研究成果，完全可以自己创业，闯出一片属于自己的天空。需要指出的是，由于国外在该专业方向的研究要领先于我们，因此如果想要有进一步的发展，确立自己在国内该方向的领先地位，出国深造是一个不错的选择。 电气工程及其自动化专业代码：编辑本段教育发展 电气工程与自动化专业是理、工、文相结合，融机械工程、艺术学和计算机设计于一体的新型交叉学科专业之一。主干学科包括电子工程、计算机科学与技术、控制科学与工程。 电力控制箱本专业产生于70年代，首先在英国的牛津大学，首次实现的是直流电的控制方式，那时候执行元件的驱动电压是直流的，控制电压也是直流的，自动化系统的工作方式是很简单、粗糙的，精度也很低。但直流的控制方式由于其历史的久远而被人们所熟知，自然而然的人们想到了用直流电去控制交流执行元件。随着晶体管、大功率晶体管、场效应管等大功率的电子器件的出现和成熟、以及建立在场的理论上、以现代数学、矩阵代数为理论依据的弱电强电控制系统更使电子技术与自动化达到新的历史高度。至此，本专业得到了广泛的发展，日本、美国、英国及其他国家的大学也纷纷设立了本专业，在这一时期的成果也并不少，诸如完成数控机床，车间厂房自动控制的工作已经是新的课题。电子技术与自动化、计算机的有机结合，赋予电子工程及自动化专业以全新的内涵。无人操纵，系统简化，格局合理，即插即用型的产品成为新宠。 建国初期（1949—1966）我国许多大学设立了本专业，主要实践性教学环节包括电路与电子技术实验、电子工艺实习、金工实习课程设计、生产实习、毕业设计，并为国家培养了许多的这方面人才。他们已成为本行业的专家学者，分布在我国许多省、市，成为骨干力量。 “文革”期间，由于受政治的影响，全国的高等院校相继停止招生，本专业受到了很大的影响，先是老师被批斗，后来学校根本办不下去了，只能停止招生。但是，即便如此，许多老师并没有停止研究。他们知道电子工程及自动化对我国的现代化建设起重要的作用，因而，在这一时期，并没有放弃对专业的研究和探索。 改革开放以后，在党中央的正确领导下，大学恢复了招生，本专业也发展起来，许多大学设立了本专业，并陆续招生，每年为国家培养大量的高级复合型人才，包括学士、博士等高级知识分子，特别是目前，各专业扩招，本专业的招生量也在上升。虽然我国在这方面的发展还没有站在世界的最前沿，但随着我国综合国力的提高，对外交往的增加，我们已经逐渐缩小与发达国家的差距。具有代表性的是：每秒3000亿次计算机研制成功；纳米技术的掌握；模拟技术的应用。一个不容忽视的问题摆在我们面前：如何迎接新技术革命的挑战？经过本专业的老师和同学的共同努力，把电子工程及自动化专业拓展开来，分为“电力系统及其自动化”和“电子信息工程”，涵盖原有“绝缘技术”、“电气绝缘与电缆”、“电机电器及其控制”、“电气工程及其自动化”、“应用电子技术”和“光源与照明”等几个专业方向。设有“高电压与绝缘技术”、“电机与电器”、“电力电子与电力传动”和“电工理论与新技术”、“高电压与绝缘技术”博士学位方向。并以工业产品设计为基础，应用计算机造型、设计、实现工业产品的结构、性能、加工、外形等的设计和优化。该专业培养适应社会急需的，既有扎实科学技术基础又有艺术创新能力的高级复合型技术人才。本专业着重培养学生外语、计算机应用、产品造型、设计等实际工作能力，实现平面设计、立体设计等产品设计的全面智能化。该专业毕业生可从事工业产品造型设计、计算机应用、视觉传达设计、环境设计、广告创意、企业形象策划等行业的教学、科研、生产、开发和管理工作。囊括了电路原理、电子技术基础、电机学、电力电子技术、电力拖动与控制、计算机技术（语言、软件基础、硬件基础、单片机等）、信号与系统、控制理论等课程。高年级还根据社会需要学习柔性的、适应性强、覆盖面宽的专业课及专业选修课。同时也进行电机与控制实验、电子工程系统实验、电力电子实验等。 一直以来，我国在CIMS，自动控制，机器人产品，专用集成电路等等方面有了长足的进步。例如：“基于微机环境的集成化CAPP应用框架与开发平台”开发了以工艺知识库为核心的、以交互式设计模式为基础的综合智能化CAPP开发平台与应用框架（CAPPFramework），推出金叶CAPP、同方CAPP等系列产品。具有支持工艺知识建模和动态知识获取、各类工艺的设计与信息管理、产品工艺信息共享、支持特征基创成工艺决策等功能，并提供工艺知识库管理、工艺卡片格式定义等应用支持工具和二次开发工具。系统开放性好，易于扩充和维护。产品已在全国的企业，特别是CIMS示范工程企业，推广应用，还研制了自动控制装置及系列产品，红外光电式安全保护装置，大功率、高品质开关电源的开发。机器人产品包括移动龙门式自动喷涂机，电动喷涂机器人，柔性仿形自动喷涂机，往复式喷涂机，自动涂胶机器人，框架式机器人，搬运机器人，弧焊机器人的研制。以上这些产品的开发应用还只是电子工程与自动化在生产中的一个侧面，不足以反映其全貌。在国外先进技术的冲击下，从各个方面进行新一轮技术重组。形势是严峻的，同时也充满机遇。另外,团IDC网上有许多产品团购,便宜有口碑

浅谈地铁弱电系统集中UPS设计论文

1、引言

早期地铁弱电系统主要有通信系统、信号系统，随着近年来计算机技术、网络技术的发展以及乘客对地铁服务水平需求的提高，地铁弱电系统的范围越来越广，目前主要有通信系统、信号系统、自动售检票系统(AFC)、综合监控系统(ISCS)、综合安防系统(ISDS，含门禁)、乘客资讯系统(PIS)等，这些系统供电负荷等级均为一级或二级负荷，需要通过UPS供电，以便在市电掉电时进行紧急操作。因为各系统计算对供电容量要求时都比较保守，如果按照传统设计方法每个系统都自设UPS，那么总的用电容量将会很大，导致电力专业做供电设计时对设备容量计算不准确，设计值过大，不但造成投资和电能的浪费，给电网造成较大的压力，而且UPS的效率也会很低。另外过多的UPS涉及的规格型号过多、过乱，给运营维护管理带来很大不便，所以对地铁车站的弱电UPS进行整合势在必行。

2、各系统UPS整合可行性分析

地铁中弱电系统众多，而且运营管理部门分散，所以在进行UPS整合设计时应根据系统的运营管理模式、系统的安全性及可维护性对各系统进行分析，以确定合理的整合范围。

地铁通信系统主要由专用通信系统、公众通信系统及警用通信系统构成。其中专用通信系统归地铁运营管理;公众通信系统中的传输子系统由地铁建设方投资建设，运营商租用;警用通信系统由地铁建设方代建，建成后交付公安部门运营管理。因此在UPS整合设计时，考虑到运营管理的部门不一致，建议将专用通信系统以及公众通信系统中的传输子系统纳入集中UPS的供电范围，其它设备所需UPS由各运营方设置并单独管理。

信号系统设备主要由计算机、网络设备、控制设备以及信号机、转辙机等组成，其中车载设备由车辆负责供电，转辙机用电可不纳入UPS系统。由于信号系统涉及行车安全，虽然可纳入集中UPS供电范围，但在具体设计时需与信号专业协商供电的范围及方式。

综合监控系统(含FAS、BAS、SCADA)是地铁弱电系统的信息共享平台，除SCADA子系统涉及供电电系统外，其它系统设备均可纳入集中UPS供电范围。

自动售检票系统、乘客资讯系统、综合安防系统主要由计算机、网络设备、存储设备及闸机、售票机、充值机、各种显示屏、摄像头、编码器、解码器、监视器等终端设备组成，这些系统以IT设备为主，在弱电集中UPS设计时应根据不同类型设备的特点计算所需UPS的容量和备用时间。

综上所述，弱电系统的负载类型基本一致，在技术上均可以纳入集中UPS统一供电，在实际设计中可根据不同地方的运营维护模式和安全性要求进行UPS整合。

3、地铁弱电系统用电分析

在《地铁设计规范》(GB50157-2003)中，地铁各弱电系统用电负荷等级及蓄电池备用时间不尽相同，例如通信系统、信号系统、FAS系统按一级负荷供电，而AFC系统要求供电负荷不低于二级，通信系统备用时间为4小时、FAS系统为1小时，信号系统备用时间为30分钟，AFC系统对备用时间无具体要求。另外，综合监控系统、乘客资讯系统、综合安防系统是近几年才发展起来的，在《地铁设计规范》中没有具体条文规定用电要求。因此在进行弱电集中UPS设计时要统一各系统的负荷等级，按照一级负荷设计，蓄电池备用时间可由UPS配电柜按照规范要求时长做分时切断。在设计时应对各系统的用电特点进行分析，详细计算各系统的用电负荷，表1为根据设计经验及实际工程计算得出的标准地下车站各弱电系统的用电容量：

综合监控系统的用电容量只包括车站级设备，FAS、BAS用电容量单独计算，综合监控系统的备用时间参照FAS系统备用时间。AFC、PIS的备用时间是根据工程经验确定的，闸机备用时间按完成一次操作计算。由于不同地铁线路建设方对信号系统纳入弱电集中UPS供电存在不同要求，因此如信号系统不纳入集中UPS，则UPS容量只需120KVA，信号系统非集中站容量按10KVA另外计算。通信系统容量只计算专用通信系统及公众通信系统中的传输子系统。

4、弱电集中UPS供电设计方案

通过以上分析，地铁弱电系统采用集中UPS供电是可行的，在具体设计中应根据实际工程情况进行方案设计。

在设计中应根据各系统的用电位置、容量、备用时间等因素统一设计。一般应遵循以下设计原则：

(1)针对各系统的不同备用时间，应在配电柜能对各系统用电进行分时切断。

(2)对于各系统中相对独立的子系统可分回路供电，例如通信系统中的.专用通信系统与公众通信系统。

(3)集中UPS对每个系统的供电方式为每回路三相，AC380V，各系统分别对系统设备做二次配电，负责三相负载平衡。

(4)应详细计算蓄电池的容量，确定电池及电池柜的数量。

(5)由于集中UPS的容量较大，因此UPS柜及蓄电池柜的整体重量较大，宜单独设置电源室并向结构专业提供详细的机房荷载要求。

在深圳地铁5号线弱电集中UPS设计中，信号系统对集中UPS供电方式的安全性、可靠性有疑虑，因此未将信号系统纳入，其它各弱电系统计算用电总容量为102KVA，选用容量为120KVA的在线式UPS，按一级负荷供电，在配电回路中采用时间继电器实现各系统备用时间的分时切断。另外，在配电柜预留备用回路，以便满足今后新增设备用电。在实际设计中将全线各站弱电集中UPS纳入设置在控制中心的UPS维护工作站进行统一管理，实现了对UPS的远程监控和维护。

在具体工程设计中还应注意：

(1)相关专业计算本专业用电容量时要准确，不得另加裕量;

(2)各专业计算用电量时是按照所有设备的额定负载相加计算的，在选取UPS时应根据工程经验适当折算，否则将导致UPS容量过大，效率降低;

(3)UPS在带70%额定容量负载时，效率最高，因此UPS系统容量(KVA)=用户系统容量(KVA)/。

5、结论

在地铁设置弱电集中UPS可以解决各系统分设UPS带来的运营维护管理的不便，实现了对UPS的远程监控及维护。集中UPS用电容量小于各系统分设UPS时总容量，降低了对电力的用电负荷要求，也达到了节能的目标。在地铁工程中采用弱电集中UPS供电是可行的，也是当前地铁设计的趋势。