浅谈变电站智能照明控制系统设计研究

【摘要】：在当今数字化和智能化的时代，电力系统正经历着新的变革。变电站作为电力系统的核心组成部分，其*效运转关系到电力网络系统的安全性和稳定性。照明系统属于变电站内部设施的基础，其智能化管理成为提升变电站运行效率和能源利用效率的关键一环。文章主要就变电站智能照明控制系统设计进行分析，包括控制方式、硬件设计和软件设计，希望能为相关的工作人员提供一定的参考。

【关键字】：变电站；智能照明控制系统；照明系统设计

曹华伟，男，现任职于安科瑞电气股份有限公司

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0引言

随着社会的不断发展和科技的进步，电力系统的可持续性、智能化成为各行各业关注的焦点之一。在电力设施中，变电站作为电能的重要分配与传输*心，其运行管理对整个电力系统的稳定性和效率至关重要。在变电站的基础设施中，照明系统是维护人员操作、设备检修和应急处理的基础，相关部门和工作人员一定要加强关注，加强研究力度。

1变电站智能照明控制系统概述

变电站智能照明控制系统是一种应用**的自动化控制算法，根据感知到的环境数据，系统能够自动调整照明设备的亮度和开关状态，以适应变电站内不同区域的照明需求。实现对照明设备的智能调光和调色功能，根据时间、环境和工作需求动态调整光照效果，提高能效，降低能耗。提供远程监控平台，管理人员可以实时监测变电站内照明系统的运行状态，同时设定报警机制，对异常情况进行及时响应，使能源得到更加有效的利用，符合现代绿色、智能建设的理念。

2变电站智能照明控制系统的设计

2.1 控制方式

变电站智能照明控制系统设计中不同的控制方式能够满足不同的需求和场景，提高照明系统的智能性和灵活性。

2.1.1 定时控制

定时控制是一种在变电站智能照明控制系统中常见的管理方式。引入时钟管理器是实现定时控制的关键。时钟管理器具有高精度的时间计量功能，在系统中可以设定变电站运行情况下的照明设备的开关时间，根据不同的需求，例如白天和夜晚的工作时间来预定照明设备的开关时刻。到达预定的开关时间点时，时钟管理器自动向照明设备下达开关控制指令，提高系统的智能性和自动化水平。定时控制在无人占用或需要较低照明强度时，可以自动关闭部分或全部照明设备，达到节能的效果。

2.1.2 亮度自调节控制

在变电站中，亮度自调节控制*为关键，是各区域的内部署光敏传感器，光敏传感器持续采集现场监测信号，通过即时反馈获取当前光照状况，确保系统对环境变化能够快速响应。通过智能算法，并根据变电站日常运维情况进行综合考虑，从而判断环境照度能否达到工作需求，*后实现调光指令的自动下达。当系统判断到当前光照不足或过量时，自动下达调光指令，通过智能照明系统与照明设备的通信，动态调整光照强度，以适应实际需求.

2.2硬件设计

变电站智能照明控制系统的硬件结构主要包括智能照明设备、智能控制终端以及其他系统辅助硬件设备。

2.2.1 智能照明设备

（1）灯箱可以采用标准的 220 V 电压接入，以确保设备在各种应用环境下能够方便地接入电源。为了满足不同使用场景和需求，需要调整照明设备的参数。通过调整稳压电容、*高电压、*高工作电流等关键参数，实现对负载的灵活调整，并且根据具体的照明需求和环境条件，灵活地定制照明设备的性能，以达到*佳的能效和照明效果。稳压电容的调整可以帮助确保电压的稳定性，防止设备受到电压波动的影响。设备的*高电压和*高工作电流的调整则允许在不同的电力环境下运行设备，同时确保设备的安全性和稳定性。

（2）智能触摸开关是由数字控制板和模拟电源板等主要部件构成的智能化装置。数字控制板负责处理控制信号、执行指令，实现对照明系统的准确控制，通过数字控制板，触摸开关可以实现定时控制、调光功能，无线射频通信技术可以实现与其他智能设备的联动，构建更智能化的照明系统。模拟电源板为智能触摸开关提供稳定的电源支持，采用单火线取电的设计，简化了安装和布线的复杂性。通过单火线取电，不仅简化了电路连接，还提高了整体系统的安全性和稳定性。管理人员可以通过远程方式下达控制指令，实现对照明系统的远程控制。同时，触摸开关本身也配备手动触摸控制功能，方便现场直接操作，满足不同使用场景的需求。

（3）智能控制器能对现场监测信号进行妥善处理，及时掌握变电站照明的各种状态，经过*密的运算和深入的分析，智能控制器能够获得关键信息，并通过下达控制指令来准确地操控整个照明系统。此外，可以选择引入可编程逻辑控制器（PLC）技术作为智能控制器的核心组件。PLC 的优势十分明显，主要表现在编程简便、组态灵活、功能完善等方面，可以满足各类控制场景。同时，还能编写梯形图程序，然后结合照明控制的实际需求进行有效的控制逻辑，能够大大提高整体的可靠性。另外，编写梯形图程序可以根据具体的控制目标和系统反馈信息，设计出*效的控制逻辑，实现照明系统的智能化和个性化控制，为变电站照明系统的可靠性提供了强大的支持，使系统能够更好地适应不同环境和需求的变化。

2.2.2 智能控制终端

智能控制终端通过适配器供电，并根据模组参数实现电源适配，以确保其稳定可靠地运行。该终端通常配备有监控串口和命令串口两个串口接口，用于实现与控制器之间的数据传输和通信。监控串口作为智能控制终端与控制器之间的通信通道，主要用于远程智能控制端口的指令下发，通过监控串口智能控制终端能够实时监控控制器的电压、电流等运行参数，实现对控制器实时工作状态的管理和监控。命令串口是控制器实现远程监控和智能开关的媒介，也是数字信息交流的基础纽带，通过命令串口智能控制终端可以向控制器发送各种控制指令，实现对照明系统的智能化操作，包括开关控制、亮度调节等功能 [6]。

2.2.3 辅助设备

辅助设备在智能照明控制系统中包括通信模块和继电保护装置，主要任务是改善整个系统的运行工况，增强系统的稳定性和可靠性。通信模块是智能照明控制系统中的关键组件，负责确保系统内各个设备之间的有效通信。通过通信模块，不仅实现了智能控制终端与控制器之间的数据传输，还能够与其他智能设备进行联动，实现系统内部各个部件的协同工作。通信模块的使用提高了系统的连通性，使各个设备能够快速响应指令，实现远程控制和监控。继电保护装置是为了确保照明系统在面临电力波动、过载或其他异常情况时能够迅速作出响应，保护系统免受损坏 [7]。继电保护装置通过监测电流、电压等参数，一旦检测到异常情况，能够迅速切断电路，防止异常传播，确保系统的安全运行。这种保护机制不仅增强了系统的稳定性，还延长了各个设备的使用寿命，提高了整个照明系统的可靠性。引入这些辅助设备，智能照明控制系统能够更好地应对各种挑战和异常情况，提高系统的整体性能。

2.3 软件设计

变电站智能照明控制系统中的软件是非常重要的部分，通常分为本地控制和远程终端控制，二者共同协作以实现照明系统的智能控制和远程监控。

2.3.1 本地服务器程序

在变电站的智能照明控制系统中，主站起着*枢作用。主站通过持续向现场控制器发送指令，实现对照明系统的智能化控制。这一过程是通过智能控制器传递信号完成的，其主要任务是将主站发来的指令进行分解，并将相应的控制信号传送至触摸开关，以*终实现照明灯具的启闭、调光等*确动作。本地计算机充当主站的角色，担负起整个照明控制系统的总体指挥和监测责任，主站通过持续不断地向现场控制器发送信号，确保照明系统能够快速、准确地响应各类控制需求。智能控制器作为连接主站和现场控制设备的关键媒介，起到了信号传递和解析的关键作用。一旦智能控制器接收到主站的指令，它会对这些指令进行分解，并将相应的控制信号传递至触摸开关。触摸开关作为连接照明系统与控制系统的桥梁，接收到信号后负责将指令准确传达至照明灯具。这使照明系统能够执行启闭、调光等各项操作，以满足变电站内照明需求的灵活变化。在本地服务器结束初始化之后，会按照一定的顺序对远程串口、本地串口进行读取。当远程串口读取完之后，系统会对其进行判断，看其是否为空。若是不为空，系统会把数据转发到本地串口，从而对相关数据进行更新。然后，系统会对本地串口进行判断，看其是否为空，若是不为空，系统会根据操作类型按照一定的顺序将相关信息展示出来。若是远程串口、本地串口都被判断为空，当前操作会被直接中止，以提高系统的效率和资源利用。灵活的数据处理机制可以确保系统能够*效地响应各种操作类型，实现数据的及时更新和上传。同时，通过判断串口的状态，系统可以在必要时快速结束操作过程，从而提高整体操作的效率和性能。

2.3.2 远程客户端程序

远程客户端程序能够提供用户友好的界面，使管理人员能够方便地远程监控和控制照明系统。开发直观、易用的用户界面，提供图形化的照明系统结构图，确保管理人员能够轻松理解和操作系统的各项功能，以便用户清晰地了解不同区域的照明状态。实现对变电站内照明系统的实时监控，提供图表和报表，以直观展示历史数据和趋势，帮助管理人员作出决策。在互联网上为串口服务器建立静态 IP 地址，通过与互联网服务提供商（ISP）协商，保证 IP 地址的稳定性和可靠性。在客户端主机上，配置虚拟串口，充当本地设备与互联网上串口服务器之间的桥梁，虚拟串口是在客户端主机上通过虚拟串口软件建立的，为了确保与远程服务器的通信顺畅，需要对虚拟串口的参数进行了精心配置，通过 IP 地址映射，将客户端主机上的虚拟串口与远程串口服务器相连接，客户端主机就能够通过互联网与远程串口服务器建立通信，实现了本地设备与远程设备之间的无缝连接。通过远程客户端软件，管理人员可以随时远程访问虚拟串口，并下达各种控制指令。这一架构为远程管理提供了高度便利性，使管理人员能够实时监测和调控串口设备，无需实际现场操作，在保障系统安全性的同时，提升管理效率和响应速度。

2.3.3 移动端软件

搭建兼容移动端设备的 App 程序，让用户可以随时随地远程管理变电站智能照明控制系统，允许用户通过移动设备方便地开关灯光、调整亮度和设置定时任务等，加入状态更新功能、历史信息查询功能，确保用户可以随时了解各个区域的照明状态、能耗情况等，也可以回顾过去一段时间内系统的运行记录和事件历史。无论用户身处何地，都能够通过 App 程序与本地服务器实时通信，获取*新的系统信息，进行远程控制操作，确保变电站日常巡检工作的顺利进行。

3安科瑞智能照明控制系统

3.1概述

ALIBUS智能照明产品采用RS485总线技术，技术成熟可靠，安全稳定。开关驱动器具备独立工作的能力，适用于一些中小型的项目；模块化设计，可以任意拼接扩展，同时预留I/O口以及Modbus接口，还可以满足与AcrelEMS企业微电网管理云平台进行数据交换。

3.2应用场所

适合于各类智能小区、医院、学校、酒店，以及体育场所、机场、隧道、车站等大型公建项目的照明控制需求。

3.3系统结构

3.4系统功能

1）实时检测并显示各个模块的在线状态，反馈现场受控回路的开关状态，监控界面按照楼层各分区的布局和回路列表来浏览。

2）当发生模块离线、网关设备掉线或者状态反馈和下发控制命令不一致时会发生故障报警，并将故障报警信息记录并显示在界面中。

3）可以对单个照明回路实现开关控制；每个模块、楼层都有相应的模块控制开关和楼层控制开关，也可以一个模块或者整个楼层实现开关控制。

4）开关驱动器支持过零触发功能，负载（灯具）的分合操作仅在交流电过零时进行；可有效减少电磁干扰以及对电网的冲击，延长灯具与控制装置的寿命。

5）对每个照明回路可以预设掉电状态，当照明电源掉电时，开关驱动器会自动切换到预设的掉电状态；确保重新上电时灯具的开关状态是确定与可控的。

6）拖动调光控件，照明设备从0%到100%进行调光，可以对单个照明回路实现调光控制，调光总控可以对一个模块的照明回路实现调光控制，也可以对多个照明回路实现调光控制，通过图标的亮灭状态反馈现场开关的状态。

7）点击场景控件，打开或者关闭对应场景设置，软件界面上显示不同的场景模式和场景功能，通过图标的亮灭显示对应的场景状态是打开还是关闭。

8）设置定时时间，确认时间点后，对该事件点执行的动作进行设置，设置灯在设定的时间点亮或者灭。

9）系统可以通过预设的当地经纬度信息，自动计算每天的日升日落时间；根据天文时钟控制照明开关，实现日落开灯、日出关灯的功能。

10）所有定时控制计划均可下发保存至驱动模块；当上位机系统故障或模块离线时，驱动模块可以利用自带的RTC时钟维持定时控制计划的正常执行，不影响日常的照明控制效果。

11）系统结构是分布式总线结构；系统内各元件不依赖于其他元件而能够独立工作；系统内各元件可以通过程序的设定实现功能的多样性。

12）预留BA或*三方集成平台接口，采用modbus、opc等方式。

3.5设备选型

4结束语

文章通过对变电站智能照明控制系统设计的深入研究，实现了对照明设备的智能调光、调色和开关控制，为变电站提供了更加灵活和个性化的照明服务。智能照明控制系统使变电站管理人员可以通过远程方式实时监测和控制照明系统，实现了管理的即时性和便捷性，在提高管理效率的同时也为紧急情况下的灵活应对提供了有力支持，进而有效保障变电站照明控制效果，创造高质量的照明环境，确保变电站运行的安全性和稳定性。

审核编辑 黄宇