智能配电系统在杭州奥体中心体育馆游泳馆的应用_张永利.pdf

2022 年 12 月第 16 卷 第 6 期智能建筑电气技术Electrical Technology of Intelligent Buildings智能配电系统在杭州奥体中心体育馆游泳馆的应用张永利,吴 威(北京市建筑设计研究院有限公司,北京 100045)摘要 作为专为第 19 届亚运会筹建的主体育馆,杭州奥体中心体育游泳馆在“注重安全性、可靠性、经济性和可操作性”的基础上,还需要贯彻“绿色、智能、节俭、文明”的办赛理念,并将其落实在设计中。既要满足亚运会比赛的要求,又要兼顾赛后举办日常比赛及重大活动运行管理的需要。本文通过分享智能配电技术在本项目中应用,为同类项目的电气设计从业者提供一些参考。关键词 特级体育建筑;超大综合体;精细化;互通互联;智能配电中图分类号:TU852文献标识码:A文章编号:1729-1275(2022)06-0069-04Application of Intelligent Power Distribution System in HangzhouOlympic Sports Center Gymnasium and NatatoriumZhang Yongli,Wu Wei(Beijing Institute of Architectural Design Co.,Ltd,Beijing 100045,China)Abstract:As the main stadium specially built for the Asian Games,the Sports and Swimming Center ofHangzhou Olympic Sports Center on the basis of“focusing on safety,reliability,economy andoperability”,such important stadiums and gymnasiums also need to implement the concept of“green,intelligent,thrifty and civilized”,and implement it in the design.It should not only meet therequirements of the Asian Games,but also consider the needs of running and managing daily competitionsand major activities after the Games.The author hopes to share the application of intelligent powerdistribution technology in this project,which can provide reference for electrical design practitioners ofsimilar projects.Keywords:super sports buildings;super large complex;refinement;interconnection;intelligentpower distribution作者简介:张永利,本科,第二建筑设计院电气所副所长,高级工程师。Email:ZYL4502 。0引言 笔者有幸参与设计了杭州奥体中心场馆项目,除体育馆、游泳馆之外,还包含了超过 8 万 m2的商业及 18 万 m2汽车库及其他配套用房。超大的建筑体量和多业态城市综合体,要求设计者既要注重赛时可靠安全,又要兼顾其赛后可持续运行的经济性。本文通过阐述智能配电系统在本项目中的应用,展现了该系统对应上述关键问题的解决方案。1工程概况 杭州奥体中心体育游泳馆项目,作为“钱塘江时代”的主要标志性建筑,坐落于奥体中心北侧第19 届亚运会赛事核心区。国家及地方政府对本次赛事组织高度重视,场馆市政条件及保障措施完备。项目占地22.79hm2,总建筑面积39.695 万 m2。地上主要包括体育馆、游泳馆、配套服务设施三大部分内容。其中体育馆 74 357m2,建筑高度 45m(最高点),总坐席 17 348 座;游泳馆 53 959m2,建筑高度 35m(最高点),总坐席 6 484 座;体育馆及游泳馆均为特级体育建筑。2项目特点 (1)建筑体量大、系统复杂、配电装置多,对运维人员素质要求高。本项目体育游泳馆为特级场馆,根据2022 年96DOI:10.13857/11-5589/tu.2022.06.007智能建筑电气技术2022 年第 19 届亚运会场馆及设施电气配置导则及当地供电部门要求,整个项目由市政引来 2 组(各三路)20kV 专用市政电源,即每组两路主供电源和一路备供电源,三路电源至少来自两个不同的变电站,每路电源容量应能满足所有下接负荷的运行要求。要求三路电源不会同时发生故障、受到损坏。共设置 12 个变电所,其中体育游泳馆装机容量为 24 500kVA,配套商业部分(含冷冻站、充电桩)装机容量为31 400kVA,总装机容量为55 900kVA。变电室分布情况见图 1 及表 1。变电室分布情况统计表 1变电室编号供电范围变压器装机容量/kVA位置小计/kVA合计/kVA总计/kVA1#游泳馆22 00022 000B1 层1A#游泳馆演出21 250B1 层2#体育馆22 00022 00021 000B1 层2A#体育馆演出22 000B1 层3#冷冻机房22 50021 600B1 层3A#充电桩电源21 6001 层3B#充电桩电源21 600B1 层3C#充电桩电源21 600B1 层4#预留及配套用房21 600B1 层4A#预留及配套用房21 600B1 层4B#预留及配套用房21 600B1 层4C#预留及配套用房22 000B1 层10 50014 0008 2009 60013 60024 50031 40055 900图 1 变电室分布情况 体育馆及游泳馆均为特级体育设施,其比赛及转播类负荷均为特别重要负荷,此外,本工程的所有消防负荷也为特别重要负荷,上述负荷在三路市电故障时,柴油发电机作为其备用电源(平时作为比赛及转播用电的备用电源,火灾时作为应急照明及各类消防设备的备用电源)。本项目共设置 4 个柴油发电机房,总装机容量为 5 400kW,具体分布见表 2。由于篇幅限制,不再将配电系统进一步展开叙述。面对如此体量的综合体建筑,无论对于赛时保障部门还是赛后运营单位,都给予了极大关注。柴油发电机房分布表 2发电机房编号设置位置供电范围发电机常用功率/kW1#柴油发电机游泳馆 B1 层1#游泳馆变电室供电范围1 8002#柴油发电机体育馆 B1 层2#体育馆变电室供电范围1 8003#柴油发电机配套 B1 层4#配套变电室供电范围6004#柴油发电机配套首层4A、4B、4C#配套变电室供电范围1 200 (2)用电负荷等级高,供电可靠性要求高。实际上配电系统庞大仅是体现项目难点的一个维度,由于本项目亚运会主体育馆和亚运会场核心区的落位,更是赋予了本项目更多的政治重要性。政府高度重视,全力调配保障供电可靠性。2022 年第 19 届亚运会场馆及设施电气配置导则也对项目中的负荷等级做出了明确的要求(表 3)。由表 3 可见,本项目负荷中所包含的重要负荷、一级负荷、二级负荷占比极大。部分重要负荷在三路市电与柴油发电机供电的基础上,还在末端配置了 UPS(见表 4)。配电系统平时的稳定运行,安全隐患的提前预警,故障时的精确定位、迅速排除,事07第 16 卷 第 6 期张永利,等.智能配电系统在杭州奥体中心体育馆游泳馆的应用故后的问题分析,都必然是建设方、设计方、运营方共同关注的核心问题。体育馆、游泳馆负荷等级表 3负荷名称负荷等级供电方式主席台、贵宾室及其接待室、新闻发布厅等照明负荷,场地照明负荷、TV 应急照明负荷,计时计分、现场影像采集及回放、升旗控制等系统及其机房用电负荷,网络机房、固定通信机房、弱电机房、扩声及广播机房等用电负荷,电台和电视转播设备,安防用电设备、主要通道照明用电特别重要负荷三路市电+柴油发电机,电源末端互投(部分设备采用UPS 作 为 备 用 电源,主要通道照明设置 EPS)应急照明、消防控制室、各类排烟机、正压送风机、消防泵、喷淋泵、水炮泵等消防设备用电特别重要负荷三路市电+柴油发电机,电源末端互投(其中应急疏散照明设置 EPS 作为其备用电源)包括临时医疗站、兴奋剂检查室、血样收集室等用电设备,VIP 办公室、奖牌储存室、运动员及裁判员用房、包厢、观众席等照明负荷,建筑设备管理系统、售检票系统等用电负荷;直接影响比赛的用电负荷如空调系统、泳池水处理系统、冰场制冰系统等;客梯用电、生活水泵、污水泵等设备;一级负荷(导则 中的重要负荷)三路市电+柴油发电机,电源末端互投(部分设备采用UPS 作 为 备 用 电源)普通办公用房、广场照明、广告等用电负荷;馆内其他空调、馆内非比赛用照明、动力用电二级负荷(导则 中的一般负荷)三路市电保障普通库房、景观、新能源汽车等用电负荷三级负荷(导则 中的一般负荷)单回路供电UPS 设置分布表 4设置位置保障时长/min消防、安防中心180通讯机房60贵宾室及贵宾接待区、新闻发布厅、检录区、混合采访区等区域照明用电10比赛场地照明的 1/210新闻发布厅电子会议系统30信息显示控制系统(体育展示及广告)30信息显示控制系统(成绩显示)30场地扩声系统30计时记分及现场成绩处理系统30竞赛技术统计系统30现场影像采集及回放系统(仲裁使用)30售检票系统30标准时钟系统30升旗控制系统30各业务口指挥系统(如武警、安保)30 (3)赛后运营的丰富业态。为重大赛事筹建的体育场馆,不仅在赛时做为运动员比赛、训练的场所,在赛后更将面对市民和体育爱好者开放,特别是本项目包含集影院、餐饮、商业于一体的共计8 万多 m2的商业配套,加之本项目所处的优越地理位置,可以预见赛后将成为融合群众健身、休闲、文艺演出、展览、购物的多元化业态的网红打卡地和市民活动中心,充分发挥其社会效益、经济效益。运转这样的城市综合体,传统配电系统和其所对应的管理模式,很难全面兼顾这些方面的问题,而智能配电系统的应用给予了有效的解决方案。3智能配电的系统架构 智能配电系统分为三层架构(见图 2),底层为依托智能硬件构建的数据采集层,通过安装在配电柜内的综合保护装置、智能断路器、多功能电表、测温传感器,采集配电回路中的各种信息,支持柜内设备总线、无线、IP 网络多种通讯方式,完成信号转换并通过通讯接口上传到通讯层,同时接收从控制中心下发的现场指令,完成对电气设备的控制。第二层为通讯层,由核心以太网交换机设备,工业级接口交换机,通讯网关、通讯介质等组成,实现与配电柜内各种智能设备通讯,以及各变配电室间,配电室与监控中心之间通讯设备之间连接。第三层为控制层,负责完成对整个配电系统设备的数据采集、处理、显示和监视功能,并在满足权限和逻辑时,对相应的设备进行控制。为运行人员提供各种控制管理功能,并为多种外部系统接入提供接口。图 2 智能配电系统架构4智能配电系统的优势 智能配电系统结合控制技术、云计算和大数据分析与服务等技术手段,将配电系统中的智能设备互联互通,构建多种系统应用(见表 5),实现主动性17智能建筑电气技术2022 年高效维护。按照实际需要,通过云技术可获得更多的技术服务支持。部分智能配电系统应用示例表 5系统名称主要功能与优势电能质量管理主要功能:电能质量监视分析;谐波分析系统诊断;电网实时监测、故障录波、瞬时波形分析主要优势:通过监测全过程电能质量事件,进行扰动分析判断电气资产管理主要功能:多维度查询及资产报告;移动终端App+网页;柜门二维码快速访问;发电机健康度管理主要优势:云端保存图纸文档、设置运维管理计划,同步日志和维护记录运行维护管理本地:运行温度实时监控;保护定值按需优化;智能巡检主要优势:感知温度、洞察健康;系统保选择性分析;通过柜门显示单元可以获取配电柜内断路器设备电气参数云端:快速故障诊断及恢复指导;系统保护选择性分析;精准预防性维护指导和计划主要优势:通过老化分析,预知寿命,主动运维,消除隐患能源效率管理主要功能:能源建模及审计、绩效分析和 KPI;能耗对标主要优势:能耗能效态势感知,系统能效运行分析,设备能耗对标及预警。持续跟踪碳排放足迹,实时披露、积极双控5结束语 智能配电系统基于云端技术构建的顾问运维系统,可实现无人值守、少人值守,降低人员运维成本;通过手机 App,授权人员还可以全面、细致、及时的进行资产管理等,这些功能对于大型城市综合体,特别是类似为大型赛事筹建的体育场馆的赛后运维都是顺应时代发展的技术应用。与此同时,也对信息网络安全防范提出了更高的要求。针对智能供配电系统的特点,应按照信息安全技术 网络安全等级保护定级指南所规定的不同保护等级,采用针对性的网络安全措施。参考文献 1 2022 年第 19 届亚运会组委会,国网浙江省电力有限公司杭州供电公司,杭州市建筑设计研究院有限公司,华体集团有限公司.2022 年第 19 届亚运会场馆及设施电气配置导则(试行稿)D.杭州:2022 年第 19届亚运会组委会,2019.2 民用建筑电气设计标准:GB 51348-2019S.北京:中国建筑工业出版社,2020.3 体育建筑电气设计规范:JGJ 354-2014S.北京:中国建筑工业出版社,2014.4 信息安全技术 网络安全等级保护定级指南:GB/T22240-2020S.北京:中国建筑工业出版社,2014.5 孙成群.建筑电气设计导论M.北京:机械工业出版社,2022.6 孙成群.建筑电气关键技术设计实践M.北京:中国计划出版社,2021.7 第16 届亚洲运动会组织委员会.2010 广州亚运会场馆运行通用知识读本M.广东人民出版社,2009.8 郑方.设计可持续的未来从水立方到冰丝带M.北京:中国建筑工业出版社,2022.27