Resumen: En las últimas décadas, la economía moderna de China ha continuado su desarrollo, y la tecnología informática, la tecnología de la información y otras industrias relacionadas también han experimentado un rápido progreso. A medida que los edificios comerciales, residenciales y públicos aumentan sus requisitos de gestión inteligente y ahorro energético, los sistemas de monitorización energética se han integrado gradualmente en la vida cotidiana de las personas y desempeñan un papel fundamental. La optimización del entorno económico ha incrementado las demandas de fiabilidad, seguridad, comodidad y eficiencia en los entornos de oficina y vivienda. Los edificios inteligentes han surgido a la medida de los tiempos, logrando la combinación perfecta de calidad de vida y servicios de información, convirtiéndose en la industria de la construcción del siglo XXI. Los edificios inteligentes no solo representan la fortaleza nacional y el nivel tecnológico del país, sino que también reflejan la preocupación del desarrollo social por la naturaleza humana.
Palabras clave: monitoreo de energía eléctrica, inteligencia, sistema de monitoreo
1. Características de los edificios inteligentes
Los edificios inteligentes son logros modernos que combinan paisajes culturales con naturaleza ecológica. Su objetivo es brindar a las personas un entorno vital seguro, confiable, cómodo y natural, así como un estilo de vida activo y saludable. Integran la comunicación de datos, voz y multimedia de todo el edificio o comunidad para formar una red de comunicación con un amplio y rico contenido. Este moderno método de comunicación satisface eficazmente las necesidades de trabajo eficientes y dinámicas de la sociedad de la información moderna. Un sistema de monitoreo electrónico proporciona una plataforma inteligente para la monitorización y gestión unificadas de la distribución eléctrica de alta y baja tensión, el intercambio de información y la compartición de recursos en el edificio.
2. Descripción general del sistema de monitoreo de energía
El sistema de monitoreo de energía utiliza tecnología de red moderna y tecnología de video por computadora para monitorear los parámetros operativos, registros de eventos, registros de ondas y otros datos del sistema eléctrico. Simultáneamente, estos datos se transmiten continuamente a la computadora de monitoreo de energía y se implementan comandos de control remoto, de modo que los gerentes de operación puedan comprender completamente el estado operativo del sistema eléctrico a través del centro de monitoreo. Esto permite determinar con precisión y rapidez la ubicación y la causa de la falla, simplificar el proceso de trabajo y brindar al personal una solución específica para el problema.
3. Aplicación del sistema de monitorización de energía en edificios inteligentes
Los sistemas de monitorización de energía se utilizan ampliamente en edificios inteligentes. La energía solar, los invernaderos solares, la tecnología de aire acondicionado con bomba de calor de anillo de agua y la tecnología de cavidad con bomba de calor geotérmica son ejemplos de ello. Los equipos secundarios en la sala de distribución de energía (dispositivos automáticos de seguridad, instrumentos de medición tradicionales, control de operación, sistema de señalización) constituyen un sistema de monitorización de energía que abarca la iluminación, la distribución de energía, la calefacción, la comunicación, las alarmas y otros aspectos, ampliamente utilizado en edificios inteligentes. Los sistemas relacionados se comunican con dispositivos inteligentes, como los sistemas de automatización de equipos de edificios, los sistemas de redes de comunicación, los sistemas de ofimática y los sistemas automáticos de alarma contra incendios, para lograr la comunicación mutua y el intercambio de información entre los sistemas de automatización. Beneficios de los sistemas de monitorización electrónica:
Los paneles solares del solario captan gran cantidad de calor y lo transmiten al sistema de visualización automático. Al mismo tiempo, el sistema automático de generación de energía distribuye la electricidad generada a cada rincón del hogar mediante la conversión energética. Utilice eficazmente los recursos renovables, reduzca costos, minimice las averías y maximice los beneficios de los recursos eficientes. Los invernaderos solares minimizan las desventajas de las plantas afectadas por las estaciones, y la fotosíntesis más eficiente optimiza al máximo los frutos. La sistematización, la protección ambiental, la estandarización y la eficiencia son condiciones necesarias para el futuro desarrollo económico circular y sostenible, y se han convertido en la única opción para promover el desarrollo económico en la era de la información.
4. El papel del sistema de monitorización energética en los edificios inteligentes
Gracias al desarrollo de nuevas tecnologías de sistemas, como la tecnología de redes, la tecnología de video, la tecnología de comunicación, la distribución inteligente de energía y la aplicación de sistemas de monitoreo de energía en edificios inteligentes, los edificios inteligentes del futuro se están desarrollando hacia la intensificación, sistematización y estandarización. Un estilo de vida confiable, seguro, conveniente y sencillo permite a las personas disfrutar de un estilo de vida más ecológico.
El valor que genera el sistema de monitorización energética en edificios inteligentes:
Según datos de una encuesta, cada año, los sistemas de monitoreo electrónico de diversas empresas, instituciones y lugares públicos invierten enormes cantidades de dinero en mantenimiento y configuración. Además, se producen grandes pérdidas de energía, lo que no solo genera un desperdicio de recursos, sino que también afecta la vida normal de los residentes. A continuación, se presentan dos ejemplos:
Caso 1:Recientemente, se produjo una falla transitoria muy grave en un equipo importante de una reconocida empresa fabricante de computadoras. Sin embargo, el sistema volvió a la normalidad rápidamente. Sin un sistema de monitoreo, esta falla no se habría detectado. Esto representa una amenaza potencial grave, ya que el sistema de monitoreo electrónico instalado detectó la falla a tiempo y capturó y registró la forma de onda de la falla transitoria. Esta información le ahorró a la empresa DELL 25,000 yuanes en costos de mantenimiento de equipos.
Caso 2:En febrero de 2013, se rompió el cable conductor de la barra colectora n.° 1 a Jingzao, en una subestación de 220 kV de una central térmica. Al caer, el cable tocó la barra colectora n.° 2, lo que provocó la pérdida de tensión en toda la estación y el corte de la línea de Jingzao. La línea se interrumpió, provocando la parada de la subestación Zaoshan de Hubei Jingmen Power Supply Company y de cinco subestaciones de 110 kV. El accidente provocó una pérdida de carga de 90 000 kW, lo que representa el 10,8 % de la carga total de la ciudad de Jingmen, y afectó a 63 000 usuarios, el 6,7 % de los usuarios de la ciudad. Esto provocó enormes pérdidas.
Para resolver este problema, la aplicación de edificios inteligentes está impulsando su desarrollo hacia la intensificación, sistematización y estandarización. La aplicación de sistemas de monitorización electrónica reduce el desperdicio de equipos y el consumo energético; aprovecha al máximo sus ventajas de forma racional y eficaz, reduce compras innecesarias, evita el desperdicio de recursos y ahorra mucho dinero. Detecta posibles fallos a tiempo, lo que reduce los costes de mantenimiento, prolonga su vida útil y optimiza los recursos. Mejora la eficiencia de la gestión operativa y reduce la carga de trabajo del personal de operación y mantenimiento. Al mismo tiempo, mejora la estabilidad y la fiabilidad del suministro eléctrico, acorta los tiempos de corte, reduce los incendios, evita accidentes y garantiza la seguridad de las personas y los bienes. Los usuarios también pueden disfrutar de una vida más inteligente, ecológica y respetuosa con el medio ambiente.
5. Análisis de ahorro energético y optimización de perspectivas de edificios inteligentes
Los edificios inteligentes se han convertido en la norma en la industria de la construcción del siglo XXI. Con el desarrollo económico y los requisitos teóricos del desarrollo sostenible, el ahorro energético en estos edificios debe seguir un modelo económico eficiente de bajo consumo, bajos insumos y alta producción. Es necesario que la economía circular no solo exista en empresas innovadoras de ahorro energético que dominen la tecnología más avanzada, sino que también se integre en todos los ámbitos de la vida. La característica principal de los edificios inteligentes es la eficiencia de los recursos. Al construir edificios más confortables y acordes con las exigencias modernas, los propietarios parten de la conservación de energía verde para ahorrar gastos. Los diseños de edificios sostenibles con el menor consumo energético y costes operativos suelen incluir las siguientes medidas técnicas: ① Ahorro energético; ② Reducir el uso de recursos limitados e impulsar el desarrollo de fuentes renovables y nuevas energías; ③ Humanismo en el entorno y la calidad; ④ Minimizar el impacto del emplazamiento y el entorno en la implementación y el desarrollo del edificio; ⑤ Nuevas propuestas para el arte y el espacio; ⑥ Inteligencia; Maximizar el aprovechamiento y el reciclaje de recursos.
En el futuro, los edificios inteligentes prestarán mayor atención al desarrollo de la naturaleza humana y a la maximización de los beneficios ambientales. Crear un entorno de vida saludable, cómodo, ecológico, respetuoso con el medio ambiente, sencillo y práctico, así como una calidad de vida moderna, es el deseo común de cada vez más personas. También es la base y el objetivo de la conservación energética en los edificios. El desarrollo futuro de los edificios inteligentes debe lograr los siguientes puntos:
①Cálido en invierno y fresco en verano, proporcionando a las personas un entorno de vida confortable.
②Buena ventilación, respiración fresca y suave.
③Luz suficiente, intente utilizar luz natural, iluminación natural, combinada con iluminación artificial.
④ Control manual inteligente. Ventilación, iluminación, calefacción, electrodomésticos, etc., se pueden controlar mediante computadoras, que pueden gestionarse según programas predeterminados o controlarse localmente. Esto satisface las diferentes necesidades de las personas en diferentes situaciones, a la vez que recicla recursos y reduce los residuos.
6. Optimizar las perspectivas de aplicación de los sistemas de monitorización electrónica en el futuro
Como invención única de la era de la información, el sistema de monitoreo electrónico desempeña un papel irremplazable en la producción y la vida de las personas. En los últimos años, el desarrollo económico también ha generado una serie de problemas sociales: la pérdida de tierras es grave, la contaminación ambiental se intensifica, los delitos violentos aumentan, los sistemas de regulación social están desorganizados y las capacidades naturales de autodepuración y autorrescate se están debilitando. Por lo tanto, el sistema de monitoreo de energía evolucionará desde un simple monitoreo y visualización hacia una dirección más automatizada e inteligente. Permitirá el almacenamiento masivo de información, la recopilación, el análisis y el procesamiento de datos de forma rápida y directa, y proporcionará instrucciones eficaces. Facilitará la resolución de problemas de forma más rápida y precisa. Ahorrará más mano de obra y dinero, y contribuirá a la conservación y el uso eficiente de los recursos naturales y sociales. Al mismo tiempo, se ampliarán nuevas funciones:
(1) Avance: Hacer pleno uso de las últimas tecnologías modernas y futuras para desarrollar los logros científicos y tecnológicos más confiables.
(2) Confiabilidad: Convertirse en un producto tecnológico más maduro. Adaptarse al desarrollo social.
(3) Practicidad y conveniencia: es conveniente, seguro y duradero para satisfacer la demanda del mercado y las necesidades de uso reales en la mayor medida posible.
（4）Escalabilidad y economía: compatibilidad mejorada, diseño optimizado continuamente y rendimiento mejorado.
(5) Normalización y estructuración: Debido a las características realistas de que la información del mercado en sí no está sujeta a la voluntad subjetiva humana, los sistemas de monitoreo electrónico deberían ser más estructurados, estandarizados y serializados.
7. Introducción y selección del sistema de monitoreo de energía Acrel
7.1 Descripción general
El sistema de monitoreo de energía Acrel IoT es de Acrel Electric Co., Ltd., de acuerdo con los requisitos de automatización de sistemas de energía y sistemas desatendidos. Un conjunto de sistemas jerárquicos de monitoreo y gestión de subestaciones distribuidos desarrollados para niveles de voltaje de 35 kV e inferiores. El sistema se basa en la aplicación de tecnología de automatización de energía eléctrica, tecnología informática y tecnología de transmisión de información. Es un sistema abierto, en red, unificado y configurable que integra protección, monitoreo, control, comunicación y otras funciones. Es adecuado para redes eléctricas urbanas, subestaciones de redes eléctricas rurales y subestaciones de usuario con niveles de voltaje de 35 kV e inferiores. Puede realizar el control y la gestión de la orientación de la subestación y satisfacer las necesidades de subestaciones no tripuladas o con menos personal. Proporciona una sólida garantía para el funcionamiento seguro, estable y económico de la subestación.
7.2 Aplicación
(1) Edificio de oficinas (oficinas comerciales, edificios de oficinas de agencias estatales, etc.)
(2) Edificios comerciales (centros comerciales, edificios de instituciones financieras, etc.)
(3) Edificios turísticos (hoteles, restaurantes, lugares de entretenimiento, etc.)
(4) Edificios de ciencia, educación, cultura y salud (edificios de cultura, educación, investigación científica, medicina y salud, y deportivos)
(5) Edificios de comunicaciones (Correos y telecomunicaciones, comunicaciones, radio, televisión, centros de datos, etc.)
(6)Edificios de transporte (aeropuertos, estaciones, muelles, etc.)
(7)Fábricas, minas y edificios empresariales (petróleo, industria química, cemento, carbón, acero, etc.)
(8) Edificio de nueva energía (generación de energía fotovoltaica, generación de energía eólica, etc.)
7.3 Estructura del sistema
El sistema de monitoreo de energía IoT de Acrel adopta un diseño distribuido jerárquico y se puede dividir en tres capas: capa de administración de control de estación, capa de comunicación de red y capa de equipo de campo, el modo de red puede ser una estructura de red estándar, una estructura de red en estrella de fibra óptica, una estructura de red de anillo de fibra óptica, De acuerdo con la escala de consumo de energía del usuario, la distribución del equipo de consumo de energía y el área del piso, etc., el modo de red se considera de manera integral.
7.4 Selección de equipos
| Solicitud | Apariencia | Tipo | Función |
| 35 kV |  | AM6-F | Protección contra sobrecorriente de tipo de tres etapas (con dirección, bloqueo de voltaje de tortuga compuesta), protección de selección de conexión a tierra de pequeña corriente, reconexión única trifásica, deslastre de carga de baja frecuencia |
| 35 kV (más de 2000 kVA), motor de 35 kV (más de 2000 kW) | AM6-D2 | Dos transformadores 8B/tres transformadores de imagen, protección diferencial de ruptura rápida, protección diferencial de frenado proporcional | |
| AM6-D3 | |||
| AM6-T | Medición y control de protección de respaldo de transformadores, equipado con protección de transformadores | ||
| AM6-FD | Protección no eléctrica del edificio del transformador (independiente), circuito de operación independiente | ||
| AM6-MD | Protección diferencial del motor, protección integral del motor | ||
| Monitoreo de PT de 35 kV | AM6-U | Monitoreo de PT | |
| 35 kVr | AM6-TR | Protección contra sobrecorriente de tres etapas, sobrecarga y falta de electricidad del transformador. | |
| Alimentador de 10 kV/6 kV |  | AM5-F | Sobrecorriente de tres etapas/sobrecorriente de secuencia cero, protección contra sobrecarga (alarma/disparo), alarma de desconexión de PT, reconexión única trifásica de baja frecuencia, sobrecorriente posterior a la aceleración, protección de potencia inversa |
| Transformador de fábrica de 10 kV/6 kV | AM5-T | Sobrecorriente de tres etapas/sobrecorriente de secuencia cero, protección contra sobrecarga (interruptor de alarma), alarma de falla de control, alarma de desconexión de PT, protección de parámetros no eléctricos | |
| Motor asíncrono de 10 kV/6 kV | AM5-M | Protección de sobrecorriente de dos etapas/sobrecorriente de secuencia cero/sobrecorriente de secuencia negativa, protección contra sobrecarga (sistema de alarma), protección contra baja tensión, alarma de desconexión de PT, protección contra bloqueo, tiempo de espera de arranque, protección contra sobrecarga térmica | |
| Condensador de 10 kV/6 kV | AM5-C | Protección de sobrecorriente de dos etapas/sobrecorriente de secuencia cero, protección contra sobrecarga (disparo de alarma), alarma de desconexión de PT, disparo por sobretensión/subtensión, protección contra desequilibrio de tensión/corriente | |
| Acoplador de bus de 10 kV/6 kV | AM5-B | Conmutación de espera de línea entrante/conmutación de espera de enlace de bus, protección contra sobrecorriente de dos etapas, alarma de desconexión de PT | |
| Monitoreo de PT de 10 kV/6 kV | AM5-U | Advertencia de bajo voltaje, advertencia de desconexión de PT, advertencia de sobrevoltaje, advertencia de sobrevoltaje de secuencia cero | |
| PT de 10 kV/6 kV | AM5-BL | Control de paralelismo/desaparalelismo secundario de PT de un sistema seccional de bus único | |
| Equipo de recolección centralizada para medición inalámbrica de temperatura |  | Acrel-2000T/A | Montado en la pared Una interfaz 485 estándar, un puerto Ethernet Alarma de zumbido incorporada Tamaño del gabinete 480*420*200 (unidad mm) |
| Terminal de visualización |  | ATP007/ ATP010 | Fuente de alimentación DC24V; interfaz RS485 de enlace ascendente unidireccional; interfaz RS485 de enlace descendente unidireccional; Receptor: ATC600-C. |
 | ARTM-Pn | Marco de superficie 96*96*17 mm, profundidad 65 mm; diámetro del orificio 92*92 mm; Fuente de alimentación CA 85-265 V o CC 100-300 V; Interfaz RS485 de enlace ascendente unidireccional, protocolo Modbus; Reciba 60 piezas ATE100M/200/400; compatible con ATC450. | |
| Instrumento inteligente de inspección de temperatura |  | ARTM-8 | Diámetro del orificio 88*88 mm instalación empotrada; Fuente de alimentación CA 85-265 V o CC 100-300 V; Interfaz RS485 de enlace ascendente unidireccional, protocolo Modbus; Se puede conectar a sensores PT100 de 8 vías, adecuados para la medición de temperatura de contactos eléctricos de interruptores de bajo voltaje, bobinados de transformadores, bobinados de clic, etc.; |
 | ARTM-24 | Instalación en riel DIN de 35 mm; Fuente de alimentación CA 85-265 V o CC 100-300 V; Interfaz RS485 de enlace ascendente unidireccional, protocolo Modbus; 24 canales de NTC o PT100, 1 canal de medición de temperatura y humedad, 2 canales de salida de alarma de relé, utilizados para la medición de temperatura de contactos eléctricos de bajo voltaje, devanados de transformadores, devanados de clic y otros lugares; | |
| Transceptor inalámbrico |  | ATC600 | ATC600 tiene dos especificaciones: ATC600-C puede recibir los datos de 240 piezas ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ Sensor ATE100P/ATE200P. El ATC600-Z retransmite transmisión transparente. |
| Sensor de temperatura inalámbrico tipo batería |  | ATE100M | Funciona con pilas, vida útil ≥ 5 años; -50 °C ~ +125 °C; precisión ± 1 °C; 470 MHz, distancia abierta 150 metros; 32,4 x 32,4 x 16 mm (largo x ancho x alto) |
 | ATE200 | Alimentado por batería, vida útil ≥ 5 años; -50 ° C ~ + 125 ° C; precisión ± 1 ° C; 470 MHz, distancia abierta 150 metros; 35 * 35 * 17 mm, L = 330 mm (largo * ancho * alto, correa de tres colores). | |
 | ATE200P | Alimentado por batería, vida útil ≥ 5 años; -50 ° C ~ + 125 ° C; precisión ± 1 ° C; 470 MHz, distancia abierta 150 metros, clase de protección IP68; 35 * 35 * 17 mm, L = 330 mm (largo * ancho * alto, correa de tres colores). | |
| Sensor de temperatura inalámbrico con toma de corriente CT |  | ATE400 | Fuente de alimentación de inducción CT, corriente de arranque ≥5A; -50℃~+125℃; precisión ±1℃; 470MHz, distancia abierta 150 metros; lámina de aleación fija, fuente de alimentación; carcasa tricolor; 25,82*20,42*12,8 mm (largo*ancho*alto). |
8. Conclusión
Los sistemas de monitoreo electrónico son un producto de la era de la información. Reflejan la búsqueda incansable y la esperanza de las personas por una mejor calidad de vida y procedimientos laborales simplificados en la era de una economía de alta eficiencia. Su amplia aplicación en edificios inteligentes promueve la inteligencia y la simplicidad en la vida de las personas, y refleja la preocupación del desarrollo social, científico, tecnológico y económico por las personas. Su incorporación a la vida real hace que las personas aprecien su seguridad, confiabilidad y alta eficiencia. Se puede decir que el sistema de monitoreo electrónico beneficia todos los aspectos de la vida. La dependencia de los sistemas electrónicos aumenta día a día.
Referencias:
[1] Manual de diseño y aplicación de microrredes empresariales de Acrel. Versión 2022.05
Hora de publicación: 02-05-2025