胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：本文以目前現有智能配電系統應用在日常生活相關(guān)部門(mén)進(jìn)行說(shuō)明分析，解析智能配電系統的組網(wǎng)結構以及應用場(chǎng)景效率。研究在項目的整體環(huán)節中怎樣對智能配電系統進(jìn)行規劃設計實(shí)施，可以使此系統在項目交付完成后的運營(yíng)、維護，后臺技術(shù)管理，資源的有效利用，電力電壓電流的品質(zhì)因數以及整體資金問(wèn)題上得到令用戶(hù)和管理人員共同的認可。

關(guān)鍵詞：市政污水處理廠(chǎng)；智能配電系統；物聯(lián)網(wǎng)；組網(wǎng)架構

0引言

二十一世紀中數次的迎來(lái)網(wǎng)絡(luò )變革，從FTTP的2G時(shí)代到3G又到入4G時(shí)代，目前在二十世紀的二十年代經(jīng)過(guò)人們的不斷努力與創(chuàng )新，走入了5G的萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代，物聯(lián)網(wǎng)的普及也加速著(zhù)市場(chǎng)的更新，終端設備以及系統越發(fā)的向著(zhù)智能化，本文的智能配電系統就是其中重要的系統之一。智能配電系統產(chǎn)生的效果應是電力配置組網(wǎng)全覆蓋面積監控，對于風(fēng)險的管控與上報實(shí)現點(diǎn)位正確，數據簡(jiǎn)潔準確，后端技術(shù)支撐管理便捷等；為節能提供直觀(guān)數據與策略，智能配電系統逐漸成為管理方便，利于節能的智能化數字系統。同時(shí)智能配電系統的產(chǎn)生與發(fā)展在配電工程項目上減少了交付后期的投入精力與資金，實(shí)現對整體系統的全覆蓋管控。

1智能配電系統配置在市政污水處理廠(chǎng)的優(yōu)勢

隨著(zhù)時(shí)代的更迭，現在的人們對于生存環(huán)境的親和度也越發(fā)的重視，我國在黨的領(lǐng)導下，迎合百姓需求，污水處理廠(chǎng)越來(lái)越多建造在了地下，這就要求我們的智能配電系統對于照明配電由智能化的要求，對于建造在地下的污水處理廠(chǎng)智能配電系統應用紅外線(xiàn)技術(shù)，聲控技術(shù)設置赫茲閾值的方式實(shí)現智能照明配電，在不同的場(chǎng)景應用不同的照明方式，以自動(dòng)控制為主，手動(dòng)控制為輔的方式控制照明方式與照明類(lèi)型。例如，明場(chǎng)景與智能照明配電，在無(wú)人環(huán)境中，地下污水處理廠(chǎng)僅提供出入通道，安全出口等標示性牌子的照明以及安全照明，以此達到能源節約?；蛘咴谥悄芘潆娤到y監控到污水處理廠(chǎng)存在故障需要后端技術(shù)支撐人員進(jìn)行搶修時(shí)智能配電系統也可以人為地控制照明燈常亮，積極配合技術(shù)人員進(jìn)行施工。

2智能配電系統的整體架構

2.1數據感知層的建設

大數據的支撐是實(shí)現智能化配電系統應用的基礎，沒(méi)有數據的管理與支撐便無(wú)法實(shí)現智能供配電，數據感知層即采集配電房以及配電系統正常運行狀態(tài)的設備情況，按照一定頻率對定點(diǎn)部分利用設備進(jìn)行實(shí)時(shí)的數據監測，將采集的數據信息及時(shí)進(jìn)行整理并建立相關(guān)模型，在智能化配電系統運行的過(guò)程中實(shí)時(shí)監測，及時(shí)發(fā)現配電系統中存在的問(wèn)題并及時(shí)進(jìn)行問(wèn)題的解決，為智能化配電系統的正常運行提供保障。

2.2建設線(xiàn)上數據庫平臺

采用物聯(lián)網(wǎng)、傳感以及云計算等隨時(shí)代發(fā)展而衍生的技術(shù)，打造線(xiàn)上配電監測平臺，將智能化配電系統進(jìn)行實(shí)時(shí)相連。此外，根據監測數據的重要程度，可以利用不同的網(wǎng)絡(luò )等級進(jìn)行對數據的管理。在建設線(xiàn)上平臺的過(guò)程在傳統有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的支撐下可以應用藍牙、太網(wǎng)等設施構建無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，便于相關(guān)工作人員實(shí)施監管。在此過(guò)程中，數據庫是整個(gè)智能化配電系統的重要支撐，是對其正常運行的統一標準。因此，一定要保證數據信息的準確性。

2.3對應用層的建設

利用物聯(lián)網(wǎng)采集的數據，通過(guò)大數據分析整體配電系統的運行狀態(tài)，實(shí)現配電網(wǎng)的全覆蓋，將各環(huán)節間的數據信息建立聯(lián)系，為故障我維修提供Q方位的診斷。將人與智能化設備間的作用交換，化被動(dòng)于主動(dòng)，強化管理模式。此外，在進(jìn)行實(shí)際的工程設計時(shí)應該考慮污水處理廠(chǎng)的實(shí)際需求，同時(shí)依照智能化配電系統的實(shí)際架構，選擇適合的硬件產(chǎn)品，為用戶(hù)提供更為安全可靠的智能化配電平臺。

3智能配電系統的應用案例

3.1用于中、低硬件的配置

智能配電系統在此方面于前者主要應用中斷路器為其提供保護作用。于后者則是多應用于開(kāi)關(guān)，為實(shí)現對電表的實(shí)時(shí)監測，保證電路運行的安全。

3.2廣泛應用于通信設備

通信設備的運行需要很多連鎖環(huán)節為支撐，因此，智能配電系統的應用對通信設備的正常運行具有重要作用，通過(guò)此些元器件完成智能化的信息采集，繼而可以安全地利用低壓配電系統進(jìn)行將通信設備運行的各部分環(huán)節進(jìn)行智能化的連接，

3.3用于電路的監測系統以及網(wǎng)絡(luò )結構的設計

3.3.1低壓智能化配電系統的設計

一般污水處理廠(chǎng)的電力來(lái)源為當地**提供的電壓為10千伏的高壓室為支撐，在連接線(xiàn)路時(shí)選擇單母分段式，配置開(kāi)關(guān)使兩段結構并列運行。開(kāi)關(guān)的實(shí)際應該滿(mǎn)足智能化電路的實(shí)際需求，通過(guò)對電路發(fā)生短路或斷路的及時(shí)反應對電路進(jìn)行保護，防止因意外情況給整體運行設備造成無(wú)法挽回的損失。此外，除主電路，其它電路亦是如此，要根據系統的短路容量滿(mǎn)足低壓配電系統的實(shí)質(zhì)性需求。污水處理廠(chǎng)內含有大量的感性器件，按照電力部門(mén)的實(shí)際需求，用戶(hù)端功率臨界值為0.92，因此，在理論數據的支撐下，為避免影響供電系統的供電質(zhì)量，污水處理廠(chǎng)可以選擇將無(wú)功補償電容器應用于低壓配電系統，防止因達不到目標功率而損耗的資金較大，也防止因供應過(guò)高而造成電路的損壞。對于污水處理廠(chǎng)內的二級供電配電系統也應提供冗余電源，保證二級配電系統的安全可靠性。低壓配電系統采用TN-S接地的形式，同時(shí)注意接地的電阻應控制在1Ω內。

3.3.2智能化監測系統的設置

在配電系統的正常運行中，應該將智能化監測系統應用于電路的配置，通過(guò)智能化的形式采集斷路器中的電壓、電流等需要監測的數據，根據實(shí)測數據分析觸頭的磨損程度，及時(shí)更新磨損部分，避免因監管不及時(shí)而給配電系統的正常運行造成阻礙。此外，智能化監測系統應該配置通信開(kāi)關(guān)，分別將其配置于低壓配置系統中，采用DC 24V 的供電方式，由各站的UPS進(jìn)行集中供電。

4創(chuàng )新線(xiàn)上渠道

平臺可以打造線(xiàn)上的配電系統與監測系統，為用戶(hù)的使用PC端與APP的雙支撐，實(shí)現線(xiàn)上與線(xiàn)下智能化地整合。相關(guān)工作人員可以及時(shí)通過(guò)電腦與手機對智能配電系統進(jìn)行實(shí)時(shí)監管，隨時(shí)掌握配電系統的實(shí)際運行情況，幫助污水處理廠(chǎng)實(shí)現少人或無(wú)人的運行管理模式，幫助污水處理廠(chǎng)節約開(kāi)銷(xiāo)。此外，在配電室的內部要設置以RS 485總線(xiàn)、ULP線(xiàn)以太網(wǎng)線(xiàn)連接，通過(guò)信號傳輸至遠程線(xiàn)上控制平臺。同時(shí)根據配電系統在正常運行中可能發(fā)生的故障進(jìn)行報警裝置的設置，可以在發(fā)生故障時(shí)幫助維修人員對故障位置進(jìn)行定位，將維修與管理工作落實(shí)。同時(shí)根據監測裝置創(chuàng )建資料庫，幫助用戶(hù)自動(dòng)獲取數據信息，確保智能配電系統的正常運行。同時(shí)利用監測設備做好設備管理，及時(shí)對老化設備進(jìn)行檢修與更換，避免在電路的運行中出現停電的風(fēng)險。同時(shí)在污水處理廠(chǎng)各變電所間采用光纖通信的形式，增強監管的實(shí)時(shí)性。

5 AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺

5.1平臺概述

安科瑞電氣具備從終端感知、邊緣計算到能效管理平臺的產(chǎn)品生態(tài)體系，AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺通過(guò)在污水廠(chǎng)源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個(gè)關(guān)鍵節點(diǎn)安裝保護、監測、分析、治理裝置，用于監測污水廠(chǎng)能耗總量和能耗強度，重點(diǎn)監測主要用能設備能效，保護污水廠(chǎng)運行安全可靠，提高污水廠(chǎng)能效，為污水處理的能效管理提供科學(xué)、精細的解決方案。

5.2平臺組成

AcrelEMS智慧水務(wù)綜合能效管理系統由變電站綜合自動(dòng)化系統、電力監控及能效管理系統組成，涵蓋了水務(wù)中壓變配電系統、電氣安全、應急電源、能源管理、照明控制、設備運維等，貫穿水務(wù)能源流的始終，幫助運維管理人員通過(guò)一套平臺、一個(gè)APP實(shí)時(shí)了解水務(wù)配電系統運行狀況，并且根據權限可以適用于水務(wù)后勤部門(mén)管理需要。

5.3平臺拓撲圖

5.4平臺子系統

5.4.1變電站綜合自動(dòng)化系統及電力監控

對水務(wù)配電系統中35kV、10kV電壓等級配置繼電保護和弧光保護，實(shí)現遙測、遙信、遙控、遙調等功能，對異常情況及時(shí)預警。

監測變壓器、水泵、鼓風(fēng)機的電流、電壓、有功/無(wú)功功率、功率因數、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數據。

5.4.2電能質(zhì)量監測與治理

水務(wù)中大量的大功率電機、水泵變頻啟動(dòng)導致配電系統中存在大量諧波，通過(guò)監測其配電系統的諧波畸變、電壓波動(dòng)、閃變和容忍度指標分析其電能質(zhì)量，并配置對應的電能質(zhì)量治理措施提高供電電能質(zhì)量。

5.4.3電動(dòng)機管理

馬達監控實(shí)現水務(wù)中電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，電動(dòng)機保護器能對過(guò)載、短路、缺相、漏電等異常情況進(jìn)行保護、監測和報警。高效、準確地反映出故障狀態(tài)、故障時(shí)間、故障地點(diǎn)、及相關(guān)信息，對電機進(jìn)行健康診斷和預防性維護。同時(shí)支持與PLC、軟啟、變頻器等配合，實(shí)現電動(dòng)機自動(dòng)或遠程控制，監視、控制各個(gè)工藝設備,保障正常生產(chǎn)。

5.4.4能耗管理

為水務(wù)搭建計量體系，顯示水務(wù)的能源流向和能源損耗，通過(guò)能源流向圖幫助水務(wù)分析能源消耗去向，找出能源消耗異常區域。

將所有有關(guān)能源的參數集中在一個(gè)看板中，從多個(gè)維度對比分析，實(shí)現各個(gè)工藝環(huán)節的能耗對比，幫助領(lǐng)導掌控整個(gè)工廠(chǎng)的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。

能耗數據統計采集水務(wù)中污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、水泵站等的用電、用水、燃氣、冷熱量消耗量，同環(huán)比對比分析，能耗總量和能耗強度計算，標煤計算和CO2排放統計趨勢。

能效分析按三級計量架構，分別進(jìn)行能效分析，契合能源管理體系要求，可對各車(chē)間/職能部門(mén)的能效水平進(jìn)行分析，同比、環(huán)比、對標等。通過(guò)污水處理產(chǎn)量以及系統采集的能耗數據，在污水單耗中生成污水單耗趨勢圖，并進(jìn)行同比和環(huán)比分析，同時(shí)將污水的單耗與行業(yè)/國家/G際先進(jìn)指標對標，以便企業(yè)能夠根據產(chǎn)品單耗情況來(lái)調整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。

5.4.5智能照明控制

系統為污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、水泵站等提供了照明控制管理方案，支持單控、區域控制、自動(dòng)控制、感應控制、定時(shí)控制、場(chǎng)景控制、調光控制等多種控制方式，模塊可根據經(jīng)緯度自動(dòng)識別日出日落時(shí)間實(shí)現自動(dòng)控制功能，盡量利用自然光照，實(shí)現室內、廠(chǎng)區照明的智能控制達到安全、節能、舒適、高效的目的。

5.4.6 環(huán)境監測

污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、水泵站等場(chǎng)所溫濕度、煙霧、積水浸水、視頻、UPS電池間可燃氣體濃度展示和預警，保障污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、水泵站等安全運行。當可燃氣體或有害氣體濃度超標可自動(dòng)啟動(dòng)排風(fēng)風(fēng)機或新風(fēng)系統，排除隱患，保持良好的水處理環(huán)境。

6相關(guān)平臺部署硬件選型清單

6.1電力監控、電能質(zhì)量、電動(dòng)機管理及配電室環(huán)境監控系統

6.2智能照明系統

7結束語(yǔ)

本篇文章對智能配電系統在市政污水處理廠(chǎng)的應用結果進(jìn)行解析，在得到大部分用戶(hù)肯定的同時(shí)實(shí)現不同應用場(chǎng)景的智能應用，減少了后端支撐人員的投入精力，減少了項目交付之后的運營(yíng)維護成本，實(shí)現了從后端支撐人員被動(dòng)承受故障到智能配電系統主動(dòng)發(fā)送故障數據預警的轉變，智能配電系統的可謂是應運而生，它符合新時(shí)代可持續發(fā)展的要求，綜合物聯(lián)網(wǎng)，AI智能化管理等技術(shù)橫空出擊。運行的安全性、可靠性、優(yōu)良的供電品質(zhì)，穩定的供電頻率是電力行業(yè)與智能行業(yè)結合永遠的需求。

參考文獻：

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