任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：本文以目前現(xiàn)有智能配電系統(tǒng)應用在日常生活相關部門進行說明分析，解析智能配電系統(tǒng)的組網(wǎng)結構以及應用場景效率。研究在項目的整體環(huán)節(jié)中怎樣對智能配電系統(tǒng)進行規(guī)劃設計實施，可以使此系統(tǒng)在項目交付完成后的運營、維護，后臺技術管理，資源的有效利用，電力電壓電流的品質因數(shù)以及整體資金問題上得到令用戶和管理人員共同的認可。

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

0引言

二十一世紀中數(shù)次的迎來網(wǎng)絡變革，從FTTP的2G時代到3G又到入4G時代，目前在二十世紀的二十年代經(jīng)過人們的不斷努力與創(chuàng)新，走入了5G的萬物互聯(lián)時代，物聯(lián)網(wǎng)的普及也加速著市場的更新，終端設備以及系統(tǒng)越發(fā)的向著智能化，本文的智能配電系統(tǒng)就是其中重要的系統(tǒng)之一。智能配電系統(tǒng)產(chǎn)生的效果應是電力配置組網(wǎng)全覆蓋面積監(jiān)控，對于風險的管控與上報實現(xiàn)點位正確，數(shù)據(jù)簡潔準確，后端技術支撐管理便捷等；為節(jié)能提供直觀數(shù)據(jù)與策略，智能配電系統(tǒng)逐漸成為管理方便，利于節(jié)能的智能化數(shù)字系統(tǒng)。同時智能配電系統(tǒng)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，實現(xiàn)對整體系統(tǒng)的全覆蓋管控。

1智能配電系統(tǒng)配置在市政污水處理廠的優(yōu)勢

隨著時代的更迭，現(xiàn)在的人們對于生存環(huán)境的親和度也越發(fā)的重視，我國在黨的領導下，迎合百姓需求，污水處理廠越來越多建造在了地下，這就要求我們的智能配電系統(tǒng)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智能配電系統(tǒng)應用紅外線技術，聲控技術設置赫茲閾值的方式實現(xiàn)智能照明配電，在不同的場景應用不同的照明方式，以自動控制為主，手動控制為輔的方式控制照明方式與照明類型。例如，明場景與智能照明配電，在無人環(huán)境中，地下污水處理廠僅提供出入通道，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(jié)約?；蛘咴谥悄芘潆娤到y(tǒng)監(jiān)控到污水處理廠存在故障需要后端技術支撐人員進行搶修時智能配電系統(tǒng)也可以人為地控制照明燈常亮，積極配合技術人員進行施工。

2智能配電系統(tǒng)的整體架構

2.1數(shù)據(jù)感知層的建設

大數(shù)據(jù)的支撐是實現(xiàn)智能化配電系統(tǒng)應用的基礎，沒有數(shù)據(jù)的管理與支撐便無法實現(xiàn)智能供配電，數(shù)據(jù)感知層即采集配電房以及配電系統(tǒng)正常運行狀態(tài)的設備情況，按照一定頻率對定點部分利用設備進行實時的數(shù)據(jù)監(jiān)測，將采集的數(shù)據(jù)信息及時進行整理并建立相關模型，在智能化配電系統(tǒng)運行的過程中實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)配電系統(tǒng)中存在的問題并及時進行問題的解決，為智能化配電系統(tǒng)的正常運行提供保障。

2.2建設線上數(shù)據(jù)庫平臺

采用物聯(lián)網(wǎng)、傳感以及云計算等隨時代發(fā)展而衍生的技術，打造線上配電監(jiān)測平臺，將智能化配電系統(tǒng)進行實時相連。此外，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)的重要程度，可以利用不同的網(wǎng)絡等級進行對數(shù)據(jù)的管理。在建設線上平臺的過程在傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡的支撐下可以應用藍牙、太網(wǎng)等設施構建無線網(wǎng)絡，便于相關工作人員實施監(jiān)管。在此過程中，數(shù)據(jù)庫是整個智能化配電系統(tǒng)的重要支撐，是對其正常運行的統(tǒng)一標準。因此，一定要保證數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)分析整體配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，實現(xiàn)配電網(wǎng)的全覆蓋，將各環(huán)節(jié)間的數(shù)據(jù)信息建立聯(lián)系，為故障我維修提供全方wei的診斷。將人與智能化設備間的作用交換，化被動于主動，強化管理模式。此外，在進行實際的工程設計時應該考慮污水處理廠的實際需求，同時依照智能化配電系統(tǒng)的實際架構，選擇適合的硬件產(chǎn)品，為用戶提供更為安全可靠的智能化配電平臺。

3智能配電系統(tǒng)的應用案例

3.1用于中、低硬件的配置

智能配電系統(tǒng)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關，為實現(xiàn)對電表的實時監(jiān)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(jié)為支撐，因此，智能配電系統(tǒng)的應用對通信設備的正常運行具有重要作用，通過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(tǒng)進行將通信設備運行的各部分環(huán)節(jié)進行智能化的連接，

3.3用于電路的監(jiān)測系統(tǒng)以及網(wǎng)絡結構的設計

3.3.1低壓智能化配電系統(tǒng)的設計

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

3.3.2智能化監(jiān)測系統(tǒng)的設置

在配電系統(tǒng)的正常運行中，應該將智能化監(jiān)測系統(tǒng)應用于電路的配置，通過智能化的形式采集斷路器中的電壓、電流等需要監(jiān)測的數(shù)據(jù)，根據(jù)實測數(shù)據(jù)分析觸頭的磨損程度，及時更新磨損部分，避免因監(jiān)管不及時而給配電系統(tǒng)的正常運行造成阻礙。此外，智能化監(jiān)測系統(tǒng)應該配置通信開關，分別將其配置于低壓配置系統(tǒng)中，采用DC 24V 的供電方式，由各站的UPS進行集中供電。

4創(chuàng)新線上渠道

平臺可以打造線上的配電系統(tǒng)與監(jiān)測系統(tǒng)，為用戶的使用PC端與APP的雙支撐，實現(xiàn)線上與線下智能化地整合。相關工作人員可以及時通過電腦與手機對智能配電系統(tǒng)進行實時監(jiān)管，隨時掌握配電系統(tǒng)的實際運行情況，幫助污水處理廠實現(xiàn)少人或無人的運行管理模式，幫助污水處理廠節(jié)約開銷。此外，在配電室的內(nèi)部要設置以RS 485總線、ULP線以太網(wǎng)線連接，通過信號傳輸至遠程線上控制平臺。同時根據(jù)配電系統(tǒng)在正常運行中可能發(fā)生的故障進行報警裝置的設置，可以在發(fā)生故障時幫助維修人員對故障位置進行定位，將維修與管理工作落實。同時根據(jù)監(jiān)測裝置創(chuàng)建資料庫，幫助用戶自動獲取數(shù)據(jù)信息，確保智能配電系統(tǒng)的正常運行。同時利用監(jiān)測設備做好設備管理，及時對老化設備進行檢修與更換，避免在電路的運行中出現(xiàn)停電的風險。同時在污水處理廠各變電所間采用光纖通信的形式，增強監(jiān)管的實時性。

5 AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺

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智慧水務能效管理平臺通過在污水廠源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個關鍵節(jié)點安裝保護、監(jiān)測、分析、治理裝置，用于監(jiān)測污水廠能耗總量和能耗強度，重點監(jiān)測主要用能設備能效，保護污水廠運行安全可靠，提高污水廠能效，為污水處理的能效管理提供科學、精細的解決方案。

5.2平臺組成

AcrelEMS智慧水務綜合能效管理系統(tǒng)由變電站綜合自動化系統(tǒng)、電力監(jiān)控及能效管理系統(tǒng)組成，涵蓋了水務中壓變配電系統(tǒng)、電氣安全、應急電源、能源管理、照明控制、設備運維等，貫穿水務能源流的始終，幫助運維管理人員通過一套平臺、一個APP實時了解水務配電系統(tǒng)運行狀況，并且根據(jù)權限可以適用于水務后勤部門管理需要。

5.3平臺拓撲圖

5.4平臺子系統(tǒng)

5.4.1變電站綜合自動化系統(tǒng)及電力監(jiān)控

對水務配電系統(tǒng)中35kV、10kV電壓等級配置繼電保護和弧光保護，實現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)等功能，對異常情況及時預警。

監(jiān)測變壓器、水泵、鼓風機的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數(shù)、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數(shù)據(jù)。

5.4.2電能質量監(jiān)測與治理

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

5.4.3電動機管理

馬達監(jiān)控實現(xiàn)水務中電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，電動機保護器能對過載、短路、缺相、漏電等異常情況進行保護、監(jiān)測和報警。高效、準確地反映出故障狀態(tài)、故障時間、故障地點、及相關信息，對電機進行健康診斷和預防性維護。同時支持與PLC、軟啟、變頻器等配合，實現(xiàn)電動機自動或遠程控制，監(jiān)視、控制各個工藝設備,保障正常生產(chǎn)。

5.4.4能耗管理

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

將所有有關能源的參數(shù)集中在一個看板中，從多個維度對比分析，實現(xiàn)各個工藝環(huán)節(jié)的能耗對比，幫助領導掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。

能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計采集水務中污水廠、自來水廠、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(tǒng)計趨勢。

能效分析按三級計量架構，分別進行能效分析，契合能源管理體系要求，可對各車間/職能部門的能效水平進行分析，同比、環(huán)比、對標等。通過污水處理產(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)，在污水單耗中生成污水單耗趨勢圖，并進行同比和環(huán)比分析，同時將污水的單耗與行業(yè)/國家指標對標，以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。

5.4.5智能照明控制

系統(tǒng)為污水廠、自來水廠、水泵站等提供了照明控制管理方案，支持單控、區(qū)域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調(diào)光控制等多種控制方式，模塊可根據(jù)經(jīng)緯度自動識別日出日落時間實現(xiàn)自動控制功能，盡量利用自然光照，實現(xiàn)室內(nèi)、廠區(qū)照明的智能控制達到安全、節(jié)能、舒適、高效的目的。

5.4.6 環(huán)境監(jiān)測

污水廠、自來水廠、水泵站等場所溫濕度、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、自來水廠、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啟動排風風機或新風系統(tǒng)，排除隱患，保持良好的水處理環(huán)境。

6相關平臺部署硬件選型清單

6.1電力監(jiān)控、電能質量、電動機管理及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

6.2智能照明系統(tǒng)

7結束語

本篇文章對智能配電系統(tǒng)在市政污水處理廠的應用結果進行解析，在得到大部分用戶肯定的同時實現(xiàn)不同應用場景的智能應用，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維護成本，實現(xiàn)了從后端支撐人員被動承受故障到智能配電系統(tǒng)主動發(fā)送故障數(shù)據(jù)預警的轉變，智能配電系統(tǒng)的可謂是應運而生，它符合新時代可持續(xù)發(fā)展的要求，綜合物聯(lián)網(wǎng)，AI智能化管理等技術橫空出擊。運行的安全性、可靠性、優(yōu)良的供電品質，穩(wěn)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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[3]智能配電系統(tǒng)在市政污水處理廠的應用

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版

作者簡介

任運業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。