淺談智慧電能管理系統在自來水廠中的應用

                              安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201800

摘要：在國家節能功耗和精細化能源管理的號召下，為了提高終端用電的效率，改變用電方式，很多企業都開始運用電能管理系統，這樣就能在保證用電功能的同時，還能夠實現正常用電，并且減少電量的消耗以及電力需求，從而達到節約用電、保護環境的目的。自來水廠也啟動了電能管理系統的科研項目，在廠區的配電網建立監測點，對電能的指標進行綜合管理。對監控點進行信息采集，及時的反饋現場電能的指標信息，努力實現實時的在線監測，還可以設置故障異常報警功能，為自來水廠安全用電提供強有力的保障。通過對電能管理系統的功能進行簡要介紹，分析電能管理系統在自來水廠中的應用效果，以達到節能降耗的目的。

關鍵詞：電能管理；安全用電；在線實時

1電能管理系統的功能

電能管理系統主要包括兩個部分，即軟件平臺和硬件的采集終端，檢測儀實時的檢測現場的電能，然后采集終端將數據傳回服務器，并且把數據保存在數據庫中。下邊將簡要介紹一下電能管理系統的幾種功能。

1.1在線實時監控功能

對于一些用電設備的用電數據，比如線電壓、電量、功率、系數、頻率、溫度等，電能管理系統都能進行遠程采集，還可以通過設置采集終端設備上的參數，來控制軟件自動提取數據，比如每五分鐘采集數據一次，然后在計算機上通過圖表的形式呈現出來。它的這種在線實時監控系統是通過對自來水廠的各種用電主要設備的數據進行抄錄來記錄每一刻的用電數據的。而且這個電能管理系統還具備自動路由的功能，把終端的數據傳送到工作人員手中時，可以移動實現，不需要人工進行實時操控。

1.2異常報警功能

自來水廠中，用電*重要的是安全問題，還有供電的可靠性。當電能的指標發生異常時，在系統的實時監控下，獲得的異常數據比如電流超過上限、溫度異常升高等，就會啟動自動

報警的功能，從而為供電的可靠行提供保障，它的異常報警功能還能夠對大數據進行處理，對統計的數據做成的圖表進行分析，然后在線故障報警系統就會對分析結果做出反應，這也是讓電廠能夠安全用電的保障，畢竟只有用電安全、可靠，自來水廠才能獲得*大的經濟效益，*后，電能管理系統的異常報警功能還能夠對電能數據的歷史記錄進行分析，這樣對之前出現問題的原因有了了解，才能做出合適的防御措施。

2電能管理系統的工作內容

自來水廠的供電系統是10kV的高壓兩路供電，電能的管理系統在自來水廠中設置7個監測點，分別用作辦公室的照明、熱泵、兩個進線口、四個配電機的水源，通過這7個監測點對電能量以及電能的指標進行集中地管理，然后利用有線網絡統計運行參數，然后再把采集好的數據傳到水廠的服務器上，*終把這些數據保存在數據庫中，這樣就能對水廠中用電的情況進行實時監測，還能通過存儲的數據中讀取到歷史記錄，或者對用電異常的情況進行報警，可以在手機或者計算機上登錄軟件系統，這樣就能實時地了解電廠的用電情況。

3安全生產的用電分析

首先分析功率因素，把平臺上的數據和自來水廠供電公司的考核標準進行對比，只要實際平臺檢測到的功率高于標準功率，就說明自來水廠用電情況良好，然后是電流的不平衡度分析，電能管理系統實時監測用電系統的電流，然后傳送到數據分析平臺，根據這個平臺分析的結果，判定電能系統的電流不平衡度，然后再根據實際情況對水廠的用電情況進行排查，因為電流不平衡度過大會造成電氣火災或者是電能浪費這兩種非常嚴重的問題，所以排查出問題之后，一定要想出一定的解決措施，防止問題的出現。*后就是對電能運行環境異常的報告進行分析，因為電能管理系統會對水廠用電情況進行實時監控，然后會生成一個異常的報告文檔，工作人員通過對這個報告文檔進行專業分析，就能夠更加科學有效地監控自來水廠的用電情況，然后及時發現問題及時地解決，防止大事故的發生。

4電能管理系統在自來水廠的應用效果

因為電能的采集可以對現場用電的數據進行實時監控，這樣工作人員就可以更加及時地發現問題。發現問題之后，工作人員就要加強檢測力度，然后及時地通知維修人員，比如電流不平衡時，就要檢查現場的負載情況，盡可能地查出可能存在的安全隱患。而且這種實時的監控可以更加有針對性地發現問題然后有針對性地解決問題，這就不僅能夠加快工作效率，還能夠省下很多投入。水廠中的功率因素往往達不到供電公司的考核標準，想要解決這個問題，就可以檢查現在的電容補償處在哪一種狀態，到底是過補償還是少補償，解決了這個問題之后，可以在同樣用電的情況下減免一定的電費，另外，如果對一些設備采用就地補償的形式，會大大地提高設備運行的壽命。還有，每一個自來水廠用電的情況都不一樣，在條件允許的情況下，自來水廠的變壓器可以采用一個運行，一個備用的形式，或者在負荷允許的條件下，可以讓一臺變壓器帶動三個配水機，這樣能夠很大程度地節約投入成本。在夏季的時候管網的壓力比較低，這樣一臺變壓器肯定帶不動三臺配水機，這樣就要根據實際情況及時地調整，選擇一個合適的供水方式，以保證可以安全可靠地供水。

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品生態體系，AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺通過在污水廠源、網、荷、儲、充的各個關鍵節點安裝保護、監測、分析、治理裝置，用于監測污水廠能耗總量和能耗強度，重點監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由變電站綜合自動化系統、電力監控及能效管理系統組成，涵蓋了水務中壓變配電系統、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運行狀況，并且根據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

5.4.1變電站綜合自動化系統及電力監控

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

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

5.4.2電能質量監測與治理

水務中大量的大功率電機、水泵變頻啟動導致配電系統中存在大量諧波，通過監測其配電系統的諧波畸變、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

馬達監控實現水務中電機的保護、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、監測和報警。高效、準確地反映出故障狀態、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，實現電動機自動或遠程控制，監視、控制各個工藝設備,保障正常生產。

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域。

將所有有關能源的參數集中在一個看板中，從多個維度對比分析，實現各個工藝環節的能耗對比，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。

能耗數據統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、環比、對標等。通過污水處理產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，并進行同比和環比分析，同時將污水的單耗與行業/國家/指標對標，以便企業能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝，從而降低能耗。

5.4.5智能照明控制

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

5.4.6電氣安全

5.4.6.1電氣火災監測

監測配電系統回路的漏電電流和線纜溫度，實現對污水廠、自來水廠、水泵站的電氣安全預警。

5.4.6.2消防應急照明和疏散指示

根據預先設置的應急預案快速啟動疏散方案引導人員疏散。系統接入消防應急照明指示系統數據，通過平面圖顯示疏散指示燈具工作狀態和異常情況。

5.4.6.3消防設備電源監測

監測消防設備的工作電源是否正常，保障在發生火災時消防設備可以正常投入使用。

5.4.6.4防火門監控系統

防火門監控系統集中控制其各終端設備即防火門監控模塊、電動閉門器、電磁釋放器的工作狀態，實時監測疏散通道防火門的開啟、關閉及故障狀態，顯示終端設備開路、短路等故障信號。系統采用消防二總線將具有通信功能的監控模塊相互連接起來，當終端設備發生短路、斷路等故障時，防火門監控器能發出報警信號，能指示報警部位并保存報警信息，保障了電氣安全的可靠性。

5.4.7環境監測

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，排除隱患，保持良好的水處理環境。

5.4.8分布式光伏監測

實時監測低壓并網柜每路的電流、電壓、功率等電氣參數及斷路器開關狀態，逆變器運行監視，對逆變器直流側每一光伏組串的輸入直流電壓、直流電流、直流功率，逆變器交流電壓、交流電流、頻率、功率因數、當前發電功率、累計發電量進行監測，以曲線方式繪制上述監測的各個參量的歷史數據。

平臺結合廠區實際分布情況，通過3D或2.5D平面圖顯示分布式光伏組件在屋頂、車棚的分布情況，顯示匯流箱、并網點位置，各個屋頂的裝機容量。

5.4.9工藝仿真監控

平臺通過2D、3D方式實時監視粗格柵、污水提升、細格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加氯接觸消毒、污泥濃縮壓濾、生物除臭等工藝設備運行狀態。在格柵清渣機、污水提升泵、回流泵、曝氣風機、加藥泵、濃縮壓濾機、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動機控制柜或低壓饋電柜安裝電動機保護，進行短路、過流、過載、起動超時、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、te保護、堵轉、逆序、溫度等保護以及外部故障連鎖停機，與PLC、軟啟、變頻器等配合，實現電動機自動或遠程控制，監視、控制各個工藝設備,保障正常生產。

6相關平臺部署硬件選型清單

   6.1電力監控、電能質量、電動機管理及配電室環境監控系統

   7結語

   在城市和農村生活中，自來水廠都扮演著非常重要的角色。自來水廠的用電量是非常巨大的，當然能量損耗的自然也多，所以要把降低能量損耗提到電量管理系統的發展中去，通過電能管理系統對運行的機泵進行節能損耗，不僅可以降低自來水廠的用電損耗。還可以很大程度上提高資源的利用效率，推動我國電力資源的可持續發展，所以電能管理系統在自來水廠中的應用是非常有意義的。

   參考文獻

   [1] 劉盛,方健,王衛國,夏錚.電能管理系統在自來水廠中的應用[J].城鎮供水,2016(04):50-56.

   [2] 尚麗.PLC在自來水廠計算機生產管理系統中的應用[J].工業控制計機,2001(11):23-2

1.  安科瑞企業微電網設計應用手冊.2022.05版

2.  姚大光.電能管理系統在自來水廠中的應用