淺談智能配電能效管理系統平臺在市政污水處理廠的應用

摘要：本文以目前現有智能配電系統應用在日常生活相關部門進行說明分析，解析智能配電系統的組網結構以及應用場景效率。研究在項目的整體環節中怎樣對智能配電系統進行規劃設計實施，可以使此系統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；物聯網；組網架構

0引言

二十一世紀中數次的迎來網絡變革，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過人們的不斷努力與創新，走入了5G的萬物互聯時代，物聯網的普及也加速著市場的更新，終端設備以及系統越發的向著智能化，本文的智能配電系統就是其中重要的系統之一。智能配電系統產生的效果應是電力配置組網全覆蓋面積監控，對于風險的管控與上報實現點位正確，數據簡潔準確，后端技術支撐管理便捷等；為節能提供直觀數據與策略，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。同時智能配電系統的產生與發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的優勢

隨著時代的更迭，現在的人們對于生存環境的親和度也越發的重視，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應用紅外線技術，聲控技術設置赫茲閾值的方式實現智能照明配電，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，以此達到能源節約。或者在智能配電系統監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智能配電系統的整體架構

2.1數據感知層的建設

大數據的支撐是實現智能化配電系統應用的基礎，沒有數據的管理與支撐便無法實現智能供配電，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據監測，將采集的數據信息及時進行整理并建立相關模型，在智能化配電系統運行的過程中實時監測，及時發現配電系統中存在的問題并及時進行問題的解決，為智能化配電系統的正常運行提供保障。

2.2建設線上數據庫平臺

采用物聯網、傳感以及云計算等隨時代發展而衍生的技術，打造線上配電監測平臺，將智能化配電系統進行實時相連。此外，根據監測數據的重要程度，可以利用不同的網絡等級進行對數據的管理。在建設線上平臺的過程在傳統有線網絡的支撐下可以應用藍牙、太網等設施構建無線網絡，便于相關工作人員實施監管。在此過程中，數據庫是整個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

利用物聯網采集的數據，通過大數據分析整體配電系統的運行狀態，實現配電網的全覆蓋，將各環節間的數據信息建立聯系，為故障我維修提供全面的診斷。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的實際架構，選擇適合的硬件產品，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關，為實現對電表的實時監測，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行將通信設備運行的各部分環節進行智能化的連接，

3.3用于電路的監測系統以及網絡結構的設計

3.3.1低壓智能化配電系統的設計

一般污水處理廠的電力來源為當地**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，要根據系統的短路容量滿足低壓配電系統的實質性需求。污水處理廠內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，在理論數據的支撐下，為避免影響供電系統的供電質量，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，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，根據實測數據分析觸頭的磨損程度，及時更新磨損部分，避免因監管不及時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關，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進行集中供電。

4創新線上渠道

平臺可以打造線上的配電系統與監測系統，為用戶的使用PC端與APP的雙支撐，實現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進行實時監管，隨時掌握配電系統的實際運行情況，幫助污水處理廠實現少人或無人的運行管理模式，幫助污水處理廠節約開銷。此外，在配電室的內部要設置以RS 485總線、ULP線以太網線連接，通過信號傳輸至遠程線上控制平臺。同時根據配電系統在正常運行中可能發生的故障進行報警裝置的設置，可以在發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。同時根據監測裝置創建資料庫，幫助用戶自動獲取數據信息，確保智能配電系統的正常運行。同時利用監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 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。

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結束語

本篇文章對智能配電系統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，實現了從后端支撐人員被動承受故障到智能配電系統主動發送故障數據預警的轉變，智能配電系統的可謂是應運而生，它符合新時代可持續發展的要求，綜合物聯網，AI智能化管理等技術橫空出擊。運行的安全性、可靠性、優良的供電品質，穩定的供電頻率是電力行業與智能行業結合永遠的需求。

參考文獻：

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[3]智能配電系統在市政污水處理廠的應用

[4]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版