任運(yùn)業(yè)

江蘇安科瑞微電網(wǎng)研究院有限公司 江蘇江陰 214443

   摘要：在構(gòu)建智慧水務(wù)和“雙碳"時(shí)代背景下，智能配電系統(tǒng)在水務(wù)行業(yè)中發(fā)揮日益突出的重要作用。本文首先回顧了智能配電系統(tǒng)在水務(wù)行業(yè)的發(fā)展歷程，并對(duì)其應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，進(jìn)而展望了智能配電系統(tǒng)在水務(wù)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

   關(guān)鍵詞：智能配電系統(tǒng)；水務(wù)；現(xiàn)狀；趨勢(shì)

1引言

   智能配電是隨著技術(shù)進(jìn)步和用戶(hù)需求提升而出現(xiàn)的一個(gè)新的理念。智能配電系統(tǒng)將智能化手段應(yīng)用于常規(guī)配電系統(tǒng)，不僅有助于提高系統(tǒng)的安全性、可靠性，提高能源利用效率，還有助于用戶(hù)提升管理水平。本文首先探討了智能配電系統(tǒng)的起源和定義，分析了其組成要素、架構(gòu)、功能。繼而回顧了智能配電在水務(wù)行業(yè)不同階段的應(yīng)用狀況。最后對(duì)數(shù)字化、智能化及“雙碳"背景下，智能配電系統(tǒng)在水務(wù)行業(yè)中的發(fā)展方向和亟待解決的問(wèn)題進(jìn)行了分析和探討。

2智能配電系統(tǒng)的起源和定義

          2003年6月，在美國(guó)“未來(lái)能源聯(lián)盟智能電網(wǎng)工作組"發(fā)表的報(bào)告中出現(xiàn)了“智能電網(wǎng)"一詞。該報(bào)告將智能電網(wǎng)定義為“集成了傳統(tǒng)的現(xiàn)代電力工程技術(shù)、高級(jí)傳感和監(jiān)視技術(shù)、信息與通信技術(shù)的輸配電系統(tǒng)，具有更加完善的性能并且能夠?yàn)橛脩?hù)提供一系列增值服務(wù)"⑴。我國(guó)對(duì)智能電網(wǎng)的研究雖然起步相對(duì)較晚，但推進(jìn)速度很快。這場(chǎng)智能化變革已經(jīng)逐漸從輸配電網(wǎng)擴(kuò)展至用戶(hù)端，從高壓配電系統(tǒng)擴(kuò)展至低壓配電系統(tǒng)。雖然目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)智能配電系統(tǒng)明確的定義，各種文獻(xiàn)資料及集成商的表述亦不盡相同，但經(jīng)過(guò)歸納、整理可以發(fā)現(xiàn)其在組成要素及特征、基本架構(gòu)和功能等方面的相似之處。

2.1智能配電系統(tǒng)的組成要素及特征

   智能配電系統(tǒng)與傳統(tǒng)配電系統(tǒng)的不同之處體現(xiàn)在其智能化。所謂智能化指具有感知能力，具有記憶和思維能力，具有學(xué)習(xí)能力和自適應(yīng)能力，具有行為決策能力。智能配電系統(tǒng)在傳統(tǒng)配電系統(tǒng)基礎(chǔ)上集成了計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、通信、信息、傳感、自動(dòng)控制、電力電子等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，具有數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、融合化特征。集成先進(jìn)技術(shù)的智能化硬件、軟件產(chǎn)品是智能配電系統(tǒng)的基本組成要素。

2.2智能配電系統(tǒng)的基本架構(gòu)

   盡管對(duì)智能配電系統(tǒng)的描述和配置各不相同，但梳理歸納起來(lái)智能配電系統(tǒng)的基本架構(gòu)大致相同，都是由底層的智能設(shè)備層和上層的監(jiān)控管理層組成。近年來(lái)隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，又增加了云端應(yīng)用層。

2.2.1智能設(shè)備層

   智能設(shè)備層是智能配電系統(tǒng)的基石，是實(shí)現(xiàn)智能化的前提條件。智能設(shè)備層由具備通信接口的各種智能電氣元件和設(shè)備組成，包括智能型斷路器、電力儀表、無(wú)功補(bǔ)償裝置、濾波裝置、微機(jī)繼電保護(hù)裝置等電器元件，以及智能型高、低壓開(kāi)關(guān)柜等電氣成套設(shè)備。智能設(shè)備層包含傳感單元和執(zhí)行單元，既可實(shí)時(shí)為系統(tǒng)決策提供完整、準(zhǔn)確、可靠的依據(jù)，又可及時(shí)、準(zhǔn)確地實(shí)施系統(tǒng)下達(dá)的各項(xiàng)指令。

   作為數(shù)據(jù)采集者，智能設(shè)備層可實(shí)時(shí)上傳：設(shè)備運(yùn)行參數(shù)（電壓、電流、頻率、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、諧波含量等）、設(shè)備運(yùn)行信息（斷路器分/合閘狀態(tài)、手車(chē)位置等）、設(shè)備整定信息（斷路器定值參數(shù)等）、設(shè)備維護(hù)信息（溫度、設(shè)備型號(hào)、序列號(hào)、固件版本號(hào)等）等。

   作為指令執(zhí)行者，智能設(shè)備層可根據(jù)監(jiān)控管理層的指令執(zhí)行參數(shù)設(shè)定、定值調(diào)整、分/合閘操作等。

2.2.2監(jiān)控管理層

   監(jiān)控管理層是智能配電系統(tǒng)的核心，是系統(tǒng)的“大腦"，直接影響配電系統(tǒng)的智能化水平的高低。監(jiān)控管理層通常采用模塊化設(shè)計(jì)的軟件，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，接收、處理設(shè)備層上傳的信息，經(jīng)過(guò)處理、數(shù)據(jù)挖掘，通過(guò)畫(huà)面呈現(xiàn)、控制指令輸出、信息提示等方式實(shí)現(xiàn)不同的功能。由于每個(gè)軟件模塊對(duì)應(yīng)不同的功能，因此軟件模塊的數(shù)量和質(zhì)量是決定配電系統(tǒng)智能化水平的關(guān)鍵。

2.2.3云端應(yīng)用層

   云端應(yīng)用層通過(guò)云端服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析、處理，為用戶(hù)提供高級(jí)的決策指導(dǎo)及技術(shù)支持。也有一些生產(chǎn)商將監(jiān)控管理層的功能置于云端，這樣可有效降低系統(tǒng)的初期投資和后期的運(yùn)行維護(hù)成本、易于擴(kuò)展。

2.2.4通信網(wǎng)絡(luò)

   智能設(shè)備層與監(jiān)控管理層之間的數(shù)據(jù)交換通常采用現(xiàn)場(chǎng)總線或以太網(wǎng)形式。具備RS485接口的電氣裝置加裝通訊模塊可釆用總線連接，通過(guò)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換后利用以太網(wǎng)連接至上層系統(tǒng)；具備以太網(wǎng)接口的電氣裝置加裝通訊模塊可直接連接至上層系統(tǒng)。

2.3智能配電系統(tǒng)的功能

   智能配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了配電系統(tǒng)從功能化向智能化升級(jí)，自動(dòng)化程度高、可靠性、穩(wěn)定性強(qiáng)、界面友好，可為用戶(hù)提升能源利用效率和管理水平提供多維度支持。智能配電系統(tǒng)的功能因集成商的理解和側(cè)重不同而存在差異，歸納起來(lái)主要有能效管理、電能質(zhì)量管理、電氣資產(chǎn)管理和運(yùn)行維護(hù)管理等方面。前兩者為基本功能，后兩者為更高級(jí)別的功能，且上述功能在不同配置下實(shí)現(xiàn)的層級(jí)也不同。

3智能配電系統(tǒng)在水努行業(yè)的發(fā)展歷程和趨勢(shì)

3.1智能配電系統(tǒng)在水務(wù)行業(yè)的發(fā)展歷程

   水務(wù)是城市基礎(chǔ)設(shè)施重要的組成部分，直接影響城市能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。而電力供應(yīng)是否可靠、穩(wěn)定，則是影響水務(wù)行業(yè)運(yùn)行的關(guān)鍵。

   水務(wù)行業(yè)在傳統(tǒng)的配電方式下，電氣系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)主要依賴(lài)運(yùn)行人員的專(zhuān)業(yè)水平和責(zé)任心。憑借運(yùn)行人員日常巡視的眼觀（設(shè)備外觀和儀表讀數(shù)）、耳聽(tīng)（設(shè)備異響）、鼻嗅（焦臭異味）、手掃（掃描溫度），工作量大且難以發(fā)現(xiàn)潛在隱患。如果管理存在不足，如原始資料缺失、調(diào)整未存檔、臺(tái)賬不清、人員更替等，電氣系統(tǒng)的實(shí)際情況形同盲區(qū)，存在極大的安全隱患。

          2000年左右，高壓系統(tǒng)的微機(jī)繼電保護(hù)和多功能電力儀表的出現(xiàn)，打破了長(zhǎng)期以來(lái)高壓系統(tǒng)二次回路用各種繼電器搭建，上傳電量參數(shù)只能通過(guò)互感器加裝變送器的做法。

          10kV~35kV配電系統(tǒng)在開(kāi)關(guān)柜上裝設(shè)微機(jī)繼電保護(hù)裝置和多功能電力儀表，通過(guò)通信與后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)連接，可顯示電氣參數(shù)、斷路器分/合閘狀態(tài)，進(jìn)行各種保護(hù)定值的調(diào)整、設(shè)定以及控制斷路器分/合閘等，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遙測(cè)、遙信、遙調(diào)、遙控，即“四遙"。高壓配電系統(tǒng)具備了基本的智能化要素，具有智能設(shè)備層和監(jiān)控管理層的架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)能效管理和電能質(zhì)量管理的基本功能。

   在0.4kV級(jí)的低壓配電系統(tǒng)中，多功能電力儀表采集的數(shù)據(jù)通常上傳至高壓的監(jiān)控系統(tǒng)后臺(tái)或水務(wù)企業(yè)的中控室上位機(jī)，僅用于顯示和生成報(bào)表，未形成低壓智能配電系統(tǒng)。

   但此時(shí)的配電系統(tǒng)比傳統(tǒng)的常規(guī)系統(tǒng)已有很大進(jìn)步，不僅免去了運(yùn)行人員日常抄表的繁重工作，還有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，以及在事故發(fā)生后作出準(zhǔn)確判斷。

            2010年之后，基于多功能電力儀表的能源管理系統(tǒng)逐漸在水務(wù)行業(yè)得到應(yīng)用。這類(lèi)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)及歷史能耗數(shù)據(jù)查詢(xún)、展示、打印，簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)分類(lèi)管理與分析等功能。這類(lèi)系統(tǒng)偏重可視化，對(duì)數(shù)據(jù)的分析與處理能力低，只能算作低級(jí)別的智能化系統(tǒng)。

   此后，為實(shí)現(xiàn)低壓系統(tǒng)的遙控，出現(xiàn)了基于PLC的低壓智能配電系統(tǒng)。即在裝設(shè)多功能電力儀表的基礎(chǔ)上，低壓斷路器裝設(shè)電操，釆用硬接線的方式與PLC連接，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)斷路器遠(yuǎn)程分合閘，并且可通過(guò)上位機(jī)進(jìn)行控制。這類(lèi)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了水務(wù)行業(yè)遠(yuǎn)程場(chǎng)站的無(wú)人值守，極大降低了人工成本，但存在接線數(shù)量多、故障率高、維護(hù)檢修困難等問(wèn)題，只適用于邏輯關(guān)系簡(jiǎn)單的小規(guī)模系統(tǒng)。

3.2智能配電系統(tǒng)在水務(wù)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

   水務(wù)行業(yè)配電系統(tǒng)智能化，因廠商擅長(zhǎng)的領(lǐng)域不同，主要有以下幾種類(lèi)型：

(1)多功能電力儀表型

   智能配電系統(tǒng)基于多功能電力儀表，并納入生產(chǎn)運(yùn)行所需的其他監(jiān)測(cè)儀表，提供便捷的數(shù)據(jù)査詢(xún)功能，并能根據(jù)用戶(hù)需求定制超限報(bào)警等功能。能實(shí)現(xiàn)能效管理和電能質(zhì)量管理的基本功能，但缺乏對(duì)數(shù)據(jù)的深入分析與挖掘，難以實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)管理和運(yùn)維管理功能。特點(diǎn)是投資低，滿(mǎn)足用戶(hù)基本的能源管理需求、幫助用戶(hù)降低人工成本。這類(lèi)系統(tǒng)在水務(wù)行業(yè)智能配電系統(tǒng)中應(yīng)用相對(duì)較多。

(2)微機(jī)繼電保護(hù)型

   生產(chǎn)商在35kV~10kV電氣系統(tǒng)保護(hù)方面有較強(qiáng)的實(shí)力，熟悉、了解系統(tǒng)運(yùn)行問(wèn)題和用戶(hù)的運(yùn)維需求。高壓側(cè)除常規(guī)的功能外，還可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分/合閘線圈、儲(chǔ)能電機(jī)、電動(dòng)底盤(pán)車(chē)和電動(dòng)接地刀電機(jī)，監(jiān)測(cè)斷路器觸頭溫度、母線接頭溫度等；同時(shí)低壓側(cè)也釆取多項(xiàng)監(jiān)測(cè)措施并在監(jiān)控平臺(tái)配置相應(yīng)的軟件。這類(lèi)系統(tǒng)具備智能配電系統(tǒng)的四項(xiàng)管理功能，在規(guī)模大、高壓設(shè)備多的水務(wù)企業(yè)有明顯應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

(3)低壓電氣元件型

   這類(lèi)生產(chǎn)商依靠對(duì)低壓斷路器等元件的強(qiáng)大研發(fā)能力不斷對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行智能化升級(jí)，夯實(shí)智能設(shè)備層。更有公司針對(duì)小型智能配電系統(tǒng)研發(fā)了智能配電一體機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)“四遙"，且成本低，適用于水務(wù)行業(yè)管網(wǎng)上的小型排澇泵站、污水提升泵站等。這種一體機(jī)還可通過(guò)以太網(wǎng)連接上層監(jiān)控系統(tǒng)，適用于水務(wù)行業(yè)中單體小、數(shù)量多、范圍大的使用場(chǎng)景，如井群等。

(4)開(kāi)關(guān)柜型

   這類(lèi)廠商一般是實(shí)力較強(qiáng)的開(kāi)關(guān)柜制造商。他們發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，以智能型開(kāi)關(guān)柜為基礎(chǔ)結(jié)合監(jiān)控平臺(tái)組成智能配電系統(tǒng)。柜內(nèi)設(shè)有通信設(shè)備專(zhuān)屬空間，線路簡(jiǎn)潔。動(dòng)力、控制、通信電纜各行其道，避免信號(hào)干擾，保證了數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、可靠。此類(lèi)智能開(kāi)關(guān)柜的價(jià)格較高，廠商通常建議配套同品牌的監(jiān)控平臺(tái)降低綜合造價(jià)。但其監(jiān)控平臺(tái)的功能選擇性小，用戶(hù)需求受限。

(5)全產(chǎn)品線型

   這類(lèi)生產(chǎn)商具備全部或大部分高、低壓及通信產(chǎn)品的軟硬件研發(fā)能力，具有多年的電氣和自控技術(shù)積淀，對(duì)配電系統(tǒng)智能化有深刻的認(rèn)識(shí)和解讀。搭建的智能配電系統(tǒng)配置靈活，能滿(mǎn)足用戶(hù)的不同需求，可實(shí)現(xiàn)智能配電系統(tǒng)全部管理功能的各層級(jí)功能。具備這些能力的往往是國(guó)內(nèi)外的電氣品牌，在水務(wù)行業(yè)應(yīng)用。

3.3智能配電系統(tǒng)在水務(wù)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)

   近年來(lái)，隨著水務(wù)行業(yè)面臨外部條件日益復(fù)雜、出水指標(biāo)不斷提高、運(yùn)行成本壓力加大、人員老化等問(wèn)題，原先的粗放型管理模式難以應(yīng)對(duì)，水務(wù)行業(yè)急需向精細(xì)化管理轉(zhuǎn)變。2020年8月，國(guó)務(wù)院國(guó)資委發(fā)布《關(guān)于加快推進(jìn)國(guó)有企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作的通知》，要求加快推進(jìn)國(guó)有企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作。“十四五"規(guī)劃提出通過(guò)推進(jìn)智慧城市建設(shè)，推進(jìn)市政公用設(shè)施等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和智能化改造，構(gòu)建智慧水利體系。在國(guó)家政策的大力推動(dòng)和水務(wù)行業(yè)內(nèi)生動(dòng)力作用下，水務(wù)行業(yè)的數(shù)字化、智能化需求迎來(lái)大規(guī)模增長(zhǎng)。

   隨著技術(shù)進(jìn)步和用戶(hù)理念的更新，智能配電系統(tǒng)的深度、廣度和智能化程度都在不斷拓展、升級(jí)。在智能設(shè)備層，智能型產(chǎn)品種類(lèi)不斷增多，智能化程度不斷提高，具備互聯(lián)互通特性的產(chǎn)品層出不窮。如釆用無(wú)線傳感技術(shù)、具備智能測(cè)溫功能的真空斷路器，能判斷電容器容量衰減程度并實(shí)現(xiàn)超閾值及時(shí)切除的智能控制器，智能測(cè)溫母線等。智能設(shè)備層的擴(kuò)充和深化，不僅為監(jiān)控管理層提供更豐富的信息，且執(zhí)行力更強(qiáng)。

   在監(jiān)控管理層，出現(xiàn)了更多針對(duì)水務(wù)行業(yè)節(jié)能降耗的軟件產(chǎn)品，如智能泵控系統(tǒng)、曝氣控制、加藥控制等，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能與工藝控制相結(jié)合。監(jiān)控平臺(tái)還綜合了企業(yè)的電、水、熱、氣、藥及其他監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)一張圖總覽全局，為搭建智慧水務(wù)平臺(tái)提供了可靠的技術(shù)支撐。

   在云端，出現(xiàn)了更多分析與應(yīng)用增值服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)亦由互聯(lián)網(wǎng)向物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。

   智能化三大關(guān)鍵要素：數(shù)據(jù)、算力、算法。智能設(shè)備層的發(fā)展使得底層數(shù)據(jù)的收集不再是障礙；計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，算力母已經(jīng)不是問(wèn)題；智能化的核心一算法，需要長(zhǎng)期、大量的投入，不具開(kāi)放性且進(jìn)展相對(duì)緩慢。可以預(yù)見(jiàn)，未來(lái)生產(chǎn)商在智能配電系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)將集中于算法，這也是體現(xiàn)智能配電系統(tǒng)價(jià)值的關(guān)鍵。

   智能配電系統(tǒng)在水務(wù)行業(yè)的發(fā)展還有一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題：數(shù)據(jù)安全。水務(wù)行業(yè)的數(shù)據(jù)存在敏感性，對(duì)數(shù)據(jù)安全要求高。未來(lái)如何保證數(shù)據(jù)安全，打消用戶(hù)的疑慮，將是生產(chǎn)商需要努力解決的問(wèn)題。

   在“雙碳"目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下，減碳將成為水務(wù)行業(yè)的重中之重。對(duì)水務(wù)行業(yè)來(lái)說(shuō)，一方面要充分利用新能源，另一方面要深入挖掘企業(yè)自身的節(jié)能潛力。光伏、生物質(zhì)能(沼氣)是水務(wù)行業(yè)較易取得的清潔能源。與之相適應(yīng)，智能配電系統(tǒng)需要滿(mǎn)足新能源接入、微網(wǎng)運(yùn)行等方面的需求。水務(wù)行業(yè)智能配電改造的運(yùn)行實(shí)踐證明，智能配電在節(jié)能降耗方面具有極大優(yōu)勢(shì)，今后需要通過(guò)深入挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，幫助用戶(hù)進(jìn)一步深化、細(xì)化工作，提高能源利用效率。

4 AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺(tái)

   安科瑞電氣具備從終端感知、邊緣計(jì)算到能效管理平臺(tái)的產(chǎn)品體系，AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺(tái)通過(guò)在污水廠源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)、充的各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝保護(hù)、監(jiān)測(cè)、分析、治理裝置，用于監(jiān)測(cè)污水廠能耗總量和能耗強(qiáng)度，監(jiān)測(cè)主要用能設(shè)備能效，保護(hù)污水廠運(yùn)行可靠，提高污水廠能效，為污水處理的能效管理提供科學(xué)、精細(xì)的解決方案。

          AcrelEMS智慧水務(wù)綜合能效管理系統(tǒng)由變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、電力監(jiān)控及能效管理系統(tǒng)組成，涵蓋了水務(wù)中壓變配電系統(tǒng)、電氣、應(yīng)急電源、能源管理、照明控制、設(shè)備運(yùn)維等，貫穿水務(wù)能源流的始終，幫助運(yùn)維管理人員通過(guò)一套平臺(tái)、一個(gè)APP實(shí)時(shí)了解水務(wù)配電系統(tǒng)運(yùn)行狀況，并且根據(jù)權(quán)限可以適用于水務(wù)后勤部門(mén)管理需要。

5 平臺(tái)子系統(tǒng)

5.1 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)及電力監(jiān)控

   對(duì)水務(wù)配電系統(tǒng)中35kV、10kV電壓等級(jí)配置繼電保護(hù)和弧光保護(hù)，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)等功能，對(duì)異常情況及時(shí)預(yù)警。

   監(jiān)測(cè)變壓器、水泵、鼓風(fēng)機(jī)的電流、電壓、有功/無(wú)功功率、功率因數(shù)、負(fù)荷率、溫度、三相平衡、異常等數(shù)據(jù)。

5.2 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理

   水務(wù)中大量的大功率電機(jī)、水泵變頻啟動(dòng)導(dǎo)致配電系統(tǒng)中存在大量諧波，通過(guò)監(jiān)測(cè)其配電系統(tǒng)的諧波畸變、電壓波動(dòng)、閃變和容度指標(biāo)分析其電能質(zhì)量，并配置對(duì)應(yīng)的電能質(zhì)量治理措施提高供電電能質(zhì)量。

5.3 電動(dòng)機(jī)管理

   馬達(dá)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)水務(wù)中電機(jī)的保護(hù)、遙測(cè)、遙信、遙控功能，電動(dòng)機(jī)保護(hù)器能對(duì)過(guò)載、短路、缺相、漏電等異常情況進(jìn)行保護(hù)、監(jiān)測(cè)和。準(zhǔn)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(duì)電機(jī)進(jìn)行健康診斷和預(yù)防性維護(hù)。同時(shí)支持與PLC、軟啟、變頻器等配合，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)或遠(yuǎn)程控制，監(jiān)視、控制各個(gè)工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn)。

5.4 能耗管理

   為水務(wù)搭建計(jì)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(qū)域。

   將所有有關(guān)能源的參數(shù)集中在一個(gè)看板中，從多個(gè)維度對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)各個(gè)工藝環(huán)節(jié)的能耗對(duì)比，幫助領(lǐng)導(dǎo)掌控整個(gè)工廠的能源消耗，能源成本，標(biāo)煤排放等的情況。

   能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采集水務(wù)中污水廠、自來(lái)水廠、水泵站等的用電、用水、燃?xì)狻⒗錈崃肯牧?，同環(huán)比對(duì)比分析，能耗總量和能耗強(qiáng)度計(jì)算，標(biāo)煤計(jì)算和CO2排放統(tǒng)計(jì)趨勢(shì)。

   能效分析按計(jì)量架構(gòu)，分別進(jìn)行能效分析，契合能源管理體系要求，可對(duì)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(duì)標(biāo)等。通過(guò)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(shì)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(guó)家/國(guó)際指標(biāo)對(duì)標(biāo)，以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來(lái)調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。

5.5 智能照明控制

   系統(tǒng)為污水廠、自來(lái)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(dòng)控制、感應(yīng)控制、定時(shí)控制、場(chǎng)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(dòng)識(shí)別日出日落時(shí)間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能，盡量利用自然光照，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、廠區(qū)照明的智能控制達(dá)到、節(jié)能、舒心的目的。

5.6 電氣

5.6.1 電氣火災(zāi)監(jiān)測(cè)

   監(jiān)測(cè)配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水廠、自來(lái)水廠、水泵站的電氣預(yù)警。

5.6.2 消防應(yīng)急照明和疏散指示

   根據(jù)預(yù)先設(shè)置的應(yīng)急預(yù)案快速啟動(dòng)疏散方案引導(dǎo)人員疏散。系統(tǒng)接入消防應(yīng)急照明指示系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過(guò)平面圖顯示疏散指示燈具工作狀態(tài)和異常情況。

5.6.3 消防設(shè)備電源監(jiān)測(cè)

   監(jiān)測(cè)消防設(shè)備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災(zāi)時(shí)消防設(shè)備可以正常投入使用。

5.6.4 防火門(mén)監(jiān)控系統(tǒng)

   防火門(mén)監(jiān)控系統(tǒng)集中控制其各終端設(shè)備即防火門(mén)監(jiān)控模塊、電動(dòng)閉門(mén)器、電磁釋放器的工作狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)疏散通道防火門(mén)的開(kāi)啟、關(guān)閉及故障狀態(tài)，顯示終端設(shè)備開(kāi)路、短路等故障信號(hào)。系統(tǒng)采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接起來(lái)，當(dāng)終端設(shè)備發(fā)生短路、斷路等故障時(shí)，防火門(mén)能發(fā)出信號(hào)，能指示部位并保存信息，保障了電氣的可靠性。

5.6.5 環(huán)境監(jiān)測(cè)

   污水廠、自來(lái)水廠、水泵站等場(chǎng)所溫濕度、煙霧、積水浸水、、UPS電池間可燃?xì)怏w濃度展示和預(yù)警，保障污水廠、自來(lái)水廠、水泵站等運(yùn)行。當(dāng)可燃?xì)怏w或有害氣體濃度超標(biāo)可自動(dòng)啟動(dòng)排風(fēng)風(fēng)機(jī)或新風(fēng)系統(tǒng)，排除隱患，保持良好的水處理環(huán)境。

5.6.6 分布式光伏監(jiān)測(cè)

   實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)低壓并網(wǎng)柜每路的電流、電壓、功率等電氣參數(shù)及斷路器開(kāi)關(guān)狀態(tài)，逆變器運(yùn)行監(jiān)視，對(duì)逆變器直流側(cè)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(shù)、當(dāng)前發(fā)電功率、累計(jì)發(fā)電量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以曲線方式繪制上述監(jiān)測(cè)的各個(gè)參量的歷史數(shù)據(jù)。

   平臺(tái)結(jié)合廠區(qū)實(shí)際分布情況，通過(guò)3D或2.5D平面圖顯示分布式光伏組件在屋頂、車(chē)棚的分布情況，顯示匯流箱、并網(wǎng)點(diǎn)位置，各個(gè)屋頂?shù)难b機(jī)容量。

5.6.7 工藝仿真監(jiān)控

   平臺(tái)通過(guò)2D、3D方式實(shí)時(shí)監(jiān)視粗格柵、污水提升、細(xì)格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加接觸、污泥濃縮壓濾、生物等工藝設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。在格柵清渣機(jī)、污水提升泵、回流泵、曝氣風(fēng)機(jī)、加藥泵、濃縮壓濾機(jī)、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動(dòng)機(jī)控制柜或低壓饋電柜安裝電動(dòng)機(jī)保護(hù)，進(jìn)行短路、過(guò)流、過(guò)載、起動(dòng)超時(shí)、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、te保護(hù)、堵轉(zhuǎn)、逆序、溫度等保護(hù)以及外部故障連鎖停機(jī)，與PLC、軟啟、變頻器等配合，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)或遠(yuǎn)程控制，監(jiān)視、控制各個(gè)工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn)。

5.7  產(chǎn)品清單

6結(jié)語(yǔ)

   數(shù)字化、低碳雙轉(zhuǎn)型背景下，研究智能配電系統(tǒng)在水務(wù)行業(yè)的應(yīng)用，分析其存在的問(wèn)題和發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于水提高務(wù)行業(yè)能源利用水平、管理水平具有重要意義。智能配電系統(tǒng)在水務(wù)行業(yè)的應(yīng)用雖然取得一些成績(jī)，但依然明顯落后于時(shí)代發(fā)展的要求，需要產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)，工程投資、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)各方的推動(dòng)與支持，促進(jìn)智能配電系統(tǒng)在水務(wù)行業(yè)的應(yīng)用與推廣，為水務(wù)行業(yè)的智慧化建設(shè)和低碳運(yùn)行提供有力保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]張瑋亞.智能配電系統(tǒng)分區(qū)電壓控制技術(shù)的研究[D].天津大學(xué),2015.

[2]徐進(jìn).智能配電系統(tǒng)在水務(wù)行業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版

作者簡(jiǎn)介

任運(yùn)業(yè)，男，江蘇安科瑞微電網(wǎng)研究院有限公司，從事電氣相關(guān)及智慧水務(wù)系統(tǒng)研發(fā)工作。