【應用案例】地下污水處理廠智能配電能效與照明系統(tǒng)的應用研究

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

一、地下污水處理廠中應用智能照明系統(tǒng)的意義

該配當前各類建筑物中，燈光消耗的電力為10%~20%。如果在大型的地下污水處理廠內(nèi)，借助已有的總線技術，可以對其進行智能化的控制。鑒于當前燈光布局既分散又過分集中的現(xiàn)狀，期待一種新型的智能化控制方式，從傳統(tǒng)的“隨手開關”向可選的“場/智能化主控開關”轉(zhuǎn)變。除此之外，該系統(tǒng)還可以匯總并對用戶參與的實時數(shù)據(jù)進行智能分析，實現(xiàn)降低運行和維護費用，實現(xiàn)“人、環(huán)境、建筑”三者的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

二、智能照明系統(tǒng)特點分析

1智能控制燈光

2節(jié)能降耗

3美化環(huán)境

4提高照明設備使用年限

5安裝簡單便捷，無需修改線

6提高管理水平，降低維修成本

三、地下污水處理廠智能照明系統(tǒng)應用原則

保證系統(tǒng)運行安全可靠。智能照明系統(tǒng)的總線為24V供電，有效降低了發(fā)生觸電事故的幾率。提高地下污水處理廠照明系統(tǒng)維護管理的便捷性。智能照明設備可以按照不同場合的應用要求，進行任何形式的靈活組合，并可以將每個電路分別進行細分。該系統(tǒng)還可以實現(xiàn)定時控制、調(diào)光、自動調(diào)光、遙控控制等功能。減少污水廠照明系統(tǒng)運行能耗。智能照明系統(tǒng)可以依據(jù)工作場所的特點，調(diào)整燈具的亮度以及照明范圍，并可以通過智能照明系統(tǒng)的開關，在中央控制室進行遙控。減少地下污水處理廠建設成本。使用智能照明控制系統(tǒng)的總線布線模式，將全部的照明線路都直接連接到了配電箱，不管在哪個地方，只要就近引入2根信號線，并將其串聯(lián)起來，就可以完成對照明系統(tǒng)的控制，這樣就可以節(jié)省很多的電纜和管件。當需要改變配電盤的安裝位置或控制區(qū)時，無需再布線即可改變控制模式及控制對象。

五、智能照明系統(tǒng)在地下污水處理廠中的應用優(yōu)勢

方便布線。僅用2條訊號導線連接至控制開關，可大大節(jié)約電線的投入。

回路控制。情景操控功能可以實現(xiàn)一臺切換多臺燈光。

管理方便。管理起來很簡單，在監(jiān)控中心就可以完成對整個污水處理廠的管理，系統(tǒng)會根據(jù)事先設定的程序來進行開/關燈，這樣可以節(jié)約人力成本，并且還能全自動運作。此項工作在正常條件下可以節(jié)約30%~50%的電力消耗。

照明控制更加便捷。員工可以根據(jù)實際需求，對燈光進行調(diào)整，并將其分成幾個區(qū)域，形成一種氣氛。對外界條件的適應性。利用傳感器對光照和環(huán)境參數(shù)進行數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)光照空間和周圍環(huán)境的匹配，對室內(nèi)照度進行動態(tài)調(diào)節(jié)，可以降低光照條件下的人造光照，實現(xiàn)照明節(jié)能。

燈具壽命。采用智能化設定的“軟起動”方式，有效防止了因瞬間脈沖而引起的損壞，從而提高了照明設備的使用壽命。

布局調(diào)整。智慧燈光可以按照計劃模式進行燈光布置，增加燈光的適用范圍，*大減少了升級的成本，并縮短了升級的時間。

安全方面。電路和負荷是分開的，回路工作電壓是直流24V，這樣就算是在開關板發(fā)生泄漏時，也可以保證人員的安全，而且，智能控制板還可以進行程序設置，可以任意設定按鈕的作用，并有清晰的負荷標識。

控制靈活性。①配備可靈活自定義的智能控制板。在防火控制室內(nèi)安裝中央電腦，以實現(xiàn)對整體情況的掌控，既可單路開關對應的燈具，又可以一次開關對應的燈具，同時還能時刻了解到現(xiàn)場的燈具使用情況。②可以在時間上任意變換，時間上可以在電腦上直接輸入進行提問。③日間人流量較大時，中央控制電腦可以禁止照明系統(tǒng)現(xiàn)場面板和感應裝置的工作，以此提升升降照明系統(tǒng)中燈具的使用壽命。④系統(tǒng)具備光照感知能力，可自動對外界光照進行自動判定。在光照不足的時候，系統(tǒng)會自動打開對應的光源，光照充足的時候，系統(tǒng)會自動將不需要打開的光源關閉。

二、AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺

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，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。

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。

3.平臺拓撲圖

4.平臺子系統(tǒng)

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)。

4.2電能質(zhì)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(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。

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。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)。

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，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。

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、舒適的目的。

4.6電氣安全

（1）電氣火災監(jiān)測

監(jiān)測配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度，實現(xiàn)對污水廠、自來水廠、水泵站的電氣安全預警。

（2）消防應急照明和疏散指示

根據(jù)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(tǒng)接入消防應急照明指示系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過平面圖顯示疏散指示燈具工作狀態(tài)和異常情況。

（3）消防設備電源監(jiān)測

監(jiān)測消防設備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災時消防設備可以正常投入使用。

（4）防火門監(jiān)控系統(tǒng)

防火門監(jiān)控系統(tǒng)集中控制其各終端設備即防火門監(jiān)控模塊、電動閉門器、電磁釋放器的工作狀態(tài)，實時監(jiān)測疏散通道防火門的開啟、關閉及故障狀態(tài)，顯示終端設備開路、短路等故障信號。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，當終端設備發(fā)生短路、斷路等故障時，防火門監(jiān)控器能發(fā)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。

4.7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。

4.8分布式光伏監(jiān)測

實時監(jiān)測低壓并網(wǎng)柜每路的電流、電壓、功率等電氣參數(shù)及斷路器開關狀態(tài)，逆變器運行監(jiān)視，對逆變器直流側(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)、當前發(fā)電功率、累計發(fā)電量進行監(jiān)測，以曲線方式繪制上述監(jiān)測的各個參量的歷史數(shù)據(jù)。

平臺結(jié)合廠區(qū)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(wǎng)點位置，各個屋頂?shù)难b機容量。

4.9工藝仿真監(jiān)控

平臺通過2D、3D方式實時監(jiān)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(tài)。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(zhuǎn)、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(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)。