韓歡慶

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(yè)都開(kāi)始運用電能管理系統，這樣就能在保證用電功能的同時(shí)，還能夠實(shí)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(huán)境的目的。自來(lái)水廠(chǎng)也啟動(dòng)了電能管理系統的科研項目，在廠(chǎng)區的配電網(wǎng)建立監測點(diǎn)，對電能的指標進(jìn)行綜合管理。對監控點(diǎn)進(jìn)行信息采集，及時(shí)的反饋現場(chǎng)電能的指標信息，努力實(shí)現實(shí)時(shí)的在線(xiàn)監測，還可以設置故障異常報警功能，為自來(lái)水廠(chǎng)安全用電提供強有力的保障。通過(guò)對電能管理系統的功能進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，分析電能管理系統在自來(lái)水廠(chǎng)中的應用效果，以達到節能降耗的目的。

關(guān)鍵詞：電能管理；安全用電；在線(xiàn)實(shí)時(shí)

1電能管理系統的功能

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

1.1在線(xiàn)實(shí)時(shí)監控功能

對于一些用電設備的用電數據，比如線(xiàn)電壓、電量、功率、系數、頻率、溫度等，電能管理系統都能進(jìn)行遠程采集，還可以通過(guò)設置采集終端設備上的參數，來(lái)控制軟件自動(dòng)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(guò)圖表的形式呈現出來(lái)。它的這種在線(xiàn)實(shí)時(shí)監控系統是通過(guò)對自來(lái)水廠(chǎng)的各種用電主要設備的數據進(jìn)行抄錄來(lái)記錄每一刻的用電數據的。而且這個(gè)電能管理系統還具備自動(dòng)路由的功能，把終端的數據傳送到工作人員手中時(shí)，可以移動(dòng)實(shí)現，不需要人工進(jìn)行實(shí)時(shí)操控。

1.2異常報警功能

自來(lái)水廠(chǎng)中，用電*重要的是安全問(wèn)題，還有供電的可靠性。當電能的指標發(fā)生異常時(shí)，在系統的實(shí)時(shí)監控下，獲得的異常數據比如電流超過(guò)上限、溫度異常升高等，就會(huì )啟動(dòng)自動(dòng)

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(jìn)行處理，對統計的數據做成的圖表進(jìn)行分析，然后在線(xiàn)故障報警系統就會(huì )對分析結果做出反應，這也是讓電廠(chǎng)能夠安全用電的保障，畢竟只有用電安全、可靠，自來(lái)水廠(chǎng)才能獲得*大的經(jīng)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(jìn)行分析，這樣對之前出現問(wèn)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(lái)水廠(chǎng)的供電系統是10kV的高壓兩路供電，電能的管理系統在自來(lái)水廠(chǎng)中設置7個(gè)監測點(diǎn)，分別用作辦公室的照明、熱泵、兩個(gè)進(jìn)線(xiàn)口、四個(gè)配電機的水源，通過(guò)這7個(gè)監測點(diǎn)對電能量以及電能的指標進(jìn)行集中地管理，然后利用有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )統計運行參數，然后再把采集好的數據傳到水廠(chǎng)的服務(wù)器上，*終把這些數據保存在數據庫中，這樣就能對水廠(chǎng)中用電的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，還能通過(guò)存儲的數據中讀取到歷史記錄，或者對用電異常的情況進(jìn)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(shí)時(shí)地了解電廠(chǎng)的用電情況。

3安全生產(chǎn)的用電分析

首先分析功率因素，把平臺上的數據和自來(lái)水廠(chǎng)供電公司的考核標準進(jìn)行對比，只要實(shí)際平臺檢測到的功率高于標準功率，就說(shuō)明自來(lái)水廠(chǎng)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(shí)時(shí)監測用電系統的電流，然后傳送到數據分析平臺，根據這個(gè)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(shí)際情況對水廠(chǎng)的用電情況進(jìn)行排查，因為電流不平衡度過(guò)大會(huì )造成電氣火災或者是電能浪費這兩種非常嚴重的問(wèn)題，所以排查出問(wèn)題之后，一定要想出一定的解決措施，防止問(wèn)題的出現。*后就是對電能運行環(huán)境異常的報告進(jìn)行分析，因為電能管理系統會(huì )對水廠(chǎng)用電情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，然后會(huì )生成一個(gè)異常的報告文檔，工作人員通過(guò)對這個(gè)報告文檔進(jìn)行專(zhuān)業(yè)分析，就能夠更加科學(xué)有效地監控自來(lái)水廠(chǎng)的用電情況，然后及時(shí)發(fā)現問(wèn)題及時(shí)地解決，防止大事故的發(fā)生。

4電能管理系統在自來(lái)水廠(chǎng)的應用效果

因為電能的采集可以對現場(chǎng)用電的數據進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，這樣工作人員就可以更加及時(shí)地發(fā)現問(wèn)題。發(fā)現問(wèn)題之后，工作人員就要加強檢測力度，然后及時(shí)地通知維修人員，比如電流不平衡時(shí)，就要檢查現場(chǎng)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(shí)時(shí)的監控可以更加有針對性地發(fā)現問(wèn)題然后有針對性地解決問(wèn)題，這就不僅能夠加快工作效率，還能夠省下很多投入。水廠(chǎng)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(gè)問(wèn)題，就可以檢查現在的電容補償處在哪一種狀態(tài)，到底是過(guò)補償還是少補償，解決了這個(gè)問(wèn)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(huì )大大地提高設備運行的壽命。還有，每一個(gè)自來(lái)水廠(chǎng)用電的情況都不一樣，在條件允許的情況下，自來(lái)水廠(chǎng)的變壓器可以采用一個(gè)運行，一個(gè)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(dòng)三個(gè)配水機，這樣能夠很大程度地節約投入成本。在夏季的時(shí)候管網(wǎng)的壓力比較低，這樣一臺變壓器肯定帶不動(dòng)三臺配水機，這樣就要根據實(shí)際情況及時(shí)地調整，選擇一個(gè)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(wù)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(wù)能效管理平臺通過(guò)在污水廠(chǎng)源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個(gè)關(guān)鍵節點(diǎn)安裝保護、監測、分析、治理裝置，用于監測污水廠(chǎng)能耗總量和能耗強度，重點(diǎn)監測主要用能設備能效，保護污水廠(chǎng)運行安全可靠，提高污水廠(chǎng)能效，為污水處理的能效管理提供科學(xué)、精細的解決方案。

5.2平臺組成

AcrelEMS智慧水務(wù)綜合能效管理系統由變電站綜合自動(dòng)化系統、電力監控及能效管理系統組成，涵蓋了水務(wù)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(wù)能源流的始終，幫助運維管理人員通過(guò)一套平臺、一個(gè)APP實(shí)時(shí)了解水務(wù)配電系統運行狀況，并且根據權限可以適用于水務(wù)后勤部門(mén)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(dòng)化系統及電力監控

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

監測變壓器、水泵、鼓風(fēng)機的電流、電壓、有功/無(wú)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(zhì)量監測與治理

水務(wù)中大量的大功率電機、水泵變頻啟動(dòng)導致配電系統中存在大量諧波，通過(guò)監測其配電系統的諧波畸變、電壓波動(dòng)、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。

5.4.3電動(dòng)機管理

馬達監控實(shí)現水務(wù)中電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，電動(dòng)機保護器能對過(guò)載、短路、缺相、漏電等異常情況進(jìn)行保護、監測和報警。高效、準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，對電機進(jìn)行健康診斷和預防性維護。同時(shí)支持與PLC、軟啟、變頻器等配合，實(shí)現電動(dòng)機自動(dòng)或遠程控制，監視、控制各個(gè)工藝設備,保障正常生產(chǎn)。

5.4.4能耗管理

為水務(wù)搭建計量體系，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域。

將所有有關(guān)能源的參數集中在一個(gè)看板中，從多個(gè)維度對比分析，實(shí)現各個(gè)工藝環(huán)節的能耗對比，幫助領(lǐng)導掌控整個(gè)工廠(chǎng)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(wù)中污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、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排放統計趨勢。

能效分析按三級計量架構，分別進(jìn)行能效分析，契合能源管理體系要求，可對各車(chē)間/職能部門(mén)的能效水平進(jìn)行分析，同比、環(huán)比、對標等。通過(guò)污水處理產(chǎn)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(jìn)行同比和環(huán)比分析，同時(shí)將污水的單耗與行業(yè)/國家/對標，以便企業(yè)能夠根據產(chǎn)品單耗情況來(lái)調整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。

5.4.5智能照明控制

系統為污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、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(dòng)控制、感應控制、定時(shí)控制、場(chǎng)景控制、調光控制等多種控制方式，模塊可根據經(jīng)緯度自動(dòng)識別日出日落時(shí)間實(shí)現自動(dòng)控制功能，盡量利用自然光照，實(shí)現室內、廠(chǎng)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(xiàn)纜溫度，實(shí)現對污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、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(dòng)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(guò)平面圖顯示疏散指示燈具工作狀態(tài)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(fā)生火災時(shí)消防設備可以正常投入使用。

5.4.6.4防火門(mén)監控系統

防火門(mén)監控系統集中控制其各終端設備即防火門(mén)監控模塊、電動(dòng)閉門(mén)器、電磁釋放器的工作狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測疏散通道防火門(mén)的開(kāi)啟、關(guān)閉及故障狀態(tài)，顯示終端設備開(kāi)路、短路等故障信號。系統采用消防二總線(xiàn)將具有通信功能的監控模塊相互連接起來(lái)，當終端設備發(fā)生短路、斷路等故障時(shí)，防火門(mén)監控器能發(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。

5.4.7環(huán)境監測

污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、水泵站等場(chǎng)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(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、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(dòng)啟動(dòng)排風(fēng)風(fēng)機或新風(fēng)系統，排除隱患，保持良好的水處理環(huán)境。

5.4.8分布式光伏監測

實(shí)時(shí)監測低壓并網(wǎng)柜每路的電流、電壓、功率等電氣參數及斷路器開(kāi)關(guān)狀態(tài)，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(fā)電功率、累計發(fā)電量進(jìn)行監測，以曲線(xiàn)方式繪制上述監測的各個(gè)參量的歷史數據。

平臺結合廠(chǎng)區實(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)屋頂的裝機容量。

5.4.9工藝仿真監控

平臺通過(guò)2D、3D方式實(shí)時(shí)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(tài)。在格柵清渣機、污水提升泵、回流泵、曝氣風(fēng)機、加藥泵、濃縮壓濾機、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動(dòng)機控制柜或低壓饋電柜安裝電動(dòng)機保護，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、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(shí)現電動(dòng)機自動(dòng)或遠程控制，監視、控制各個(gè)工藝設備,保障正常生產(chǎn)。

6相關(guān)平臺部署硬件選型清單

6.1電力監控、電能質(zhì)量、電動(dòng)機管理及配電室環(huán)境監控系統

7結語(yǔ)

在城市和農村生活中，自來(lái)水廠(chǎng)都扮演著(zhù)非常重要的角色。自來(lái)水廠(chǎng)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(fā)展中去，通過(guò)電能管理系統對運行的機泵進(jìn)行節能損耗，不僅可以降低自來(lái)水廠(chǎng)的用電損耗。還可以很大程度上提高資源的利用效率，推動(dòng)我國電力資源的可持續發(fā)展，所以電能管理系統在自來(lái)水廠(chǎng)中的應用是非常有意義的。

參考文獻

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1. 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計應用手冊.2022.05版

2. 姚大光.電能管理系統在自來(lái)水廠(chǎng)中的應用

作者簡(jiǎn)介

韓歡慶，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從智慧水務(wù)研究發(fā)展