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智能配电在智慧水务中全方便应用

更新时间:2023-11-30      点击次数:143

安科瑞智能配电在智慧水务中的应用前景

谢继东

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定201800

摘要:随着科技的不断发展,电气自动化技术在各个领域都得到了广泛的应用。智慧水务是近年来受到社会的广泛关注的话题,其中电气自动化技术发挥着重要的作用。本文综述了电气自动化技术在智慧水务中的应用,并对其具有的广阔前景进行了展望。

关键词:电气自动化、智慧水务、水务管理

0引言

近年来,随着信息技术和物联网的飞速发展,电气自动化技术已经在水务行业中得到了广泛应用。电气自动化技术是一种用于实现水务系统的自动控制的技术,它通过利用电子学、计算机技术、控制工程等多种技术,实现对水务系统的生产、运营、维修等方面的自动监控。智慧水务作为一种先进的水务技术,不仅仅局限于水资源的管理,还涵盖了水资源的开发、利用和保护,以及提供高效、安全、环保的供水服务。因此,电气自动化在智慧水务中的应用具有十分重要的意义。

1电气自动化技术在智慧水务中的应用

1.1电气自动化在水务管理方面的应用

智慧水务系统采用电气自动化技术,可以对水务系统的生产、运营、维修等方面进行自动监控,提高水务系统的效率和稳定性。电气自动化系统可以实时监测水质、水压等参数,如果出现异常,系统会自动发出警告,以保证水质安全。

此外,电气自动化系统还可以实现对水务系统的远程管理,方便水务管理部门的工作。例如,水务管理部门可以通过移动端设备监控水务系统的运行情况,并在发现异常时及时采取措施。此外,电气自动化系统还可以通过数据分析和预等功能,对水务系统的运行情况进行评估和优化,提高水务系统的效率和经济效益。

1.2电气自动化在节水方面的应用

电气自动化技术可以帮助智慧水务系统实现节水,提高水资源的利用效率。例如,电气自动化系统可以通过实时监测水流量和水压等参数,以调节水务系统的运行,避免水的浪费。此外,电气自动化系统还可以通过对水务系统的运行数据进行分析,确定节水措施,以达到节水的目的。

1.3电气自动化在安全保障方面的应用

电气自动化技术可以帮助智慧水务系统实现安全保障,提高水务系统的安全性。例如,电气自动化系统可以通过实时监测水务系统的安全情况,它可以通过电气自动化技术实现对水务系统的智能监测和报警。例如,当水质异常或水务系统故障时,智能报警可以及时发出报警信息,从而保证水务系统的安全性和稳定性。

此外,智慧水务中的智能维护系统也对安全起到重要作用,它可以通过电气自动化技术实现对水务系统的智能维护和管理。例如,通过电气自动化技术,可以实现对水务系统的定期检查和维护,实现安全控制,从而保证水务系统的长期安全稳定运行。

1.4电气自动化在质量控制方面的应用

电气自动化技术也可以在智慧水务系统的质量控制方面发挥作用。例如,电气自动化系统可以通过实时监测水质参数,以确保水质符合卫生标准,保证供水安全。此外,电气自动化系统也可以对水务系统的运行数据进行分析,确定质量控制措施,以保证水务系统的高质量运行。

1.5电气自动化在环境保护方面的应用

电气自动化技术在智慧水务系统的环境保护方面也有重要作用。例如,电气自动化系统可以通过实时监测水务系统的环境参数,如果发现环境异常,系统会自动发出警告,以保证环境的安全。此外,电气自动化系统也可以通过环境数据分析,确定环境保护措施,以保证水务系统对环境的保护

1.6电气自动化在智慧管理方面的应用

电气自动化技术也可以在智慧水务系统的智慧管理方面发挥重要作用。例如,电气自动化系统可以通过对水务系统的运行数据进行分析,以提高水务系统的管理效率。此外,电气自动化系统也可以提供管理人员多维度的信息,以方便管理人员对水务系统进行科学管理。

总体而言,电气自动化技术在智慧水务系统中的应用非常重要,不仅可以提高水务系统的效率,同时也可以保证水务系统的安全,对于提高水务系统的管理效率和水资源的利用效率具有重要意义。

2电气自动化的优缺点

电气自动化技术在智慧水务中的应用,不仅可以提高水务系统的效率和稳定性,还可以大大降低运维成本,提高水资源的利用效率。此外,电气自动化技术在智慧水务中的应用还有很多其他优秀的特点。

(1)环保:电气自动化技术在智慧水务中的应用可以大大减少人为因素对水环境的污染,保护水环境,实现绿色环保。

(2)节能:电气自动化技术在智慧水务中的应用可以通过节能设备和技术,实现水务系统的节能,降低能源消耗,节约资源。

(3)高效:电气自动化技术在智慧水务中的应用可以通过高效的监测和控制系统,实现水务系统的高效运行,提高水务效率。

由此可见,电气自动化技术在智慧水务中的应用具有很多优秀的特点,是一种非常有前途的技术。然而,在实际应用中,电气自动化技术在智慧水务中的应用也存在一些问题和挑战:

(1)技术难度:电气自动化技术是一项技术含量非常高的技术,在实际应用中需要具备很强的技术能力和经验。

(2)资金投入:电气自动化技术在智慧水务中的应用需要较大的资金投入,从而增加了水务系统的运营成本。

(3)系统复杂度:电气自动化技术在智慧水务中的应用需要构建较复杂的监测和控制系统,从而增加了系统复杂度。

(4)技术更新速度:电气自动化技术在智慧水务中的应用需要不断更新和改进技术,从而满足水务系统的需求。

因此,要想在智慧水务中更好地应用电气自动化技术,需要在解决上述问题和挑战的基础上,加强技术研究,提高技术水平,此外,还需要建立良好的合作关系,加强技术交流与合作,从而推动电气自动化技术在智慧水务中的应用。

3AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台

3.1平台概述

安科瑞电气具备从终端感知、边缘计算到能效管理平台的产品生态体系,AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台通过在污水厂源、网、荷、储、充的各个关键节点安装保护、监测、分析、治理装置,用于监测污水厂能耗总量和能耗强度,重点监测主要用能设备能效,保护污水厂运行安全可靠,提高污水厂能效,为污水处理的能效管理提供科学、精细的解决方案。

3.2平台组成

AcrelEMS智慧水务综合能效管理系统由变电站综合自动化系统、电力监控及能效管理系统组成,涵盖了水务中压变配电系统、电气安全、应急电源、能源管理、照明控制、设备运维等,贯穿水务能源流的始终,帮助运维管理人员通过一套平台、一个APP实时了解水务配电系统运行状况,并且根据权限可以适用于水务后勤部门管理需要。

3.3平台拓扑图

 

3.4平台子系统

3.4.1变电站综合自动化系统及电力监控

对水务配电系统中35kV、10kV电压等级配置继电保护和弧光保护,实现遥测、遥信、遥控、遥调等功能,对异常情况及时预警。

监测变压器、水泵、鼓风机的电流、电压、有功/无功功率、功率因数、负荷率、温度、三相平衡、异常报警等数据。

 

 

 

3.4.2电能质量监测与治理

水务中大量的大功率电机、水泵变频启动导致配电系统中存在大量谐波,通过监测其配电系统的谐波畸变、电压波动、闪变和容忍度指标分析其电能质量,并配置对应的电能质量治理措施提高供电电能质量

 

 

3.4.3电动机管理

马达监控实现水务中电机的保护、遥测、遥信、遥控功能,电动机保护器能对过载、短路、缺相、漏电等异常情况进行保护、监测和报警效、准确地反映出故障状态、故障时间、故障地点、及相关信息,对电机进行健康诊断和预防性维护。同时支持与PLC、软启、变频器等配合,实现电动机自动或远程控制,监视、控制各个工艺设备,保障正常生产。

综合管廊智能马达控制系统 

 

3.4.4能耗管理

为水务搭建计量体系,显示水务的能源流向和能源损耗,通过能源流向图帮助水务分析能源消耗去向,找出能源消耗异常区域。

将所有有关能源的参数集中在一个看板中,从多个维度对比分析,实现各个工艺环节能耗对比,帮助领导掌控整个工厂的能源消耗,能源成本,标煤排放等的情况。

能耗数据统计采集水务中污水厂、自来水厂、水泵站等的用电、用水、燃气、冷热量消耗量,同环比对比分析,能耗总量和能耗强度计算,标煤计算和CO2排放统计趋势。

能效分析三级计量架构,分别进行能效分析,契合能源管理体系要求,可对各车间/职能部门的能效水平进行分析,同比、环比、对标等。通过污水处理产量以及系统采集的能耗数据,在污水单耗中生成污水单耗趋势图,并进行同比和环比分析,同时将污水的单耗与行业/国家/国际指标对标,以便企业能够根据产品单耗情况来调整生产工艺,从而降低能耗。

 

3.4.5智能照明控制

系统为污水厂、自来水厂、水泵站等提供了照明控制管理方案,支持单控、区域控制、自动控制、感应控制、定时控制、场景控制、调光控制等多种控制方式,模块可根据经纬度自动识别日出日落时间实现自动控制功能,尽量利用自然光照,实现室内、厂区照明的智能控制达到安全、节能、舒适、高效的目的

 

3.4.6环境监测

污水厂、自来水厂、水泵站等场所温湿度、烟雾、积水浸水、视频、UPS电池间可燃气体浓度展示和预警,保障污水厂、自来水厂、水泵站等安全运行。当可燃气体或有害气体浓度超标可自动启动排风风机或新风系统,排除隐患,保持良好的水处理环境。

 

 

 

 

 

4相关平台部署硬件选型清单

4.1电力监控、电能质量、电动机管理及配电室环境监控系统

应用场合(10KV)

产品

型号

功能

 

 

 

中压柜 

10KV进/馈线

 

 

AM5SE 

AM6-L

相间电流速断保护,相间电流速断保护(可带低压闭锁),相间过电流保护(可带低压闭锁),两段式零序过流保护,反时限相间过流保护(可带低压闭锁),零序反时限过流保护,过负荷保护,控制回路异常告警。

10/0.4KV变压器

AM6-S

分合闸位置、手车工作/试验位置、接地刀闸位置、硬接点信号(保护跳闸、装置告警、控制回路断线、装置异常、未储能、事故总等)、报文(过流、过负荷、超温报警、过温报警、装置告警、PT断线、CT断线、对时异常等)、遥控开关、故障波形分析(故障录波、故障波形、故障记录、跳闸、故障电流电压)等。

智能操控装置

ASD320 

ASD500

一次回路动态模拟图、弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相、自动温湿度控制及显示(标配一路强制加热)、远方/就地旋钮、分合闸旋钮、储能旋钮、人体感应、柜内照明控制、RS485接口、高压柜内电气接点无线测温

 

 

 

10KV计量

 

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APM520

该仪表采用交流采样技术,能分别测量电网中的电流、电压、功率、功率因数和电能等参数,可通过面板薄膜开关设置倍率。带RS-485通讯接口,采用Modbus协议;也可将电量信号转换成标准的直流模拟信号输出;或带开关量输入/输出,继电器报警输出等功能。

 

 

 

 

 

弧光保护

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ARB5-M

主控单元,可接20路弧光信号或4个扩展单元,配置弧光保护(8组)、失灵保护(4组)、TA断线监测(4组)、11个跳闸出口;

 

ARB5-E

扩展单元,多可以插接6块扩展插件,每个扩展插件可以采集5路弧光信号:

img13 

ARB5-S

弧光探头,可安装于中压开关柜的母线室、断路器室或电缆室,也可于低压柜。弧光探头的检测范围为180°,半径0.5m的扇形区域;

应用场合(0.4KV)

产品

型号

功能

 

 

 

 

 

0.4KV进/出线

 

 

 

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APView500

相电压电流+零序电压零序电流,电压电流不平衡度,有功无功功率及电能、事件告警及故障录波,谐波(电压/电流63次谐波、63组间谐波、谐波相角、谐波含有率、谐波功率、谐波畸变率、K因子)、波动/闪变、电压暂升、电压暂降、电压瞬态、电压中断、1024点波形采样、触发及定时录波,波形实时显示及故障波形查看,PQDIF格式文件存储,内存32G,16D0+22D1,通讯2RS485+1RS232+1GPS,3以太网接口(+1维护网口)+1USB接口支持U盘读取数据,支持61850协议

 

 

 

 

低压柜 

 

1d2680370935614b2a0d449bd47e58e 

 

 

 

 

 

APM520

该仪表采用交流采样技术,能分别测量电网中的电流、电压、功率、功率因数和电能等参数,可通过面板薄膜开关设置倍率。带RS-485通讯接口,采用Modbus协议;也可将电量信号转换成标准的直流模拟信号输出;或带开关量输入/输出,继电器报警输出等功能。

 

 

 

 

电能质量

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ARC

测量I、U、Hz、cosΦ,具备过电压保护、欠流锁定、电网谐波过大保护功能,可控制电容器的投切,RS485/Modbus协议

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ANSVC

ANSVC低压无功功率补偿装置并联在整个供电系统中,能根据电网中负载功率因数的变化通过控制器控制电力电容器投切进行补偿,无功功率补偿装置采用散件组成方案,主要以电容电抗、投切开关、控制器等组成。

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ANAPF

 

 

 

ANAPF系列有源电力滤波器通过电流互感器采集系统谐波电流,经控制器快速计算并提取各次谐波电流的含量,产生谐波电流指令,通过功率执行器件产生与谐波电流幅值相等方向相反的补偿电流,并注入电力系统中,从而抵消非线性负载所产生的谐波电流。

 

 

电动机保护器

 

 

电机回路

ARD2F 

 

 

ARD3M

智能电动机保护器(以下简称保护器)适用于额定电压至660V的低压电动机回路,集保护、测量、控制、通讯、运维于一体。其完善的保护功能确保电动机安全运行,带有逻辑可编程功能,可以满足多种控制方式。可选配不同通讯模块适应现场通讯需求。该产品采用分体式结构,由主体、显示单元、互感器组成,可适应各种柜体的安装。具有许昌开普研究院有限公司、国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心检测合格型式检验报告证书和电磁兼容检验证书,

配套附件

0.4kV电流互感器

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AKH-0.66

测量型互感器,采集交流电流信号

 

 

智能网关

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Anet系列

8个RS485串口2kV隔离,2个以太网接口,支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通讯协议设备的接入,支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上传协议、支持多中心不同数据服务要求,支持断点续传,装置电源:220VAC/DC。

应用场合(配电室)

产品

型号

功能

 

 

 

 

 

 

 

 

环境监测

 

温湿度

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/

用于配电房温度和湿度。工作电源:AC/DC85~265V工作温度:-40.0℃~99.9℃工作湿度:0%RH~99%RH

烟雾

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/

光电式烟雾传感;电源正极(DC12V):+12V,继电器输出:常开触点

 

水侵

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/

接触式水浸传感器,监测变电所、电缆沟、控制室等场所积水情况,工作电源:DC10-30V工作温度:-20℃~+60℃工作湿度:0%RH~80%RH响应时间:1s继电器输出:常开触点

局方检测

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/

监测变压器、开关、开关柜的局部放电

门禁

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/

 

常开型;感应距离:30-50mm材质:锌合金,银灰色电度干接点输出

摄像机

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/

 

视频监控

开关量模块

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ARTU-KJ8

8路开关量输入,8路继电器输出

 

 

 

智能网关

ANet 

 

 

 

ANet-2E4SM

4路RS485串口,光耦隔离,2路以太网接口,支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP(主、从)、104(主、从)、建筑能耗、SNMP、MQTT;(主模块)输入电源:DC12V~36V。支持4G扩展模块,485扩展模块,最多可扩展16路。

 

4.2智能照明系统

应用场合(综合楼、污水地下箱体)

产品

型号

功能

 

 

 

普通照明

 

 

 

 

配电箱

 

 

 

ASL220-S24-16 24路开关驱动器3 

 

 

 

 

ASL220-S

系列

1、ALIBUS总线扩展模块,通信链路供电。

2、功耗:≤5VA

3、4路16A磁保持继电器输出,输出可通过按钮手动控制,输出状态液晶屏显示。

4、2路开关量输入,可接入开关、报警、人体红外感应器等信号。

5、外形尺寸:144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。

6、35mm标准导轨式安装

 

 

 

按键面板

IMG_256 

 

 

 

ASL220-F1/2

1联两键

1、ALIBUS总线场景面板,通信链路供电;

2、1联2键轻触按键,多彩背光指示,金、黑、灰可选;

3、每个按键支持长按、短按功能,均可实现开关、调光、场景控制;

4、外形尺寸:86mm(W)*86mm(H)*24mm(D);

5、86底盒安装

 

 

 

探测器

IMG_256 

 

 

 

ASL220-PM/T

PIR+照度传感器

1、ALIBUS总线传感器,通信链路供电,功耗:20mA@24V;

2、特殊运算电路,可通过红外感应探测到人体动作;

4、安装方式:嵌入式;

5、外形尺寸:ф80mm*33mm;产品外露尺寸:ф80mm*2.5mm

备用照明

双切箱

IMG_256 

 

ASL210-S

系列

1、ALIBUS总线扩展模块,通信链路供电。

2、功耗:≤3VA

3、4路16A磁保持继电器输出。

4、1路开关量输入,可接入开关、报警、人体红外感应器等信号,1路485通讯。

5、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。

6、消防联动启动一般照明(备用照明)。

7、35mm标准导轨式安装

应用场合(综合楼、污水地下箱体)

产品

型号

功能

 

 

 

 

 

 

 

普通照明

 

 

配电箱

 

 

ASL220-S24-16 24路开关驱动器3 

 

 

 

 

ASL220-S

系列

1、ALIBUS总线扩展模块,通信链路供电。

2、功耗:≤5VA

3、4路16A磁保持继电器输出,输出可通过按钮手动控制,输出状态液晶屏显示。

4、2路开关量输入,可接入开关、报警、人体红外感应器等信号。

5、外形尺寸:144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。

6、35mm标准导轨式安装

 

 

 

按键面板

IMG_256 

 

 

 

ASL220-F1/2

1联两键

1、ALIBUS总线场景面板,通信链路供电;

2、1联2键轻触按键,多彩背光指示,金、黑、灰可选;

3、每个按键支持长按、短按功能,均可实现开关、调光、场景控制;

4、外形尺寸:86mm(W)*86mm(H)*24mm(D);

5、86底盒安装

 

 

 

探测器

IMG_256 

 

 

 

ASL220-PM/T

PIR+照度传感器

1、ALIBUS总线传感器,通信链路供电,功耗:20mA@24V;

2、特殊运算电路,可通过红外感应探测到人体动作;

4、安装方式:嵌入式;

5、外形尺寸:ф80mm*33mm;产品外露尺寸:ф80mm*2.5mm

备用照明

双切箱

IMG_256 

 

ASL210-S

系列

1、ALIBUS总线扩展模块,通信链路供电。

2、功耗:≤3VA

3、4路16A磁保持继电器输出。

4、1路开关量输入,可接入开关、报警、人体红外感应器等信号,1路485通讯。

5、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。

6、消防联动启动一般照明(备用照明)。

7、35mm标准导轨式安装

 

 

 

 

IP网关

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ASL200-485-IP

IP协议转换器(ALIBUS<-->TCP/IP)

1、1路ALIBUS通信总线接口。

2、1路RS485

3、1路以太网接口,以太网通讯

4、串口速率1200~115200bps可配置。串口支持标准MODBUS-RTU协议。

5、外形尺:96.6mm(W)*70mm(H)*18mm(D)。

6、35mm标准导轨式安装

7、IP地址设置连接、ALIBUS系统组网扩容、ALIBUS通讯软件连接

 

 

 

 

IP辅助电源

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ASL200-P20

辅助电源

1、输入电压范围:176-264VAC

2、输出电压及功率:24VDC/20W

3、电压调整范围:21.6~29V

4、工作温度:-40~+70℃

5、外形尺寸:96.6mm(W)*70mm(H)*18mm(D)

6、35mm标准导轨式安装

 

5前景展望

未来的智慧水务系统将在电气自动化技术的支持下,实现更高效、更环保、更节能的管理方式,从而为社会带来更多的益处。因此,未来电气自动化技术在智慧水务中的应用具有广阔的前景,值得我们关注与研究。总之,电气自动化技术在智慧水务中的应用,是一个十分有前途的研究方向。它不仅能够实现水务系统的自动化管理,提高管理效率,而且还能够保证水资源的安全和可持续利用。因此,电气自动化技术在智慧水务中的应用具有广阔的前景,将为智慧水务系统的发展带来新的机会和挑战。

未来,我们期待在电气自动化技术的不断发展和改进的同时,智慧水务系统也能够跟上技术的发展步伐,实现更高效、更环保、更节能的管理方式。最终,通过电气自动化技术在智慧水务中的应用,实现人类对水资源的更好利用和保护。

参考文献

[1]王晓东.电气自动化技术在智慧水务中的应用[J].智慧水务研究,2018,5(2):23-28.

[2]张红.电气自动化在智慧水务中的应用[J].水务科技,2019,45(3):67-70.

[3]刘杰.智慧水务系统中的电气自动化技术[J].水资源与水工程,2021,12(2):35-38.

[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版

[5]电气自动化在智慧水务中的应用与展望

作者简介:

谢继东,现任职于安科瑞电气股份有限公司,主要从事配电室在线监控系统相关产品的研发及应用。手机15821713522(微信同号)。