【應(yīng)用案例】地下污水處理廠智能配電能效與照明系統(tǒng)的應(yīng)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(yīng)用智能照明系統(tǒng)的意義

該配當(dāng)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(shù)，可以對其進(jìn)行智能化的控制。鑒于當(dāng)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(guān)”向可選的“場/智能化主控開關(guān)”轉(zhuǎn)變。除此之外，該系統(tǒng)還可以匯總并對用戶參與的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，實(shí)現(xiàn)降低運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用，實(shí)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(diǎn)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(shè)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(yīng)用原則

保證系統(tǒng)運(yùn)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(hù)管理的便捷性。智能照明設(shè)備可以按照不同場合的應(yīng)用要求，進(jìn)行任何形式的靈活組合，并可以將每個(gè)電路分別進(jìn)行細(xì)分。該系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制、調(diào)光、自動(dòng)調(diào)光、遙控控制等功能。減少污水廠照明系統(tǒng)運(yùn)行能耗。智能照明系統(tǒng)可以依據(jù)工作場所的特點(diǎn)，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(guān)，在中央控制室進(jìn)行遙控。減少地下污水處理廠建設(shè)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(gè)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(dāng)需要改變配電盤的安裝位置或控制區(qū)時(shí)，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(yīng)用優(yōu)勢

方便布線。僅用2條訊號導(dǎo)線連接至控制開關(guān)，可大大節(jié)約電線的投入。

回路控制。情景操控功能可以實(shí)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(gè)污水處理廠的管理，系統(tǒng)會根據(jù)事先設(shè)定的程序來進(jìn)行開/關(guān)燈，這樣可以節(jié)約人力成本，并且還能全自動(dòng)運(yùn)作。此項(xiàng)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(shí)際需求，對燈光進(jìn)行調(diào)整，并將其分成幾個(gè)區(qū)域，形成一種氣氛。對外界條件的適應(yīng)性。利用傳感器對光照和環(huán)境參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)光照空間和周圍環(huán)境的匹配，對室內(nèi)照度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，可以降低光照條件下的人造光照，實(shí)現(xiàn)照明節(jié)能。

燈具壽命。采用智能化設(shè)定的“軟起動(dòng)”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(shè)備的使用壽命。

布局調(diào)整。智慧燈光可以按照計(jì)劃模式進(jìn)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(shí)間。

安全方面。電路和負(fù)荷是分開的，回路工作電壓是直流24V，這樣就算是在開關(guān)板發(fā)生泄漏時(shí)，也可以保證人員的安全，而且，智能控制板還可以進(jìn)行程序設(shè)置，可以任意設(shè)定按鈕的作用，并有清晰的負(fù)荷標(biāo)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(shí)現(xiàn)對整體情況的掌控，既可單路開關(guān)對應(yīng)的燈具，又可以一次開關(guān)對應(yīng)的燈具，同時(shí)還能時(shí)刻了解到現(xiàn)場的燈具使用情況。②可以在時(shí)間上任意變換，時(shí)間上可以在電腦上直接輸入進(jìn)行提問。③日間人流量較大時(shí)，中央控制電腦可以禁止照明系統(tǒng)現(xiàn)場面板和感應(yīng)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(dòng)對外界光照進(jìn)行自動(dòng)判定。在光照不足的時(shí)候，系統(tǒng)會自動(dòng)打開對應(yīng)的光源，光照充足的時(shí)候，系統(tǒng)會自動(dòng)將不需要打開的光源關(guān)閉。

二、AcrelEMS-SW智慧水務(wù)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(jì)算到能效管理平臺的產(chǎn)品生態(tài)體系，AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺通過在污水廠源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝保護(hù)、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(qiáng)度，監(jiān)測主要用能設(shè)備能效，保護(hù)污水廠運(yùn)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(xué)、精細(xì)的解決方案。

2.平臺組成

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)、電氣安全、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)維管理人員通過一套平臺、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)后勤部門管理需要。

3.平臺拓?fù)鋱D

4.平臺子系統(tǒng)

4.1變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)及電力監(jiān)控

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

監(jiān)測變壓器、水泵、鼓風(fēng)機(jī)的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數(shù)、負(fù)荷率、溫度、三相平衡、異常報(bào)警等數(shù)據(jù)。

4.2電能質(zhì)量監(jiān)測與治理

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，通過監(jiān)測其配電系統(tǒng)的諧波畸變、電壓波動(dòng)、閃變和容忍度指標(biāo)分析其電能質(zhì)量，并配置對應(yīng)的電能質(zhì)量治理措施提高供電電能質(zhì)量。

4.3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、遙信、遙控功能，電動(dòng)機(jī)保護(hù)器能對過載、短路、缺相、漏電等異常情況進(jìn)行保護(hù)、監(jiān)測和報(bào)警。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)。

4.4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)維度對比分析，實(shí)現(xiàn)各個(gè)工藝環(huán)節(jié)的能耗對比，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、自來水廠、水泵站等的用電、用水、燃?xì)狻⒗錈崃肯牧?，同環(huán)比對比分析，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。

能效分析按三級計(jì)量架構(gòu)，分別進(jìn)行能效分析，契合能源管理體系要求，可對各車間/職能部門的能效水平進(jìn)行分析，同比、環(huán)比、對標(biāo)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(jìn)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(dòng)控制、感應(yīng)控制、定時(shí)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(dòng)識別日出日落時(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)到安全、節(jié)能、舒適的目的。

4.6電氣安全

（1）電氣火災(zāi)監(jiān)測

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

（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(shè)備電源監(jiān)測

監(jiān)測消防設(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。

（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(shè)備即防火門監(jiān)控模塊、電動(dòng)閉門器、電磁釋放器的工作狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測疏散通道防火門的開啟、關(guān)閉及故障狀態(tài)，顯示終端設(shè)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(dāng)終端設(shè)備發(fā)生短路、斷路等故障時(shí)，防火門監(jiān)控器能發(fā)出報(bào)警信號，能指示報(bào)警部位并保存報(bào)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?xì)怏w濃度展示和預(yù)警，保障污水廠、自來水廠、水泵站等安全運(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。

4.8分布式光伏監(jiān)測

實(shí)時(shí)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(guān)狀態(tài)，逆變器運(yùn)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(dāng)前發(fā)電功率、累計(jì)發(fā)電量進(jìn)行監(jiān)測，以曲線方式繪制上述監(jiān)測的各個(gè)參量的歷史數(shù)據(jù)。

平臺結(jié)合廠區(qū)實(shí)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(diǎn)位置，各個(gè)屋頂?shù)难b機(jī)容量。

4.9工藝仿真監(jiān)控

平臺通過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、加氯接觸消毒、污泥濃縮壓濾、生物除臭等工藝設(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、過流、過載、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)。