【应用案例】地下污水处理厂智能配电能效与照明系统的应用研究

 

未晓妃

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

一、地下污水处理厂中应用智能照明系统的意义

该配当前各类建筑物中，灯光消耗的电力为10%~20%。如果在大型的地下污水处理厂内，借助已有的总线技术，可以对其进行智能化的控制。鉴于当前灯光布局既分散又过分集中的现状，期待一种新型的智能化控制方式，从传统的“随手开关”向可选的“场/智能化主控开关”转变。除此之外，该系统还可以汇总并对用户参与的实时数据进行智能分析，实现降低运行和维护费用，实现“人、环境、建筑”三者的协调统一。

二、智能照明系统特点分析

1智能控制灯光

2节能降耗

3美化环境

4提高照明设备使用年限

5安装简单便捷，无需修改线

6提高管理水平，降低维修成本

三、地下污水处理厂智能照明系统应用原则

保证系统运行安全可靠。智能照明系统的总线为24V供电，有效降低了发生触电事故的几率。提高地下污水处理厂照明系统维护管理的便捷性。智能照明设备可以按照不同场合的应用要求，进行任何形式的灵活组合，并可以将每个电路分别进行细分。该系统还可以实现定时控制、调光、自动调光、遥控控制等功能。减少污水厂照明系统运行能耗。智能照明系统可以依据工作场所的特点，调整灯具的亮度以及照明范围，并可以通过智能照明系统的开关，在中央控制室进行遥控。减少地下污水处理厂建设成本。使用智能照明控制系统的总线布线模式，将全部的照明线路都直接连接到了配电箱，不管在哪个地方，只要就近引入2根信号线，并将其串联起来，就可以完成对照明系统的控制，这样就可以节省很多的电缆和管件。当需要改变配电盘的安装位置或控制区时，无需再布线即可改变控制模式及控制对象。

五、智能照明系统在地下污水处理厂中的应用优势

方便布线。仅用2条讯号导线连接至控制开关，可大大节约电线的投入。

回路控制。情景操控功能可以实现一台切换多台灯光。

管理方便。管理起来很简单，在监控中心就可以完成对整个污水处理厂的管理，系统会根据事先设定的程序来进行开/关灯，这样可以节约人力成本，并且还能全自动运作。此项工作在正常条件下可以节约30%~50%的电力消耗。

照明控制更加便捷。员工可以根据实际需求，对灯光进行调整，并将其分成几个区域，形成一种气氛。对外界条件的适应性。利用传感器对光照和环境参数进行数据处理，实现光照空间和周围环境的匹配，对室内照度进行动态调节，可以降低光照条件下的人造光照，实现照明节能。

灯具寿命。采用智能化设定的“软起动”方式，有效防止了因瞬间脉冲而引起的损坏，从而提高了照明设备的使用寿命。

布局调整。智慧灯光可以按照计划模式进行灯光布置，增加灯光的适用范围，*大减少了升级的成本，并缩短了升级的时间。

安全方面。电路和负荷是分开的，回路工作电压是直流24V，这样就算是在开关板发生泄漏时，也可以保证人员的安全，而且，智能控制板还可以进行程序设置，可以任意设定按钮的作用，并有清晰的负荷标识。

控制灵活性。①配备可灵活自定义的智能控制板。在防火控制室内安装中央电脑，以实现对整体情况的掌控，既可单路开关对应的灯具，又可以一次开关对应的灯具，同时还能时刻了解到现场的灯具使用情况。②可以在时间上任意变换，时间上可以在电脑上直接输入进行提问。③日间人流量较大时，中央控制电脑可以禁止照明系统现场面板和感应装置的工作，以此提升升降照明系统中灯具的使用寿命。④系统具备光照感知能力，可自动对外界光照进行自动判定。在光照不足的时候，系统会自动打开对应的光源，光照充足的时候，系统会自动将不需要打开的光源关闭。

二、AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台

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，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。

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.平台拓扑图

4.平台子系统

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。

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。

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。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。

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，实现各个工艺环节的能耗对比，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。

能效分析按三级计量架构，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，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。

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、舒适的目的。

4.6电气安全

（1）电气火灾监测

监测配电系统回路的漏电电流和线缆温度，实现对污水厂、自来水厂、水泵站的电气安全预警。

（2）消防应急照明和疏散指示

根据预先设置的应急预案快速启动疏散方案引导人员疏散。系统接入消防应急照明指示系统数据，通过平面图显示疏散指示灯具工作状态和异常情况。

（3）消防设备电源监测

监测消防设备的工作电源是否正常，保障在发生火灾时消防设备可以正常投入使用。

（4）防火门监控系统

防火门监控系统集中控制其各终端设备即防火门监控模块、电动闭门器、电磁释放器的工作状态，实时监测疏散通道防火门的开启、关闭及故障状态，显示终端设备开路、短路等故障信号。系统采用消防二总线将具有通信功能的监控模块相互连接起来，当终端设备发生短路、断路等故障时，防火门监控器能发出报警信号，能指示报警部位并保存报警信息，保障了电气安全的可靠性。

4.7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。

4.8分布式光伏监测

实时监测低压并网柜每路的电流、电压、功率等电气参数及断路器开关状态，逆变器运行监视，对逆变器直流侧每一光伏组串的输入直流电压、直流电流、直流功率，逆变器交流电压、交流电流、频率、功率因数、当前发电功率、累计发电量进行监测，以曲线方式绘制上述监测的各个参量的历史数据。

平台结合厂区实际分布情况，通过3D或2.5D平面图显示分布式光伏组件在屋顶、车棚的分布情况，显示汇流箱、并网点位置，各个屋顶的装机容量。

4.9工艺仿真监控

平台通过2D、3D方式实时监视粗格栅、污水提升、细格栅、曝气沉砂、改良生化处理、二沉、加氯接触消毒、污泥浓缩压滤、生物除臭等工艺设备运行状态。在格栅清渣机、污水提升泵、回流泵、曝气风机、加药泵、浓缩压滤机、吸沙泵、吸泥泵等低压电动机控制柜或低压馈电柜安装电动机保护，进行短路、过流、过载、起动超时、断相、不平衡、低功率、接地/漏电、te保护、堵转、逆序、温度等保护以及外部故障连锁停机，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。