【解决方案】智慧水务配电能效平台在深圳宝安区的建设

 

未晓妃

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

１ 宝安区水务现状

 河流基本情况:宝安区共有66条河涌，66条河涌分属茅洲河及珠江口沿海河涌两大水系，总长254km，流域总面积532km2。全区水环境状况有以下几个特点:一是水质污染严重，主要污染物为氨氮、总磷和阴离子表面活性剂；二是感潮河流多66条河流有50条为感潮型河流，感潮河段占总河长约50%，影响面积达176km2，约占全区总面积的45%；三是防洪达标率低，全区河道有168km未达防洪标准，占总长的66%。

 水库基本情况:宝安区共有12座水库，其中市管水库2座，区管水库10座，中型水库3座小(1)型水库7座，小(2)型水库2座。铁岗水库石岩水库、罗田水库作为主要在用集中式生活饮用水水源，宝安区主要饮用水源水质良好，全区饮用水源水质达标率为100%。铁岗水库、石岩水库罗田水库水质类别为亚类，水质为优，水库水质保持稳定。

 泵站基本情况:全区共有132座泵站，包括现状排涝泵站、规划排涝泵和污水泵站，现状排涝泵站104座，抽排规模697.05m/s；规划排涝泵站17座，抽排规模565.28m/s；规划泵站建成后总抽排规模1262.33m/s。污水泵站11座，总抽排规模185.7万。

 排水管网情况:全区目前已市场化委托运营的排水管网共6732km，其中市政排水管网2882km。社区排水管网3475km，其他道路排水管网375km。水闸基本情况:宝安区一共有63个水闸，大部分服役年限为10~30年。

水质净化厂情况:宝安区已建水质净化厂6座，设计污水处理能力116.5万m/d

 人工湿地情况:宝安区已建成4个石岩、黄麻布、塘头河和牛城人工湿地及快渗工程，总规模为8.8万m'/d。

水厂基本情况:宝安区共有深水宝安水务有限公司有限公司及松岗自来水公司2家供水企业，共有水厂9座，水厂总设计规模达176万m/d，实际日平均供水规模为110.3万m/d。

 易涝点情况:目前宝安共有29个易涝点区域，35个易积水点区域。

2 存在的主要问题

当前，宝安区水务管理业务现状主要存在以下问题:

①监测点位缺失，水务设施状态不明；

②整体规划滞后、分散建设、资源有待进一步整合；

③局内系统割裂，数据共享困难；

④横向系统未对接，业务联动难实现；

⑤系统缺失老旧，业务覆盖不完善；

⑥数据价值未发挥，智慧决策待实现。

3 预期经济及社会效益

1 经济效益

(1)实现水质实时监测，提升执法、管养效率，节约人员成本

(2)实现水务基础设施的统一管理，提升管理效率，节约管理成本

(3)科学评估，避免粗放式管理，节约建设成本

2 社会效益

(1)实现宝安区水务设施数字化管理

(2)提升防涝监测预警能力

(3)提升社会服务质量与效率

(4)推动政府数据开放进程

3 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。

5 相关配置