摘要：本文以目前現有智能配電系統應用在日常生活相關部門進行說明分析，解析智能配電系統的組網結構以及應用場景效率。研究在項目的整體環節中怎樣對智能配電系統進行規劃設計實施，可以使此系統在項目交付完成后的運營、維護，后臺技術管理，資源的有效利用，電力電壓電流的品質因數以及整體資金問題上得到令用戶和管理人員共同的認可。

關鍵詞：市政污水處理廠；智能配電系統；物聯網；組網架構

0引言

二十一世紀中數次的迎來網絡變革，從FTTP的2G時代到3G又到入4G時代，目前在二十世紀的二十年代經過人們的不斷努力與創新，走入了5G的萬物互聯時代，物聯網的普及也加速著市場的更新，終端設備以及系統越發的向著智能化，本文的智能配電系統就是其中重要的系統之一。智能配電系統產生的效果應是電力配置組網全覆蓋面積監控，對于風險的管控與上報實現點位正確，數據簡潔準確，后端技術支撐管理便捷等；為節能提供直觀數據與策略，智能配電系統逐漸成為管理方便，利于節能的智能化數字系統。同時智能配電系統的產生與發展在配電工程項目上減少了交付后期的投入精力與資金，實現對整體系統的全覆蓋管控。

1智能配電系統配置在市政污水處理廠的優勢

隨著時代的更迭，現在的人們對于生存環境的親和度也越發的重視，我國在黨的領導下，迎合百姓需求，污水處理廠越來越多建造在了地下，這就要求我們的智能配電系統對于照明配電由智能化的要求，對于建造在地下的污水處理廠智能配電系統應用紅外線技術，聲控技術設置赫茲閾值的方式實現智能照明配電，在不同的場景應用不同的照明方式，以自動控制為主，手動控制為輔的方式控制照明方式與照明類型。例如，明場景與智能照明配電，在無人環境中，地下污水處理廠僅提供出入通道，安全出口等標示性牌子的照明以及安全照明，以此達到能源節約?；蛘咴谥悄芘潆娤到y監控到污水處理廠存在故障需要后端技術支撐人員進行搶修時智能配電系統也可以人為地控制照明燈常亮，積極配合技術人員進行施工。

2智能配電系統的整體架構

2.1數據感知層的建設

大數據的支撐是實現智能化配電系統應用的基礎，沒有數據的管理與支撐便無法實現智能供配電，數據感知層即采集配電房以及配電系統正常運行狀態的設備情況，按照一定頻率對定點部分利用設備進行實時的數據監測，將采集的數據信息及時進行整理并建立相關模型，在智能化配電系統運行的過程中實時監測，及時發現配電系統中存在的問題并及時進行問題的解決，為智能化配電系統的正常運行提供保障。

2.2建設線上數據庫平臺

采用物聯網、傳感以及云計算等隨時代發展而衍生的技術，打造線上配電監測平臺，將智能化配電系統進行實時相連。此外，根據監測數據的重要程度，可以利用不同的網絡等級進行對數據的管理。在建設線上平臺的過程在傳統有線網絡的支撐下可以應用藍牙、太網等設施構建無線網絡，便于相關工作人員實施監管。在此過程中，數據庫是整個智能化配電系統的重要支撐，是對其正常運行的統一標準。因此，一定要保證數據信息的準確性。

2.3對應用層的建設

利用物聯網采集的數據，通過大數據分析整體配電系統的運行狀態，實現配電網的全覆蓋，將各環節間的數據信息建立聯系，為故障我維修提供診斷。將人與智能化設備間的作用交換，化被動于主動，強化管理模式。此外，在進行實際的工程設計時應該考慮污水處理廠的實際需求，同時依照智能化配電系統的實際架構，選擇適合的硬件產品，為用戶提供更為安全可靠的智能化配電平臺。

3智能配電系統的應用案例

3.1用于中、低硬件的配置

智能配電系統在此方面于前者主要應用中斷路器為其提供保護作用。于后者則是多應用于開關，為實現對電表的實時監測，保證電路運行的安全。

3.2廣泛應用于通信設備

通信設備的運行需要很多連鎖環節為支撐，因此，智能配電系統的應用對通信設備的正常運行具有重要作用，通過此些元器件完成智能化的信息采集，繼而可以安全地利用低壓配電系統進行將通信設備運行的各部分環節進行智能化的連接，

3.3用于電路的監測系統以及網絡結構的設計

3.3.1低壓智能化配電系統的設計

一般污水處理廠的電力來源為當地**提供的電壓為10千伏的高壓室為支撐，在連接線路時選擇單母分段式，配置開關使兩段結構并列運行。開關的實際應該滿足智能化電路的實際需求，通過對電路發生短路或斷路的及時反應對電路進行保護，防止因意外情況給整體運行設備造成無法挽回的損失。此外，除主電路，其它電路亦是如此，要根據系統的短路容量滿足低壓配電系統的實質性需求。污水處理廠內含有大量的感性器件，按照電力部門的實際需求，用戶端功率臨界值為0.92，因此，在理論數據的支撐下，為避免影響供電系統的供電質量，污水處理廠可以選擇將無功補償電容器應用于低壓配電系統，防止因達不到目標功率而損耗的資金較大，也防止因供應過高而造成電路的損壞。對于污水處理廠內的二級供電配電系統也應提供冗余電源，保證二級配電系統的安全可靠性。低壓配電系統采用TN-S接地的形式，同時注意接地的電阻應控制在1Ω內。

3.3.2智能化監測系統的設置

在配電系統的正常運行中，應該將智能化監測系統應用于電路的配置，通過智能化的形式采集斷路器中的電壓、電流等需要監測的數據，根據實測數據分析觸頭的磨損程度，及時更新磨損部分，避免因監管不及時而給配電系統的正常運行造成阻礙。此外，智能化監測系統應該配置通信開關，分別將其配置于低壓配置系統中，采用DC 24V 的供電方式，由各站的UPS進行集中供電。

4創新線上渠道

平臺可以打造線上的配電系統與監測系統，為用戶的使用PC端與APP的雙支撐，實現線上與線下智能化地整合。相關工作人員可以及時通過電腦與手機對智能配電系統進行實時監管，隨時掌握配電系統的實際運行情況，幫助污水處理廠實現少人或無人的運行管理模式，幫助污水處理廠節約開銷。此外，在配電室的內部要設置以RS 485總線、ULP線以太網線連接，通過信號傳輸至遠程線上控制平臺。同時根據配電系統在正常運行中可能發生的故障進行報警裝置的設置，可以在發生故障時幫助維修人員對故障位置進行定位，將維修與管理工作落實。同時根據監測裝置創建資料庫，幫助用戶自動獲取數據信息，確保智能配電系統的正常運行。同時利用監測設備做好設備管理，及時對老化設備進行檢修與更換，避免在電路的運行中出現停電的風險。同時在污水處理廠各變電所間采用光纖通信的形式，增強監管的實時性。

5 AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺

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品生態體系，AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺通過在污水廠源、網、荷、儲、充的各個關鍵節點安裝保護、監測、分析、治理裝置，用于監測污水廠能耗總量和能耗強度，重點監測主要用能設備能效，保護污水廠運行安全可靠，提高污水廠能效，為污水處理的能效管理提供科學、精細的解決方案。

5.2平臺組成

AcrelEMS智慧水務綜合能效管理系統由變電站綜合自動化系統、電力監控及能效管理系統組成，涵蓋了水務中壓變配電系統、電氣安全、應急電源、能源管理、照明控制、設備運維等，貫穿水務能源流的始終，幫助運維管理人員通過一套平臺、一個APP實時了解水務配電系統運行狀況，并且根據權限可以適用于水務后勤部門管理需要。

5.3平臺拓撲圖

5.4平臺子系統

5.4.1變電站綜合自動化系統及電力監控

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

監測變壓器、水泵、鼓風機的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數據。

5.4.2電能質量監測與治理

水務中大量的大功率電機、水泵變頻啟動導致配電系統中存在大量諧波，通過監測其配電系統的諧波畸變、電壓波動、閃變和容忍度指標分析其電能質量，并配置對應的電能質量治理措施提高供電電能質量。

5.4.3電動機管理

馬達監控實現水務中電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，電動機保護器能對過載、短路、缺相、漏電等異常情況進行保護、監測和報警。高效、準確地反映出故障狀態、故障時間、故障地點、及相關信息，對電機進行健康診斷和預防性維護。同時支持與PLC、軟啟、變頻器等配合，實現電動機自動或遠程控制，監視、控制各個工藝設備,保障正常生產。

5.4.4能耗管理

為水務搭建計量體系，顯示水務的能源流向和能源損耗，通過能源流向圖幫助水務分析能源消耗去向，找出能源消耗異常區域。

將所有有關能源的參數集中在一個看板中，從多個維度對比分析，實現各個工藝環節的能耗對比，幫助領導掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。

能耗數據統計采集水務中污水廠、自來水廠、水泵站等的用電、用水、燃氣、冷熱量消耗量，同環比對比分析，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行分析，同比、環比、對標等。通過污水處理產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，并進行同比和環比分析，同時將污水的單耗與行業/國家/先進指標對標，以便企業能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝，從而降低能耗。

5.4.5智能照明控制

系統為污水廠、自來水廠、水泵站等提供了照明控制管理方案，支持單控、區域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調光控制等多種控制方式，模塊可根據經緯度自動識別日出日落時間實現自動控制功能，盡量利用自然光照，實現室內、廠區照明的智能控制達到安全、節能、舒適、高效的目的。

5.4.6 環境監測

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電池間可燃氣體濃度展示和預警，保障污水廠、自來水廠、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啟動排風風機或新風系統，排除隱患，保持良好的水處理環境。

6相關平臺部署硬件選型清單

6.1電力監控、電能質量、電動機管理及配電室環境監控系統

應用場合（10KV）		產品	型號	功能
	10KV進/饋線		AM6-L	相間電流速斷保護，相間電流速斷保護（可帶低壓閉鎖），相間過電流保護（可帶低壓閉鎖），兩段式零序過流保護，反時限相間過流保護（可帶低壓閉鎖），零序反時限過流保護，過負荷保護，控制回路異常告警。
	10/0.4KV變壓器		AM6-S	分合閘位置、手車工作/試驗位置、接地刀閘位置、硬接 點信號(保護跳閘、裝置告警、控制回路斷線、 裝置異常、未儲能、事故總等)、報文(過流、過負荷、超溫報警、過溫報警、裝置告警、PT 斷線、CT 斷線、對時異常等) 、遙控 開關、故障波形分析(故障錄波、故障波形、故障記錄、 跳閘、故障電流電壓)等。
	智能操控裝置		ASD500	一次回路動態模擬圖、彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、自動溫濕度控制及顯示（標配一路強制加熱）、遠方/就地旋鈕、分合閘旋鈕、儲能旋鈕、人體感應、柜內照明控制、RS485接口、高壓柜內電氣接點無線測溫。
	10KV計量		APM520	該儀表采用交流采樣技術，能分別測量電網中的電流、電壓、功率、功率因數和電能等參數，可通過面板薄膜開關設置倍率。帶RS-485通訊接口，采用Modbus協議;也可將電量信號轉換成標準的直流模擬信號輸出;或帶開關量輸入/輸出，繼電器報警輸出等功能。
	弧光保護		ARB5-M	主控單元，可接20路弧光信號或4個擴展單元，配置弧光保護（8組）、失靈保護（4組）、TA斷線監測（4組）、11個跳閘出口；
			ARB5-E	擴展單元，多可以插接6塊擴展插件，每個擴展插件可以采集5路弧光信號：
			ARB5-S	弧光探頭，可安裝于中壓開關柜的母線室、斷路器室或電纜室，也可于低壓柜?；」馓筋^的檢測范圍為180°，半徑0.5m的扇形區域；
應用場合（0.4KV）		產品	型號	功能
	0.4KV進/出線		APView500	相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲，內存32G，16D0＋22D1，通訊2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太網接口（＋1維護網口）＋1USB接口支持U盤讀取數據，支持61850協議
			APM520	該儀表采用交流采樣技術，能分別測量電網中的電流、電壓、功率、功率因數和電能等參數，可通過面板薄膜開關設置倍率。帶RS-485通訊接口，采用Modbus協議;也可將電量信號轉換成標準的直流模擬信號輸出;或帶開關量輸入/輸出，繼電器報警輸出等功能。
	電能質量		ARC	測量I、U、Hz、cosΦ，具備過電壓保護、欠流鎖定、電網諧波過大保護功能,可控制電容器的投切，RS485/Modbus協議
			ANSVC	ANSVC低壓無功功率補償裝置并聯在整個供電系統中，能根據電網中負載功率因數的變化通過控制器控制電力電容器投切進行補償,無功功率補償裝置采用散件組成方案，主要以電容電抗、投切開關、控制器等組成。
			ANAPF	ANAPF系列有源電力濾波器通過電流互感器采集系統諧波電流，經控制器快速計算并提取各次諧波電流的含量，產生諧波電流指令，通過功率執行器件產生與諧波電流幅值相等方向相反的補償電流，并注入電力系統中，從而抵消非線性負載所產生的諧波電流。
電動機保護器	電機回路		ARD3M	智能電動機保護器（以下簡稱保護器）適用于額定電壓至 660V 的低壓電動機回路，集保護、測量、控制、通訊、運維于一體。其完善的保護功能確保電動機安全運行，帶有邏輯可編程功能，可以滿足多種控制方式?？蛇x配不同通訊模塊適應現場通訊需求。該產品采用分體式結構，由主體、顯示單元、互感器組成，可適應各種柜體的安裝。具有許昌開普研究院有限公司、國家繼電保護及自動化設備質量監督檢驗中心檢測合格的型式檢驗報告證書和電磁兼容檢驗證書，
配套附件	0.4kV電流互感器		AKH-0.66	測量型互感器，采集交流電流信號
智能網關			Anet系列	8個RS485串口 2kV隔離， 2個以太網接口，支持Modbus RTU、IEC-60870-5-101/103/ 104、CJ/T188、DL/T645等通訊協議設備的接入，支持Modbus RTU、Modbus TCP、IEC-60870-5 -104等上傳協議、支持多中心不同數據服務要求，支持斷點續傳，裝置電源:220V AC/DC。
應用場合（配電室）		產品	型號	功能
環境監測	溫濕度		/	用于配電房溫度和濕度。工作電源：AC/DC 85～265V 工作溫度：-40.0℃～99.9℃ 工作濕度：0%RH～99%RH
	煙霧		/	光電式煙霧傳感; 電源正極（DC 12V）：+12V，繼電器輸出：常開觸點
	水侵		/	接觸式水浸傳感器，監測變電所、電纜溝、控制室等場所積水情況，工作電源：DC 10-30V 工作溫度：-20℃~+60℃ 工作濕度：0%RH~80%RH 響應時間：1s 繼電器輸出：常開觸點
	局方檢測		/	監測變壓器、開關、開關柜的局部放電
	門禁		/	常開型；感應距離：30-50mm 材質：鋅合金，銀灰色電度 干接點輸出
	攝像機		/	視頻監控
	開關量模塊		ARTU-KJ8	8路開關量輸入,8路繼電器輸出
智能網關			ANet-2E4SM	4路RS485 串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC 12 V ～36 V 。支持4G擴展模塊，485擴展模塊,*多可擴展16路。

6.2智能照明系統

應用場合（綜合樓、污水地下箱體）		產品	型號	功能
普通照明	配電箱		ASL220-S 系列	1、ALIBUS總線擴展模塊，通信鏈路供電。 2、功耗：≤5VA 3、4路16A磁保持繼電器輸出，輸出可通過按鈕手動控制，輸出狀態液晶屏顯示。 4、2路開關量輸入，可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號。 5、外形尺寸:144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。 6、35mm標準導軌式安裝
	按鍵面板		ASL220-F1/2	1聯兩鍵 1、ALIBUS總線場景面板，通信鏈路供電； 2、1聯2鍵輕觸按鍵，多彩背光指示，金、黑、灰可選； 3、每個按鍵支持長按、短按功能，均可實現開關、調光、場景控制； 4、外形尺寸:86mm(W)*86mm(H)*24mm(D)； 5、86底盒安裝
	探測器		ASL220-PM/T	PIR+照度傳感器 1、ALIBUS總線傳感器，通信鏈路供電,功耗：20mA@24V； 2、特殊運算電路，可通過紅外感應探測到人體動作； 4、安裝方式：嵌入式； 5、外形尺寸：ф80mm*33mm；產品外露尺寸：ф80mm*2.5mm
備用照明	雙切箱		ASL210-S 系列	1、ALIBUS總線擴展模塊，通信鏈路供電。 2、功耗：≤3VA 3、4路16A磁保持繼電器輸出。 4、1路開關量輸入，可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號，1路485通訊。 5、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。 6、消防聯動啟動一般照明（備用照明）。 7、35mm標準導軌式安裝
應用場合（綜合樓、污水地下箱體）		產品	型號	功能
普通照明	配電箱		ASL220-S 系列	1、ALIBUS總線擴展模塊，通信鏈路供電。 2、功耗：≤5VA 3、4路16A磁保持繼電器輸出，輸出可通過按鈕手動控制，輸出狀態液晶屏顯示。 4、2路開關量輸入，可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號。 5、外形尺寸:144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。 6、35mm標準導軌式安裝
	按鍵面板		ASL220-F1/2	1聯兩鍵 1、ALIBUS總線場景面板，通信鏈路供電； 2、1聯2鍵輕觸按鍵，多彩背光指示，金、黑、灰可選； 3、每個按鍵支持長按、短按功能，均可實現開關、調光、場景控制； 4、外形尺寸:86mm(W)*86mm(H)*24mm(D)； 5、86底盒安裝
	探測器		ASL220-PM/T	PIR+照度傳感器 1、ALIBUS總線傳感器，通信鏈路供電,功耗：20mA@24V； 2、特殊運算電路，可通過紅外感應探測到人體動作； 4、安裝方式：嵌入式； 5、外形尺寸：ф80mm*33mm；產品外露尺寸：ф80mm*2.5mm
備用照明	雙切箱		ASL210-S 系列	1、ALIBUS總線擴展模塊，通信鏈路供電。 2、功耗：≤3VA 3、4路16A磁保持繼電器輸出。 4、1路開關量輸入，可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號，1路485通訊。 5、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。 6、消防聯動啟動一般照明（備用照明）。 7、35mm標準導軌式安裝
IP網關			ASL200-485-IP	IP協議轉換器（ALIBUS<-->TCP/IP） 1、1路ALIBUS通信總線接口。 2、1路RS485 3、1路以太網接口，以太網通訊 4、串口速率1200~115200bps可配置。串口支持標準MODBUS-RTU協議。 5、外形尺：96.6mm(W)*70mm(H)*18mm(D)。 6、35mm標準導軌式安裝 7、IP地址設置連接、ALIBUS系統組網擴容、ALIBUS通訊軟件連接
IP輔助電源			ASL200-P20	輔助電源 1、輸入電壓范圍：176-264VAC 2、輸出電壓及功率：24VDC/20W 3、電壓調整范圍：21.6~29V 4、工作溫度:-40~+70℃ 5、外形尺寸：96.6mm(W)*70mm(H)*18mm(D) 6、35mm標準導軌式安裝

7結束語

本篇文章對智能配電系統在市政污水處理廠的應用結果進行解析，在得到大部分用戶肯定的同時實現不同應用場景的智能應用，減少了后端支撐人員的投入精力，減少了項目交付之后的運營維護成本，實現了從后端支撐人員被動承受故障到智能配電系統主動發送故障數據預警的轉變，智能配電系統的可謂是應運而生，它符合新時代可持續發展的要求，綜合物聯網，AI智能化管理等技術橫空出擊。運行的安全性、可靠性、優良的供電品質，穩定的供電頻率是電力行業與智能行業結合永遠的需求。

參考文獻：

[1]秦成龍,毛恒.智能配電系統在污水廠中的應用分析[J].智能建筑與智慧城市,2021(11):170-171

[2]王冠.智能配電系統在市政污水處理廠的應用[J].建筑電氣,2020,39(05):84-89.

[3]智能配電系統在市政污水處理廠的應用

[4]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版

作者簡介

陳芳芳，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事配電室在線監控系統相關產品的研發及應用。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的浅谈智能配电能效管理系统平台在市政污水处理厂的应用的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。