淺談廣州市番禺區智慧水務配電能效平台遠程監控係統與產品選型

簡婷

开云体育手机下载教程 上海嘉定 201801

    番禺區位於(yu) 廣州市中南部,地處粵港澳大灣區地理位置，東(dong) 臨(lin) 獅子洋與(yu) 東(dong) 莞市相望,南濱南沙珠江出海口，西鄰佛山市順德區和中山市，北接海珠區。2000年以來番禺區的快速發展逐步融入廣州主城區；同時，軌道交通、高快速路等重要通道的建設,促使番禺區城鎮之間的功能聯係不斷增強，聯係的模式由“中心城區一邊緣”模式向內(nei) 部城鎮之間通過功能和空間聯係轉變，城市聯係呈現日益網絡化。番禺區的排水係統經過多年的建設與(yu) 發展，截止到2019年底,番禺區（不包括小穀圍）累計建成汙水管網長度1496.1km,其中：市政汙水管網長度749.7km,農(nong) 村生活汙水治理工程管網（含分散式）746.1km。全區合流管長度715.80km。全區汙水管網（含合流）總裏程為(wei) 2211.90km,現狀雨水管道總長約為(wei) 915.5km,其中分流製管道長度為(wei) 199.7km。

    番禺區現狀共有9個(ge) 汙水係統，分別為(wei) 前鋒汙水係統、鍾村汙水係統、中部汙水係統、大石汙水係統、洛溪汙水係統、南村汙水係統、化龍汙水係統、海鷗島汙水係統、小穀圍汙水係統。目前番禺區現狀主要有9座淨水廠，結合在建大石淨水廠三期（5萬(wan) m3/d）、南村淨水廠三期（5萬(wan) m3/d）、洛溪島淨水廠二期（2.5萬(wan) m3/d），汙水處理規模達3.7萬(wan) m3/d。

1 建設目標

   番禺區“智慧水務”建設項目的數據資源建設任務一方麵是在番禺區水務一*化平台的數據資源基礎上繼續進行排水數據資源擴充,實現對各排水領域、各類型對象的業(ye) 務采集、整理、存儲(chu) 和管理，包括感知數據、業(ye) 務數據等，為(wei) 排水工作開展奠定數據基礎;另一方麵,為(wei) 了進一步融*到番禺區電子政務總框架,實現政務信息共享和排水業(ye) 務協同，在數據資源層上引入番禺區相關(guan) 政務部門信息資源和共享資源,包括城管、國規委等信息資源、地理信息圖層、“四標四實”數據等共享資源。同時，在“智慧水務”建設項目中產(chan) 生的數據也會(hui) 通過共享平台向其他部門進行輸出。

2 遠程監控係統建設

   遠程監控子係統實現流域內(nei) 閘站、泵站、淨水廠和管網運行狀況的遠程動態實時監控，為(wei) 聯合調度提供在線數據支持。

2.1泵站遠程監控

   泵站遠程監控模塊實現對泵站現場運行信息的遠程統一采集、傳(chuan) 輸、顯示與(yu) 統計，為(wei) 排水泵站運行管理提供基礎平台。通過在線監控界麵實時展現泵站運行狀態；通過報警信息及時反映設備運行異常；通過運行曲線及匯總統計運行數據,為(wei) 泵站運行調度提供數據支持。係統具有過程監視、遠程控製、狀態預警、曲線查詢、運行統計等功能。係統界麵示例如圖1所示。

圖1泵站遠程監控界麵示意

2.2淨水廠遠程監控

    淨水廠遠程監控係統（如圖2）實現對流域內(nei) 各淨水廠工藝運行過程的實時監視,對各淨水廠運行數據的實時展示。將現場采集的信息無縫集成到監控係統動態模擬畫麵中,通過監控畫麵實時顯示淨水廠生產(chan) 運行過程重要工藝參數與(yu) 大型設備的運行狀態信號。監控畫麵模擬淨水廠工藝設計布局，形象而直觀地體(ti) 現汙水處理構築物、管道的布置情況、設備儀(yi) 表安裝位置等。

    當淨水廠生產(chan) 運行過程中發生異常（如儀(yi) 表設備故障、工藝參數異常等情況）時,係統通過檢測各類在線儀(yi) 表監測數據與(yu) 曆史變化趨勢，對比預設超標限值及報警條件，及時發布預警。係統通過調用存儲(chu) 於(yu) 數據庫內(nei) 的生產(chan) 運行數據,生成實時曲線與(yu) 曆史曲線係列畫麵。用戶可根據需要動態選擇參數曲線,查看運行參數變化趨勢圖。並可以選擇顯示報警限曲線與(yu) 參數標準值曲線，以作對比參考。

圖2淨水廠遠程調控

   統計分析模塊實現對水質、水量等工藝生產(chan) 信息,以及關(guan) 鍵設備的運行時間、啟停次數等設備運行信息的統計，並通過曲線圖、柱狀圖、餅圖、數據表等多種方式進行展示。

2.3管網遠程監控

    管網在線監控模塊實現對於(yu) 分散在管網係統的幹管、溢流點、易澇點等關(guan) 鍵節點監測設備采集的管網運行數據的顯示、查詢、分析和可視化信息管理,並可對管網運行故障進行報警。主要包括監測信息查詢、監測報警和運行統計3個(ge) 功能。

1）監測信息查詢。

   監測信息查詢提供對分散在管網係統主幹管、溢流點、易澇點等關(guan) 鍵節點的在線液位計、流量計、水質等監測設備采集的數據的顯示、查詢、儲(chu) 存和管理功能。係統提供地圖、曲線、表格等方式直觀顯示液位、流量等在線監測數據,支持曆史監測數據查看,以便了解整個(ge) 排水管網的運行狀況。

2）監測報警。

   監測報警實現管網設施運行狀態異常或監測指標超出警戒值，將異常所在的位置進行顯示,並以地圖閃爍等方式向用戶發出警報信息，確保異常的快速處理;此外,支持對曆史警情信息的查詢和管理。

3）行統計。

   運行統計支持對監測數據生成各類運行專(zhuan) 題圖（如曲線圖、柱狀圖等）,實現對於(yu) 排水管網運行信息的匯總統計，輔助管理人員掌握管網總體(ti) 運行狀況。決(jue) 策支持子係統通過對流域調度運行監測數據進行匯總統計,分析流域排水係統運行狀況,評估排水係統設施設備調度能力，為(wei) 管理決(jue) 策提供統計數據支持。

1）管網負荷分析。

   管網負荷分析模塊實現對排水管網運行負荷監測數據的匯總統計（如圖3）。通過繪製管道充滿度、流速、節點水深專(zhuan) 題圖,分析不同降雨情景、不同調度策略支持下,管網水力負荷變化情況,統計管網負荷運行區間分布，統計滿負荷運行管線,評估管網運行效率和安全性,為(wei) 提高管網的運行效率,均衡管網的排水負荷,發揮排水管網排水能力提供統計數據支持。

圖3管網負荷分析界麵示意

2）管網溢流分析。

   管網溢流分析模塊實現對排水管網溢流監測數據的匯總統計。通過繪製檢查井溢流專(zhuan) 題圖，分析不同降雨強度情景、不同排水調度模式下，總入流量和道路積水情況，統計區域溢流次數、溢流時長，分析排水負荷空間分布和時間變化規律,分析管網內(nei) 部水流特征，鎖定溢流風險區域，溢流點位置、溢流量和溢流時間,以便能夠根據溢流量大小製定合理的排澇預案，為(wei) 防汛搶險提供依據,實現管網溢流管理的定量化、信息化和網絡化。

3）調度能力分析。

  調度能力分析模塊實現對排水係統運行調度數據的匯總統計，結合管網運行狀態和蓄水空間計算,分析排水設施的調蓄、輸送、處理能力，評估排水設施設備運行效率,對排水係統的排水性能進行總體(ti) 分析和瓶頸識別，掌握係統可承受、可調節的排水能力和潛力，為(wei) 調度策略製定和排水係統評價(jia) 提供依據。

3 廠網河一*化智慧管控係統

   通過科學合理的調度分配,充分發揮現有排水設施體(ti) 係作用，實現*大限度地減少汙水溢流量和汙染物排放量，提高泵站、淨水廠等設施的運行效率。

1)調度策略製定。

   調度策略製定模塊實現對排水係統聯合調度方案的定製化管理。通過係統可以進行排水係統設施與(yu) 設備調度規則的輸入、編輯、保存、查詢、瀏覽等操作，並可對調度策略的實施結果進行分析和預測,並能基於(yu) 運行調度事件經驗實現調度策略優(you) 化。同時，係統能夠結合排水係統數據,進行調度條件檢測和調度參數的設置校驗，保障係統調度策略實施的安全性。通過編製科學合理的調度策略，為(wei) 排水係統優(you) 化運行提供決(jue) 策支持。

2)管網監控報警。

   管網監控報警模塊實現對管網運行狀態的分析判斷,對運行過程中可能出現或已經出現的各類異常情況進行報警和預警的功能。係統根據預先定義(yi) 的篩選條件對采集到的數據進行識別分析，當發現管網運行狀態異常或監測指標超出警戒值,將以圖標閃爍、報警列表等方式向用戶發出警報信息。除了根據流量和液位等在線監測數據進行自動報警外,還可以綜合排水管網中關(guan) 鍵位置的在線監測數據和排水設施的運行信息,結合曆史積累的運行數據,根據研究區內(nei) 一定時間內(nei) 的雨強、曆時和防範標準等實際情況，對檢查井溢流、地麵積水等事故可能出現的時間、範圍和等級等信息進行顯示並提前進行預報。

3）應急預案管理。

   應急預案管理模塊實現對區域內(nei) 聯合調度突發事件應急處理處置方案的管理和維護。建立應急預案庫、專(zhuan) 家庫、案例庫,通過係統進行應急預案報告的上傳(chuan) 、瀏覽、下載、導出、更新等功能操作。並對應急事件處理處置程序響應情況進行跟蹤備案記錄。針對不同情景環境和運行條件製定相應具體(ti) 的預防措施和應急程序,為(wei) 應急指揮調度提供分析、決(jue) 策依據。

4 AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平台

4.1平台概述

   安科瑞電氣具備從(cong) 終端感知、邊緣計算到能效管理平台的產(chan) 品生*體(ti) 係，AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平台通過在汙水廠源、網、荷、儲(chu) 、充的各個(ge) 關(guan) 鍵節點安裝保護、監測、分析、治理裝置，用於(yu) 監測汙水廠能耗總量和能耗強度，監測主要用能設備能效，保護汙水廠運行可靠，提高汙水廠能效，為(wei) 汙水處理的能效管理提供科學、精細的解決(jue) 方案。

4.2平台組成

   AcrelEMS智慧水務綜合能效管理係統由變電站綜合自動化係統、電力監控及能效管理係統組成，涵蓋了水務中壓變配電係統、電氣安全、應急電源、能源管理、照明控製、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台、一個(ge) APP實時了解水務配電係統運行狀況，並且根據權限可以適用於(yu) 水務後勤部門管理需要。

4.3平台拓撲圖

4.4平台子係統

4.4.1變電站綜合自動化係統及電力監控

對水務配電係統中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。

4.4.2電能質量監測與(yu) 治理

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

4.4.3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。準確地反映出故障狀態、故障時間、故障地點、及相關(guan) 信息，對電機進行健康診斷和預防性維護。同時支持與(yu) PLC、軟啟、變頻器等配合，實現電動機自動或遠程控製，監視、控製各個(ge) 工藝設備,保障正常生產(chan) 。

4.4.4能耗管理

為(wei) 水務搭建計量體(ti) 係，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(guan) 能源的參數集中在一個(ge) 看板中，從(cong) 多個(ge) 維度對比分析，實現各個(ge) 工藝環節的能耗對比，幫助領導掌控整個(ge) 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汙水廠、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(ti) 係要求，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。通過汙水處理產(chan) 量以及係統采集的能耗數據，在汙水單耗中生成汙水單耗趨勢圖，並進行同比和環比分析，以便企業(ye) 能夠根據產(chan) 品單耗情況來調整生產(chan) 工藝，從(cong) 而降低能耗。

4.4.5智能照明控製

係統為(wei) 汙水廠、自來水廠、水泵站等提供了照明控製管理方案，支持單控、區域控製、自動控製、感應控製、定時控製、場景控製、調光控製等多種控製方式，模塊可根據經緯度自動識別日出日落時間實現自動控製功能，盡量利用自然光照，實現室內(nei) 、廠區照明的智能控製達到安全、節能的目的。

4.4.6電氣安全

①電氣火災監測：監測配電係統回路的漏電電流和線纜溫度，實現對汙水廠、自來水廠、水泵站的電氣安全預警。

②消防應急照明和疏散指示：根據預先設置的應急預案快速啟動疏散方案引導人員疏散。係統接入消防應急照明指示係統數據，通過平麵圖顯示疏散指示燈具工作狀態和異常情況。

③消防設備電源監測：監測消防設備的工作電源是否正常，保障在發生火災時消防設備可以正常投入使用。

④防火門監控係統：防火門監控係統集中控製其各終端設備即防火門監控模塊、電動閉門器、電磁釋放器的工作狀態，實時監測疏散通道防火門的開啟、關(guan) 閉及故障狀態，顯示終端設備開路、短路等故障信號。係統采用消防二總線將具有通信功能的監控模塊相互連接起來，當終端設備發生短路、斷路等故障時，防火門監控器能發出報警信號，能指示報警部位並保存報警信息，保障了電氣安全的可靠性。

4.4.7環境監測

汙水廠、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(ti) 濃度展示和預警，保障汙水廠、自來水廠、水泵站等安全運行。當可燃氣體(ti) 或有害氣體(ti) 濃度超標可自動啟動排風風機或新風係統，排除隱患，保持良好的水處理環境。

4.4.8分布式光伏監測

實時監測低壓並網櫃每路的電流、電壓、功率等電氣參數及斷路器開關(guan) 狀態，逆變器運行監視，對逆變器直流側(ce) 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、當前發電功率、累計發電量進行監測，以曲線方式繪製上述監測的各個(ge) 參量的曆史數據。

平台結合廠區實際分布情況，通過3D或2.5D平麵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、並網點位置，各個(ge) 屋頂的裝機容量。

4.4.9工藝仿真監控

平台通過2D、3D方式實時監視粗格柵、汙水提升、細格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加氯接觸消*、汙泥濃縮壓濾、生物除*等工藝設備運行狀態。在格柵清渣機、汙水提升泵、回流泵、曝氣風機、加藥泵、濃縮壓濾機、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動機控製櫃或低壓饋電櫃安裝電動機保護，進行短路、過流、過載、起動超時、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、te保護、堵轉、逆序、溫度等保護以及外部故障連鎖停機，與(yu) PLC、軟啟、變頻器等配合，實現電動機自動或遠程控製，監視、控製各個(ge) 工藝設備,保障正常生產(chan) 。

5 相關(guan) 平台部署硬件選型清單

作者介紹

簡婷，开云体育手机下载教程，主要研究方向為(wei) 智慧水務能效管理平台。