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    淺談智能配電能效平臺與照明系統在某地下污水處理廠(chǎng)中的應用

    更新時(shí)間:2024-05-20   點(diǎn)擊次數:281次
      一、引言
     
      隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)、芯片技術(shù)、通信傳輸的技術(shù)革新和成熟,智能照明已經(jīng)廣泛應用于居民生活和工業(yè)發(fā)展領(lǐng)域。傳統的工業(yè)照明設計,常在門(mén)口附近設置集中控制箱,由控制箱內相應開(kāi)關(guān)控制照明。當工廠(chǎng)面積較大,照明區域需求不同、負荷較大時(shí),傳統的開(kāi)關(guān)箱就無(wú)法靈活控制現場(chǎng)照明。智能照明就是對傳統照明進(jìn)行技術(shù)改造,實(shí)現對現有照明設備的智能控制,符合綠色建筑要求。
     
      .       智能照明的意義
     
      根據調查統計,不同類(lèi)型的建筑照明負荷相差不大,平均為總負荷的10%~20%。針對目前大多數建筑物內燈具設備分布范圍廣,而控制端又過(guò)于集中的特點(diǎn),傳統的隨手關(guān)燈已經(jīng)不適宜目前照明控制的要求,一種新的“現場(chǎng)智能總控開(kāi)關(guān)”系統應運而生。同時(shí),系統還可以對用戶(hù)使用習慣和照明設備工作中的實(shí)時(shí)數據進(jìn)行智能分析,提高能源效率,降低系統運行和維護的成本,實(shí)現操作習慣和照明能耗高度和諧統一。
     
      .       工程概況
     
      某建筑面積約為4萬(wàn)㎡的地下污水處理廠(chǎng)為主體工程一體化區域,全部為地下設施,整體共兩層,設8個(gè)分區,分別為污水處理過(guò)程池,局部3層。
     
      .       預見(jiàn)效果
     
     ?、俪鏊畢^入口設計單控開(kāi)關(guān)。當巡檢或者操作人員進(jìn)入出水區時(shí),打開(kāi)照明燈,進(jìn)入下一區域時(shí)無(wú)法自動(dòng)關(guān)閉當前區域照明,只能返回入口關(guān)燈,操作麻煩效率低下。
     
     ?、谠诔鋈肟谠O計雙控燈具開(kāi)關(guān)。設置照明雙控開(kāi)關(guān)可解決①的問(wèn)題,較大程度上提高了操作便捷化,但是雙控開(kāi)關(guān)的設計需要增加回路數量,增加的線(xiàn)路造成施工和材料成本增加。
     
     ?、壅彰鞴澞?。地下污水處理廠(chǎng)照明燈具較多,若沒(méi)有電腦后臺監控系統,人工無(wú)法巡視到位,無(wú)法保證每一個(gè)燈具的狀態(tài)符合需求。當采用智能照明系統后,不僅可以自動(dòng)檢測到照明燈具的狀態(tài),還可以遠程或者程序化啟停照明,提高燈具的使用效率,達到節能效果。
     
     ?、苎娱L(cháng)燈具壽命。智能照明系統利用自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行程序化控制照明,程序化軟件啟動(dòng)方式可以減少電流對電路和燈具的直接沖擊,提高燈具使用年限。
     
     ?、莞纳普彰髻|(zhì)量。與傳統的燈具硬開(kāi)關(guān)不同,智能照明系統可以通過(guò)控制面板根據現場(chǎng)需求調節照明亮度,不僅可以達到能源利用效率好,還可以減少燈具頻閃現象。
     
     ?、挢S富照明效果。智能照明系統可以根據照明場(chǎng)景需求不同,按照不同時(shí)間、不同用途、不同效果設置不同的照明方案,實(shí)現多種照明效果。
     
     ?、呔S護檢修方便。智能照明控制系統根據照明需求編制方案,按照方案編寫(xiě)好照明程序,通過(guò)可更改的程序控制燈具照明?,F場(chǎng)控制采用模塊控制,人工控制為輔,燈具壽命的提高使現場(chǎng)檢修維護頻率低、操作便捷。
     
      .       設計原則
     
     ?、匐娐钒踩煽?。智能照明系統控制總線(xiàn)和各種模塊電壓為24V,實(shí)現低壓控制高壓的安全控制方式。
     
     ?、趯?shí)現地下污水廠(chǎng)照明靈活控制。智能照明系統控制靈活多樣,可以根據現場(chǎng)需求設置不同的控制方式,并且具有遠程控制、定時(shí)控制、亮度調節、根據現場(chǎng)亮度自動(dòng)調節等功能。
     
     ?、劢档徒ㄔO和改造成本。污水廠(chǎng)照明布線(xiàn)按照常規方式直接接入配電箱,采用2根信號線(xiàn)與控制開(kāi)關(guān)串聯(lián)的方式實(shí)現控制功能。
     
      .       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(guò)在污水廠(chǎng)源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個(gè)關(guān)鍵節點(diǎn)安裝保護、監測、分析、治理裝置,用于監測污水廠(chǎng)能耗總量和能耗強度,監測主要用能設備能效,保護污水廠(chǎng)運行安全可靠,提高污水廠(chǎng)能效,為污水處理的能效管理提供科學(xué)、精細的解決方案。
     
      2.平臺組成
     
      AcrelEMS智慧水務(wù)綜合能效管理系統由變電站綜合自動(dòng)化系統、電力監控及能效管理系統組成,涵蓋了水務(wù)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(wù)能源流的始終,幫助運維管理人員通過(guò)一套平臺、一個(gè)APP實(shí)時(shí)了解水務(wù)配電系統運行狀況,并且根據權限可以適用于水務(wù)后勤部門(mén)管理需要。
     
      3.平臺拓撲圖
     
    淺談智能配電能效平臺與照明系統在某地下污水處理廠(chǎng)中的應用
    4.平臺子系統
     
      4.1變電站綜合自動(dòng)化系統及電力監控
     
      對水務(wù)配電系統中35kV、10kV電壓等級配置繼電保護和弧光保護,實(shí)現遙測、遙信、遙控、遙調等功能,對異常情況及時(shí)預警。
     
      監測變壓器、水泵、鼓風(fēng)機的電流、電壓、有功/無(wú)功功率、功率因數、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數據。
     
    4.2電能質(zhì)量監測與治理
     
      水務(wù)中大量的大功率電機、水泵變頻啟動(dòng)導致配電系統中存在大量諧波,通過(guò)監測其配電系統的諧波畸變、電壓波動(dòng)、閃變和容忍度指標分析其電能質(zhì)量,并配置對應的電能質(zhì)量治理措施提高供電電能質(zhì)量。
     
    4.3電動(dòng)機管理
     
      馬達監控實(shí)現水務(wù)中電機的保護、遙測、遙信、遙控功能,電動(dòng)機保護器能對過(guò)載、短路、缺相、漏電等異常情況進(jìn)行保護、監測和報警。準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,對電機進(jìn)行健康診斷和預防性維護。同時(shí)支持與PLC、軟啟、變頻器等配合,實(shí)現電動(dòng)機自動(dòng)或遠程控制,監視、控制各個(gè)工藝設備,保障正常生產(chǎn)。
     
    淺談智能配電能效平臺與照明系統在某地下污水處理廠(chǎng)中的應用
    4.4能耗管理
     
      為水務(wù)搭建計量體系,顯示水務(wù)的能源流向和能源損耗,通過(guò)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域。
     
      將所有有關(guān)能源的參數集中在一個(gè)看板中,從多個(gè)維度對比分析,實(shí)現各個(gè)工藝環(huán)節的能耗對比,幫助領(lǐng)導掌控整個(gè)工廠(chǎng)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(wù)中污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、水泵站等的用電、用水、燃氣、冷熱量消耗量,同環(huán)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(jìn)行能效分析,契合能源管理體系要求,可對各車(chē)間/職能部門(mén)的能效水平進(jìn)行分析,同比、環(huán)比、對標等。通過(guò)污水處理產(chǎn)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(jìn)行同比和環(huán)比分析,同時(shí)將污水的單耗與行業(yè)指標對標,以便企業(yè)能夠根據產(chǎn)品單耗情況來(lái)調整生產(chǎn)工藝,從而降低能耗。
     
    淺談智能配電能效平臺與照明系統在某地下污水處理廠(chǎng)中的應用
    4.5智能照明控制
     
      系統為污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、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(dòng)控制、感應控制、定時(shí)控制、場(chǎng)景控制、調光控制等多種控制方式,模塊可根據經(jīng)緯度自動(dòng)識別日出日落時(shí)間實(shí)現自動(dòng)控制功能,盡量利用自然光照,實(shí)現室內、廠(chǎng)區照明的智能控制達到安全、節能、舒適的目的。
     
    淺談智能配電能效平臺與照明系統在某地下污水處理廠(chǎng)中的應用
    4.6電氣安全
     
      (1)電氣火災監測
     
      監測配電系統回路的漏電電流和線(xiàn)纜溫度,實(shí)現對污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、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(dòng)疏散方案引導人員疏散。系統接入消防應急照明指示系統數據,通過(guò)平面圖顯示疏散指示燈具工作狀態(tài)和異常情況。
     
      (3)消防設備電源監測
     
      監測消防設備的工作電源是否正常,保障在發(fā)生火災時(shí)消防設備可以正常投入使用。
     
    淺談智能配電能效平臺與照明系統在某地下污水處理廠(chǎng)中的應用
    (4)防火門(mén)監控系統
     
      防火門(mén)監控系統集中控制其各終端設備即防火門(mén)監控模塊、電動(dòng)閉門(mén)器、電磁釋放器的工作狀態(tài),實(shí)時(shí)監測疏散通道防火門(mén)的開(kāi)啟、關(guān)閉及故障狀態(tài),顯示終端設備開(kāi)路、短路等故障信號。系統采用消防二總線(xiàn)將具有通信功能的監控模塊相互連接起來(lái),當終端設備發(fā)生短路、斷路等故障時(shí),防火門(mén)監控器能發(fā)出報警信號,能指示報警部位并保存報警信息,保障了電氣安全的可靠性。
     
      4.7環(huán)境監測
     
      污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、水泵站等場(chǎng)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(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、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(dòng)啟動(dòng)排風(fēng)風(fēng)機或新風(fēng)系統,排除隱患,保持良好的水處理環(huán)境。
     
    淺談智能配電能效平臺與照明系統在某地下污水處理廠(chǎng)中的應用
    4.8分布式光伏監測
     
      實(shí)時(shí)監測低壓并網(wǎng)柜每路的電流、電壓、功率等電氣參數及斷路器開(kāi)關(guān)狀態(tài),逆變器運行監視,對逆變器直流側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(fā)電功率、累計發(fā)電量進(jìn)行監測,以曲線(xiàn)方式繪制上述監測的各個(gè)參量的歷史數據。
     
      平臺結合廠(chǎng)區實(shí)際分布情況,通過(guò)3D或2.5D平面圖顯示分布式光伏組件在屋頂、車(chē)棚的分布情況,顯示匯流箱、并網(wǎng)點(diǎn)位置,各個(gè)屋頂的裝機容量。
     
    淺談智能配電能效平臺與照明系統在某地下污水處理廠(chǎng)中的應用
    4.9工藝仿真監控
     
      平臺通過(guò)2D、3D方式實(shí)時(shí)監視粗格柵、污水提升、細格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加氯接觸消毒、污泥濃縮壓濾、生物除臭等工藝設備運行狀態(tài)。在格柵清渣機、污水提升泵、回流泵、曝氣風(fēng)機、加藥泵、濃縮壓濾機、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動(dòng)機控制柜或低壓饋電柜安裝電動(dòng)機保護,進(jìn)行短路、過(guò)流、過(guò)載、起動(dòng)超時(shí)、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PLC、軟啟、變頻器等配合,實(shí)現電動(dòng)機自動(dòng)或遠程控制,監視、控制各個(gè)工藝設備,保障正常生產(chǎn)。
     
    淺談智能配電能效平臺與照明系統在某地下污水處理廠(chǎng)中的應用
    七、結語(yǔ)
     
      在傳統的照明方式下,大空間地下污水處理場(chǎng)因面積大、照明系統所需回路多、材料管線(xiàn)及施工成本高,無(wú)法對大面積照明燈具實(shí)現自動(dòng)靈活管控。通過(guò)引入智能照明系統,不僅節省了施工和后續改造成本,同時(shí)智能照明系統的自適應、遠程性實(shí)現了照明的智慧靈活控制,增加了廠(chǎng)區的照明的舒適度,有效提高了廠(chǎng)區的自動(dòng)化、現代化和電能利用水平。
     
      參考文獻
     
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      [5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計應用手冊.2020.06版.
     
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