智能配电系统在污水处理厂中的应用分析

智能配电系统在污水处理厂中的应用分析

杨继怀 2. 洪亚昆 3. 吴昊

1. （昆明电器科学研究所 650221）

2. 2.（昆明电器科学研究所 650221）

3.（云南演艺集团有限公司650000）

摘要：配电系统是污水处理厂的重要组成部分，决定了污水处理设备运行的稳定性，以及不同污水处理工艺之间的有效衔接。本文分析如何使用智能配电系统满足污水处理厂的配电需求，从智能配电网络的内涵分析，研究如何进行污水处理厂智能配电网络的构建，最后对具体的应用展开分析。通过研究，帮助技术人员解决污水处理厂配电系统的建设问题，满足污水处理厂的配电需求。

关键词：污水处理厂；智能配电系统；应用

引言：信息技术的快速发展，智能技术和物联网技术、大数据技术的深度融合，涌现出很多智能技术的应用方式，其中智能配电系统的使用，实现了配电的精准化、智能化、便捷化，依托智能系统能自动完成对配电网络的运营和维护，不仅降低了运营管理成本，更能适应变化的配电需求。污水处理厂具有装机容量大、工艺多的特点，对配电系统的要求较高，在过去配电系统的运营管理会占据较多的投入。使用智能配电系统，可以直接减少运营成本，并且可以提升运营工作的效率，满足对设备精细化管理的要求。

1 智能配电系统概述

1.1 智能配电网内涵

智能配电网是在当前配电系统面临安全性、稳定性挑战前提下，用智能技术控制的配电网络，能有效应对外部对配电系统的影响，在运行过程中具有极高的灵活性、主动性、经济性和安全性，是具有极高可靠性的配电系统^[1]。同时，智能配电网还具有较高的可拓展性，能根据实际需要不断完善系统的运行方式，达到动态完善的目的。

1.2 智能配电系统的可靠性

配电系统的可靠性是一个对配电系统过去性能状态的评价和总结，能反映配系统的持续性保障能力，最直接的反应是能避免用户停电，满足用户的用电需求。配电系统的可靠性评估包括元件评估、系统评估两部分。智能配电系统的可靠性相对其他电网更高，可以适应变化的电力供应需求，而且随着技术的进步，可靠性水平也越来越强。

1.3 智能配电网络安全性

智能配电网络能够保持对大多数负荷不间断供电，使用智能技术能根据配电网络的工作状态、网络内部对电力的需求等，对可能存在的风险进行分析，降低故障、事故的发生几率，完成对故障区的隔离和保证非故障区的供电。

2 污水处理厂智能配电网络总体架构分析

智能配电系统的安全性、可靠性、稳定性相对于传统配电系统更强，可以对设备的实时运行状态、健康状态进行检测，在线分析设备的重要参数，对配电工作的各个环节都做出科学决策，以及给管理人员提供配电系统相关数据和辅助，执行最合理的配电系统管理方式，保证配电工作的连续性、稳定性和可靠性^[2]。对于工厂类的配电，智能配电系统可以直接面向工厂的底层设备，获得设备运行状态的数据和状态，进行配电工作的调整，使设备始终可以获得稳定的电力，保持持续稳定的运行。

结合智慧城市配电系统的设计方法，针对污水处理厂的智能配电系统总体架构也分为感知层、网络层、数据层、支撑层、应用层这五个层次。由于目前智能配电系统并没有发展出统一的技术标准，为实现稳定运行，需要注重模块化的设计，在选择配电系统技术、设备时，要检查设备的兼容性、标准化水平。用户侧的智能配电系统包括智能断路器、电子式电压互感器、智能继电保护装置、测控装置，以及控制配电系统运行的智能组件^[3]。除了选择硬件之外，还要有效利用软件系统满足对硬件控制的要求，有效加强智能配电系统的集中控制，满足远程智能操作的需要。

2.1 感知层的设计

感知层也可以称之为采集层，其作用在于感知、采集现场用电设备的运行数据，以及采集配电设备的电流、电压、功率等运行数据的实时监控结果，将所有数据上传到监控模块，监控模块会根据监测对象、监测数据内容，选择对应的算法进行评估。智能化配电系统还会进一步利用大数据技术对系统的运行状态进行评析，比如根据柜型分析温度积累、散热方式，结合大数据制定设备的管理策略，减少设备的运行风险。

2.2 网络层建设

为了保证安全，网络层应包括内部专网和外部互联网，通信方式可以根据工况、传输距离、经济成本灵活搭配，综合使用有线网络、无线网络提升传输效率。智能配电网络系统的组网包括智能断路器组网和一体化组网两种模式，应用时都可以使用TCP/IP协议，满足对底层进行监控的需求。

2.3 应用层建设

应用层使用物联网感知层的数据，利用大数据技术进行数据分析，判断设备的工作状态、能耗情况，自动完成报警分析工作，满足对系统所有环节的运维要求，避免系统存在信息孤岛等问题。在设计时，需要考虑污水处理设备的特点、污水处理厂的预算，根据智能化配电系统的架构选择应用层的软硬件，建立数据中心、数据采集模块、故障处理模块等模块，满足安全、可靠、持续性的中低压配电需求。

3 智能配电系统的应用分析

通过建立起智能配电系统，能满足污水处理厂中中、低压配电的需求，并确保网络实现层层互通，符合污水处理厂大多数场景的配电需求。结合具体的应用需要，也可以进行功能上的定制，为系统运行提供更为良好的条件。

3.1 中低压硬件配置

对于中压侧需要配置智能中压断路器，并且要设置综合保护测控装置，发挥智能断路器的作用；低压侧要加入智能开关、多功能电表进行监测工作，根据低压设备的状态调整供电方式。

3.2 通信设备和智能组件之间的配合

智能配电系统必须实现层层互通，通信设备和智能组件就需要保持稳定的配合，满足信息采集工作，并实现对数据的智能化分析，根据需求开展智能化采集。系统中需要使用物联网网关，所使用的网关应配置以太网，可以获得能耗数据、设备运维数据，利用移动通信网络、WiFi、有线通信技术，能够将数据推送给智能系统，以及将数据推送到云端进行分析^[4]。系统应配备IO模块，满足智能系统数据的输入和输出，采集和上传断路器开关的运行状态。通过不同元件之间的配合，保证数据在系统内部的快速传输和有效使用，满足配电控制的需求。

3.3 监测工作内容和网络结构分析

在智能化的配电监控系统支持下，可以采集中压微机的运行参数、中压柜的温度、400V系统的电压状况、电流变化，通过多功能电表、温控系统、断路器等设备获得信号，智能系统可以综合分析各类数据，判断当前设备的运行状态，制定有效的设备的管理方法。为了保证设备的有效传输，可以使用TCP/IP协议满足不同数据的传输需求。智能化配电监控系统可以直接接入低压框架断路器，能对断路器的电压信号、电流信号、电能参数进行分析，获得断路器的状态，还可以分析断路器的老化情况，方便工作人员主动进行针对性的检查。

结束语：智能配电系统应用于污水处理厂具有较高的价值，能保证污水处理厂设备的稳定用电，满足大部分设备的用电需求，减少运维成本投入，提升能源的利用效率，以及将运维方式从过去的被动运维转化成主动运维。能满足污水处理厂朝着绿色环保发展的需要，通过数字化管理提升了发展效率。由于目前智能配电网络仍然存在规范性不足的问题，所以设计人员在应用过程中缺少技术标准依据， 一方面需要结合污水处理厂的应用需求选择设备，另一方面还需要加强对标准的研究，完善通信协议，满足工程建设的需要。

参考文献：

[1]孙正且.可行性研究阶段的污水处理厂电气设计[J].中国新技术新产品,2021(22):76-78.

[2]秦成龙,毛恒.智能配电系统在污水厂中的应用分析[J].智能建筑与智慧城市,2021(11):170-171.

[3]王冠.智能配电系统在市政污水处理厂的应用[J].建筑电气,2020,39(05):84-89.

[4]赵建华,柴常筠,林尤赫.污水处理厂自动化改造项目分析与实践[J].科技风,2014(23):120-121.