【摘要】文章分析了智慧水厂智能配电管理系统的应用情况，根据配置方案的不同，通过能耗分析，提出了经济合理的智能配电管理系统典型配置方案。
【关键词】智慧水厂（水质净化厂）；智能配电管理系统；运维管理；能耗管理
1引言
作为城市重要的市政配套设施，智慧化水厂（水质净化厂）应在保障供电安全的基础上，具备先进性和前瞻性，进⼀步提高供水安全，提升管理水平，节省运维成本。《民用建筑电气设计标准》GB51348提出，具备智能控制功能的电器，可具有可扩展的远程通信功能，组成低压智能配电管理系统，实现自我诊断、故障分析等，以适应某些重要⼯程，提高系统的可控性和稳定性。
智能配电管理系统是基于智能断路器、智能综合仪表、网关等智能硬件，整合电能管理系统、电力监控系统、站控单元、运维软件的专业软件，并结合业务分析服务而形成⼀体化系统方案。
2应用现状分析
近几年来，基于智能断路器的智能配电管理系统逐渐应用于智慧化水厂（水质净化厂），目标是精细化管理和主动运维，主要体现在能耗分析和电气资产管理上。
《城镇排水系统电气与自动化⼯程技术标准》CJJT120中要求低压配电设备的监控内容有断路器合分位置、断路器跳闸、综合电量等。传统的供配电系统配置带通讯接口的智能电力仪表检测综合电量，通常缺乏数据收集分析，不能有效进行电气资产管理。
与传统的供配电系统配置相比，智能配电管理系统需要配置智能型断路器或者智能型物联终端，用系统总线输出电量信号、分/合状态信号及故障跳闸信号，同时配置智能网关、智能系统等。
智能配电管理系统能够实现的功能主要包括能源效率管理、电能质量管理、电气资产管理、运行维护管理四大方面。
2.1能耗分析
北方某水质净化厂设计规模10万m3/d，设1个10kV配电室和5个低压配电室。低压智能配电管理系统配置了带通讯功能的智能型断路器和本地电能管理系统，分析系统电能报告，可以看出电动阀、吊车等回路的能耗数据为0（设备使用情况待考察），可见这些回路的电能信息采集并不必要（见表1）。
表1北方某再生水厂主要能耗表
2.2运行维护管理
断路器历史事件报告列出了运行中各回路断路器发生的保护类型，如启动接地故障电流保护、瞬时过电流保护等，以及事件发生的时间和起因（见表2），便于运维人员分析故障情况。
表2历史事件报告举例
分析历史数据并指导运行，从被动运维变为主动预警管理，提高运维管理的效率。
从运行实际来看，在水厂智慧化管理中智能配电管理系统功能能发挥多大成效，取决于管理人员对该系统的应用程度，因此，该系统对运维管理人员的技术水平有⼀定要求。
3智慧水厂智能配电管理系统典型配置方案
3.1基于智能断路器的智能配电管理系统架构
智能配电管理系统的总体架构分为物联感知层、网络层、数据层、支撑层及应用层（见图1）。
图1智能配电管理系统架构图
物联感知层即数据采集层，采集配电房和配电系统设备运行状态信息，按照⼀定的频率进行实时监测采集，采集常用监测对象和对应监测内容，通常有：变配电室温湿度检测、烟雾探测、变压器绕组温度、开关柜温湿度、母线温度和各种电量信息。
采用智能通信组件，实现底层开关设备、多功能仪表等采集的丰富信息最终以⼯业以太网形式传输到后台系统。利用物联感知层采集的数据，通过对故障报警、运行状态、能耗的监测与分析，为运维提供预测、决策支持。典型方案实现的功能如表2所示。
表2智能配电管理系统实现功能表
3.2经济合理的配置方案
根据配置方案不同，智能配电管理系统的造价占低压电气设备的10%～30%。在⼯程设计中既要实现系统功能，又要避免配置过高造成浪费。
有些⼯程会因为投资原因不采用智能配电管理系统，其实在大中型智慧化水厂（水质净化厂）的⼯程投资中，智能配电管理系统所占投资比重并不高，因此经济合理的配置方案尤为必要。
根据智慧化水厂（水质净化厂）运维管理要求，中压断路器、低压进线母联、MCC出线、送水泵、反洗泵、鼓风机、UV消毒、次氯酸钠制备、加氯加药系统、污泥脱水系统、污泥干化等主要能耗的配电回路设置智能型断路器。吊车、电动阀、启闭机等回路短时⼯作，不推荐配置智能型断路器，可在⼀定程度上适当合理控制造价，达到既满足功能需求又投资合理的目的。
在每个变配电室设置本地站控单元，以太网关完成现场总线到以太网协议之间的转化，建议在单个以太网网关的接口下连接的设备数量8个～10个，关键回路的总线连接数量不大于5个，以保证系统的整体时间效率。
本地电能管理系统实现供配电系统运行和故障状态监视，完成设备的运行分析、断路器老化分析，电力设备资产管理，提供电能耗分析管理功能，统计各设备电能消耗，同时系统配置通讯接口，用于接入综合运营管理平台。
设备运行数据被数字化运维管理平台收集后，针对水厂的电气系统与设备，就人身安全、生产中断、设备损毁等情况，实现设备监控、设备运行数据分析、电气资产健康诊断报告等，提高供配电系统及设备的可靠性、优化资产使用和配置、提升运维效率、把控运维质量、减小电力中断对业务的影响。数字化运维管理平台能够提供电气资产健康全生命周期数字化服务，做到细致的资产管理、报警管理、维护计划管理&⼯单管理，使资产查找更便捷，过程管理更透明，计划执行更准确，故障处理更及时，解决运维管理难题（见图2）。
变配电室安装温湿度采集、烟感及摄像头，实时采集变电所内环境的温度、湿度、冒烟现象，通过摄像头实时监测设备运行状况。现场布线采用光纤将车间与控制室相互连接，实现视频信号、温湿度、烟感等信号的快速传输。
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。
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。
