水廠智能配電系統應用要點解析

吉 翔

（合肥供水集團有限公司，安徽 合肥 230000）

在生產自動化與智能化水平不斷提高的背景下，對水廠原有生產系統進行改造優化，是實現水廠持續發展的重要保證。智能配電系統具有可靠性高、自動化水平高以及可操作性強等特點，并且為滿足實際生產需求還可以進行擴展設計，使其可以更好地滿足水廠自動化生產的需求。尤其是隨著水廠中各種智能型生產設備的不斷增加，傳統的生產管理模式逐漸無法適應實際發展的需求。將智能配電系統用于水廠中，可以基于PLC 融合現場總線優化水廠強電管理，提高水廠生產的綜合效益。該文基于智能配電系統的技術特點與優勢，聯合水廠生產的實際需求，確定智能化配電系統的應用方向和要點，在專業技術的支持下，爭取實現生產效率的最優化。

1 智能配電系統特征

智能配電系統需要嚴格遵守相關規定標準，以滿足用戶切實需求為目的，在低壓配電系統的基礎上進行二次開發，實現電能管理系統功能的多元化，以更強的專業性、可靠性以及操作性等作為支持，達到最佳的運行管理效果。就智能配電系統的應用效果來看，通過遙測與遙控可以對負荷進行靈活調配，為配電設備的運行優化提供支持，在提高設備運行效率的同時，降低電力資源的損耗，并且可以主動記錄用電高峰和低谷信息，為能源管理提供可靠支持。另外，智能配電系統可以對各項運行參數進行實時監測，包括電壓、電流、變壓器溫度、有功功率、無功功率等，還可以自動監測和記錄直流屏、柴油發電機等設備的運行參數，以此作為實際管理的重要支持，確保水廠生產活動的有效進行，減少電力資源的浪費，提高經濟效益[1]。總體來說，智能配電系統對于水廠的持續發展具有重要意義，需要從實際情況出發，確定智能配電系統的應用要點，并通過對系統的各組成部分的管理，將其所具有的優勢完全發揮出來。

2 智能配電系統在水廠中應用分析

水廠所應用的配電系統，在常規情況下系統高低壓配電柜配置了眾多類型的儀表，主要用來動態監測系統的運行狀態，及時掌握系統的變化情況。但是需要安排專人定期對廠區內的配電間進行巡視，完成各類數據的記錄與分析工作。就目前的應用效果來看，雖然配電系統與計算機技術進行了有效融合，但是大部分情況下只能夠對系統進行監管，不能根據需求進行操控，這就在很大程度上降低了計量的精確性與實時性，無法作為水廠配電管理的數據支持。相比來看，智能配電系統所應用的多功能智能電力儀表則可以適應更多的工況需求，且通過通信接口可以實現對儀表的編程、數據采集等操作。綜合保護器在配電系統中的應用，不僅能夠對電力參數進行實時監測，同時還能夠對各設備裝置的運行狀態進行管理，保證其滿足生產要求。另外，PLC 作為工業控制計算機，已經被有效應用到電氣控制系統內，可根據需求完成復雜的邏輯控制，具有編程難度小、維護需求低以及可擴展等優勢。尤其是PLC配置了多種通信接口和模塊處理，可以對系統進行實時監控，通過與以太網的可靠連接，使PLC 工作站和監控服務器之間可以進行數據交互[2]。與傳統配電系統相比，智能配電系統在水廠中的應用，可以進一步減少對勞動力的需求，并以實時監測數據作為支持，提高配電系統的管理效率，提高電力資源的利用率，為企業生產獲取更多的經濟效益。

另外，智能配電系統不能夠完全等同于智能型高低壓開關柜，智能電力系統的配置是以滿足企業的實際應用需求為基本要求的，可選擇全智能型器件與控制設備的開關柜的方式設置，或者是選擇傳統電器元件與控制設備的開關柜的方式設置，以及可以選擇混合的方式設置，在面對不同生產需求時具有很強的靈活性，可以滿足不同的應用需求。

3 智能配電系統在水廠中應用要點

3.1 智能配電系統應用

以某水廠應用的智能配電系統為例進行分析，系統選擇普通電控型斷路器作為執行器，并通過PLC 來對運行狀態、運行參數進行自動檢測以及自動控制。另外，在開關柜中配置多功能智能電力儀表以及綜合保護器。主站通信模塊應用的是MVI56-MCM，利用現場總線和RS-485 通信網絡接口來實現主站與從站的有效聯接，實現數據的交互[3]。其中，從站需要向主站可靠傳輸每個開關柜斷路器的運行狀態信息與電量參數的數據信息，同時有效接收上位機的遙控操作命令，對斷路器開關狀態進行相應的控制。目前大部分的水廠在建設時設置了較多數量的現場總線，在一定程度上會影響通信控制的時效性。因此在實際的設計過程中，就需要以通信的方式來傳送電量參數，并通過PLC 接點控制方式來控制分合斷路器，即利用PLC 輸入輸出模塊，采用干接點的方式將斷路器的開關信號、位置信號和故障信號等傳輸給PLC。同時通過繼電器輸出的方法，促使分合閘控制命令能夠可靠地連接到電氣二次回路，通過上位機來控制斷路器分合閘狀態。基于交換機和中央控制室監控服務器的PLC 工作站主要負責完成數據的交互，以及生成數據報表并完成安全存儲。

3.2 智能配電系統組成分析

3.2.1 硬件系統組成

硬件系統應用的是二路進線模式，選擇單母線分段供電方式時，進線需要與母聯三開關兩合閘連鎖，饋線柜原理在傳統配電系統上未發生改變。另外，如果是雙母線供電模式，進線會需要與母線三開關兩合閘連鎖，進行分段電容補償，饋線柜原理在傳統配電系統上未發生改變[4]。

3.2.2 軟件系統

應用Control Logix L55Ml3 處理器來實現饋線控制與數據采集處理，并基于Control Logix 系統配置的RSLogix5000系列編程環境完成各項動作。選擇RSView32 監控軟件來保證上位機監控界面功能的實現，基于SQLServer2000 數據庫系統來完成數據庫存儲和數據報告生成[5]。并且，通過ASP.NET 以及VisualBasic 軟件開發技術來實現系統數據的轉換、存儲以及報表生成。

3.2.3 系統檢測元件與開關元件

智能配電系統想要實現對各項參數的實時監測，必須要有各元件的支持，包括電流互感器、電壓互感器以及漏電流檢測互感器等，才能夠完成對電流、電壓等電量參數的實時檢測。普通電控型斷路器作為智能配電系統內的關鍵元部件，作用于主進回路和聯絡母聯的開關控制，同時也可以實現對大負荷饋電通路的開關控制。結合低壓配電開關自身具備的過載、短路和失壓保護等基礎功能，和所具有的合閘、分閘、脫扣等指示，其在低壓配電系統中的應用十分重要[6]。通過聯合應用斷路器和綜合保護器，爭取在最大程度上將其具備的短延時反時限、過載長延時反時限以及定時限等功能有效地發揮出來。

3.3 現場數據采集

低壓配電系統功能的實現在于多功能電力儀表的應用，而高壓配電則是依靠多功能綜合保護器，再加上應用現場總線模式，確保RS-485 接口與PLC 工作站之間能夠完成高質量通信。水廠建設應用現場總線技術的成功案例比較多，針對現場的生產情況，在微機化測量控制設備之間構建雙向串行多節點數字通信系統。其中，通信過程即由主設備先發出查詢，然后從設備來對查詢信息進行響應。

對于主設備的設計，其功能性足以滿足與從設備的單獨通信要求，并且從設備響應的同時還會返回一個信息。

3.4 系統監控管理

對于采集到的現場數據，全部傳輸給中央控制室，實現各PLC 工作站與監控服務器之間的數據交互，作為系統管理的重要支持。同時，在RSView32 組態軟件的支持下，將RSLinx 數據連接軟件應用于監控服務器系統中，可以更加有效地完成OPC Server 服務功能，只需要通過中央控制室的計算機便可以獲得精確可靠的數據信息，了解各配電間每個開關柜的電量參數情況，以此作為生產管理的重要依據，最后通過上位機發送命令，達到控制現場設備運行狀態的目的。通過系統監控來實時掌握水廠配電系統的實際運行狀態，這樣就可以根據生產需求來進行靈活管理，不僅可以提高生產效率，同時還能夠有效預防各類危險事故的發生，保證生產過程的安全性，獲得更高的生產綜合效益。

4 結語

水廠在社會生產生活中具有至關重要的作用，為滿足新時代發展的需求，水廠在建設發展的過程中應用了更多新型技術以及設備工藝。在此情況下研究智能配電系統在水廠中的應用，確定應用方向以及要點，對進一步提高生產效率以及降低資源損耗具有重要意義。就目前的應用現狀來看，智能配電系統在水廠中的應用已經取得了一定的成果，但是在技術設備持續不斷更新換代的情況下，目前所取得的成果不足以完全應對時代發展的需求，還需要我們持續不斷地進行研究創新，更好地利用新型技術，從專業角度出發，做好技術應用，為實現水廠的持續健康發展提供保障。