某污水處理廠變電所的數(shù)字化改造方案

張 強

[ABB(中國)有限公司, 北京 100015]

0 引 言

近年來,工業(yè)領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型成為熱點和關(guān)鍵詞。數(shù)字化方案通過收集工業(yè)數(shù)據(jù),并加以分析,再對相關(guān)工業(yè)設(shè)備進(jìn)行更好地控制和保護,從而有效地提高生產(chǎn)率。而對于大量的現(xiàn)有電氣產(chǎn)品和系統(tǒng),是否也能進(jìn)行數(shù)字化改造?改造需要的投入如何?本文結(jié)合某污水處理廠變電所的數(shù)字化改造方案,分析ABB公司Ability EDCS低壓智能配電控制系統(tǒng)方案。

1 項目分析

某污水處理廠10/0.4 kV變電所低壓配電系統(tǒng)計劃進(jìn)行數(shù)字化升級改造,采用常見的兩路進(jìn)線加一個母聯(lián)開關(guān)的一次主接線方式,進(jìn)線和母聯(lián)萬能式斷路器均為E2.2/Ekip Touch,饋線回路約30個,其中采用2個回路的塑殼斷路器T5S400,5個回路的塑殼斷路器XT4S250,其余回路采用塑殼斷路器XT2S160,額定電流為40～80 A。

按照傳統(tǒng)的智能化方案,該低壓變電所通常需要配置相應(yīng)的硬件設(shè)備,另外必須由系統(tǒng)集成商量身定制相應(yīng)的管理軟件,其中二次接線的設(shè)計、安裝比較復(fù)雜,整個系統(tǒng)的設(shè)計、安裝需要不少成本。如果采用EDCS智能配電控制系統(tǒng)解決方案,問題將變得簡單[1-2]。

2 智能配電控制系統(tǒng)解決方案

EDCS智能配電控制系統(tǒng)只需要在其中一臺E2.2/Ekip Touch萬能式斷路器上增加Ekip Com Hub模塊,該模塊可以直接插入到斷路器上,并連接至互聯(lián)網(wǎng)。同時,該模塊能夠通過其他各個進(jìn)線、饋線回路自帶的通訊單元或者加裝的相關(guān)附件與其共享數(shù)據(jù),從而將整個配電柜連接到云服務(wù)平臺。

為了實現(xiàn)Ekip Com Hub通訊模塊與各個進(jìn)線、饋線回路的數(shù)據(jù)連接,3個萬能式斷路器需要分別加裝通訊模塊Ekip Com和測量模塊Ekip Measuring,同樣是直接插入到斷路器上,7個250 A及以上的饋線回路分別加裝IM300系列電力智能監(jiān)控儀表,其他23個160 A以下的回路采用CMS系列多回路監(jiān)測系統(tǒng),配置一臺DIN導(dǎo)軌安裝的CMS-700控制單元,每回路按照電流大小分別配置測量范圍至40 A的傳感器CMS-101CA或測量范圍到80 A的傳感器CMS-100CA,詳細(xì)材料清單如表1所示。

不同于傳統(tǒng)的系統(tǒng)集成方案,EDCS智能配電控制系統(tǒng)解決方案的安裝、實施非常簡單,萬能式斷路器上的通訊模塊和測量模塊都是即插即用的,其他回路也不需要復(fù)雜的二次接線。安裝通訊模塊Ekip Com和Ekip Com Hub的萬能式斷路器如圖1所示。

圖1 安裝通訊模塊Ekip Com和

完成上述元器件的安裝后,無需傳統(tǒng)方案的系統(tǒng)集成,客戶即可采用Web界面,隨時隨地通過智能手機、平板電腦或個人電腦實現(xiàn)對整個配電系統(tǒng)的監(jiān)測、優(yōu)化和控制。EDCS智能配電控制系統(tǒng)解決方案示意如圖2所示。

圖2 EDCS智能配電控制系統(tǒng)解決方案示意

手機實時監(jiān)視截圖如圖3所示。

圖3 手機實時監(jiān)視截圖

根據(jù)用戶配電系統(tǒng)的不同情況,可以選擇不同的通訊模塊來搭建EDCS智能配電控制系統(tǒng)(嵌入式和外掛式)。如果配電系統(tǒng)的萬能式斷路器帶有類似方案中的Ekip Touch脫扣器或者Ekip High-Touch脫扣器,則可以使用嵌入式通訊模塊Ekip Com Hub;如果客戶使用的萬能式斷路器不是Emax 2系列配Ekip Touch或Ekip High-Touch脫扣器,則可以使用外掛式通訊模塊Ekip E-Hub,該模塊可以獨立安裝在DIN導(dǎo)軌上,除了采集配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)之外,還可以連接各種傳感器,通過模擬和數(shù)字I/O接口監(jiān)測環(huán)境參數(shù)(如溫度、水、氣體等),也可選擇WiFi或GPRS模塊實現(xiàn)無線連接。

除了實現(xiàn)高精度的數(shù)據(jù)測量、全方位的信息采集之外,不同于傳統(tǒng)的配電監(jiān)控系統(tǒng),EDCS智能配電控制系統(tǒng)依托背后的云平臺,還會對收集的信息進(jìn)行分析,針對用戶的用電情況,計算出趨近于最優(yōu)效率值的結(jié)果,并將基于計算結(jié)果的運營建議反饋給用戶,幫助用戶提升運營效率,減少用電成本,同時云平臺所使用的時間越長,結(jié)果越接近理論上的最優(yōu)效率值。為了確保上述運營計劃順利實施,通過預(yù)測性維護的方式,對被監(jiān)測設(shè)備的維修及保養(yǎng)方案提出建議,幫助用戶消除無目的、重復(fù)性的維保工作,減少維保開支。同時,當(dāng)設(shè)備發(fā)生異常情況時,云平臺也將第一時間通知到相關(guān)負(fù)責(zé)人,用戶可以選擇遠(yuǎn)程操控或派遣人員前往現(xiàn)場,對發(fā)生的問題進(jìn)行快速響應(yīng)。

EDCS智能配電控制系統(tǒng)還支持多站點同步實時監(jiān)測,對不同設(shè)備的性能進(jìn)行橫向?qū)Ρ?。因?該案例對于水處理行業(yè)的客戶實現(xiàn)多個變電所的集中監(jiān)控、管理頗具參考價值。

3 方案的優(yōu)勢及市場展望

EDCS智能配電控制系統(tǒng)解決方案改造項目成本大約十萬元,相比傳統(tǒng)的配電監(jiān)控系統(tǒng)解決方案(動輒幾十萬的花費)具有明顯的經(jīng)濟性。由于大多數(shù)行業(yè)對于配電系統(tǒng)的監(jiān)控具有類似的要求,因此EDCS智能配電控制系統(tǒng)解決方案具有廣闊的市場前景。

同時,數(shù)字化云平臺讓客戶隨時隨地掌握電氣設(shè)備運行狀況,實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、優(yōu)化與控制;采用智能化元器件即插即用的集成化架構(gòu),簡化安裝和調(diào)試,幫助客戶以最高效的方式實現(xiàn)電能云管理,提升項目價值。作為ABB公司Ability數(shù)字化戰(zhàn)略的一部分,EDCS智能配電控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、處理和存儲都是基于先進(jìn)的云平臺架構(gòu)。該云架構(gòu)由ABB公司與微軟公司聯(lián)合開發(fā),旨在提高電氣系統(tǒng)的性能,并在最大程度上確保安全、可靠。

4 結(jié) 語

EDCS智能配電控制系統(tǒng)還將上線更多的高級功能和服務(wù),如全生命周期管理,在中國設(shè)立專供國內(nèi)用戶的服務(wù)器,與中壓iVD4等其他方案相關(guān)功能的合并,開放部分端口供用戶自行對程序進(jìn)行編譯,如添加現(xiàn)場監(jiān)控,提供EDCS智能配電控制系統(tǒng)局域網(wǎng)版等。