水廠智能配電系統(tǒng)應(yīng)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(chǎn)自動化與智能化水平不斷提高的背景下，對水廠原有生產(chǎn)系統(tǒng)進行改造優(yōu)化，是實現(xiàn)水廠持續(xù)發(fā)展的重要保證。智能配電系統(tǒng)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(chǎn)需求還可以進行擴展設(shè)計，使其可以更好地滿足水廠自動化生產(chǎn)的需求。尤其是隨著水廠中各種智能型生產(chǎn)設(shè)備的不斷增加，傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理模式逐漸無法適應(yīng)實際發(fā)展的需求。將智能配電系統(tǒng)用于水廠中，可以基于PLC 融合現(xiàn)場總線優(yōu)化水廠強電管理，提高水廠生產(chǎn)的綜合效益。該文基于智能配電系統(tǒng)的技術(shù)特點與優(yōu)勢，聯(lián)合水廠生產(chǎn)的實際需求，確定智能化配電系統(tǒng)的應(yīng)用方向和要點，在專業(yè)技術(shù)的支持下，爭取實現(xiàn)生產(chǎn)效率的最優(yōu)化。

1 智能配電系統(tǒng)特征

智能配電系統(tǒng)需要嚴格遵守相關(guān)規(guī)定標(biāo)準，以滿足用戶切實需求為目的，在低壓配電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行二次開發(fā)，實現(xiàn)電能管理系統(tǒng)功能的多元化，以更強的專業(yè)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(tǒng)的應(yīng)用效果來看，通過遙測與遙控可以對負荷進行靈活調(diào)配，為配電設(shè)備的運行優(yōu)化提供支持，在提高設(shè)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(tǒng)可以對各項運行參數(shù)進行實時監(jiān)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(jiān)測和記錄直流屏、柴油發(fā)電機等設(shè)備的運行參數(shù)，以此作為實際管理的重要支持，確保水廠生產(chǎn)活動的有效進行，減少電力資源的浪費，提高經(jīng)濟效益[1]?？傮w來說，智能配電系統(tǒng)對于水廠的持續(xù)發(fā)展具有重要意義，需要從實際情況出發(fā)，確定智能配電系統(tǒng)的應(yīng)用要點，并通過對系統(tǒng)的各組成部分的管理，將其所具有的優(yōu)勢完全發(fā)揮出來。

2 智能配電系統(tǒng)在水廠中應(yīng)用分析

水廠所應(yīng)用的配電系統(tǒng)，在常規(guī)情況下系統(tǒng)高低壓配電柜配置了眾多類型的儀表，主要用來動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)，及時掌握系統(tǒng)的變化情況。但是需要安排專人定期對廠區(qū)內(nèi)的配電間進行巡視，完成各類數(shù)據(jù)的記錄與分析工作。就目前的應(yīng)用效果來看，雖然配電系統(tǒng)與計算機技術(shù)進行了有效融合，但是大部分情況下只能夠?qū)ο到y(tǒng)進行監(jiān)管，不能根據(jù)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(shù)據(jù)支持。相比來看，智能配電系統(tǒng)所應(yīng)用的多功能智能電力儀表則可以適應(yīng)更多的工況需求，且通過通信接口可以實現(xiàn)對儀表的編程、數(shù)據(jù)采集等操作。綜合保護器在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用，不僅能夠?qū)﹄娏?shù)進行實時監(jiān)測，同時還能夠?qū)Ω髟O(shè)備裝置的運行狀態(tài)進行管理，保證其滿足生產(chǎn)要求。另外，PLC 作為工業(yè)控制計算機，已經(jīng)被有效應(yīng)用到電氣控制系統(tǒng)內(nèi)，可根據(jù)需求完成復(fù)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(yōu)勢。尤其是PLC配置了多種通信接口和模塊處理，可以對系統(tǒng)進行實時監(jiān)控，通過與以太網(wǎng)的可靠連接，使PLC 工作站和監(jiān)控服務(wù)器之間可以進行數(shù)據(jù)交互[2]。與傳統(tǒng)配電系統(tǒng)相比，智能配電系統(tǒng)在水廠中的應(yīng)用，可以進一步減少對勞動力的需求，并以實時監(jiān)測數(shù)據(jù)作為支持，提高配電系統(tǒng)的管理效率，提高電力資源的利用率，為企業(yè)生產(chǎn)獲取更多的經(jīng)濟效益。

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

3 智能配電系統(tǒng)在水廠中應(yīng)用要點

3.1 智能配電系統(tǒng)應(yīng)用

以某水廠應(yīng)用的智能配電系統(tǒng)為例進行分析，系統(tǒng)選擇普通電控型斷路器作為執(zhí)行器，并通過PLC 來對運行狀態(tài)、運行參數(shù)進行自動檢測以及自動控制。另外，在開關(guān)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(yīng)用的是MVI56-MCM，利用現(xiàn)場總線和RS-485 通信網(wǎng)絡(luò)接口來實現(xiàn)主站與從站的有效聯(lián)接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互[3]。其中，從站需要向主站可靠傳輸每個開關(guān)柜斷路器的運行狀態(tài)信息與電量參數(shù)的數(shù)據(jù)信息，同時有效接收上位機的遙控操作命令，對斷路器開關(guān)狀態(tài)進行相應(yīng)的控制。目前大部分的水廠在建設(shè)時設(shè)置了較多數(shù)量的現(xiàn)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(shè)計過程中，就需要以通信的方式來傳送電量參數(shù)，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(guān)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(tài)?；诮粨Q機和中央控制室監(jiān)控服務(wù)器的PLC 工作站主要負責(zé)完成數(shù)據(jù)的交互，以及生成數(shù)據(jù)報表并完成安全存儲。

3.2 智能配電系統(tǒng)組成分析

3.2.1 硬件系統(tǒng)組成

硬件系統(tǒng)應(yīng)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(lián)三開關(guān)兩合閘連鎖，饋線柜原理在傳統(tǒng)配電系統(tǒng)上未發(fā)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(guān)兩合閘連鎖，進行分段電容補償，饋線柜原理在傳統(tǒng)配電系統(tǒng)上未發(fā)生改變[4]。

3.2.2 軟件系統(tǒng)

應(yīng)用Control Logix L55Ml3 處理器來實現(xiàn)饋線控制與數(shù)據(jù)采集處理，并基于Control Logix 系統(tǒng)配置的RSLogix5000系列編程環(huán)境完成各項動作。選擇RSView32 監(jiān)控軟件來保證上位機監(jiān)控界面功能的實現(xiàn)，基于SQLServer2000 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來完成數(shù)據(jù)庫存儲和數(shù)據(jù)報告生成[5]。并且，通過ASP.NET 以及VisualBasic 軟件開發(fā)技術(shù)來實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、存儲以及報表生成。

3.2.3 系統(tǒng)檢測元件與開關(guān)元件

智能配電系統(tǒng)想要實現(xiàn)對各項參數(shù)的實時監(jiān)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(shù)的實時檢測。普通電控型斷路器作為智能配電系統(tǒng)內(nèi)的關(guān)鍵元部件，作用于主進回路和聯(lián)絡(luò)母聯(lián)的開關(guān)控制，同時也可以實現(xiàn)對大負荷饋電通路的開關(guān)控制。結(jié)合低壓配電開關(guān)自身具備的過載、短路和失壓保護等基礎(chǔ)功能，和所具有的合閘、分閘、脫扣等指示，其在低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用十分重要[6]。通過聯(lián)合應(yīng)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(fā)揮出來。

3.3 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集

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

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

3.4 系統(tǒng)監(jiān)控管理

對于采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，全部傳輸給中央控制室，實現(xiàn)各PLC 工作站與監(jiān)控服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交互，作為系統(tǒng)管理的重要支持。同時，在RSView32 組態(tài)軟件的支持下，將RSLinx 數(shù)據(jù)連接軟件應(yīng)用于監(jiān)控服務(wù)器系統(tǒng)中，可以更加有效地完成OPC Server 服務(wù)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(shù)據(jù)信息，了解各配電間每個開關(guān)柜的電量參數(shù)情況，以此作為生產(chǎn)管理的重要依據(jù)，最后通過上位機發(fā)送命令，達到控制現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)的目的。通過系統(tǒng)監(jiān)控來實時掌握水廠配電系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)，這樣就可以根據(jù)生產(chǎn)需求來進行靈活管理，不僅可以提高生產(chǎn)效率，同時還能夠有效預(yù)防各類危險事故的發(fā)生，保證生產(chǎn)過程的安全性，獲得更高的生產(chǎn)綜合效益。

4 結(jié)語

水廠在社會生產(chǎn)生活中具有至關(guān)重要的作用，為滿足新時代發(fā)展的需求，水廠在建設(shè)發(fā)展的過程中應(yīng)用了更多新型技術(shù)以及設(shè)備工藝。在此情況下研究智能配電系統(tǒng)在水廠中的應(yīng)用，確定應(yīng)用方向以及要點，對進一步提高生產(chǎn)效率以及降低資源損耗具有重要意義。就目前的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，智能配電系統(tǒng)在水廠中的應(yīng)用已經(jīng)取得了一定的成果，但是在技術(shù)設(shè)備持續(xù)不斷更新?lián)Q代的情況下，目前所取得的成果不足以完全應(yīng)對時代發(fā)展的需求，還需要我們持續(xù)不斷地進行研究創(chuàng)新，更好地利用新型技術(shù)，從專業(yè)角度出發(fā)，做好技術(shù)應(yīng)用，為實現(xiàn)水廠的持續(xù)健康發(fā)展提供保障。