某地下污水厂配电能效管理平台设计与智能照明策略

摘要：结合某地下污水厂项目，从结构、系统组成、系统功能、控制要求、场景模式等方面介绍了地下污水厂智能照明控制系统，探索了一套适用于地下污水厂的智能照明控制策略，以确保地下污水厂正常运行的照明需求.

1.引言

目前，智能照明控制系统广泛应用于民用建筑、工业厂房、车站、机场等场所技术的应用越来越成熟，但在地下污水处理厂的照明设计中仍处于探索阶段，对地下污水处理厂智能照明控制策略的研究和应用具有重要的实践意义。

2.系统结构

本项目为分布式智能照明控制系统，采用工业现场总线和模块化结构，在中央控制室设置监控和管理计算机，监控整个系统，随时调整照明现场效果。地下污水处理厂不同区域设置子网智能照明控制主机，控制相应区域的照明系统。智能照明控制系统拓扑结构如图所示。

3.系统组成

工程智能照明控制系统由系统单元、输入单元和输出单元组成。系统单元为系统提供数据集中处理、指令发送、电源和通信传输保障，主要包括主机、电源模块、总线、PC接口、RS-232接口、系统时钟等。；输入单元将外部需求信息转换为信号，主要设备包括智能控制面板、移动控制面板、照明传感器、人体移动传感器等。；输出单元用于接收信号，并根据指令对相关负载进行相应的输出动作，如调光模块、开关模块等。

地下污水处理厂的箱体是一个封闭的空间，包括污水池、涉水管道及其内部排水沟。整个箱体相对潮湿，预处理区和污泥处理区会产生腐蚀性气体。因此，智能照明控制设备耐潮湿、耐腐蚀，保护等级不低于IP54。

3.1平台概述

安科瑞电气拥有从终端感知、边缘计算到能效管理平台的产品生态系统，AcrelEMS-SW智能水能效管理平台通过安装保护、监测、分析、处理装置，监测污水厂总能耗和能耗强度，重点监测主要能源设备能效，保护污水厂运行安全可靠，提高污水厂能效，为污水处理能效管理提供科学、精细的解决方案。

3.2平台组成

AcrelEMS智能水综合能效管理系统由变电站综合自动化系统、电力监控和能效管理系统组成，涵盖水压变配电系统、电气安全、应急电源、能源管理、照明控制、设备运行维护等，帮助运维管理人员通过一套平台和APP实时了解水配电系统的运行情况，可根据权限适用于水后勤部门的管理需要。

3.3平台拓扑图

4.平台子系统

4.1变电站综合自动化系统及电力监控

水务配电系统中的35kV、10kV电压等级配置继电保护和弧光保护，实现遥测、遥信、遥控、遥调等功能，及时预警异常情况。监测变压器、泵、鼓风机的电流、电压、有功/无功功率、功率因数、负荷率、温度、三相平衡、异常报警等数据。

4.1电能质量监测与治理

水中大量大功率电机和泵的变频启动导致配电系统中大量谐波。通过监测配电系统的谐波畸变、电压波动、闪光和容忍度指标，分析其电能质量，配置相应的电能质量控制措施，提高供电质量。

4.2电机管理

电机监控实现水电机的保护、遥控、遥控、遥控功能，电机保护器可保护、监控和报警过载、短路、缺相、漏电等异常情况。高效、准确地反映故障状态、故障时间、故障地点及相关信息，对电机进行健康诊断和预防性维护。同时，支持和PLC、配合软启动、变频器等，实现电机自动或远程控制，对各工艺设备进行监控，确保正常生产。

4.3能耗管理

为水构建计量系统，显示水的能源流向和能源损耗，通过能源流向图帮助水分析能源消耗方向，找出能源消耗异常区域。

将所有能源参数集中在一个看板上，从多个维度进行比较分析，实现各工艺环节的能耗比较，帮助领导控制整个工厂的能耗、能源成本、标准煤排放等。能耗数据统计采集了污水处理厂、自来水处理厂、水泵站的用电、用水、燃气、冷热消耗量。同环比分析、总能耗和能耗强度计算、标准煤计算和二氧化碳排放统计趋势。能效分析按三级计量结构进行，符合能源管理体系的要求。可分析各车间/职能部门的能效水平，如同比、环比、标gan等。通过污水处理产量和系统采集的能耗数据，在污水单耗中生成污水单耗趋势图，并进行同比、环比分析。同时，将污水单耗与行业/国家/国际先jing指标进行标gan，使企业能够根据产品单耗情况调整生产工艺，从而降低能耗。

4.4智能照明控制

系统为污水处理厂、水厂、水泵站提供照明控制管理方案，支持单控、区域控制、自动控制、感应控制、定时控制、场景控制、调光控制等控制方式，模块可根据经纬度自动识别日出日落时间实现自动控制功能，尽可能利用自然光，实现室内、工厂照明智能控制，达到安全、节能、舒适、高效的目的。

4.5电气安全

监测配电系统电路的漏电电流和电缆温度，实现污水处理厂、自来水处理厂、水泵站的电气安全预警。根据预先制定的应急预案，迅速启动疏散方案，指导疏散。系统接入消防应急照明指示系统数据，通过平面图显示疏散指示灯的工作状态和异常情况。监测消防设备的工作电源是否正常，确保消防设备在发生火灾时能正常投入使用。防火门监控系统集中控制各终端设备的工作状态，即防火门监控模块、电动闭门器和电磁释放器，实时监控疏散通道防火门的开启、关闭和故障状态，显示终端设备的开路、短路等故障信号。系统利用消防二总线连接具有通信功能的监控模块。当终端设备短路、断路时，防火门监控器可发出报警信号，指示报警部位，保存报警信息，确保电气安全的可靠性。

4.6环境监测

温湿度、烟雾、积水浸水、视频、UPS电池间可燃气体浓度显示和预警，保证污水处理厂、自来水处理厂、水泵站的安全运行。当可燃气体或有害气体浓度超标时，可自动启动排气扇或新风系统，消除隐患，保持良好的水处理环境。

4.7分布式光伏监测

实时监控电流、电压、功率等电气参数和断路器开关状态、逆变器运行监控、输入直流电压、直流电流、直流功率、交流电压、交流电流、频率、功率因数、当前发电功率、累计发电量、曲线绘制上述监测参数的历史数据。根据工厂的实际分布情况，平台通过3D或2.5D平面图显示屋顶和棚内分布式光伏组件的分布情况，显示汇流箱和网点的位置以及每个屋顶的装机容量。

4.8工艺仿真监控

平台通过2D、3D方法实时监控粗格栅、污水提升、细格栅、曝气沉砂、改进生化处理、二沉、氯化接触消毒、污泥浓缩压滤、生物除臭等工艺设备的运行状态。电机安装在格栅除渣机、污水提升泵、回流泵、曝气风机、加药泵、浓缩压滤机、吸砂泵、吸泥泵等低压电机控制柜或低压馈电柜，用于短路、过流、过载、启动加时、断相、不平衡、低功率、接地/漏电、TE保护、堵塞、逆序、温度等。、配合软启动、变频器等，实现电机自动或远程控制，对各工艺设备进行监控，确保正常生产。

5.平台部署硬件选型清单

6.结语

本文结合实际案例，阐述了智能照明控制系统在地下污水厂的运用，探索出一套适用于地下污水厂的智能照明控制策略，为智能照明控制系统应用于类似地下污水厂提供借鉴。

参考文献

[1] 林承鑫.地下污水厂智能照明控制策略.中国建筑第八工程局有限公司 设计管理总院.上海 .201206

[2] 邱维.地下污水处理厂的适应性探讨[J].中国给水排水.2017,33 (8) ：26-31.

[3] 安科瑞企业微电网设计应用手册.2020.06版