上海市某大型供水厂智能配电系统设计与实现

水厂智能配电系统设计与实现"/>

上海市某大型供水厂智能配电系统设计与实现

1. 项目背景

本文研究的智能配电系统依托项目系上海市某大型供水厂深度处理改造工程，该水厂始建于1959年，是新中国成立后由我国自行设计建造并逐渐扩建发展起来的大型水厂，日供水量100余万吨，承担上海西南城区的供水重任。供水厂概览如图1所示，供水厂35kV变电所系统如图2所示。供水厂目前设有一座35/6kV受电变电所，接受上一级变电所两路相互独立的35kV电源，受电变电所内设置2×16000kVA主变，35kV侧采用内桥接线，6kV侧采用单母线分段接线，外部供电可靠性较高。但由于历经60年不断扩建改造，水厂内部现状配电系统较为老旧，且厂区面积大(占地约272亩)、单体多，配电设施繁多，导致维护难度大，给水厂连续供电、保障生产带来较大隐患。鉴于上述情况，拟结合本次水厂工艺提标工程实施厂内配电系统的智能化改造。

图1供水厂概念图

二、传统配电系统问题分析

传统配电系统可靠性主要依赖硬件产品的质量和性能，常规情况下基本能满足供水厂用电需求，但也日益暴露出各种问题。目前，各大水务集团都在推行无人或少人值守的运行方式，而配电设备却逐年增加且有经验的一线运维人员呈现明显的老龄化，从而导致设备更新维护滞后，带来电力中断的隐患点。供水厂属于电力负荷密集型生产企业，传统配电系统缺乏数据收集、分析功能，因而无法进行电力的合理调配，能源运行效率较低。大型水厂的配电设施繁多，如何进行有效的电气资产管理，也是传统配电系统面临的一大挑战。根据生产工艺需要，现代化水厂中精密的设备设施如臭氧发生器、紫外消毒器、各种测量仪表等日益增多，这些设备对电能质量要求较高，而传统配电系统尤其是低压侧缺少谐波、电压扰动等方面的检测与诊断措施，容易损伤对电能质量较为敏感的设备设施。

三、智能配电系统架构

近年来，随着制造工艺的提高、信息技术的发展，便有了结合*新的技术设计新型智能配电系统的可能性。由于国家目前尚未颁布相关智能配电系统的标准，本文结合传统配电系统存在的问题，并综合考虑供水厂实际运行的需要，给出一种智能配电系统的架构方案，主要功能如表1所示。通过智能系统的上述管理，可提高供电的可靠性和安全性，提升供水企业的运营效率和设备使用效率，提高生产性企业的能源利用率。上述架构的物理实施方案可通过智能化的电力设备、集成化的控制系统与大数据和人工智能的有机结合实现，如图3所示。

表1

图3

1. 上海市某大型供水厂智能配电系统设计与实现

1智能配电系统设计拓扑

经调研目前主流配电设备制造商的智能配电系统领域产品线及其配套的软件系统，本工程智能配电系统设计方案采用了图4所示的系统拓扑。

2主要硬件设备选型

各类硬件可选配的功能十分丰富，本工程实施过程中设备选型以经济合理为基本原则，既要保证系统功能的实现，又要避免配置过高造成浪费。

（1）智能中压断路器选型

本工程6kV中压断路器选配断路器操作智能检测、配电柜智能检测、温度智能检测功能。智能操作检测功能可以实时显示零部件健康状态，预判线圈及储能电机寿命趋势。配电柜智能检测功能主要用于检测断路器与开关的配合是否到位，避免“虚接”导致的温升及绝缘事故。温度智能检测系统通过设置内嵌式传感器，检测断路器触臂、母排温度，以确保开关设备的绝缘性能。

（2）数字化框架断路器选型

框架断路器选用*新的数字化框架断路器，功能选择上主要包括传统的三段式保护、框架三遥及老化分析、断路器状态指示、故障预警、电能采集等，配合后台系统实现监测、预警、控制、老化分析、故障诊断等功能。

图2供水厂现状35kV变电所系统图

（3）合理选配智能电力仪表

电力仪表的选用根据不同回路合理搭配，具体如表2所示。

（4）通信元件及网关选型

通信网关为仪表、综保装置、脱扣器、电机控制器等需要迅速有效传输数据的设备提供支持，实现性能可靠、经济快捷的以太网连接。

（5）智能化电动机保护控制器

电动机保护器可以实现电机的热过载、启动过流、堵转(过流)、过频启动限制、启动超时、剩余电流动作保护(可配外置剩余电流动作互感器)、电流不平衡、缺相等保护功能。该系列产品还具备运行状态记录功能，主要包括电机带载时长、电机启停频次、故障状态等，并通过通信接口实现数据上传，同时接受系统遥控。

参考文献

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