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。

表2智能电力仪表选配原则

通过一系列智能化的硬件组合使用，辅以系统的调配，可基本实现智能配电的系统设计。

3系统功能描述

系统建成后可向建设单位和运行单位提供完整的智能配电系统解决方案，提供设备的运行监测、设备性能、能源利用分析和电能质量分析信息等，供决策者参考使用。本工程智能配电系统在传统电力监控系统的基础上，通过收集智能硬件中的有效信息，实现就地的智能化电力监控系统，可以提供多方位的实时状态监测，为供水厂配电系统运行提供高可靠和高性能的监视和控制解决方案。通过可视化电力系统监控界面，可以提供水厂35kV及6kV变配电单线图系统显示、0.4kV各个配电室配电单线图系统显示、各个回路运行状态显示及细节参数显示、主要设备(高压综保、低压表计、交直流屏、变压器等)状态和运行参数显示、报警信息及事件记录信息显示、数据报表显示等。当系统出现断路器故障、综保装置动作，或者出现其他报警信号时，报警界面强制弹出，并根据故障等级发出相应报警声响信号。系统会收集统计各回路各时段的电度值、每台变压器回路周期性*大/*小/平均取样电流、各测量回路电气参数如电流、电压、功率和负荷曲线并生成运行报表。系统自诊断功能可以根据报错信息确定故障部位，然后报警和闭锁故障元件，保证其它部分正常工作，降低故障影响范围，同时记录故障点、故障类型，供运维人员调查。系统通过分级授权的安全保障措施，确保能够安全稳定运行，同时对操作员的重要操作进行记录，以供需要时查阅。

能耗分析系统能提供多种形式的能耗数据统计，可按生产区域统计、设备类型统计、时段能耗统计等，并提供便于用户观察的图形表现方式。能源流监视功能通过对能源流的图形化呈现，将从能源介质、生产工序和综合能源三个方面实现能源流的可视化，直观地体现系统的能源平衡状况。系统将离散的能源信息通过有效的分级和组织，变成动态生动的数据，反映能源干线中各个用能设备的用能特点。系统投运后获得相当数量的数据信息后，能源数据分析系统能够统计分析不同的因素对能源使用状况的影响。如季节、水质变比、温度等对水厂耗能情况的影响，从而辅助运行单位分析预测和优化能源使用。

运维管理系统主要用于向运维人员进行设备维护、资产管理提供决策依据。断路器在配电系统中起着决定性作用，设备老化监控系统通过对断路器绝缘性能、机械性能、电性能的全方位监控，通过建模分析，提供断路器的老化程度监视，并定期向运维人员推送老化分析报告。维护计划管理功能通过设备寿命周期计算设置警告阈值，提供维护计划和随工管理，也可以设定周期性巡检维护(根据资产信息，自动生成计划)，以及自动/人工生成工单及派单，提供清晰准确的工作日程。

考虑到供水厂信息的敏感性，本次暂未实施系统的云端化，仅做接口预留，待后期充分论证后再行实施。

1. AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台

1平台概述

安科瑞电气具备从终端感知、边缘计算到能效管理平台的产品生态体系，AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台通过在污水厂源、网、荷、储、充的各个关键节点安装保护、监测、分析、治理装置，用于监测污水厂能耗总量和能耗强度，重点监测主要用能设备能效，保护污水厂运行安全可靠，提高污水厂能效，为污水处理的能效管理提供科学、精细的解决方案。

2平台组成

AcrelEMS智慧水务综合能效管理系统由变电站综合自动化系统、电力监控及能效管理系统组成，涵盖了水务中压变配电系统、电气安全、应急电源、能源管理、照明控制、设备运维等，贯穿水务能源流的始终，帮助运维管理人员通过一套平台、一个APP实时了解水务配电系统运行状况，并且根据权限可以适用于水务后勤部门管理需要。

3平台拓扑图

4平台子系统

（1）变电站综合自动化系统及电力监控

对水务配电系统中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，对异常情况及时预警。

监测变压器、水泵、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。

（2）电能质量监测与治理

水务中大量的大功率电机、水泵变频启动导致配电系统中存在大量谐波，通过监测其配电系统的谐波畸变、电压波动、闪变和容忍度指标分析其电能质量，并配置对应的电能质量治理措施提高供电电能质量。

（3）电动机管理

马达监控实现水务中电机的保护、遥测、遥信、遥控功能，电动机保护器能对过载、短路、缺相、漏电等异常情况进行保护、监测和报警。高效、准确地反映出故障状态、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。同时支持与PLC、软启、变频器等配合，实现电动机自动或远程控制，监视、控制各个工艺设备,保障正常生产。

参考文献

[1]刘广胜.上海某大型供水厂智能配电系统设计与应用.上海市政工程设计研究总院 （集团） 有限公司.上海市.2020

[2]中国联合工程公司．GB50052-2009供配电系统设计规范[S]．北京：中国计划出版社，2010.

[3]中机中电设计研究院有限公司．GB50054-2011低压配电设计规范[S]．北京：中国计划出版社，2011.

[4]上海现代建筑设计(集团)有限公司．GB50314-2015智能建筑设计标准[S]．北京：中国计划出版社，2015.

[5]中国航空规划设计研究总院有限公司．工业与民用供配电设计手册[M]．4版．北京：中国电力出版社，2016.

[6]中国市政工程中南设计研究总院有限公司．给水排水设计手册第8册：电气与自控[M]．3版．北京：中国建筑工业出版社，2013.

[7]王冠．智能配电系统在市政污水处理厂的应用[J]．建筑电气，2020，39(5)：84-89.

[8]冉亮，李炜，孙向聚．基于大数据技术的智能电网系统应用研究[J]．自动化与仪器仪表，2017(9)：182-183.

[9]刘建．某医院智能配电系统设计[J]．计算机测量与控制，2020，28(5)：156-164.

[10]孙巍巍，王宁．基于数字化技术的智慧配电系统及其设计应用[J]．智能建筑电气技术，2018，12(5)：113-116.

[11]王守相，葛磊蛟，王凯．智能配电系统的内涵及其关键技术[J]．电力自动化设备，2016，36(6)：1-6.

[12]安科瑞企业微电网设计应用手册.2020.06版.