吉 翔

（合肥供水集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230000）

在生產(chǎn)自動(dòng)化與智能化水平不斷提高的背景下，對(duì)水廠原有生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行改造優(yōu)化，是實(shí)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(dòng)化水平高以及可操作性強(qiáng)等特點(diǎn)，并且為滿足實(shí)際生產(chǎn)需求還可以進(jìn)行擴(kuò)展設(shè)計(jì)，使其可以更好地滿足水廠自動(dòng)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(wú)法適應(yīng)實(shí)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(chǎng)總線優(yōu)化水廠強(qiáng)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(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，聯(lián)合水廠生產(chǎn)的實(shí)際需求，確定智能化配電系統(tǒng)的應(yīng)用方向和要點(diǎn)，在專業(yè)技術(shù)的支持下，爭(zhēng)取實(shí)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(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，以滿足用戶切實(shí)需求為目的，在低壓配電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)電能管理系統(tǒng)功能的多元化，以更強(qiáng)的專業(yè)性、可靠性以及操作性等作為支持，達(dá)到最佳的運(yùn)行管理效果。就智能配電系統(tǒng)的應(yīng)用效果來(lái)看，通過(guò)遙測(cè)與遙控可以對(duì)負(fù)荷進(jìn)行靈活調(diào)配，為配電設(shè)備的運(yùn)行優(yōu)化提供支持，在提高設(shè)備運(yùn)行效率的同時(shí)，降低電力資源的損耗，并且可以主動(dòng)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(duì)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，包括電壓、電流、變壓器溫度、有功功率、無(wú)功功率等，還可以自動(dòng)監(jiān)測(cè)和記錄直流屏、柴油發(fā)電機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，以此作為實(shí)際管理的重要支持，確保水廠生產(chǎn)活動(dòng)的有效進(jìn)行，減少電力資源的浪費(fèi)，提高經(jīng)濟(jì)效益[1]?？傮w來(lái)說(shuō)，智能配電系統(tǒng)對(duì)于水廠的持續(xù)發(fā)展具有重要意義，需要從實(shí)際情況出發(fā)，確定智能配電系統(tǒng)的應(yīng)用要點(diǎn)，并通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的各組成部分的管理，將其所具有的優(yōu)勢(shì)完全發(fā)揮出來(lái)。

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(lái)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)掌握系統(tǒng)的變化情況。但是需要安排專人定期對(duì)廠區(qū)內(nèi)的配電間進(jìn)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(lái)看，雖然配電系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行了有效融合，但是大部分情況下只能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行監(jiān)管，不能根據(jù)需求進(jìn)行操控，這就在很大程度上降低了計(jì)量的精確性與實(shí)時(shí)性，無(wú)法作為水廠配電管理的數(shù)據(jù)支持。相比來(lái)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(guò)通信接口可以實(shí)現(xiàn)對(duì)儀表的編程、數(shù)據(jù)采集等操作。綜合保護(hù)器在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用，不僅能夠?qū)﹄娏?shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)還能夠?qū)Ω髟O(shè)備裝置的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行管理，保證其滿足生產(chǎn)要求。另外，PLC 作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，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(hù)需求低以及可擴(kuò)展等優(yōu)勢(shì)。尤其是PLC配置了多種通信接口和模塊處理，可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)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(jìn)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(jìn)一步減少對(duì)勞動(dòng)力的需求，并以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(jì)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(kāi)關(guān)柜，智能電力系統(tǒng)的配置是以滿足企業(yè)的實(shí)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(kāi)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(kāi)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(duì)不同生產(chǎn)需求時(shí)具有很強(qiáng)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(diǎn)

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(jìn)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(guò)PLC 來(lái)對(duì)運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)以及自動(dòng)控制。另外，在開(kāi)關(guān)柜中配置多功能智能電力儀表以及綜合保護(hù)器。主站通信模塊應(yīng)用的是MVI56-MCM，利用現(xiàn)場(chǎng)總線和RS-485 通信網(wǎng)絡(luò)接口來(lái)實(shí)現(xiàn)主站與從站的有效聯(lián)接，實(shí)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(gè)開(kāi)關(guān)柜斷路器的運(yùn)行狀態(tài)信息與電量參數(shù)的數(shù)據(jù)信息，同時(shí)有效接收上位機(jī)的遙控操作命令，對(duì)斷路器開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的控制。目前大部分的水廠在建設(shè)時(shí)設(shè)置了較多數(shù)量的現(xiàn)場(chǎng)總線，在一定程度上會(huì)影響通信控制的時(shí)效性。因此在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，就需要以通信的方式來(lái)傳送電量參數(shù)，并通過(guò)PLC 接點(diǎn)控制方式來(lái)控制分合斷路器，即利用PLC 輸入輸出模塊，采用干接點(diǎn)的方式將斷路器的開(kāi)關(guān)信號(hào)、位置信號(hào)和故障信號(hào)等傳輸給PLC。同時(shí)通過(guò)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(guò)上位機(jī)來(lái)控制斷路器分合閘狀態(tài)。基于交換機(jī)和中央控制室監(jiān)控服務(wù)器的PLC 工作站主要負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)的交互，以及生成數(shù)據(jù)報(bào)表并完成安全存儲(chǔ)。

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(jìn)線模式，選擇單母線分段供電方式時(shí)，進(jìn)線需要與母聯(lián)三開(kāi)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(jìn)線會(huì)需要與母線三開(kāi)關(guān)兩合閘連鎖，進(jìn)行分段電容補(bǔ)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(lái)實(shí)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(xiàng)動(dòng)作。選擇RSView32 監(jiān)控軟件來(lái)保證上位機(jī)監(jiān)控界面功能的實(shí)現(xiàn)，基于SQLServer2000 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來(lái)完成數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)報(bào)告生成[5]。并且，通過(guò)ASP.NET 以及VisualBasic 軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)以及報(bào)表生成。

3.2.3 系統(tǒng)檢測(cè)元件與開(kāi)關(guān)元件

智能配電系統(tǒng)想要實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，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(cè)互感器等，才能夠完成對(duì)電流、電壓等電量參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測(cè)。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(jìn)回路和聯(lián)絡(luò)母聯(lián)的開(kāi)關(guān)控制，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大負(fù)荷饋電通路的開(kāi)關(guān)控制。結(jié)合低壓配電開(kāi)關(guān)自身具備的過(guò)載、短路和失壓保護(hù)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(guò)聯(lián)合應(yīng)用斷路器和綜合保護(hù)器，爭(zhēng)取在最大程度上將其具備的短延時(shí)反時(shí)限、過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)反時(shí)限以及定時(shí)限等功能有效地發(fā)揮出來(lái)。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集

低壓配電系統(tǒng)功能的實(shí)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(hù)器，再加上應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)總線技術(shù)的成功案例比較多，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)情況，在微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間構(gòu)建雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信系統(tǒng)。其中，通信過(guò)程即由主設(shè)備先發(fā)出查詢，然后從設(shè)備來(lái)對(duì)查詢信息進(jìn)行響應(yīng)。

對(duì)于主設(shè)備的設(shè)計(jì)，其功能性足以滿足與從設(shè)備的單獨(dú)通信要求，并且從設(shè)備響應(yīng)的同時(shí)還會(huì)返回一個(gè)信息。

3.4 系統(tǒng)監(jiān)控管理

對(duì)于采集到的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，全部傳輸給中央控制室，實(shí)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(shí)，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(guò)中央控制室的計(jì)算機(jī)便可以獲得精確可靠的數(shù)據(jù)信息，了解各配電間每個(gè)開(kāi)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(guò)上位機(jī)發(fā)送命令，達(dá)到控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的目的。通過(guò)系統(tǒng)監(jiān)控來(lái)實(shí)時(shí)掌握水廠配電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，這樣就可以根據(jù)生產(chǎn)需求來(lái)進(jìn)行靈活管理，不僅可以提高生產(chǎn)效率，同時(shí)還能夠有效預(yù)防各類危險(xiǎn)事故的發(fā)生，保證生產(chǎn)過(guò)程的安全性，獲得更高的生產(chǎn)綜合效益。

4 結(jié)語(yǔ)

水廠在社會(huì)生產(chǎn)生活中具有至關(guān)重要的作用，為滿足新時(shí)代發(fā)展的需求，水廠在建設(shè)發(fā)展的過(guò)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(diǎn)，對(duì)進(jìn)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(lái)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(duì)時(shí)代發(fā)展的需求，還需要我們持續(xù)不斷地進(jìn)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(shí)現(xiàn)水廠的持續(xù)健康發(fā)展提供保障。