【摘要】為了減少污水處理設(shè)備產(chǎn)生的各種諧波，使用有源電力濾波器進(jìn)行諧波處理，通過確定主要諧波源、檢測和計(jì)算諧波分量，大大降低了電力系統(tǒng)中三相電流的畸變率，提高了電能質(zhì)量；諧波分量的抑制減少了諧波引起的電氣設(shè)備故障，保證了電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
1.引言
目前，我國水污染問題日益突出，嚴(yán)重阻礙了經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展。污水處理廠作為污水處理的主要設(shè)施，在保護(hù)環(huán)境方面發(fā)揮著巨大的作用。污水處理系統(tǒng)范圍廣，容量大，設(shè)備多，直接影響人們的工作和生活。
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，城市大中型污水處理廠的用電負(fù)荷等級通?？紤]二級負(fù)荷，由兩條高壓線供電。為了保證供電的可靠性，廠內(nèi)變電站通常設(shè)置兩個變壓器。
污水處理廠的主要電氣設(shè)備是風(fēng)扇和水泵。特別是曝氣鼓風(fēng)機(jī)、進(jìn)水提升泵等設(shè)備，單機(jī)功率相對較大。此外，由于工藝需要，有許多設(shè)備由變頻器控制。例如，曝氣鼓風(fēng)機(jī)通常由變頻器調(diào)速控制，以調(diào)節(jié)生化池中的曝氣量和供氣壓力，使生化處理達(dá)到良好的運(yùn)行狀態(tài)。進(jìn)水提升泵通常由變頻器調(diào)速，水泵的速度根據(jù)泵池的液位調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)恒液位控制。
污水處理廠自動控制水平相對較高，需要檢測流量、液位、壓力、水質(zhì)分析等。在工藝處理過程中，采集主要工藝和電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信號，設(shè)置自動控制和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以滿足工藝設(shè)備的運(yùn)行要求。以上都需要大量的PLC控制器來實(shí)現(xiàn)。
變壓器、電機(jī)、變頻器、PLC控制器等。在污水處理廠的正常運(yùn)行過程中會產(chǎn)生大量的諧波，這是污水處理廠的主要諧波源。這些諧波會對工廠的配電系統(tǒng)和各種電氣設(shè)備產(chǎn)生不同程度的影響和危害，從而帶來安全隱患。
2.AcrelEMS-SW智能水務(wù)能效管理平臺
2.1平臺概述
從終端感知、邊緣計(jì)算到能效管理平臺，安科瑞電氣擁有產(chǎn)品生態(tài)系統(tǒng)，AcrelEMS-SW智能水務(wù)能效管理平臺通過安裝保護(hù)、監(jiān)控、分析和處理污水廠源、網(wǎng)絡(luò)、荷載、儲存和充電的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，監(jiān)測污水廠的總能耗和能耗強(qiáng)度，重點(diǎn)監(jiān)測能源設(shè)備的能效，保護(hù)污水廠的安全可靠運(yùn)行，提高污水廠的能效，為污水處理的能效管理提供科學(xué)精細(xì)的解決方案。
2.2平臺組成
AcrelEMS智能水務(wù)綜合能效管理系統(tǒng)由變電站綜合自動化系統(tǒng)、電力監(jiān)控和能效管理系統(tǒng)組成，涵蓋水務(wù)中壓變配電系統(tǒng)、電氣安全、應(yīng)急電源、能源管理、照明控制、設(shè)備運(yùn)維等。，幫助運(yùn)維管理人員通過一套平臺和一個APP實(shí)時了解水務(wù)配電系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并根據(jù)權(quán)限適用于水務(wù)后勤部門的管理需求。
2.3平臺拓?fù)鋱D
2.4平臺子系統(tǒng)
2.4.1變電站綜合自動化系統(tǒng)及電力監(jiān)控
在35kV的水務(wù)配電系統(tǒng)中、繼電保護(hù)和弧光保護(hù)配置10kV電壓等級，實(shí)現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙控等功能，及時對異常情況進(jìn)行預(yù)警。
監(jiān)測電流、電壓、有功/無功功率、功率因數(shù)、負(fù)荷率、溫度、三相平衡、異常報(bào)警等數(shù)據(jù)。變壓器、泵和鼓風(fēng)機(jī)。
2.4.2電能質(zhì)量監(jiān)測與治理
通過監(jiān)測其配電系統(tǒng)的諧波畸變、電壓波動、閃變和容忍度指標(biāo)，分析其電能質(zhì)量，并配置相應(yīng)的電能質(zhì)量控制措施，通過監(jiān)測其配電系統(tǒng)的諧波畸變、電壓波動、閃變和容忍度指標(biāo)，提高供電電能質(zhì)量。
2.4.3電動機(jī)管理
電機(jī)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)了電機(jī)在水中的保護(hù)、遠(yuǎn)程測量、遠(yuǎn)程信任和遠(yuǎn)程控制功能。電機(jī)保護(hù)器可以保護(hù)、監(jiān)控和報(bào)警過載、短路、缺相、漏電等異常情況。高效準(zhǔn)確地反映故障狀態(tài)、故障時間、故障地點(diǎn)及相關(guān)信息，并對電機(jī)進(jìn)行健康診斷和預(yù)防性維護(hù)。同時支持PLC、配合軟啟動、變頻器等，實(shí)現(xiàn)電機(jī)自動或遠(yuǎn)程控制，對各工藝設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和控制，確保正常生產(chǎn)。
2.4.4能耗管理
為水務(wù)建立計(jì)量系統(tǒng)，展示水務(wù)的能源流向和能源損失，通過能源流向圖幫助水務(wù)分析能源消耗的去向，找出能源消耗的異常區(qū)域。
從多個維度對比分析所有相關(guān)能源參數(shù)，實(shí)現(xiàn)各工藝環(huán)節(jié)的能耗對比，幫助領(lǐng)導(dǎo)控制整個工廠的能耗、能耗、標(biāo)準(zhǔn)煤排放等情況。
能源消耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)收集污水廠、自來水廠、水泵站等的用電、用水、燃?xì)?、冷熱消耗。，同比對比分析，?jì)算總能耗和能耗強(qiáng)度，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)煤和CO2排放統(tǒng)計(jì)趨勢。
能效分析按照三級計(jì)量結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行能效分析，滿足能源管理體系的要求，可以分析各車間/職能部門的能效水平，如同比、環(huán)比、標(biāo)gan等。通過污水處理產(chǎn)量和系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)，在污水單耗中生成污水單耗趨勢圖，進(jìn)行同比和環(huán)比分析，同時對標(biāo)行業(yè)/國家/國際先jing指標(biāo)中的污水單耗，使企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。
2.4.5智能照明控制
該系統(tǒng)為污水處理廠、自來水處理廠、水泵站等提供照明控制管理方案，支持單一控制、區(qū)域控制、自動控制、感應(yīng)控制、定時控制、場景控制、調(diào)光控制等多種控制方式。模塊可以根據(jù)經(jīng)緯度自動識別日出日落時間，盡可能利用自然光，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)和工廠照明的智能控制，達(dá)到安全、節(jié)能、舒適、高效的目的。
2.4.6電氣安全
對配電系統(tǒng)電路的漏電電流和電纜溫度進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)對污水廠、自來水廠、泵站的電氣安全預(yù)警。
根據(jù)預(yù)設(shè)的應(yīng)急預(yù)案，快速啟動疏散計(jì)劃，引導(dǎo)人員疏散。系統(tǒng)連接消防應(yīng)急照明指示系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過平面圖顯示疏散指示燈的工作狀態(tài)和異常情況。
對消防設(shè)備的工作電源進(jìn)行監(jiān)測，確保消防設(shè)備在發(fā)生火災(zāi)時能夠正常投入使用。
2.4.7防火門監(jiān)控系統(tǒng)
防火門監(jiān)控系統(tǒng)集中控制防火門監(jiān)控模塊、電動閉門器、電磁釋放器等各種終端設(shè)備的工作狀態(tài)，實(shí)時監(jiān)控疏散通道防火門的開啟、關(guān)閉和故障狀態(tài)，顯示終端設(shè)備的開啟、短路等故障信號。該系統(tǒng)采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接。當(dāng)終端設(shè)備出現(xiàn)短路、斷路等故障時，防火門監(jiān)控器可以發(fā)出報(bào)警信號，可以指示報(bào)警部位，保存報(bào)警信息，保證電氣安全的可靠性。
2.4.8環(huán)境監(jiān)測
溫度、濕度、煙霧、積水浸水、視頻、UPS電池之間可燃?xì)怏w濃度的展示和預(yù)警，以保證污水廠、自來水廠、泵站的安全運(yùn)行。當(dāng)可燃?xì)怏w或有害氣體濃度超標(biāo)時，可以自動啟動排氣扇或新風(fēng)系統(tǒng)，消除隱患，保持良好的水處理環(huán)境。
2.4.9分布式光伏監(jiān)測
實(shí)時監(jiān)控電流、電壓、功率等電氣參數(shù)，以及低壓并網(wǎng)柜每道路的斷路器開關(guān)狀態(tài)，監(jiān)控逆變器的運(yùn)行，監(jiān)控輸入DC電壓、DC電流、DC功率、逆變器交流電壓、交流電流、頻率、功率因數(shù)、當(dāng)前發(fā)電功率和累計(jì)發(fā)電量的逆變器DC側(cè)每個光伏組串，曲線繪制上述監(jiān)測的每個參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)。
結(jié)合工廠實(shí)際分布情況，平臺通過3D或2.5D平面圖顯示屋頂和車棚內(nèi)分布的分布式光伏組件，顯示匯流箱和網(wǎng)點(diǎn)的位置，以及每個屋頂?shù)陌惭b容量。
2.4.10過程仿真監(jiān)控
平臺通過2D、3D方法實(shí)時監(jiān)控粗格柵、污水提升、細(xì)格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、氯接觸消毒、污泥濃縮壓濾、生物除臭等工藝設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。安裝電機(jī)保護(hù)安裝在低壓電機(jī)控制柜或低壓饋電柜中，如格柵清渣機(jī)、污水提升泵、回流泵、曝氣風(fēng)機(jī)、加藥泵、濃縮壓濾機(jī)、吸沙泵、吸泥泵等。，用于短路、過流、過載、啟動超時、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、te保護(hù)、堵塞、逆序、溫度保護(hù)和外部故障連鎖停機(jī)。、配合軟啟動、變頻器等，實(shí)現(xiàn)電機(jī)自動或遠(yuǎn)程控制，對各工藝設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和控制，確保正常生產(chǎn)。
3..有關(guān)平臺部署硬件選擇清單
4. 總結(jié)
在污水處理廠項(xiàng)目中,應(yīng)根據(jù)實(shí)際諧波負(fù)載的類型、大小和分布情況,科學(xué)合理地選擇諧波補(bǔ)償方案。可采用單一補(bǔ)償方案,也可同時采用多種補(bǔ)償方案。當(dāng)電網(wǎng)中需要同時進(jìn)行諧波和無功補(bǔ)償時,也可采用混合動態(tài)消諧補(bǔ)償裝置。并根據(jù)諧波電流計(jì)算,選擇合適的有源電力濾波器型號,以達(dá)到對污水處理廠電網(wǎng)中諧波治理的目的,保證電源質(zhì)量和電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。
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