某污水处理厂变电所的数字化改造方案

2018-12-28张强

现代建筑电气 2018年11期

张强

[ABB(中国)有限公司, 北京 100015]

0 引言

近年来,工业领域的数字化转型成为热点和关键词。数字化方案通过收集工业数据,并加以分析,再对相关工业设备进行更好地控制和保护,从而有效地提高生产率。而对于大量的现有电气产品和系统,是否也能进行数字化改造?改造需要的投入如何?本文结合某污水处理厂变电所的数字化改造方案,分析ABB公司Ability EDCS低压智能配电控制系统方案。

1 项目分析

某污水处理厂10/0.4 kV变电所低压配电系统计划进行数字化升级改造,采用常见的两路进线加一个母联开关的一次主接线方式,进线和母联万能式断路器均为E2.2/Ekip Touch,馈线回路约30个,其中采用2个回路的塑壳断路器T5S400,5个回路的塑壳断路器XT4S250,其余回路采用塑壳断路器XT2S160,额定电流为40～80 A。

按照传统的智能化方案,该低压变电所通常需要配置相应的硬件设备,另外必须由系统集成商量身定制相应的管理软件,其中二次接线的设计、安装比较复杂,整个系统的设计、安装需要不少成本。如果采用EDCS智能配电控制系统解决方案,问题将变得简单[1-2]。

2 智能配电控制系统解决方案

EDCS智能配电控制系统只需要在其中一台E2.2/Ekip Touch万能式断路器上增加Ekip Com Hub模块,该模块可以直接插入到断路器上,并连接至互联网。同时,该模块能够通过其他各个进线、馈线回路自带的通讯单元或者加装的相关附件与其共享数据,从而将整个配电柜连接到云服务平台。

为了实现Ekip Com Hub通讯模块与各个进线、馈线回路的数据连接,3个万能式断路器需要分别加装通讯模块Ekip Com和测量模块Ekip Measuring,同样是直接插入到断路器上,7个250 A及以上的馈线回路分别加装IM300系列电力智能监控仪表,其他23个160 A以下的回路采用CMS系列多回路监测系统,配置一台DIN导轨安装的CMS-700控制单元,每回路按照电流大小分别配置测量范围至40 A的传感器CMS-101CA或测量范围到80 A的传感器CMS-100CA,详细材料清单如表1所示。

不同于传统的系统集成方案,EDCS智能配电控制系统解决方案的安装、实施非常简单,万能式断路器上的通讯模块和测量模块都是即插即用的,其他回路也不需要复杂的二次接线。安装通讯模块Ekip Com和Ekip Com Hub的万能式断路器如图1所示。

图1 安装通讯模块Ekip Com和

完成上述元器件的安装后,无需传统方案的系统集成,客户即可采用Web界面,随时随地通过智能手机、平板电脑或个人电脑实现对整个配电系统的监测、优化和控制。EDCS智能配电控制系统解决方案示意如图2所示。

图2 EDCS智能配电控制系统解决方案示意

手机实时监视截图如图3所示。

图3 手机实时监视截图

根据用户配电系统的不同情况,可以选择不同的通讯模块来搭建EDCS智能配电控制系统(嵌入式和外挂式)。如果配电系统的万能式断路器带有类似方案中的Ekip Touch脱扣器或者Ekip High-Touch脱扣器,则可以使用嵌入式通讯模块Ekip Com Hub;如果客户使用的万能式断路器不是Emax 2系列配Ekip Touch或Ekip High-Touch脱扣器,则可以使用外挂式通讯模块Ekip E-Hub,该模块可以独立安装在DIN导轨上,除了采集配电系统的数据之外,还可以连接各种传感器,通过模拟和数字I/O接口监测环境参数(如温度、水、气体等),也可选择WiFi或GPRS模块实现无线连接。

除了实现高精度的数据测量、全方位的信息采集之外,不同于传统的配电监控系统,EDCS智能配电控制系统依托背后的云平台,还会对收集的信息进行分析,针对用户的用电情况,计算出趋近于最优效率值的结果,并将基于计算结果的运营建议反馈给用户,帮助用户提升运营效率,减少用电成本,同时云平台所使用的时间越长,结果越接近理论上的最优效率值。为了确保上述运营计划顺利实施,通过预测性维护的方式,对被监测设备的维修及保养方案提出建议,帮助用户消除无目的、重复性的维保工作,减少维保开支。同时,当设备发生异常情况时,云平台也将第一时间通知到相关负责人,用户可以选择远程操控或派遣人员前往现场,对发生的问题进行快速响应。

EDCS智能配电控制系统还支持多站点同步实时监测,对不同设备的性能进行横向对比。因此,该案例对于水处理行业的客户实现多个变电所的集中监控、管理颇具参考价值。

3 方案的优势及市场展望

EDCS智能配电控制系统解决方案改造项目成本大约十万元,相比传统的配电监控系统解决方案(动辄几十万的花费)具有明显的经济性。由于大多数行业对于配电系统的监控具有类似的要求,因此EDCS智能配电控制系统解决方案具有广阔的市场前景。

同时,数字化云平台让客户随时随地掌握电气设备运行状况,实现远程监控、优化与控制;采用智能化元器件即插即用的集成化架构,简化安装和调试,帮助客户以最高效的方式实现电能云管理,提升项目价值。作为ABB公司Ability数字化战略的一部分,EDCS智能配电控制系统的数据采集、处理和存储都是基于先进的云平台架构。该云架构由ABB公司与微软公司联合开发,旨在提高电气系统的性能,并在最大程度上确保安全、可靠。