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13651854162【摘要】：隨著水廠水質管理技術和管理水平的提升，達到了在線監測係統通過監測數據的反饋，及時發現問題，快速處理事故，優(you) 化了水資源的利用率，提高了供水係統的穩定性和安全性，從(cong) 而有效地提高供水安全，為(wei) 水廠工藝調整提供保障。
【關(guan) 鍵詞】：在線監測設備；水質管理平台；研究
1.水廠在線水質自動監測係統的管理模式
現通過舉(ju) 例烏(wu) 魯木齊市紅雁池水廠中在線水質自動監測係統的應用，來說明在線水質自動監測係統在水質管理中的作用。烏(wu) 魯木齊市紅雁池水廠是烏(wu) 魯木齊烏(wu) 拉泊水庫供水，將水送到水廠，水處理合格後，再輸送給用戶。該水廠分為(wei) 東(dong) 廠區和西廠區，目前供水量為(wei) 17萬(wan) 立方，可供51萬(wan) 戶居民日常用水。
本水廠中在線水質監測是由在線監測設備（濁度計、PH計、餘(yu) 氯分析儀(yi) 、氨氮在線監測儀(yi) 、電導率儀(yi) 、溶解氧測定儀(yi) 、出水顆粒儀(yi) 等監測設備）為(wei) 主，通過相關(guan) 的專(zhuan) 用分析軟件、網絡，將水樣采集、水樣預處理、水樣測量、數據處理的過程動態監測，形成數據後發送至水質管理平台，為(wei) 有效保障水廠生產(chan) 、工藝調節提供可靠保障。
2.水廠水質管理中在線水質監測係統的應用
2.1在線水質監測係統的構成
在線水質監測係統主要是由在線監測設備、遠程監測控製器、數據傳(chuan) 輸、水質管理平台組成。在線監測係統分為(wei) 采樣模塊、配水模塊、分析模塊和控製模塊四大模塊，係統的主要功能就是自動完成樣品的采集、分析以及數據的采集和傳(chuan) 輸任務。整個(ge) 係統啟動後，就會(hui) 按係統設定的程序自動開始采集水樣、分析水樣，然後監測數據由數據采集傳(chuan) 輸傳(chuan) 到水質管理平台的服務器並保存在係統數據庫。
2.2在線監測係統的管理
紅雁池水廠在線檢測係統中在線設備數量較多，在原水、澄清池、濾後水、出水等主要環節均安裝有在線監測設備，並將監測數據實時傳(chuan) 送至水質管理平台，水質監測中心管理本水廠水質管理工程平台，通過實驗室數據檢測與(yu) 在線設備監測數據比對，確定在線監測設備的穩定性。該廠在線監測設備為(wei) 安科瑞生產(chan) 的網絡電力儀(yi) 表APM520、智能操控裝置ASD500、0.4kV電流互感器AKH-0.66、智能網關(guan) Anet係列等。
2.2.1遠程監測控製器
本水廠中，采用安科瑞Anet係列遠程在線監測傳(chuan) 輸終端設備，該設備支持接收上級主站係統下達的命令，並轉發給目標區域內(nei) 的智能係列單元，完成對廠站內(nei) 各開關(guan) 設備的分合閘遠程控製或裝置的參數整定，實現遙控和遙調功能，以達到遠動輸出調度命令的目標。
2.2.2網絡電力儀(yi) 表
水體(ti) 的濁度主要來源於(yu) 上遊水源中的原水，水在流動過程中帶動水底泥沙會(hui) 增加水體(ti) 的濁度。在本水廠中，在線監測係統的且全部為(wei) 安科瑞製造，APM5係列網絡電力儀(yi) 表（以下簡稱儀(yi) 表）按IEC國際標準設計，具有全電量測量、電能統計、電能質量分析（包括諧波、間諧波、閃變）、故障錄波功能(包括電壓暫升暫降中斷、衝(chong) 擊電流等記錄)、事件記錄功能及網絡通訊等功能，主要用於(yu) 電網供電質量的綜合監控。該係列儀(yi) 表配有功能豐(feng) 富的DI/DO模塊、AO模塊、無線通訊模塊、漏電測溫模塊，可以靈活實現電氣回路全電量測量及開關(guan) 狀態監控。
2.2.3智能操控裝置
本水廠具有每天產(chan) 出17萬(wan) 方水的供水能力，水廠運用在線設備對水廠水質中ＰＨ指標進行控製。在本水廠中共計５台，且全部為(wei) 安科瑞製造，ASD係列開關(guan) 櫃綜合測控裝置用於(yu) 3~35kV戶內(nei) 開關(guan) 櫃，適用於(yu) 中置櫃、手車櫃、固定櫃、環網櫃等多種開關(guan) 櫃。具有一次回路模擬圖及開關(guan) 狀態指示，高壓帶電顯示及核相，自動溫濕度控製，加熱回路故障告警，分合閘回路完好指示、分合閘回路電壓測量、預分預合閃光指示、電氣節點無線測溫，人體(ti) 感應自動照明，語音提示，電參數測量及RS485通訊接口等眾(zhong) 多功能，集操作、顯示於(yu) 一體(ti) ，這些功能的具備保障了ＰＨ計的使用簡單、便捷，使傳(chuan) 送到水質管理平台的數據真實、可靠，達到及時調整工藝的目的。
2.2.4電流互感器
根據本水廠的生產(chan) 狀況，選用安科瑞互感器配套網絡電力儀(yi) 表，產(chan) 品翻蓋式設計，外形美觀，接線方便。翻蓋材料選用透明聚碳酸酯，能清楚看到二次引線接線情況。立式方孔型，可穿越1-3根匯流排，不但具有Ⅰ、Ⅱ型的特點，而且可作供電係統計量電能用，以及可與(yu) 電流繼電器配套作保護用。
2.2.5水質管理平台
水質監測中心作為(wei) 製水廠水質數據管理部門，管理該水質管理工程平台，通過實驗室數據檢測與(yu) 在線設備監測數據比對，確定在線監測設備的穩定性。水質管理平台是在線監測係統的數據集中反饋、集合的中心層麵，在線水質監測係統中水質管理平台是由２台監控電腦、數據控製軟件、數據庫服務器、現場控製單元ＥＣＵ、ＰＬＣ控製站等組成，通過多連接途徑的傳(chuan) 輸係統，對供水生產(chan) 工藝，水質變化情況進行控製。水質管理平台具有調節液位、壓力、流量、流速等參數，故障判斷、報警等功能。水質管理平台通過計算機網絡技術能夠得到有效可靠的數據，實現了在線實時監測、監控和網絡化管理。
3.AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平台
3.1平台概述
安科瑞電氣具備從(cong) 終端感知、邊緣計算到能效管理平台的產(chan) 品生態體(ti) 係，AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平台通過在汙水廠源、網、荷、儲(chu) 、充的各個(ge) 關(guan) 鍵節點安裝保護、監測、分析、治理裝置，用於(yu) 監測汙水廠能耗總量和能耗強度，監測主要用能設備能效，保護汙水廠運行安全可靠，提高汙水廠能效，為(wei) 汙水處理的能效管理提供科學、精細的解決(jue) 方案。
3.2平台組成
AcrelEMS智慧水務綜合能效管理係統由變電站綜合自動化係統、18luck新客户端及能效管理係統組成，涵蓋了水務中壓變配電係統、電氣安全、應急電源、能源管理、照明控製、設備運維等，貫穿水務能源流的始終，幫助運維管理人員通過一套平台、一個(ge) APP實時了解水務配電係統運行狀況，並且根據權限可以適用於(yu) 水務後勤部門管理需要。
3.3平台拓撲圖
3.4平台子係統
3.4.1變電站綜合自動化係統及18luck新客户端
對水務配電係統中35kV、10kV電壓等級配置繼電保護和弧光保護，實現遙測、遙信、遙控、遙調等功能，對異常情況及時預警。
監測變壓器、水泵、鼓風機的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數據。
3.4.2電能質量監測與(yu) 治理
水務中大量的大功率電機、水泵變頻啟動導致配電係統中存在大量諧波，通過監測其配電係統的諧波畸變、電壓波動、閃變和容忍度指標分析其電能質量，並配置對應的電能質量治理措施提高供電電能質量。
3.4.3電動機管理
馬達監控實現水務中電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，電動機保護器能對過載、短路、缺相、漏電等異常情況進行保護、監測和報警。準確地反映出故障狀態、故障時間、故障地點、及相關(guan) 信息，對電機進行健康診斷和預防性維護。同時支持與(yu) PLC、軟啟、變頻器等配合，實現電動機自動或遠程控製，監視、控製各個(ge) 工藝設備,保障正常生產(chan) 。
3.4.4能耗管理
為(wei) 水務搭建計量體(ti) 係，顯示水務的能源流向和能源損耗，通過能源流向圖幫助水務分析能源消耗去向，找出能源消耗異常區域。
將所有有關(guan) 能源的參數集中在一個(ge) 看板中，從(cong) 多個(ge) 維度對比分析，實現各個(ge) 工藝環節的能耗對比，幫助領導掌控整個(ge) 工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。
能耗數據統計采集水務中汙水廠、自來水廠、水泵站等的用電、用水、燃氣、冷熱量消耗量，同環比對比分析，能耗總量和能耗強度計算，標煤計算和CO2排放統計趨勢。
能效分析按三級計量架構，分別進行能效分析，契合能源管理體(ti) 係要求，可對各車間/職能部門的能效水平進行分析，同比、環比、對標等。通過汙水處理產(chan) 量以及係統采集的能耗數據，在汙水單耗中生成汙水單耗趨勢圖，並進行同比和環比分析，同時將汙水的單耗與(yu) 行業(ye) /國家/指標對標，以便企業(ye) 能夠根據產(chan) 品單耗情況來調整生產(chan) 工藝，從(cong) 而降低能耗。
3.4.6電氣安全
監測配電係統回路的漏電電流和線纜溫度，實現對汙水廠、自來水廠、水泵站的電氣安全預警。
根據預先設置的應急預案快速啟動疏散方案引導人員疏散。係統接入消防應急照明指示係統數據，通過平麵圖顯示疏散指示燈具工作狀態和異常情況。
監測消防設備的工作電源是否正常，保障在發生火災時消防設備可以正常投入使用。
防火門監控係統集中控製其各終端設備即防火門監控模塊、電動閉門器、電磁釋放器的工作狀態，實時監測疏散通道防火門的開啟、關(guan) 閉及故障狀態，顯示終端設備開路、短路等故障信號。係統采用消防二總線將具有通信功能的監控模塊相互連接起來，當終端設備發生短路、斷路等故障時，防火門監控器能發出報警信號，能指示報警部位並保存報警信息，保障了電氣安全的可靠性。
3.4.7環境監測
汙水廠、自來水廠、水泵站等場所溫濕度、煙霧、積水浸水、視頻、UPS電池間可燃氣體(ti) 濃度展示和預警，保障汙水廠、自來水廠、水泵站等安全運行。當可燃氣體(ti) 或有害氣體(ti) 濃度超標可自動啟動排風風機或新風係統，排除隱患，保持良好的水處理環境。
3.4.8分布式光伏監測
實時監測低壓並網櫃每路的電流、電壓、功率等電氣參數及斷路器開關(guan) 狀態，逆變器運行監視，對逆變器直流側(ce) 每一光伏組串的輸入直流電壓、直流電流、直流功率，逆變器交流電壓、交流電流、頻率、功率因數、當前發電功率、累計發電量進行監測，以曲線方式繪製上述監測的各個(ge) 參量的曆史數據。
平台結合廠區實際分布情況，通過3D或2.5D平麵圖顯示分布式光伏組件在屋頂、車棚的分布情況，顯示匯流箱、並網點位置，各個(ge) 屋頂的裝機容量。
平台通過2D、3D方式實時監視粗格柵、汙水提升、細格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加氯接觸消毒、汙泥濃縮壓濾、生物除臭等工藝設備運行狀態。在格柵清渣機、汙水提升泵、回流泵、曝氣風機、加藥泵、濃縮壓濾機、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動機控製櫃或低壓饋電櫃安裝電動機保護，進行短路、過流、過載、起動超時、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、te保護、堵轉、逆序、溫度等保護以及外部故障連鎖停機，與(yu) PLC、軟啟、變頻器等配合，實現電動機自動或遠程控製，監視、控製各個(ge) 工藝設備,保障正常生產(chan) 。
4.118luck新客户端、電能質量、電動機管理及配電室環境監控係統
應用場合（10KV） | 產(chan) 品 | 型號 | 功能 | |
| 10KV進/饋線 |
| AM6-L | 相間電流速斷保護，相間電流速斷保護（可帶低壓閉鎖），相間過電流保護（可帶低壓閉鎖），兩(liang) 段式零序過流保護，反時限相間過流保護（可帶低壓閉鎖），零序反時限過流保護，過負荷保護，控製回路異常告警。 |
10/0.4KV變壓器 | AM6-S | 分合閘位置、手車工作/試驗位置、接地刀閘位置、硬接點信號(保護跳閘、裝置告警、控製回路斷線、裝置異常、未儲(chu) 能、事故總等)、報文(過流、過負荷、超溫報警、過溫報警、裝置告警、PT斷線、CT斷線、對時異常等)、遙控開關(guan) 、故障波形分析(故障錄波、故障波形、故障記錄、跳閘、故障電流電壓)等。 | ||
智能操控裝置 |
| ASD500 | 一次回路動態模擬圖、彈簧儲(chu) 能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、自動溫濕度控製及顯示（標配一路強製加熱）、遠方/就地旋鈕、分合閘旋鈕、儲(chu) 能旋鈕、人體(ti) 感應、櫃內(nei) 照明控製、RS485接口、高壓櫃內(nei) 電氣接點無線測溫。 | |
10KV計量 |
| APM520 | 該儀(yi) 表采用交流采樣技術，能分別測量電網中的電流、電壓、功率、功率因數和電能等參數，可通過麵板薄膜開關(guan) 設置倍率。帶RS-485通訊接口，采用Modbus協議;也可將電量信號轉換成標準的直流模擬信號輸出;或帶開關(guan) 量輸入/輸出，繼電器報警輸出等功能。 | |
弧光保護 |
| ARB5-M | 主控單元，可接20路弧光信號或4個(ge) 擴展單元，配置弧光保護（8組）、失靈保護（4組）、TA斷線監測（4組）、11個(ge) 跳閘出口； | |
ARB5-E | 擴展單元，多可以插接6塊擴展插件，每個(ge) 擴展插件可以采集5路弧光信號： | |||
| ARB5-S | 弧光探頭，可安裝於(yu) 中壓開關(guan) 櫃的母線室、斷路器室或電纜室，也可於(yu) 低壓櫃。弧光探頭的檢測範圍為(wei) 180°，半徑0.5m的扇形區域； | ||
應用場合（0.4KV） | 產(chan) 品 | 型號 | 功能 | |
0.4KV進/出線 |
| APView500 | 相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲(chu) ，內(nei) 存32G，16D0＋22D1，通訊2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太網接口（＋1維護網口）＋1USB接口支持U盤讀取數據，支持61850協議 | |
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| APM520 | 該儀(yi) 表采用交流采樣技術，能分別測量電網中的電流、電壓、功率、功率因數和電能等參數，可通過麵板薄膜開關(guan) 設置倍率。帶RS-485通訊接口，采用Modbus協議;也可將電量信號轉換成標準的直流模擬信號輸出;或帶開關(guan) 量輸入/輸出，繼電器報警輸出等功能。 | |
電能質量 |
| ARC | 測量I、U、Hz、cosΦ，具備過電壓保護、欠流鎖定、電網諧波過大保護功能,可控製電容器的投切，RS485/Modbus協議 | |
| ANSVC | ANSVC低壓無功功率補償(chang) 裝置並聯在整個(ge) 供電係統中，能根據電網中負載功率因數的變化通過控製器控製電力電容器投切進行補償(chang) ,無功功率補償(chang) 裝置采用散件組成方案，主要以電容電抗、投切開關(guan) 、控製器等組成。 | ||
| ANAPF | ANAPF係列有源電力濾波器通過電流互感器采集係統諧波電流，經控製器快速計算並提取各次諧波電流的含量，產(chan) 生諧波電流指令，通過功率執行器件產(chan) 生與(yu) 諧波電流幅值相等方向相反的補償(chang) 電流，並注入電力係統中，從(cong) 而抵消非線性負載所產(chan) 生的諧波電流。 | ||
電動機保護器 | 電機回路 |
| ARD3M | 智能電動機保護器（以下簡稱保護器）適用於(yu) 額定電壓至660V的低壓電動機回路，集保護、測量、控製、通訊、運維於(yu) 一體(ti) 。其完善的保護功能確保電動機安全運行，帶有邏輯可編程功能，可以滿足多種控製方式。可選配不同通訊模塊適應現場通訊需求。該產(chan) 品采用分體(ti) 式結構，由主體(ti) 、顯示單元、互感器組成，可適應各種櫃體(ti) 的安裝。具有許昌開普研究院有限公司、國家繼電保護及自動化設備質量監督檢驗中心檢測合格的型式檢驗報告證書(shu) 和電磁兼容檢驗證書(shu) ， |
配套附件 | 0.4kV電流互感器 |
| AKH-0.66 | 測量型互感器，采集交流電流信號 |
智能網關(guan) |
| Anet係列 | 8個(ge) RS485串口2kV隔離，2個(ge) 以太網接口，支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通訊協議設備的接入，支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上傳(chuan) 協議、支持多中心不同數據服務要求，支持斷點續傳(chuan) ，裝置電源:220VAC/DC。 | |
應用場合（配電室） | 產(chan) 品 | 型號 | 功能 | |
環境監測 | 溫濕度 |
| / | 用於(yu) 配電房溫度和濕度。工作電源：AC/DC85～265V工作溫度：-40.0℃～99.9℃工作濕度：0%RH～99%RH |
煙霧 |
| / | 光電式煙霧傳(chuan) 感;電源正極（DC12V）：+12V，繼電器輸出：常開觸點 | |
水侵 |
| / | 接觸式水浸傳(chuan) 感器，監測變電所、電纜溝、控製室等場所積水情況，工作電源：DC10-30V工作溫度：-20℃~+60℃工作濕度：0%RH~80%RH響應時間：1s繼電器輸出：常開觸點 | |
局方檢測 |
| / | 監測變壓器、開關(guan) 、開關(guan) 櫃的局部放電 | |
門禁 |
| / | 常開型；感應距離：30-50mm材質：鋅合金，銀灰色電度幹接點輸出 | |
攝像機 |
| / | 視頻監控 | |
開關(guan) 量模塊 |
| ARTU-KJ8 | 8路開關(guan) 量輸入,8路繼電器輸出 | |
智能網關(guan) |
| ANet-2E4SM | 4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從(cong) ）、104（主、從(cong) ）、建築能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴展模塊，485擴展模塊,最多可擴展16路。 | |
5.結語
針對水源水水質的特點，烏(wu) 魯木齊紅雁池水廠選擇了３９台在線水質監測設備，建立了完整的在線水質監測係統。通過在線水質監測係統的應用，在線水質監測設備均能夠及時準確地反映水質實際變化情況，監測數據準確可靠，係統運行穩定，將現代化技術和信息化手段融為(wei) 一體(ti) ，大大優(you) 化了水質變化情況的控製率，同時對水廠生產(chan) 及工藝調整過程中水質變化進行了實時監控，從(cong) 而提高了供水的可靠性、安全性。通過本水廠在線監測係統對水質管理工程中的應用的研究發現，水廠要按照水廠水質的實際情況，選擇合適的在線水質監測係統，為(wei) 水廠工藝調整和供水安全提供有利保障。
安科瑞侯文莉
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