【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行諧波處理，通過確定主要諧波源、檢測和計算諧波分量，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)的正常運行。

1.引言

目前，我國水污染問題日益突出，嚴重阻礙了經(jīng)濟社會的發(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)國家標準，城市大中型污水處理廠的用電負荷等級通常考慮二級負荷，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)備是風扇和水泵。特別是曝氣鼓風機、進水提升泵等設(shè)備，單機功率相對較大。此外，由于工藝需要，有許多設(shè)備由變頻器控制。例如，曝氣鼓風機通常由變頻器調(diào)速控制，以調(diào)節(jié)生化池中的曝氣量和供氣壓力，使生化處理達到良好的運行狀態(tài)。進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)備的運行要求。以上都需要大量的PLC控制器來實現(xiàn)。

變壓器、電機、變頻器、PLC控制器等。在污水處理廠的正常運行過程中會產(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、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，監(jiān)測污水廠的總能耗和能耗強度，重點監(jiān)測能源設(shè)備的能效，保護污水廠的安全可靠運行，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)備運維等。，幫助運維管理人員通過一套平臺和一個APP實時了解水務(wù)配電系統(tǒng)的運行情況，并根據(jù)權(quán)限適用于水務(wù)后勤部門的管理需求。

2.3平臺拓撲圖

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、繼電保護和弧光保護配置10kV電壓等級，實現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙控等功能，及時對異常情況進行預(yù)警。

監(jiān)測電流、電壓、有功/無功功率、功率因數(shù)、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數(shù)據(jù)。變壓器、泵和鼓風機。

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，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，提高供電電能質(zhì)量。

2.4.3電動機管理

電機監(jiān)控實現(xiàn)了電機在水中的保護、遠程測量、遠程信任和遠程控制功能。電機保護器可以保護、監(jiān)控和報警過載、短路、缺相、漏電等異常情況。高效準確地反映故障狀態(tài)、故障時間、故障地點及相關(guān)信息，并對電機進行健康診斷和預(yù)防性維護。同時支持PLC、配合軟啟動、變頻器等，實現(xiàn)電機自動或遠程控制，對各工藝設(shè)備進行監(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、標準煤排放等情況。

能源消耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計收集污水廠、自來水廠、水泵站等的用電、用水、燃氣、冷熱消耗。，同比對比分析，計算總能耗和能耗強度，計算標準煤和CO2排放統(tǒng)計趨勢。

能效分析按照三級計量結(jié)構(gòu)分別進行能效分析，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，進行同比和環(huán)比分析，同時對標行業(yè)/國家/國際先jing指標中的污水單耗，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，實現(xiàn)室內(nèi)和工廠照明的智能控制，達到安全、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行監(jiān)測，實現(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)出報警信號，可以指示報警部位，保存報警信息，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電池之間可燃氣體濃度的展示和預(yù)警，以保證污水廠、自來水廠、泵站的安全運行。當可燃氣體或有害氣體濃度超標時，可以自動啟動排氣扇或新風系統(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)、當前發(fā)電功率和累計發(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方法實時監(jiān)控粗格柵、污水提升、細格柵、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)備的運行狀態(tài)。安裝電機保護安裝在低壓電機控制柜或低壓饋電柜中，如格柵清渣機、污水提升泵、回流泵、曝氣風機、加藥泵、濃縮壓濾機、吸沙泵、吸泥泵等。，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、堵塞、逆序、溫度保護和外部故障連鎖停機。、配合軟啟動、變頻器等，實現(xiàn)電機自動或遠程控制，對各工藝設(shè)備進行監(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)

在污水處理廠項目中,應(yīng)根據(jù)實際諧波負載的類型、大小和分布情況,科學(xué)合理地選擇諧波補償方案。可采用單一補償方案,也可同時采用多種補償方案。當電網(wǎng)中需要同時進行諧波和無功補償時,也可采用混合動態(tài)消諧補償裝置。并根據(jù)諧波電流計算,選擇合適的有源電力濾波器型號,以達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)備的安全運行。

參考文獻

[1]孫美君.工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊[M北京:中國電力出版社2005.

[2]王兆安,楊君,劉進軍諧波抑制與無功功率補償M北京機械工業(yè)出版社,1998.

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.05版

[4] 馬建彬，韓海寧，邱俊華，郝華.有源電力濾波器在污水處理廠中的應(yīng)用