信息技術的高速發展，控制軟件的多樣性開發及設備檢測元件的更新換代，促進了水處理廠控制系統向精細化、數據化、智慧化的推廣應用。伴隨著控制技術的發展，對用電設備管理、監測元器件的安全提出了更高的要求。為滿足水處理廠設備安全、高效、穩定運行的智能化管理需要，需建立一套完整的電氣安全監測系統。本文對電氣安全監測系統的系統功能、系統架構、布置原則，及系統設計要點做了詳細闡述，希望為設計同行提供參考與借鑒。

　　關鍵詞：水處理廠；電氣設備控制；設備防護；安全監測；設備管理

　　0引言

　　現代化水處理廠中智能化、大數據等自動化技術的應用依托于現場電氣設備、控制設備、智能檢測元件。現場電氣設備、控制設備、智能檢測元件運行的好壞直接影響智能控制系統的運行，為此建立一套完備的設備管理、保護系統，解決設備運維和管理的困擾，保障系統運行是必要的。系統為解決設備安全運維需求，響應集約化發展策略，實現設備運維業務由“粗放式”向“精益化”“分散式”向“集約化”的轉變，使設備穩定高效運行，解決設備被動維護、故障跟蹤難、數據鏈路故障解決慢、故障點無法快速定位等問題，同時使管理人員實時、準確、全面科學地了解電氣設備的實際運行狀態，及時發現故障點，需要建立一套電氣安全監測運維體系，以滿足機房綠色、安全、高效、穩定的智能化管理需要。同時，在進行水處理廠電氣設備的日常維護中，相關維護人員必須要詳細了解設備的運行原理，對日常運行中容易出現故障隱患的部分進行詳細排查，并做好故障問題的記錄工作，并歸納到系統中，完善系統軟件。對于某一種具有同類性故障問題，系統應能提示顯示。例如，電氣控制系統中的傳感器故障率較高，而傳感器出現問題的解決方法是相類似的，系統形成管理檔案，故障時加以提示，以提高維修效率。電氣控制設備中，對于較為特殊控制模塊的設備進行單獨維護和處理的提示，形成故障預防體系。

　　1系統建設目標及功能

　　1.1系統建設目標

　　建設一套集智能化監測、控制、預警、運維為一體的智能化管理平臺，此平臺作為中控自動控制系統平臺的一個子平臺，把機房、MCC配電系統、環境系統、UPS、PLC、現場主要控制設備、門禁、視頻等報警、管理集成到統一管理平臺，用戶可通過遠程桌面或移動App訪問系統。平臺提供多元冗余報警機制，若出現越限或者變位等預警、告警信息，能及時準確地通知到相關人員且提供聯動控制、統計查詢、資產管理、日志管理、權限管理等增值服務。利用智能感知技術、數據通信技術、物聯網和計算機技術，對水處理廠的動力、環境、網絡設備、安防等實時運行狀態、運行數據，采用動態畫面，形象、準確地展示在控制系統中，并依托系統服務器，采用分布式體系架構、系統控制網絡，將監控數據傳至控制中心，實現設備智能化運維管理，保障系統無運維盲點。同時，一旦出現故障或設備有安全預警點，及時通過運維流程進行派單，控制人員可根據需要，靈活設置定向推送，根據報警級別、維護崗位，以多方式（如短信、語音、聲光等）告知設備的運維人員。

　　1.2系統實現功能

　　1）與自控系統智能聯動控制：系統支持聯動設置，支持與自控系統相關的邏輯和算數自定義表達，形成各種智能邏輯的控制反饋。2）電氣MCC與自控系統集中報警：系統支持通訊故障、設備配置錯誤、采集信號錯誤報警，支持故障信號采集、故障信號辨別、報警時間記錄及設置、同類報警信號歸類及分步報警等，支持故障解除、報警提示自動回復功能。3）數據歸納、保存及自動整理：建立關系型數據庫，將每次報警、維修記錄、故障原因分類列表，并形成事故處理索引，在同類故障發生時，自動生成處理提示，供維修人員參考。4）設備資產管理：建立設備分檔、分類管理，包含各主要控制設備檔案（如入庫時間、安裝時間、安裝地點、維護周期、維護記錄、故障記錄、運行時間等），資產管理檔案可自動生成列表，可導出、推送和打印。5）與視頻監控系統聯動：設備發生故障時，系統自動連接對應區域的視頻監控攝像機進行畫面錄制，并回溯前10min的畫面及保存后10min的畫面，匯總成事故現場畫面并推送到相應的報警應用程序，供事故分析所用。6）快速查詢：支持復雜條件組態查詢，數據查詢速度不受存儲數據量大小或系統運行時間影響，可對歷史數據、報警數據、系統日志、資產管理等信息進行查詢和統計，可按分鐘、小時、天、月、年統計功能，支持導出EXCEL且直接打印功能，支持曲線、柱狀、餅狀等多種表現形式。

　　2系統方案構架

　　電氣安全監測及設備管理系統包括：MCC動力配電監測系統、PLC系統配電監測系統、PLC系統I/O模塊保護系統、儀表檢測設備保護系統、視頻監控系統、設備保護及聯動系統、控制系統設備的聯動與推送系統、事故仿真回放、運維管理、事故分析等，各部分功能及配置如圖1所示。2.1MCC配電系統1）MCC主進線和重要回路饋線，安裝智能檢測儀表，實時采集電壓、電流、開關狀態、功率因數、諧波等信號，實時監控系統電源質量，并形成完整記錄。2）應安裝電纜感溫、柜內感煙措施。3）應安裝SPD、環境溫度保護，對于SPD計數、損壞狀態等應完整記錄。4）MCC系統內設備控制檢測信號的收集、歸納。

　　2.2PLC系統配電

　　PLC進線采用智能型UPS配電柜，智能電源安全系統包括以下供配電模塊系統：1）精密柜體。2）配電模塊、UPS模塊、電池模塊。支持過載告警及處理，維修旁路，支持LCD顯示電池容量，市電模式、電池模式、旁路模式，故障指示燈。3）配置安全M。支持濾波處理，支持監測告警、故障告警、零地電壓告警（可選）及1～5路浪涌故障告警，支持獨立監控、集中監控方式。4）配置中控設備監控模塊，并將數據上傳。2.3PLC系統I/O模塊的保護PLC柜的選用應有一定的電磁屏蔽保護措施，I/O板應進行以下保護：1）I/O輸出模塊應加裝隔離輸出繼電器，以無源觸點方式連接電氣控制回路。2）I/O輸入模塊應加裝光電隔離措施。3）室外信號輸入應安裝SPD保護，采集SPD損壞狀態。

　　2.4儀表檢測設備的保護

　　儀表檢測設備應進行以下保護：1）儀表電源應安裝SPD防護。2）儀表4mA～20mA信號輸出應安裝SPD防護。3）儀表應可靠接地保護。

　　2.5視頻監控系統設備的保護

　　視頻監控系統設備應進行以下保護：1）視頻攝像機電源應安裝SPD防護。2）視頻攝像機信號輸出應安裝SPD防護。3）視頻監控系統應可靠接地保護。4）視頻監控系統的安裝應能觀察到車間各主要設備的運行情況。

　　2.6控制系統設備檔案

　　1）用電設備（水泵、鼓風機等）電流、電壓、功率等歷史數據收集。2）建立用電設備采購時間、安裝時間、安裝地點、維護時間次數、故障等運維檔案。3）系統自動完成設備歸類、故障歸類并形成表格。

　　2.7控制系統設備的聯動與推送

　　設備運維管理系統與控制中心控制系統實現數據共享，作為系統聯動控制的保障和參考，保障控制系統平穩運行，提高效率，減小設備折損率。根據設備管理方式、報警級別等，實現故障層級推送，所有故障在控制系統操作員畫面顯示。一般設備故障通過手機APP進行多形式（短信、語音等）推送至運維人員；重大故障通過手機APP進行多形式（短信、語音等）推送至運維人員及相關部門領導、公司領導等。在故障推送過程中，根據建立的各種檔案信息（如事故級別、故障維護方案建議等），同時推送至運維人員，以降低維修時間。

　　3結語

　　隨著水處理廠智能化程度逐步提高，如何保證水處理設備的高效、安全運行，顯得尤為重要。相應地，根據不同建設單位對電氣控制和設備防護、聯動保護的要求，建立相關設備管理系統將是日后的一個重要環節。電氣安全監測系統將動力系統、環境系統、UPS、PLC、現場主要控制設備、門禁、視頻等報警、管理集成到統一管理平臺，呈現了遠程可視化管理功能，達到了提高水處理廠的工作效率，降低維護成本，確保出水水質的宗旨與目的。相信系統會隨著工程的積累而繼續完善，并與SCADA系統完美融合，該控制系統能夠進一步降低水廠能源消耗及運行成本，保障水處理效果達到最佳。

　　作者:劉忠祥 解存福 丁查明 劉杰