施耐德电气：以数字化助力智慧水利高质量实施

2020年以来，除了疫情对我国造成了严重的影响，防洪工作也一直牵动着全国人民的心。据水利部7月消息，今年6月以来，全国已有433条河流发生超警以上洪水，其中109条河流发生超保洪水，33条河流发生超历史洪水；但危难之中，有一组数据却让我们看到了未来的希望，6月份以来，全国洪涝灾害受灾人口、死亡失踪人数、倒塌房屋数量和直接经济损失等数据，与近5年同期相比，分别下降了7.3%、51.2%、69.3%和9.4%，可以看出这次大洪水造成的危害相对较小。究其原因，自然离不开我国对重大水利工程建设的高度重视和持续投入。

投入力度持续增长 智慧水利被“委以重任”

众所周知，我国大大小小共有上千条河流，每年都会遭受不同程度的洪水侵袭，因此，治理水患成为国家亟待解决的最大民生问题，新中国以来兴修水利的开端正是以治淮工程为标志，由此，针对治理江河洪水，解决水资源分布不均的“战役”正式打响。

发展到现在，水利工程已成为保障国家水安全的重要基础设施，同时也是国家基础设施补短板的重要领域。自2014年5月，国务院第48次常务会议要求分步建设172项重大水利工程，6年以来各地区各部门密切协调、加大投入、深化改革，重大水利工程建设取得显著成效。到目前为止，172项重大水利工程已经累计开工146项，在建投资规模超过1万亿元。引江济淮、西江大藤峡水利枢纽、淮河出山店水库等一批标志性的工程陆续开工建设，南水北调东中线一期工程等32项工程已相继建成，发挥了显著的经济、社会和生态效益。而在今年7月的国务院政策例行吹风会上，相关部门表示，今年及后续将安排建设150项重大水利工程，工程匡算总投资约1.29万亿元，这是对日前国务院常务会议有关进一步推进重大水利工程建设决定的落实。

先后两次部署，既是接续，也是拓展和提升。与172项工程相比，150项重大水利工程在继续加强防洪减灾、水资源优化配置、灌溉节水和供水工程建设的同时，还新增了水生态保护修复工程和智慧水利工程两大类型，其中，在智慧水利方面，结合水利网信水平提升三年行动（2019—2021年），和《智慧水利总体方案》启动和实施，水利信息化水平将得到进一步提升，从而有利于通过利用更加先进的数字化技术，有效提升工程联合调度、精准调控和高效监管水平，充分发挥水利工程的体系化综合效益。

实现智能化能效管理 数据监测和系统集成是关键

此次疫情后，水利工程是全国复工最早最快的重大工程，一方面是由于防汛的紧迫性，另一方面也与全社会用水量大幅增加有关。但作为较为传统的基础设施之一，全国各地分布的大量工程设施，特别是其中数量庞大的泵站设备等，对相关方的管理、运维，保障其正常运转，同时达到节能降耗效果来说，制造了更大的困难，由此可以看出，水利工程运营管理的数字化转型也已迫在眉睫。

从政策方面看，在《水利改革发展“十三五”规划》要求，要提高水利工程管理现代化水平，加强水利工程管理制度化、规范化和信息化建设，建立水利基础设施管理信息网络，健全水利工程管理标准规范体系。加强大坝安全监测、水情测报、通信预警和远程控制系统建设，提高水利工程管理信息化、自动化水平。此外，在今年的两会中，还特别针对积极采取措施降低能耗这个话题进行了深入探讨，这也成为了推动水利行业采用先进技术提高能效的动力之一。

在水利工程中，泵站的管理尤为重要，在这一方面，现阶段为更大程度地保障泵站设施安全可靠，相关部门要求需要进行人工巡检运维，同时在本地实施对泵站的自动化控制，将诸如水文、流量、水质等泵站生产运维数据接入到管控平台，协助解决安全、能效等问题。传统的水利泵站系统架构都是每套机组、供配电系统等会使用独立的控制器和控制单元来控制，并以星型的网络连接到一台交换机上，然后将数据上传到监控层。这种方式不但成本高昂，而且数据传输也不够稳定，也缺乏对现场情况的记录和分析能力，对于供配电系统来说，有可能造成远程调度中心发现现场数据中断，而现场控制器又无法判断和记录故障信息，对相关人员快速定位和排除故障造成了很大困难，不但浪费人力资源、效率低下，也难以保障供电质量。

作为中低压配电和自动化领域的专家，施耐德电气认为，通过将电气化和自动化技术融合构建统一的管理平台，赋能管理人员从全局层面对能源和运营系统进行分散控制和集中管理，实时掌握系统状态，满足更全面的管理需求，最大程度优化运行和供电可靠性，提高运维效率和节能降耗效果，其中的关键正是对各个泵站内配电及运营系统运行数据的精准采集，对这些“流动”的数据进行深入分析，并转为有价值的信息。

在泵站的能效管理平台架构中，包含设备运行层、网络层、应用管理层、以及能源数据分析层四个应用层面，不同层面支撑不同业务管理功能。系统平台需要集变配电系统的生产、传输、分配过程的全面监测管理解决方案，确保所有系统的全面的数据监测，并可上传到指定服务器，且能够及时性报警响应，对能源进行分解和重组、数据分析，从而提高能源综合使用的可靠性和能效。

对此，基于EcoStruxure架构与平台，施耐德电气能够提供覆盖中低压变频器、元器件及配电柜、UPS不间断电源等互联互通的产品，PSO/PME电能管理软件、SCADA工艺监控软件、AVEVA系统平台（原Wonderware）软件及PLC控制器等边缘控制系统，并能够无缝接入第三方BIM及3D软件和应用，结合全生命周期的专业服务，构成完整的能效和运营管理平台，帮助用户全方位支撑泵站内各系统的实时监测、供给管理和运维管理等工作，实现中低压一体化和各类关键信息的统一管理，对用能供能单位和不同环节的运行状态进行有效监管，赋能人员对泵站进行全面管理，节约人力成本的同时，提高效率，并通过对数据进行深入的分析，为系统的持续优化提供科学的依据，切实保障电能质量和可靠性，工艺段能耗和运行管理的前端控制和评估，为配电和运营系统的智能化管理的持续改进提供科学的依据。

通过对数字化技术的更多应用，该能效和运营管理平台能够对底层中低压设备包括温度、电流、电压等参数和各类重要运行信息进行全面的监控，并分析断路器、电涌保护器等的老化程度，便于及时的改造和更换，同时也能够将SCADA系统采集的相关工艺段参数， AVEVA系统平台采集的有关各泵站运行情况、视频监控、水文、气象等各类信息进行汇总，并将用能状态和评估分析展示给用户，助力其做出改善决策；在通讯方面，支持Modbus、HTTP、Modbus TCP/IP、FTP、SNMP (MIB II)、IEC61850及IEC104等多种协议，确保数据传输的稳定及时；同时，平台通过将电力监控和能源数据分析专业知识和领先技术相结合，以及对BIM/3D+GIS软件的应用，可实现更快速、准确的故障定位，助力对电气资产能源设备进行全生命周期的高效维护。

数字化方案落地 为行业发展指引方向

2019年，基于与国网在某泵站智能化试点项目中的合作基础，以及客户对于智能化水务解决方案效果的高度认可，施耐德电气得以助力南水北调工程中段系列泵站系统的智能化建设。

由于该段路工程泵站数量多、位置分散，为能耗管理带来重重困难，针对以上挑战，施耐德电气提供了包括智能低压柜、中压柜、变压器及中压变频器等底层产品，不但保障了稳定可靠的供电，还实现了对配电系统数据的全面采集，从而打通了中低压系统及不同位置系统间的信息孤岛；此外，通过部署包括电能管理系统、运维专家等边缘控制系统，形成了对大量数据的统一收集，并经过专业的分析输出有价值的信息，帮助客户无论在远程还是现场，都可以全面掌握高度分散的设备和系统的资产状态、用能情况等，并具备故障报警和定位功能，使运维人员能够更及时地排除故障，化解风险；能够更加深入地对实时数据和历史数据进行比对分析，结合专业行业洞察和服务，帮助客户实现持续性的能效管理优化。

该项目的成功实施，不但为客户实现南水北调中线泵站配电系统全面集中管理打下了坚实基础，其高度智能化水平的体现也为我国更多智慧水利工程的建设提供了重要的参考和方向。

加强水利工程的建设和改善，不但对防洪防灾起到重要作用，同样有利于包括灌溉和排水、水力发电、城镇供排水以及环保等方面的进步。水因流动而有灵性，治水同样需要“流动”的力量变得智慧，为此，施耐德电气将继续发挥在中低压配电及自动化领域的专长，并利用数字化技术，携手更多产业链合作伙伴，共同实现对水利工程能效管理的智慧赋能。