淺(qian)談安(an)科(ke)瑞電力監(jian)控(kong)在(zai)生(sheng)物(wu)制(zhi)藥(yao)企業變配(pei)電系(xi)統(tong)自(zi)動(dong)化(hua)改造的(de)應(ying)用

安(an)科(ke)瑞電氣股(gu)份(fen)有(you)限(xian)公司 上(shang)海嘉(jia)定 201801

摘(zhai)要(yao)：本(ben)文(wen)分(fen)析生(sheng)物(wu)制(zhi)藥(yao)企業的能(neng)耗特點(dian)，提(ti)出(chu)壹種適(shi)合(he)生物(wu)制(zhi)藥(yao)企業的管(guan)理構架方案(an)，以提高變(bian)配電系(xi)統(tong)自(zi)動(dong)化(hua)管理(li)水(shui)平，減少(shao)系(xi)統(tong)從(cong)故(gu)障(zhang)中恢(hui)復(fu)的(de)時間。系(xi)統(tong)具備(bei)變配(pei)電設(she)備(bei)和大(da)功率設(she)備(bei)關鍵(jian)參數(shu)監(jian)控(kong)、報警和統(tong)計(ji)功能(neng)，保(bao)障(zhang)企業的安(an)全(quan)生產。 

關鍵(jian)詞：ISA95；IEC61850；變配電(dian)系(xi)統(tong)；自(zi)動(dong)化(hua)

  生物(wu)制(zhi)藥(yao)廠房對生(sheng)產環境(jing)要(yao)求(qiu)高，需(xu)大量高能(neng)耗空調和動(dong)力(li)設(she)備(bei)。生產工(gong)藝復(fu)雜要(yao)求(qiu)設(she)備(bei)持(chi)續工(gong)作。如(ru)果(guo)出(chu)現閃(shan)電或(huo)跳(tiao)閘都(dou)將(jiang)導(dao)致生 產中斷，數(shu)據(ju)丟失，給生產安(an)全(quan)帶來(lai)風(feng)險(xian)。因此提(ti)高供電穩定(ding)性(xing)對生(sheng)物(wu) 制(zhi)藥(yao)企業十分(fen)必(bi)要(yao)。由(you)於故(gu)障(zhang)具有(you)偶(ou)然性(xing)和(he)突(tu)發性，傳(chuan)統(tong)值班(ban)方式(shi)難(nan)以(yi)及(ji)時恢(hui)復(fu)供電。而變(bian)配電(dian)自(zi)動(dong)化(hua)系(xi)統(tong)能夠(gou)快速(su)統(tong)計(ji)能耗數(shu)據(ju)，監(jian)控(kong)變壓(ya)器和(he)環網(wang)櫃狀(zhuang)態，並(bing)通過遠程(cheng)操(cao)作及(ji)時恢(hui)復(fu)供電。 

  隨(sui)著自(zi)動(dong)化(hua)和信(xin)息(xi)化(hua)技術(shu)發展，將(jiang)能(neng)源管理系(xi)統(tong)（EMS）整(zheng)合(he)到監(jian)控(kong)系(xi)統(tong)中已成(cheng)為(wei)趨勢(shi)。底層數(shu)據(ju)來(lai)自(zi)SCADA，復(fu)雜數(shu)據(ju)通過外部(bu) 系(xi)統(tong)處理(li)後反(fan)饋(kui)給生產智能系(xi)統(tong)。目前主(zhu)流(liu)scada 供應商(shang)都(dou)推出(chu)自(zi)己(ji)監(jian)控(kong)系(xi)統(tong)，如 wonderware WSP平臺(tai)、西門子(zi)XHQ平臺(tai)、羅(luo)克韋爾(er)Tingworx平臺(tai)。這(zhe)些(xie)平臺(tai)可(ke)以(yi)集成(cheng)：展示(shi)、操(cao)作、配(pei)方(fang)、質(zhi)量(liang)、環境監(jian)控(kong)、維保(bao)、移動(dong)客戶(hu)端(duan)、能源管理等(deng)功(gong)能(neng)。 

  IEC61850 協議（電(dian)力(li)自(zi)動(dong)化(hua)標準）提出(chu)公共(gong)通信標準和設(she)備(bei)規範， 實現系(xi)統(tong)的無(wu)縫銜(xian)接(jie)；並(bing)將(jiang)變(bian)電配(pei)電(dian)通(tong)信(xin)系(xi)統(tong)分(fen)為(wei)3層：站(zhan)控(kong)層、間隔(ge) 層、過程(cheng)層，其結(jie)構如(ru)圖3所示(shi)

站(zhan)控(kong)層功能(neng)是通過高速(su)網(wang)絡匯總(zong)全(quan)站(zhan)的實時數(shu)據(ju)信息(xi)，不(bu)斷(duan)刷新實時數(shu)據(ju)庫；按規(gui)約將(jiang)數(shu)據(ju)信息(xi)發送到控(kong)制中心；接(jie)收控(kong)制中心命令並轉(zhuan)向(xiang)間隔(ge)層、過程(cheng)層執(zhi)行；具(ju)有(you)對間隔(ge)層、過程(cheng)層設(she)備(bei)的在(zai)線(xian)維護、組(zu)態和(he)參數(shu)修(xiu)改功能。間隔(ge)層功能(neng)是匯總(zong)本(ben)層過程(cheng)實時數(shu)據(ju)信息(xi)，具(ju)有(you)對壹 次設(she)備(bei)保(bao)護控(kong)制功能；優(you)先控(kong)制數(shu)據(ju)采集、統(tong)計(ji)運(yun)算(suan)和(he)發出(chu)控(kong)制命令；具有(you)承上(shang)啟下(xia)的通(tong)信功能，同(tong)時與(yu)過程(cheng)層及站(zhan)控(kong)層高速(su)通信；必(bi)要(yao)時，上(shang)下網(wang)絡接(jie)口都采(cai)用(yong)信息(xi)通(tong)道冗方式(shi)，保(bao)證通(tong)信可(ke)靠性(xing)。過程(cheng)層是指電(dian)氣設(she)備(bei)的智能化(hua)部(bu)分(fen)，按主(zhu)要(yao)功(gong)能(neng)可(ke)以(yi)分(fen)為(wei)三(san)類

  (1）電(dian)力運(yun)行實時的電(dian)氣量(liang)檢(jian)測；

  (2）運(yun)行設(she)備(bei)的狀(zhuang)態參(can)數(shu)檢(jian)測；

  (3）操(cao)作控(kong)制執(zhi)行與(yu)驅動(dong)。 

  在(zai)站(zhan)控(kong)層和間隔(ge)層之間的(de)網(wang)絡采(cai)用(yong)抽(chou)象(xiang)通(tong)信服(fu)務接(jie)口，映(ying)射到制造 報(bao)文(wen)規範（MMS），傳(chuan)輸控(kong)制協議/網(wang)際協(xie)議（TCP/IP）采(cai)用(yong)以(yi)太(tai)網(wang)或光(guang)纖網(wang)。在(zai)間隔(ge)層和過程(cheng)層之間的(de)網(wang)絡采(cai)用(yong)單點(dian)向(xiang)多點(dian)的(de)單項(xiang)傳(chuan)輸以(yi)太(tai)網(wang)。變電(dian)站(zhan)內的(de)電子(zi)設(she)備(bei)（IED，測控(kong)單元和(he)繼(ji)電保(bao)護)均(jun)采(cai)用(yong)統(tong)壹的協議如(ru) modbus，通(tong)過網(wang)路進(jin)行(xing)信(xin)息(xi)交(jiao)換。IEC61850 規(gui)範電力設(she)備(bei)和設(she)備(bei)組件(jian)的(de)建模，定(ding)義(yi)了(le)公共(gong)數(shu)據(ju)格式(shi)、標識符、行為(wei)和控(kong)制，例如變電站(zhan)和饋(kui)線(xian)設(she)備(bei)（斷路(lu)器、電壓(ya)調節(jie)器和(he) 繼電(dian)保(bao)護等(deng)）。協(xie)議顯著(zhu)降(jiang)低(di)數(shu)據(ju)管理費(fei)用(yong)、減少(shao)工(gong)程(cheng)量(liang)、簡化(hua)數(shu)據(ju)維 護、減少(shao)由(you)於配(pei)置錯誤(wu)而引起(qi)的系(xi)統(tong)停機時間。采(cai)用該標準，變配(pei)電設(she)備(bei)具有(you)自(zi)述(shu)、自(zi)診(zhen)斷和即(ji)插即(ji)用的(de)特性，方便(bian)了(le)系(xi)統(tong)的集成(cheng)，降(jiang)低(di)了(le)變(bian)配(pei)電系(xi)統(tong)自(zi)動(dong)化(hua)的工(gong)程(cheng)費(fei)用(yong)。

3.1 變配(pei)網(wang)自(zi)動(dong)化(hua)系(xi)統(tong)組成(cheng) 

  配網(wang)自(zi)動(dong)化(hua)系(xi)統(tong)遵循(xun)分(fen)布式(shi)結(jie)構和(he)集中控(kong)制的設(she)計(ji)思想，站(zhan)控(kong)層包 含監(jian)控(kong)系(xi)統(tong)（或監(jian)控(kong)平臺(tai))主(zhu)機；間隔(ge)層包含交(jiao)換機、網(wang)關等(deng)設(she)備(bei)； 過程(cheng)層包括配(pei)變(bian)終端(duan)設(she)備(bei)（TTU）、饋(kui)線(xian)終端(duan)單元（FTU）、配(pei)電(dian)終端(duan)單 元（DTU）、遠程(cheng)終端(duan)單元（RTU）、數(shu)字(zi)電(dian)表等(deng)設(she)備(bei)。其中 TTU 監(jian)測並(bing) 記(ji)錄(lu)配(pei)電變(bian)壓(ya)器運(yun)行工(gong)況。FTU 是在(zai)饋(kui)線(xian)開光(guang)旁的開(kai)關監(jian)控(kong)裝置。DTU 采(cai)集開(kai)關設(she)備(bei)的位置、電(dian)壓(ya)、功率等數(shu)據(ju)並進行(xing)急(ji)速，進(jin)行(xing)分(fen)合(he)閘操(cao)作。

3.2 變(bian)配(pei)網(wang)主(zhu)要(yao)特點(dian) 

  變(bian)配(pei)網(wang)作為(wei)電力(li)系(xi)統(tong)的最(zui)終環節(jie)，其自(zi)動(dong)化(hua)系(xi)統(tong)數(shu)據(ju)龐大、拓(tuo)撲(pu)復(fu)雜，主(zhu)要(yao)有(you)以下(xia)特點(dian)：   （1）通(tong)訊節(jie)點(dian)多(duo)，需(xu)安(an)裝大(da)量(liang)的(de)通信(xin)終端(duan)。 

  （2）節(jie)點(dian)分(fen)散，設(she)備(bei)分(fen)部(bu)在(zai)園(yuan)區的(de)各(ge)功能建築(zhu)。 

  （3）數(shu)據(ju)量大，采(cai)集包括電(dian)流(liu)、電壓(ya)、開關(guan)位置、溫(wen)度等(deng)狀(zhuang)態變(bian)量。 

3.3 通(tong)訊方式(shi)和系(xi)統(tong)結(jie)構 

  目(mu)前自(zi)動(dong)化(hua)系(xi)統(tong)的主(zhu)要(yao)通(tong)信(xin)方(fang)式(shi)有(you)：光(guang)纖通信(xin)、配電(dian)線(xian)路載波(bo)通(tong)信(xin)、無(wu)線(xian)公網(wang)網(wang)絡和(he)無(wu)線(xian)網(wang)絡通(tong)信(xin)。光(guang)纖通訊具有(you)傳(chuan)輸量(liang)大(da)、傳(chuan)輸速(su)度(du)快、傳(chuan)輸距(ju)離長、特點(dian)。載波(bo)通(tong)訊是利用(yong)電源線(xian)傳(chuan)遞高配(pei)載 波(bo)信(xin)號(hao)，具(ju)有(you)投資少(shao)，管理(li)維護方(fang)便(bian)、覆蓋廣(guang)，安(an)全(quan)可(ke)靠等(deng)有(you)點(dian)，但(dan)這種(zhong)方式(shi)信息(xi)量(liang)小(xiao)，主(zhu)要(yao)用(yong)於大(da)型(xing)輸電(dian)網(wang)。無線(xian)公網(wang)通信(xin)使用(yong) GPRS、3G等，移(yi)動(dong)無線(xian)網(wang)絡適(shi)用(yong)於間歇(xie)性(xing)、突發性或少(shao)量的(de)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸，適(shi)用(yong)於不(bu)變敷設(she)光(guang)纖的地(di)區。無(wu)線(xian)專(zhuan)網(wang)通訊使用(yong) DT-LTE、WiMAX、WIFI等，傳(chuan)輸寬(kuan)帶(dai)高等(deng)優(you)點(dian)，適(shi)用(yong)於位置偏(pian)僻(pi)的(de)設(she)備(bei)。Modbus通信(xin)是壹種串行通訊協議，具(ju)有(you)速度(du)快、穩定(ding)、易(yi)實現總(zong)線(xian)、成本(ben)低(di)廉(lian)等優(you)點(dian)，生(sheng)物(wu)制(zhi)藥(yao)企業設(she)備(bei)布局(ju)分(fen)散，因此變(bian)配(pei)網(wang)站(zhan)控(kong)層和間隔(ge)層主(zhu)體(ti)采(cai)用(yong)工(gong)業以太(tai)網(wang)專(zhuan)網(wang)通信(xin)，部(bu)分(fen)設(she)備(bei)采用(yong)無線(xian)專(zhuan)網(wang)通信(xin)。近距(ju)離節(jie)點(dian)使用(yong)網(wang)線(xian)通訊，遠距(ju)離節(jie)點(dian)使用(yong)光(guang)纖，不便(bian)敷設(she)光(guang)纖的節(jie)點(dian)采(cai)用(yong) WiFi通(tong)訊。過程(cheng)層設(she)備(bei)統(tong)壹采用 Modbus通信，通過串口服(fu)務器(qi)或 WIFI設(she)備(bei)服(fu)務器(qi)和將(jiang)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸至(zhi)以太(tai)網(wang)SCADA采集服(fu)務器(qi)，EMS系(xi)統(tong)從(cong)SCADA系(xi)統(tong)提取(qu)數(shu)據(ju)，並進行(xing)可(ke)視(shi)化(hua)展示(shi)。 

  AcrelEMS-BP能效(xiao)管(guan)理(li)系(xi)統(tong)，集電(dian)力監(jian)控(kong)、能源管理、設(she)備(bei)運(yun)維於壹體(ti)。平臺(tai)采(cai)用(yong)自(zi)動(dong)化(hua)、信息(xi)化(hua)技術(shu)和(he)集中管理模式(shi)，對企(qi)業的生(sheng)產、輸配(pei)和(he)消(xiao)耗環節(jie)實行集中扁(bian)平化(hua)的動(dong)態監(jian)控(kong)和數(shu)據(ju)化(hua)管理(li)，監(jian)測企(qi)業電、水(shui)、氣、冷(leng)熱(re)量及(ji)壓(ya)縮空(kong)氣(qi)等(deng)各(ge)類能源的消(xiao)耗情況，通過數(shu)據(ju)分(fen)析、挖(wa)掘和(he)趨勢(shi)分(fen)析，幫(bang)助(zhu)企業針對各(ge)種能源需求(qiu)及(ji)用(yong)能(neng)情況、能源質(zhi)量(liang)、產品能源單耗、各(ge)工(gong)序(xu)能耗、工(gong)藝、車間、產線(xian)、班組(zu)、重(zhong)大(da)能(neng)耗設(she)備(bei)等的(de)能源利用情況等進(jin)行能(neng)耗統(tong)計(ji)、同環(huan)比(bi)分(fen)析、能(neng)源成本(ben)分(fen)析、碳(tan)排(pai)分(fen)析，為(wei)企業加強(qiang)能源管理，提(ti)高能(neng)源利用效(xiao)率、挖(wa)掘節(jie)能潛力、節(jie)能評估(gu)提(ti)供基(ji)礎(chu)數(shu)據(ju)和支持(chi)。

4.1平臺(tai)組(zu)成(cheng)

  安(an)科(ke)瑞生物(wu)制(zhi)藥(yao)能效(xiao)管(guan)理(li)系(xi)統(tong)是壹個深(shen)度集成(cheng)的自(zi)動(dong)化(hua)平臺(tai)，它集成(cheng)35KV/10KV的10KV/O.4KV電力(li)監(jian)控(kong)系(xi)統(tong)、智能馬(ma)達(da)監(jian)控(kong)系(xi)統(tong)、能耗管理系(xi)統(tong)、電氣(qi)火(huo)災(zai)監(jian)控(kong)系(xi)統(tong)、防火(huo)門監(jian)控(kong)系(xi)統(tong)、消(xiao)防設(she)備(bei)電源系(xi)統(tong)、消(xiao)防應急(ji)照(zhao)明和(he)疏(shu)散指示(shi)系(xi)統(tong)，充(chong)電(dian)樁(zhuang)管(guan)理(li)系(xi)統(tong)。用戶(hu)可(ke)通(tong)過瀏覽(lan)器(qi)、手(shou)機APP獲(huo)取(qu)數(shu)據(ju)，通過壹個平臺(tai)即(ji)可(ke)對制(zhi)藥(yao)廠區全(quan)局(ju)的(de)用(yong)電(dian)和用電安(an)全(quan)進行(xing)集中監(jian)控(kong)、統(tong)壹管理、統(tong)壹調度，同時滿足(zu)用(yong)戶(hu)用電(dian)可(ke)靠、安(an)全(quan)、穩定(ding)、有(you)效、有(you)序(xu)的要(yao)求(qiu)。

4.2平臺(tai)拓(tuo)撲(pu)圖

4.3平臺(tai)子(zi)系(xi)統(tong)

  （1）電力(li)監(jian)控(kong)主(zhu)要(yao)針對10/0.4kV地(di)面或地(di)下變電所，對變(bian)電所高壓(ya)回路(lu)配置微(wei)機保(bao)護裝置及(ji)多(duo)功(gong)能儀表(biao)進(jin)行保(bao)護和(he)監(jian)控(kong)，對0.4kV出(chu)線(xian)配置多(duo)功(gong)能(neng)計(ji)量儀(yi)表，用(yong)於測控(kong)出(chu)線(xian)回路(lu)電氣參數(shu)和(he)用能情況，可(ke)實時監(jian)控(kong)高低(di)壓(ya)供配電系(xi)統(tong)開關(guan)櫃、變(bian)壓(ya)器微(wei)機保(bao)護測控(kong)裝置、發電機控(kong)制櫃、ATS/STS、UPS，包括遙(yao)控(kong)、遙信、遙測、遙(yao)調(tiao)、事(shi)故(gu)報(bao)警(jing)及記(ji)錄(lu) 

   

（2）能(neng)耗管理系(xi)統(tong)

  建立(li)的(de)能耗監(jian)測管(guan)理(li)系(xi)統(tong)，對生(sheng)物(wu)制(zhi)藥(yao)各(ge)點(dian)位的能(neng)源使用(yong)、報警(jing)等(deng)情況進行(xing)實時的監(jian)控(kong)。以便生物(wu)制(zhi)藥(yao)用戶(hu)能夠(gou)實時的監(jian)測各(ge)個點(dian)位的運(yun)作情況，同時能更(geng)快速(su)的(de)掌握點(dian)位的報(bao)警(jing)，並為(wei)生物(wu)制(zhi)藥(yao)削峰(feng)填谷、調整(zheng)負載等(deng)技改措施提(ti)供數(shu)據(ju)支撐。

 

 

（3）馬(ma)達(da)監(jian)控(kong)

  馬達(da)監(jian)控(kong)實現對管(guan)廊電機的(de)保(bao)護、遙(yao)測、遙(yao)信(xin)、遙控(kong)功能，實現對電(dian)機過載、短(duan)路、缺相(xiang)、漏電等(deng)異常情況的保(bao)護、監(jian)測和(he)報(bao)警。在(zai)需(xu)要(yao)的(de)情況下可(ke)以(yi)設(she)置聯動控(kong)制。

（4）智慧(hui)消(xiao)防

  智慧(hui)消(xiao)防雲平臺(tai)基(ji)於物(wu)聯網(wang)、大數(shu)據(ju)、雲計(ji)算(suan)等(deng)現(xian)代信(xin)息(xi)技術(shu)，將(jiang)分(fen)散的火(huo)災(zai)自(zi)動(dong)報警設(she)備(bei)、電氣(qi)火(huo)災(zai)監(jian)控(kong)設(she)備(bei)、智慧(hui)煙感(gan)探(tan)測器(qi)、智慧(hui)消(xiao)防用水(shui)等設(she)備(bei)連接(jie)形成網(wang)絡，並(bing)對這(zhe)些(xie)設(she)備(bei)的狀(zhuang)態進(jin)行智能化(hua)感知(zhi)、識別、定(ding)位，實時動態采(cai)集消(xiao)防信息(xi)，通(tong)過雲平臺(tai)進(jin)行(xing)數(shu)據(ju)分(fen)析、挖(wa)掘和(he)趨勢(shi)分(fen)析，幫(bang)助(zhu)實現科(ke)學預(yu)警火(huo)災(zai)、網(wang)格化(hua)管理(li)、落(luo)實多元(yuan)責(ze)任監(jian)管等(deng)目(mu)標。實現了(le)無(wu)人(ren)化(hua)值守(shou)智慧(hui)消(xiao)防，實現智慧(hui)消(xiao)防“自(zi)動(dong)化(hua)"、“智能化(hua)"、“系(xi)統(tong)化(hua)"需求(qiu)。從(cong)火(huo)災(zai)預(yu)防，到火(huo)情報警(jing)，再到控(kong)制聯動，在(zai)統(tong)壹的系(xi)統(tong)大平臺(tai)內(nei)運(yun)行，用(yong)戶(hu)、安(an)保(bao)人員(yuan)、監(jian)管單位都能(neng)夠(gou)通過平臺(tai)直(zhi)觀地(di)看到每(mei)壹棟建築(zhu)物(wu)中各(ge)類消(xiao)防設(she)備(bei)和傳(chuan)感器(qi)的(de)運(yun)行狀(zhuang)況，並能(neng)夠(gou)在(zai)出(chu)現細節(jie)隱(yin)患、發生火(huo)情等緊急(ji)和非(fei)緊急(ji)情況下，在(zai)幾(ji)秒時間內(nei)，相(xiang)關(guan)報警和(he)事(shi)件(jian)信(xin)息(xi)通(tong)過手(shou)機短(duan)信、語音電(dian)話、郵(you)件(jian)提(ti)醒和APP推送等手(shou)段(duan)，就(jiu)迅速(su)能(neng)夠(gou)迅速(su)通(tong)知到達(da)相(xiang)關(guan)人員(yuan)。

（5）充(chong)電(dian)樁(zhuang)管(guan)理(li)平臺(tai)

  充(chong)電(dian)樁(zhuang)在(zai)“源、網(wang)、荷、儲、充(chong)"信(xin)息(xi)能(neng)源結(jie)構中是必(bi)*。充(chong)電(dian)樁(zhuang)應(ying)用(yong)管理同(tong)樣(yang)是校園(yuan)生活(huo)服(fu)務中必(bi)*壹部(bu)分(fen)。

  5.1電力(li)監(jian)控(kong)及馬達(da)保(bao)護系(xi)統(tong)

  5.2能源管理系(xi)統(tong)

 

  5.3智慧(hui)消(xiao)防系(xi)統(tong)

  (1)電氣(qi)火(huo)災(zai)監(jian)控(kong)系(xi)統(tong)

  (2)消(xiao)防設(she)備(bei)電源監(jian)控(kong)系(xi)統(tong)

  (3)防火(huo)門監(jian)控(kong)系(xi)統(tong)

  (4)消(xiao)防應急(ji)照(zhao)明和(he)疏(shu)散指示(shi)系(xi)統(tong)

 

  5.4充(chong)電(dian)樁(zhuang)理(li)系(xi)統(tong)

 

  基(ji)於監(jian)控(kong)平臺(tai)的(de)EMS系(xi)統(tong)具備(bei)車間能(neng)耗監(jian)控(kong)和統(tong)計(ji)、分(fen)析功(gong)能，能夠(gou)實現大(da)功率設(she)備(bei)監(jian)控(kong)、關鍵(jian)開關(guan)合(he)閘和(he)設(she)備(bei)報警(jing)功能。這(zhe)將(jiang)提(ti)升生(sheng)物(wu)制(zhi)藥(yao)企業變配(pei)網(wang)的管(guan)理(li)水(shui)平和穩定(ding)性(xing)。

 

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