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2019全景工博会
PLC

【行业洞察】水电智控,施耐德电气领航

  2019年11月12日  

  随着中国水电的大规模开发,以PLC为代表的工控自动化技术推动了水电站的自动化,使其进入了工业3.0时代,达到了“无人值班、少人值守”的标准。但随着智能时代的到来,中国水电从自动化迈向智能化的升级改造之路已经开启征程。

从可靠控制到智能网络

  为了将水库中的水能有效地转化为电能,水电站系统通过压力引水管和水轮机的配合实现水能到机械能的转换,利用水轮机和发电机的联动关系最终实现发电。因此,水电站的根本在于如何协调水库和水机电系统之间以及水机电系统各部分之间的耦合运行。

  毫无疑问,像水电站这样的系统级协调运行的电能生产,只有保证自身的安全稳定,才能够满足不断提升的发电要求。利用电气自动化,不仅能够提升水电站运行可靠性,还能提升水电站的发电效率。

  在过去的数十年间,中国水电对自动化的需求是基本的,即基于PLC控制器为核心的自动化监控&辅控系统,实现稳定安全可靠的控制功能。这一自动化监控系统配置必须具有冗余性,技术先进性,性能指标高,设备本体安全,信息安全等。

  如今,水电已向全以太网架构发展,关健设备需要全冗余配置,包括双机热备冗余PLC系统应用,网络设备冗余,电源冗余,同时外部网络设备之间采用互联互通的架构,对网络对时及高级网络化的功能要求越来越高 。

打造水电一体化智控平台

  搭载EcoStruxure三层完整架构,施耐德电气为水电行业提供了监控&辅控系统一体化的解决方案。这套完整的自底而上的全方位自动化与数字化解决方案,不但解决了水电站的自动化控制问题,更是向上打造了一条多层级的数字化和智能化水电实践途径。

  施耐德EcoStruxure平台,本身是一个面向各个行业的工业物联网方案架构,其融合了IT与OT技术,在互联互通的产品,边缘控制,应用、分析和服务三个层面,全面应用于水电站计算机监控系统现地控制单元,辅控系统现地控制单元,通风空调系统,闸门现地控制单元,门机和桥机控制系统等场景应用创新。

  互联互通层产品层作为架构底层,是施耐德电气提供的互联互通的电气自动化产品,包括:触摸屏、变频软启、马达控制保护、传感器、继电器、按钮开关等设备元件产品,都具备通用的以太网接口,可以方便地把数据传输到第二层的边缘控制。

  在核心的边缘控制层,主要是基于Modicon M340\M580和昆腾+ ePAC,针对电力应用的IEC61850 智能通信模块BMENOP0300。数据在第二层的边缘控制经过处理后,通过诸如OPC UA这样的通用协议再将数据传输到第三层软件,服务与应用层。第三层基于软件产品,例如基于物联网的编程开发平台EcoStruxure Control Expert,向水电企业的决策层推送数字化的监控信息、设备维护和运营分析结果。

迈向智能通信

  行业标准化通信是迈向智能水电的关键使能技术。国际电工委员会制定的IEC61850规约就是一套基于网络通信平台的变电站自动化系统唯一的国际标准。IEC61850规范了数据的命名、数据定义、设备行为、设备的自描述特征和通用配置语言。使不同智能电气设备间的信息共享和互操作成为可能。

  针对基于IEC61850的水电站智能通信规约,施耐德电气从硬件到软件,再到网络架构,提供了全面的赋能手段。

  硬件部分,施耐德电气通信模块BME NOP 0300的主要相关特点包括:支持昆腾+ ePAC热备冗余系统、 支持RSTP菊花链环、网络恢复时间最长50ms、支持IEC61850 MMS 服务器、支持IEC61850 MMS 客户端、支持GOOSE报文、支持IEC 61850-7-4, -7-410定义的逻辑节点、支持IEC 61850-7-3, -7-410 定义的CDC、支持NTP协议,分辨率1ms……等等。

  软件方面,基于施耐德电气EcoStruxure Control Expert工程开发平台,通过IEDCT建模功能可以实现MMS 服务器功能,水电项目开发只需要简单的5个步骤即可完成建模,逻辑节点、数据类型,数据属性都支持拖拉、批量一键添加、筛选、导入导出等功能,可大大节省编程时间,轻松实现IEC61850 通信。

  在施耐德电气提供的支持IEC 61850 通信的智能化水电站网络架构中,在监控LCU层,采用IEC61850 MMS Server通信方式与上位机通信,同时采用IEC61850 MMS Client/GOOSE通信方式与辅控PLC/保护装置等通信;而监控LCU远程IO层则采用Ethernet/IP环网采集过程实时数据。在这个架构中,NOP模块同时支持路由功能,实现辅控PLC/智能IED装置等与上位机通信,厂站级网与各过程层网都保持独立网段。由此带来的是丰富的设备信息有利于电站预防性维护,减少信号线缆节省成本,打破信息孤岛,有利于整个电厂的运行最优化和智能决策,为水电站接入智能电网打下基础。

  水电智控,施家领航。在中国水电迈向智能化升级的道路上,施耐德电气凭借稳定可靠的电气自动化硬件、行业领先的SOE等技术性模块,简单而强大的编程软件和完整的一体化智能网络架构,持续不断地为水电行业撰写波澜壮阔的新篇章。

标签:施耐德电气 Modicon M340我要反馈
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