IPDS智能配电系统整体解决方案

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1、目录一、IPDS系统概述2传统电设施与电能管理模式2IPDS 智能配电系统2适用标准3二、IPDS系统应用3典型应用领域3系统应用目标4三、IPDS系统架构4系统架构4与现场控制系统的数据共享4系统互联和设备兼容性5四、IPDS系统构建5硬件设备5数据传输6系统拓扑结构6五、IPDS软件功能8系统软件8监测与控制操作功能8六、IPDS系统行业应用10基础设施10重化工业10制造业10石油天然气开采与采矿10能源工业10建筑设施10一、IPDS系统概述今天，电能源已同空气和水一样成为人类社会不可或缺的基本要素。在这个星球上，随着能源日益紧张和环境恶化，获得经济方便环保的能源变成一个关系人类生存与

2、可持续发展的急迫问题，寻找提高电能源利用效率的解决之道成为小到社会家庭、大到企业与政府等全社会的共同责任。高低压配电设施、用电设备与日常电能消耗是工业设施、社会基础设施与各类建筑建设投资和日常运营成本的主要构成部分之一，合理布局电能设施配置和管控功能可以显著提高设施与能源利用效率并降低成本。传统电设施与电能管理模式局限的设施管控粗放电能管理大量管理盲区传统配电系统设施管理和电能管理比较粗放，相对于对资金运用日益精益化管理的进步，今天多数企业、设施对配电设施能耗细节及用电过程缺乏管理手段，对企业与设施的电能源消耗管理完全是事后统计的模式，表现为如下特征：运行参数与电能源消耗统计粗放传统配电用电系

3、统的管理控制在能源管理方面局限于对电源进线、高压或低压进线等进行监视，只有整体能耗情况的统计，缺乏对实际能耗使用细节的关注。对实际用电构成细节的低压缺乏系统管理手段，许多采用手工记录，由于存在记录不同步与实时等问题，电能数据与运行参数流于形式。存在大量配电设施管理盲区传统配电用电系统的管理控制(如变电综合自动化系统等)在系统设施管理方面基本局限于对高压系统或者包括低压主进线的关注，对设备数量极大、电能量消耗主体的用电行数据基本缺位，存在大范围管理盲区，故障排查困难，工作量大，导致设施利用率低。对整体设施缺少系统思考传统配电用电设施智能管理控制系统多数由变电站综合自动化(综保系统)构成，缺少对用

4、户整体设施的系统思考，不能提供用户角度的电能管理控制应用，导致对用户端电能设施和用电设施的管理控制条块分割，不成系统，能耗数据综合可用率低，不利于从整体上实施节能措施。同时，设施运行管理过程中大量依赖员工个人经验，缺乏系统手段，运行效率低，设施可利用率低。IPDS 智能配电系统完善的用户端电能管理控制和电能设施管理IPDS 智能配电系统提供了一种实现上述电能和设施综合管理功能的技术。完善的配电用电系统管理控制 IPDS 智能配电系统利用现代测量控制技术和数据处理与通讯技术，在经济合理的成本下实现对用户端包括电源进线到终端用电设备在内的全部配电用电系统设施的管理控制，大幅提高配电用电系统与设施的

5、运行与管理效率，降低运营成本。精益的电能消耗成本管理IPDS 基于完善的配电用电系统设施管理，建立了完善的用户电能消耗数据和管理手段，设施内能耗数据的及时获得和数据的系统性得到保障，丰富全面的数据报表与趋势分析，帮助用户实现降低运行能耗和用电成本的目标。完善合理的系统整合设计IPDS 智能配电系统广泛采用了低成本的微处理器分散控制器和交流采样技术，凭借完善合理的回路功能配置，可以实现在合理成本下的用户电气设施整体的信息化，达到对用户电能设施和电能消耗细节和过程的完全掌握，帮助用户实现低成本运营。适用标准IPDS 智能配电系统有关产品电气安全和抗干扰性能均通过严格测试，全面遵循有关国家标准和国际

6、电气标准，包括:符合国际IEC 255 IEC 687 IEC 1000-4 IEC 60255 IEEE519相关标准规定；所有硬件通过欧盟LVD和EMC电气安全认证，产品附CE认证标志；系统平台软件符合国际软件标准，支持ODBC、OPC等标准应用。二、IPDS系统应用IPDS 智能配电系统设计用于用户端配电用电系统设施的管理控制。典型应用领域IPDS 智能配电系统典型的应用包括下列领域用户：大型建筑与建筑群：学校、医院、工商楼宇、住宅区； 工业企业：化工、钢铁、汽车、电子、机械制造、水泥、玻璃建材、造纸；矿山采掘：石油天然气开采、煤矿；大型园区：科技工业园区、物流园区、大学城；电力工业：热

7、力发电厂、水电厂、核电站、风力发电场；基础设施：电信枢纽、机场、车站、港口、水厂等。IPDS 系统管理控制对象可以涵盖上述用户自电源进线到终端用电设备在内的所有高压开关柜、变压器、低压配电柜、应急柴油发电机组、不间断电源（UPS）、电动机等所有配电用电设施。典型应用功能IPDS 智能配电系统将基本数据测量、遥控操作、电能质量监测、运行告警、设施状况分析、设备诊断和电能成本分摊等各种主要功能集成到一起实现统一管理；通过以太网与其他高级应用系统如MIS、ERP/MRP II/MES、CIMS 等联结，IPDS 是企业资源和运营管理自动化系统有关电能和设施精益管理的支撑系统。IPDS 采用测控数据现

8、场总线连接所有分布各处成百上千装设在智能化配电开关柜、电动机、配电变压器和其他电气设备上的远程测量控制管理单元组成电能与配用电设施测控网络，并接入位于中央控制室的系统管理控制计算机，IPDS 由此实现对所有具备遥控操作功能电气设备的远程操作控制、有关电量参数和诸如变压器温度等非电类运行参数的采集和存储及分析、停电和电气设施的其他故障信息的收集分析等。更多的，IPDS 系统基于上述基本测量与控制操作功能提供了包括：负荷控制管理与负荷减载、故障定位诊断、负荷趋势、电能成本分摊分析（按设施或设备）等增强功能。系统应用目标IPDS 智能配电系统帮助电力用户对于电能和电气设施实现了以下目标：配电系统运行

9、操作的全面可控；电能质量和电气设备状态数据透明化；为其他工业智能和应用系统提供电气系统全方位数据；提供用户节能改造和管理节能的强大工具；电能消耗成本结构优化；减低电费总量；停电、事故跳闸、故障原因分析；趋势记录帮助优化资源和业务模式规划。三、IPDS系统架构IPDS 智能配电系统采用分层分布式系统体系结构，包括对各类配电用电设施的测控管理、数据传送处理、中央管理主站等，以及企业级数据应用等。系统架构IPDS 智能配电系统体系结构如下图所示。图一在上图IPDS 智能配电系统的整体架构中，包括了IPDS 在工业系统、基础设施和大型楼宇等综合管理架构中的位置。在设施级整体能源管理应用方面，IPDS

10、智能配电系统直接嵌入上级企业级能源管理中心EMS 全时动态能源管理系统（参考产品资料：EMS 全时动态能源管理系统），作为该系统的子系统级。IPDS 智能配电系统完全覆盖用户端配电与用电系统设施，包括从电源进线、高压配电系统、变压器、低压配电系统、应急柴油发电机组、UPS（不间断电源系统）、直流系统、电能质量矫正系统设备（如APF 有源滤波系统）以及用电设施等所有电气设施，系统设计充分体现在用户角度对电系统、用电设施以及电能源消耗的管理控制调节等需求。与现场控制系统的数据共享IPDS 智能配电系统底层硬件既可以通过模拟量端口向现场工艺控制系统提供电气参数，也可通过当地通讯服务器向工艺控制系统提

11、供打包数据，极大简化现场电气数据采集接线并优化工艺控制对电气参数的要求，在节省控制系统数据采集和控制部分的硬件投资的同时，可以减少后续使用维护成本和工作量。系统互联和设备兼容性与ERP MRP-II MES CIMS 或BAS 的数据交互 IPDS 系统软件的开放性和兼容性保证本系统可方便的接入其他系统，包括通过系统层以太网接入ERP/MRP-II/MES 或CIMS 等，及通过串口或以太网接入智能楼宇系统BMS。硬件设备兼容性 IPDS系统软件支持大量底层硬件装置，主要包括IPM系列各型号智能配电测控管理单元和M系列微机保护装置（参考IPDS系统硬件选型手册）。IPDS系统底层通讯服务器支持

12、上百种通讯协议，支持各类符合IEC系列国际标准并具有标准通讯接口的IED装置，包括国际主要电气公司如GE、SCHNEIDER、SIEMENS、ABB、ROCKWELL AB等的综合数字保护装置和自动化控制装置。IPDS 智能配电系统支持提供了多种通讯方式，包括通过RS485/422/232 等串行通讯联接到控制管理系统的计算机、PLC、DCS 或RTU 等。四、IPDS系统构建IPDS 智能配电系统的构件包括测控硬件、网络设备、网络介质、数据处理设备以及受控的一次电气设备等。硬件设备一次配电用电设备IPDS 智能配电系统的测控管理对象主要是实现电能供应和分配的电气设备以及各用电设备，包括：空气

13、绝缘或者复合绝缘的高低压断路器；配电变压器、柴油发电机组、电动机、不间断电源系统（UPS）以及直流电源等；无功优化补偿（SVC）和电能谐波滤波（APF）等ePDS 环保型配电设备，等。测控管理硬件IPDS 智能配电系统的测控管理功能主要依靠装设在配用电设备上的下列装置实现数据的采集和控制操作，包括：电力测量、控制、管理装置；电动机、馈电回路、发电机组、配电变压器数字综合保护装置；电动机保护控制管理单元、软启动器或变频驱动装置；无功功率调节控制器；可编程控制器PLC、柴油发电机组控制器，等。数据通讯网络硬件IPDS 智能配电系统通过现场总线网络实现系统管理软件与下层测控管理装置即配用电设备之间的

14、数据和控制信息传输，包括下列网络硬件：网络连接组件；通讯介质，如同轴电缆、双绞线、光纤、无线数据传输链路（如GPRS 等）。数据处理系统硬件IPDS 智能配电系统的所有数据的收集存储和分析处理以及操作控制主要由系统管理计算机平台实现，包括硬件：系统服务器和操作管理计算机；数据汇集与协议处理设备（如智能通讯服务器等）；网络交换与路由设备；网络浏览服务器（选项）。数据传输IPDS 通过两种标准工业网络实现数据传输： MODBUS RTU，需要时可采用PROFIBUS； TCP/IP 工业以太网络。如果需要与上述两种标准之外其他网络的进行集成连接和互联，可通过IPDS 提供的通讯服务器网关实现。系统

15、拓扑结构IPDS 智能配电系统根据用户配电系统规模可分为小规模系统、中型规模系统以及大型系统等。小规模系统下图是采用IPDS 智能配电系统构建的一个单主机小型智能配电系统的拓扑结构，单主机系统也是构建大型智能配电系统的基础和局部网络。典型适用对象适用于中小规模的用电单位，如较大规模的单体建筑、配电设备相对集中且回路数量不大的工厂、水厂和其他基础设施等。大型智能配电系统对于大型工业企业、大型区域建筑群（如大学城、大型居住区等）、大型工业园区（如港口、空港以及物流园区等），将采用以单主机智能配电系统为基础的大型IPDS 智能配电系统，将所有单中心节点的局部系统采用高可靠性和数据通讯能力的网络实现全

16、局联网接入系统中央监控系统，构建数据共享交换，既可当地操作也能上传下达的分层分布系统。系统中央监控管理站IPDS智能配电系统在大型设施中应用时，根据用户管理需要设置全设施统一的监控管理中心（CMS），又称为全设施中央监控站，以方便进行全设施电系统的统一管理。这样的监控中心往往设置在与其他智能系统公用的建筑内形成多专业多系统的统一调度管理控制中心。有关的实际中央监控站的情形可参见右图。IPDS 智能配电系统中央监控管理站包括主备服务器、应用操作站、维护工程师站、报表打印机、告警管理设备以及网络通讯设备等，此外还包括系统工作电源系统（UPS）等。其他系统包括设施级的管理信息系统都从中央监控站接入I

17、PDS 智能配电系统获得有关电设施的运行数据。大型智能配电系统的构建如上图所示，将由通过网络联结的全设施分区智能配电系统和中央监控站构成，是典型的分层分布网络结构，其中网络构成了全局和全设施监控管理中心的桥梁。分区智能配电系统（子站网络）在类似大型工厂、园区建筑、油田和港口基础设施等大型设施中，供配电系统和用电设施基本是分散分布的，呈现多个区域中心的团组结构，因此建构全设施级智能配电系统时，最优化的系统框架将是以各区域中心为基础的分散分布网络，其中每个分区智能配电系统构成一个小型IPDS网络，成为IPDS子站网络。分区智能配电系统的通讯管理与数据处理由当地管理单元（IPDS_LCU）执行。IP

18、DS_LCU与本区域内安装在高低压一次配电设备上的数字综合保护装置、智能配电单元、电动机控制单元、柴油发电机组管理单元GMU、UPS智能管理模块、直流电源管理单元、电能质量净化设备以及其他智能装置或控制装置进行数据通讯，实现对现场供配电系统和用电设施运行的测量监视管理，同时同设施中央监控站进行数据通讯，上传运行数据接收下发管理控制指令。IPDS_LCU在需要时可以配置人机界面进行当地值班管理，一般由维护工程师使用移动维护站进行日常巡视维护。网络结构IPDS智能配电系统中央监控管理站与分区IPDS_LCU间数据通讯网络根据设施实际状况可以采用多种通讯介质，网络结构也可随需变化。IPDS智能配电系

19、统应用于大型设施配电系统的典型架构如下图所示。IPDS 智能配电系统的测控管理对象是实现电能分配的各开关柜和电容器柜、变压器、发电机、UPS 电源等电气设备。将传统的配电开关柜与带有通讯功能的测量控制管理装置相结合进行一体化功能集成后，就形成了新型的具有远程参数测量、控制操作和管理的配电设备智能配电开关柜。一次配电设备技术要求完全的智能开关柜具有实时工作状态监测、电量及其他参数测量记录、操作控制和设备状况管理等几大功能的就地与远程自动实现手段，因此，开关柜本身在机械结构与电气性能上应满足如下要求：柜体设计布局应便于安装，操作简便；柜体结构合理美观，整体可靠性高；所有需遥控回路开关具备电动操作机

20、构，能可靠电动操作；电气绝缘与防护良好，一次电路与二次测控通讯回路分隔；电流回路具有测量用电流互感器；具有与开关触头联动的辅助触点，且性能可靠；屏面设计简化常规指示仪表；屏面预留测控管理装置的安装位置；柜内和柜间连接应考虑信号线与通讯线缆的走线布置；开关柜内需考虑可靠的控制电源。适用柜体类型 IPDS 智能配电系统硬件和网络适应各类配电柜型，包括高压固定柜与手车柜，低压开关柜包括：固定式、抽屉式和固定分隔式等类型柜体，如GGD、PLG、GCK、GCL、MNS、MCS、GCS、YDS，包括国内合资品牌MODAN6000、ID2000、MCC3000、PRISMA、BLOCKSET 和ArTU 等

21、各种类型柜体。配电柜开关回路各类测控配置技术文件和图纸智能配电系统涉及多方面技术的相互配合，包括智能配电开关柜的元器件选择配置与二次接线的设计规划细节，如需深入了解请洽本公司客户技术服务部门获取有关技术文件和典型图纸电子版。五、IPDS软件功能系统软件IPDS 智能配电系统基于用户设施和供配电系统地理布置的图形化虚拟环境界面， 实现具有高度现场感的操作体验，具有丰富的控制管理工具和图形、声音等多媒体功能，方便灵活的配电系统参数采集管理和设备遥控操作，详尽的各类操作与故障等事件信息记录。此外，系统还提供下列高级数据分析功能软件：故障波形与电能质量分析FA&PQA；电能成本分析管理CAM；电能消耗

22、趋势分析 ETA。IPDS 智能配电系统软件以开放平台监控软件为基础开发，具备可与其他系统集成的兼容和开放的接口与数据库，如企业资源计划ERP/MRP II（如SAP/R3 等）、集成制造管理系统CIMS/MES和智能楼宇系统BAS 等。监测与控制操作功能通过系统单线图和图形设施界面，可显示设备状态及实时运行参数，并可直接远程控制开关及其他设备。数据采集系统采集来自测控管理装置送来的参数，模拟量(I、U、Hz、P、Q、kWh、温度等)状态量（开/关、报警、变压器分接头位置、保护动作信号等）数字量（频率、电能量等）脉冲量，等进行模拟量数据的转换、滤波、精度检验及数据库更新等，并针对值域限值进行越

23、限告警判断；对状态量数据进行取反、变位报警、复位报警、报警类型、变位记录存档、变位统计等处理并存储。状态监测与报警对于正常操作、异常状态和事故等按告警重要性等级分类的多媒体告警，包括监控显示器画面和语音提示。控制操作对于所有装设了带有控制功能的测控管理装置的一次电气设备，在控制中心可控制操作和调节：开关合分；电容无功补偿的投切；电机的启停；直流系统充放电；变压器分接开关档位投退；发电机启停，等运行参数与历史数据报表对各电气设备和系统运行参数进行汇总统计，并根据用户要求生成和定时打印各类报表，包括：分时、班次、日、月、季度和年度报表；各设备参数和最值统计报表；分区电量统计报表，等历史记录与趋势分

24、析系统收集各监测控制与管理装置的实时数据并存储在一个开放式数据库中予以保存，系统可保存长时段（多年）的历史记录。系统可以标准和设定文件格式随时调用和打印上述历史数据。根据历史数据记录可进行各参数的年度、月度和日变化趋势分析，进行分类和综合比较分析，为业务流程优化和设备设施使用优化提供依据。电能质量分析系统软件通过对测量参数中的K 参数和谐波参数如THD 以及波形记录等，分析电能质量状况，可根据分析结果对有害电能因素提出对策，防止设备损害。故障分析与设备维护管理系统依据带时标的事件记录(SOE)和波形记录（WAVEFORM LOGGING）可进行故障和事件的成因分析；此外，系统统计开关等设备的状

25、态参数和累积寿命参数，可据此提出设备维护预告。成本统计分析（CAM 选项）系统提供的辅助管理工具，帮助进行电能成本分摊分析，帮助实现业务的组织优化。六、IPDS系统行业应用IPDS智能配电系统广泛应用于大型建筑、制造业、基础设施、钢铁冶金、矿山与油气开采、电信、轨道交通、机场港口和大型物流设施等众多行业场合。基础设施地铁与轨道交通、交通枢纽、口岸、港口、机场和水处理等基础设施运转动力来源于电能源，每天的电能消耗以及庞大的供配电设施运营是这些设施最大的运营成本之一。IPDS能够帮助提升设施运行管理效率，降低设施运营能耗成本。重化工业钢铁冶金、石油化工、水泥与建材等重化工业是典型高能耗工业，生产资

26、源成本中能源成本在占比极大。IPDS对电能源消耗进行实时管控，能够提高供用电设施和设备运行管理效率降低运营成本，帮助企业履行环境保护与全球可持续发展义务实现节能减排目标。制造业汽车、电子、造船、轮胎、纸浆与造纸、食品与纺织等制造业企业，IPDS智能配电系统能够保障配电系统设施的可靠性和可用率，帮助建立精益化生产管理。石油天然气开采与采矿油田、海上平台、煤矿等，IPDS智能配电系统不仅能够实现设施运行的管理效率提升，同时还为设施运营能耗成本控制提供了强力工具。能源工业热力发电厂、水力发电厂、核电厂和供热电站等能源企业，本身需要消耗大量电能源。 IPDS可以对企业自用配电设施和用电设施实现管控，帮助提高电气设施运行管理效率，优化厂内能源消耗。建筑设施医院、大学、商业楼宇、酒店、会展建筑、购物中心等建筑设施日常运营费用最大成本为电能成本。IPDS能够帮助提高建筑设施管理效率和建筑设施供电可靠性，降低能耗水平。