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C200H-LK401
歐姆龍
隨著中國水電的大規(guī)模開發(fā)，以PLC為代表的工控自動化技術(shù)推動了水電站的自動化，使其進入了工業(yè)3.0時代，達到了“無人值班、少人值守”的標準。但隨著智能時代的到來，中國水電從自動化邁向智能化的升級改造之路已經(jīng)開啟征程。
從可靠控制到智能網(wǎng)絡(luò)
為了將水庫中的水能有效地轉(zhuǎn)化為電能，水電站系統(tǒng)通過壓力引水管和水輪機的配合實現(xiàn)水能到機械能的轉(zhuǎn)換，利用水輪機和發(fā)電機的聯(lián)動關(guān)系最終實現(xiàn)發(fā)電。因此，水電站的根本在于如何協(xié)調(diào)水庫和水機電系統(tǒng)之間以及水機電系統(tǒng)各部分之間的耦合運行。
毫無疑問，像水電站這樣的系統(tǒng)級協(xié)調(diào)運行的電能生產(chǎn)，只有保證自身的安全穩(wěn)定，才能夠滿足不斷提升的發(fā)電要求。利用電氣自動化，不僅能夠提升水電站運行可靠性，還能提升水電站的發(fā)電效率。
在過去的數(shù)十年間，中國水電對自動化的需求是基本的，即基于PLC控制器為核心的自動化監(jiān)控&輔控系統(tǒng)，實現(xiàn)穩(wěn)定安全可靠的控制功能。這一自動化監(jiān)控系統(tǒng)配置必須具有冗余性，技術(shù)先進性，性能指標高，設(shè)備本體安全，信息安全等。
如今，水電已向全以太網(wǎng)架構(gòu)發(fā)展，關(guān)健設(shè)備需要全冗余配置，包括雙機熱備冗余PLC系統(tǒng)應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備冗余，電源冗余，同時外部網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間采用互聯(lián)互通的架構(gòu)，對網(wǎng)絡(luò)對時及高級網(wǎng)絡(luò)化的功能要求越來越高 。
打造水電一體化智控平臺
搭載EcoStruxure三層完整架構(gòu)，施耐德電氣為水電行業(yè)提供了監(jiān)控&輔控系統(tǒng)一體化的解決方案。這套完整的自底而上的全方位自動化與數(shù)字化解決方案，不但解決了水電站的自動化控制問題，更是向上打造了一條多層級的數(shù)字化和智能化水電實踐途徑。
施耐德EcoStruxure平臺，本身是一個面向各個行業(yè)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)方案架構(gòu)，其融合了IT與OT技術(shù)，在互聯(lián)互通的產(chǎn)品，邊緣控制，應(yīng)用、分析和服務(wù)三個層面，全面應(yīng)用于水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制單元，輔控系統(tǒng)現(xiàn)地控制單元，通風空調(diào)系統(tǒng)，閘門現(xiàn)地控制單元，門機和橋機控制系統(tǒng)等場景應(yīng)用創(chuàng)新。
互聯(lián)互通層產(chǎn)品層作為架構(gòu)底層，是施耐德電氣提供的互聯(lián)互通的電氣自動化產(chǎn)品，包括：觸摸屏、變頻軟啟、馬達控制保護、傳感器、繼電器、按鈕開關(guān)等設(shè)備元件產(chǎn)品，都具備通用的以太網(wǎng)接口，可以方便地把數(shù)據(jù)傳輸?shù)降诙拥倪吘壙刂啤?br />
在核心的邊緣控制層，主要是基于Modicon M340\M580和昆騰+ ePAC，針對電力應(yīng)用的IEC61850 智能通信模塊BMENOP0300。數(shù)據(jù)在第二層的邊緣控制經(jīng)過處理后，通過諸如OPC UA這樣的通用協(xié)議再將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降谌龑榆浖?，服?wù)與應(yīng)用層。第三層基于軟件產(chǎn)品，例如基于物聯(lián)網(wǎng)的編程開發(fā)平臺EcoStruxure Control Expert，向水電企業(yè)的決策層推送數(shù)字化的監(jiān)控信息、設(shè)備維護和運營分析結(jié)果。
邁向智能通信
行業(yè)標準化通信是邁向智能水電的關(guān)鍵使能技術(shù)。國際電工委員會制定的IEC61850規(guī)約就是一套基于網(wǎng)絡(luò)通信平臺的變電站自動化系統(tǒng)唯一的國際標準。IEC61850規(guī)范了數(shù)據(jù)的命名、數(shù)據(jù)定義、設(shè)備行為、設(shè)備的自描述特征和通用配置語言。使不同智能電氣設(shè)備間的信息共享和互操作成為可能。
針對基于IEC61850的水電站智能通信規(guī)約，施耐德電氣從硬件到軟件，再到網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提供了全面的賦能手段。
硬件部分，施耐德電氣通信模塊BME NOP 0300的主要相關(guān)特點包括：支持昆騰+ ePAC熱備冗余系統(tǒng)、 支持RSTP菊花鏈環(huán)、網(wǎng)絡(luò)恢復時間最長50ms、支持IEC61850 MMS 服務(wù)器、支持IEC61850 MMS 客戶端、支持GOOSE報文、支持IEC 61850-7-4, -7-410定義的邏輯節(jié)點、支持IEC 61850-7-3, -7-410 定義的CDC、支持NTP協(xié)議，分辨率1ms……等等。
軟件方面，基于施耐德電氣EcoStruxure Control Expert工程開發(fā)平臺，通過IEDCT建模功能可以實現(xiàn)MMS 服務(wù)器功能，水電項目開發(fā)只需要簡單的5個步驟即可完成建模，邏輯節(jié)點、數(shù)據(jù)類型，數(shù)據(jù)屬性都支持拖拉、批量一鍵添加、篩選、導入導出等功能，可大大節(jié)省編程時間，輕松實現(xiàn)IEC61850 通信。
在施耐德電氣提供的支持IEC 61850 通信的智能化水電站網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，在監(jiān)控LCU層，采用IEC61850 MMS Server通信方式與上位機通信，同時采用IEC61850 MMS Client/GOOSE通信方式與輔控PLC/保護裝置等通信;而監(jiān)控LCU遠程IO層則采用Ethernet/IP環(huán)網(wǎng)采集過程實時數(shù)據(jù)。在這個架構(gòu)中，NOP模塊同時支持路由功能，實現(xiàn)輔控PLC/智能IED裝置等與上位機通信，廠站級網(wǎng)與各過程層網(wǎng)都保持獨立網(wǎng)段。由此帶來的是豐富的設(shè)備信息有利于電站預防性維護，減少信號線纜節(jié)省成本，打破信息孤島，有利于整個電廠的運行最優(yōu)化和智能決策，為水電站接入智能電網(wǎng)打下基礎(chǔ)。
水電智控，施家領(lǐng)航。在中國水電邁向智能化升級的道路上，施耐德電氣憑借穩(wěn)定可靠的電氣自動化硬件、行業(yè)領(lǐng)先的SOE等技術(shù)性模塊，簡單而強大的編程軟件和完整的一體化智能網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，持續(xù)不斷地為水電行業(yè)撰寫波瀾壯闊的新篇章。
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