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[问答] 机场电气综合管理平台技术方案

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思念云雾 发表于 2022-7-22 17:56:59 | 只看该作者 打印 上一主题 下一主题
 
01 平台背景
飞机作为当今世界方便且快捷的交通方式，已经普遍为人们所接受。而民航机场作为飞机的停靠场所，人们登机的地方，也自然成了重要的交通枢纽，由于飞机本身的特性，使得机场的面积要数倍于火车站，旅客吞吐量也同样很巨大，保证飞机准时并安全的降落与起飞不仅关系到时间的问题，有时候甚至关系到人身的生命安全。因此对于机场来说一套完整的电气综合解决方案就显得尤为重要。
民航机场行业属于特别重要用能单位，负荷较多，设施水平和服务水平也决定了客户对管理水平的高度要求，保证用能安全是机场方面关心的问题。项目面积大，分布广，负荷密集，供电容量大，需要通过自动化系统对工程各类供电设备的运行状态和用电负荷的变化情况进行自动、集中、实时的监控。以机场项目塔台为例，其主要任务是通过无线电指挥飞机起飞和降落，对机场内的情况进行瞭望，对紧急情况预警。因此塔台电力供应不能间断，采用双电源路供电，并配备应急电源，有任何配电异常的情况需要及时报警。
民航机场做为大型公共建筑，对照明设计要求较高。不仅要控制照明光源的发光时间、 亮度， 而且与其它系统来配合不同的应用场合做出相应的灯光场景。安科瑞智能照明采用与KNX兼容的Acrel-Bus总线组网方式，通过IP网关接入智能照明控制系统，实现定时控制、高峰全开、亮度调节等各种场景控制，使照明系统按照预先设定的各种模式工作，营造宜人灯光效果，节能减耗，提高运营效率和管理水平。
在能源改革与电力市场化背景下，机场一体化供能是综合能源未来发展方向，以电气安全、电能为中心是综合能源一体化的重要形态。针对机场综合能源的电力供给与应用，本方案提出了一种机场综合能源的定制电力应用解决方案，通过互动平台与用户交互获取不同的用电需求，将配电网与机场分布式能源资源进行整合，通过边缘计算协同控制，实现机场电力能源的定制输出和按需供给。本方案不仅具有综合能源的用户服务特性，支撑机场内定制电力服务，还通过对机场分布式能源资源的控制策略研究与优化，达到安全用电、节约设备投资和提高新能源消纳能力的目的。
02 建设意义
机场能源消费主体主要包括机场基本用电、商业用电、保障用电等，根据其能源消费特征，能源消费需求包括:
2.1 可靠。
安全稳定是能源消费基本需求，机场内生产生活的电、热(冷)、气等负荷得到满足，同时保障必要的供能可靠性和供能质量。
2.2 清洁。
针对机场内高污染、重排放用户，应积极应对气候变化，改善机场生态环境质量，实现能源服务源与环境的绿色和谐和机场的可持续发展。
2.3 高能。
针对机场内高能耗和粗放型能源消费方式，应促进能源梯级和循环利用，提高资源配置效率，形成节约的机场能源消费体系。
2.4 智能。
互联网、人工智能等技术将深刻改变机场内生产和生活方式，智能楼宇、智能物流等新场景不断涌现，能源消费将相应催生新需求。
2.5 经济。
有效降低机场内终端用户的用能成本 减轻经济负担，为机场内机场用户营造良好的经济发展环境。
方案整合传统单一能源运维检修的服务资源， 开展一体化专业运维检修服务， 保障用能的安全可靠。
本方案从电力能源入手， 要解决基础能耗数据的智能化、自动化、可视化、可量化的收集与存储；建立机场区级能源管理平台、实现各项能源的集中化管理，深入分析能源消耗过程与趋势，实现能源管理与机场生产紧密结合；建立能耗监测与公示平台，在能源消耗一线直接展示能源利用效率。通过对区域传统能源的节约和新能源系统的引入并消纳，优化机场能源服务布局，带动能源服务产业升级；同时通过合理的能源调度，调整带动区域内需，在传统能源使用总量减少或不变的情况下，重塑机场区域能源生态圈，打造机场新的经济增长点。
03 公司介绍
安科瑞电气股份有限公司成立于2003年，并于2012年成功登陆深交所创业板，股票代码：300286。安科瑞电气股份有限公司是一家集研发、生产、销售及服务于一体的高新技术企业，致力于为用户端提供能效管理和用电安全的系统解决方案，在国内同类行业中处于领先地位。
安科瑞电气具备从云平台软件到传感器的完整生产线，目前已有8000多套各类系统解决方案在全国各地运行，帮助用户实现能源的可视化管理，提供能源数据服务，为用户和安全用能保驾护航。
3.1. 产品优势
对于本项目，安科瑞公司具有以下优势：
1）安科瑞提供从系统到终端元器件的垂直一体化供应体系，包括平台软件、网关、多功能仪表、互感器等，符合相关要求和认证，在用户端需求侧具有完整、可靠的解决方案；
2）安科瑞为上市公司，雄厚的资金力量是软硬件质量保证的可靠支持；
3）安科瑞长期从事用户侧能源数字化管理平台的开发和实施，全国各地有上千套解决方案的实施经验，对可靠用电、安全用电、节约用电有深入的理解，客户可放心与我司长期合作；
4）安科瑞能源数字化管理云平台功能随着项目反馈不断完善，并提供免费升级服务。
3.2. 项目优势
对于本项目，安科瑞公司具有以下优势：
1）安科瑞在全国主要城市设立了分公司和办事处，当地配置销售、技术支持团队，快速响应客户需求，为用户提供产品和服务。
2）售后优势，安科瑞提供的所有硬件产品统一处理，制定完善的退换货流程，必要时可现场维护；
3）安科瑞平台支持接入第三方产品设备，只需满足Modbus RTU协议即可，如非常规协议可定制开发。
04 设计依据
4.1. 用户需求
本方案充分发挥机场用电中用采系统和负控系统在日常电量统计工作中的重要作用，增强机场行业用电数据实时性和准确性，迫切需要建设基于全覆盖实时采集的机场用电信息大数据智能分析和管理系统，多维度实时展现全社会用电量信息，通过数据挖掘和分析技术总结机场用电量变化情况并建立适宜的模型，有效应用于经济趋势预测和政策辅助决策支持领域。
针对机场建设注重大数据分析、云计算和智能终端的充分应用的基调上，努力架构一个能够支撑如此强大业务发展的数字化后勤管理平台保证设备正常运行，信息设备能安全的运行的同时提高能源和人员的使用效率，降低运维成本。目前机场运行维护工作比较传统，普遍存在以下问题：
4.1.1 基础管理落后：目前用电系统还处于无网络化、无智能化的单机分散独立运行的状态；
4.1.2 人力成本高：人工巡视、纸质记录、电话沟通，缺乏智能化的手段；
4.1.3 运营管理难：运营过程中缺乏现代化技术手段监管，难以防止不合理应用现象的产生；
4.1.4 风险预防薄弱：无法通过历史大数据识别可能存在的隐患；
4.1.5 机场建筑内安全隐患高缺少安全运行信息，如不及时发现和处理，会导致故障范围扩大，影响整个建筑内用电情况。如：线缆温度检测、剩余漏电检测、电压监测、电流检测等；
4.1.6 没有统一监测平台，管理层无法及时准确的了解系统运行状态，无法及时掌握建筑内配电安全状况，不能及时有效的对机场建筑内配电问题进行分析与指导；
因此，对机场建筑内供电情况和用电安全的实时监视就显得十分重要，同时建立和完善机场一体化的计量、监控、分析和管理的系统，能及时、迅速、准确的获取建筑内各详细数据，监控安全电力系统的运行动态，及时发现故障隐患，定期分析各类数据报表、对整个系统的安全性、能源利用率能及时掌握，制定科学、合理的电力系统运维流程。
4.2. 技术标准
本方案遵循的国家标准有：
GB50052-2009《供配电系统设计规范》
GB50054-2011《低压配电设计规范》
DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》
DL/T 698.1-2009《第1部分：总则》
DL/T 698.2-2010《第2部分：主站技术规范》
DL/T 698.31-2010《第3.1部分：电能信息采集终端技术规范-通用要求》
DL/T 698.35-2010 《第3-5部分：电能信息采集终端技术规范-低压集中抄表终端特殊要求》
DL/T 698.41-2010《第4-1部分：通信协议-主站与电能信息采集终端通信》
DL/T 698.42-2010《第4-2部分：通讯协议-集中器下行通信协议》
DL/T/814-2002 《配电自动化系统功能规范》
GB/T/3047.1《面板、架和柜的基本尺寸系列》
DL/T5137-2001《电测量及电能计量装置设计技术规程》
GB2887 《计算站场地技术条件》
《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统——分项能耗数据采集技术导则》
《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统——分项能耗数据传输技术导则》
《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统——楼宇分项计量设计安装技术导则》
《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统——数据中心建设与维护技术导则》
《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统——建设、验收与运行管理规范》
《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统——软件开发指导说明书》
DL/T 698.1《第1部分：总则》
DL/T 698.2《第2部分：主站技术规范》
DL/T 698.31《第3.1部分：电能信息采集终端技术规范-通用要求》
DL/T 698.35《第3-5部分：电能信息采集终端技术规范-低压集中抄表终端特殊要求》
DL/T 698.41《第4-1部分：通信协议-主站与电能信息采集终端通信》
DL/T 698.42《第4-2部分：通讯协议-集中器下行通信协议》
DL/T 698.41《第4-1部分：通信协议-主站与电能信息采集终端通信》
DL/T 698.42《第4-2部分：通讯协议-集中器下行通信协议》
05 方案设计
5.1. 项目设计
安科瑞电机场电气综合解决方案提供机场用户实时用电信息数据，推进营销计量、抄表、收费模式标准化和信息化建设,为快速响应市场变化、快速反映客户需求从客户用电信息的源头提供数据支持，为分时电价、阶梯电价、费控管理等营销业务策略的实施提供技术基础。电气综合系统不仅具备基本的用电信息采集功能，而且集成了供安全用电监测、配变运行监测、线损分析、节能减排管理等功能，如图下所示。

机场电气综合管理平台技术方案 第1张图片
建立智能电气综合管理系统，全方位支撑配电系统的实时监测管理、供给管理和运营管理等工作，对机场用能供能进行有效监管，实现优化运行以及供电可靠性，实现运行维护管理功能。安科瑞电气综合监测系统利用三层结构，整合多元技术，有效利用配电系统运行数据进行分析、处理和加工，系统运行维护人员能实时掌握系统状态，及时有效地排查故障，完善和规范运营水平。

5.2. 系统功能设计
5.2.1 设计和建设中低压一体化监测运行管理平台，对中压、低压配电系统关键电气设备的运行状态、运行环境、老化程度、磨损程度等分析监测，实现配电管理的主动式运维，确保配电系统安全运行；
5.2.2 设计和建设中低压配电系统的远程运维管理平台，对中低压配电系统电气隐患的提前预警和配电资产电子化管理，方便机场物业管理部门了解配电信息，有效监管配电运维工作的进展；
5.2.3 设计和建设能源分析和监测管理平台，实现机场内从配电房主要出线至各区域用电的结构分解和分析，帮助机场后勤管理部门对用能情况进行管理，实现经济的配电运行；
5.2.4 设计和建设远程预付费管理平台，对机场航站楼内的商业部分实现财务集中管理，电量、水量实时下发，并比对充值次数防止作弊；并可对任意一块电表执行远程拉闸或保电等一系列远程控制操作，方便管理；
5.2.5 设计和建设智慧消防管理平台，将分散的火灾自动报警设备、电气火灾监控设备、智慧烟感探测器、智慧消防用水等设备连接形成网络，并对这些设备的状态进行智能化感知、识别、定位，实时动态采集消防信息，通过云平台进行数据分析、挖掘和趋势分析，帮助实现科学预警火灾、网格化管理、落实多元责任监管。
5.3. 网络设计
安科瑞电气综合监测系统的系统层级，是不同软硬件交互的界面层级，按照主要功能划分为以下四个层级；
现场设备管理层，实现电气系统的基本现场保护、监测、控制层级功能，主要由现场多功能电表、物联网表、物联网环境监测模块形成；该层级设备是实现电力系统的计量、信息监测功能；
通讯管理层，主要实现设备之间联络和通讯管理，主要由交换机、以太网关设备组成；该层设备完成设备的基本智能化功能，是实现电气综合监测系统信息化的基础；
监控管理层，主要实现现场信息到计算机界面的转化，主要由计算机、专业监控软件、打印机等设备组成；该层设备完成现场信息化的数据转换成人机界面信息，并将信息按照发生源进行分门别类分析处理；
远程移动运维应用层，结合移动端数据完成资产管理、维护管理、工单计划和落实管理、实时报警推送、能耗分析等功能，在远端的数据需要能够实现关键数据的备份，能提升对电力系统的管理易用性和便利性；
台采用分层分布式结构进行设计，详细拓扑结构如下：
整体系统架构
5.3.1. 变配电-电力监控架构
注：如上图安科瑞Acrel-2000系列电力监控系统采用分布式组网结构，设备层采用安科瑞各系列终端设备，网络层主要为安科瑞ANet系列通讯管理机，下行通过485线、LoRa、WIFI等通讯方式采集，上行通过4G，局域网等方式上传数据至站控层的监控中心。
5.3.2. 能源管理系统架构

机场电气综合管理平台技术方案 第2张图片
注：如上图安科瑞Acrel-5000系列能源管理系统采用分布式组网结构，设备层采用安科瑞各系列终端设备、智能远传水表、远传能量表，网络层主要为安科瑞ANet系列通讯管理机，下行通过485线、LoRa、WIFI等通讯方式采集，上行通过4G，局域网等方式上传数据至站控层的能源管理中心。
5.3.3. 远程预付费系统架构

机场电气综合管理平台技术方案 第3张图片
注：如上图安科瑞Acrel-3200系列远程预付费系统同样采用采用分布式组网结构，设备层采用安科瑞费控终端设备、智能远传水表，网络层主要为安科瑞ANet系列通讯管理机，下行通过485线、LoRa、WIFI等通讯方式采集，上行通过4G，局域网等方式上传数据至站控层财务中心。
5.3.4.消防安全用电系统架构

机场电气综合管理平台技术方案 第4张图片
注：如上图安科瑞Acrel-6800系列智慧消防安全用电系统将电气火灾监测、消防设备电源监测、防火门监控监测、消防应急照明及疏散指示监测、烟感、可燃气体等系统功能深度优化融合为统一的系统。
5.3.5. 智能照明控制系统架构
注：如上图安科瑞ASL1000智能照明控制系统，以IP路由器为通讯核心，下接驱动器、调光器等执行设备，以及智能面板、传感器等条件触发设备，上接上位机控制软件，实现对照明的统一调控管理。
5.4.系统硬件建设
5.4.1.系统后台
机场自建平台，配置应用服务器和数据服务器，平台侧配置固定IP地址资源，硬件配置以我方推荐配置为主，具体标准参考表1 平台硬件配置参考。
5.4.2. 前端硬件配置
5.4.2.1.AM5SE保护系列
AM5SE系列微机保护测控装置（ 以下简称装置） 集保护、 控制、 测量、 通讯和监视功能于一体， 资源丰富、 配置完善、 维护方便、 性能稳定， 适用于 35kV 及以下电压等级电力系统的保护和测控，实现进线、主变、配电变、电动机、电容器、母联、PT 等保护。
装置硬件设计采用可靠性配置， 软件配以专门的保护算法， 抗干扰性能强， 可靠性高，保护实现方式灵活， 能与 Acrel-2000Z电力监控系统配套使用， 为电力系统的安全可靠运行提供保障。

特点：
1）高性能的硬件平台
装置采用主频为168MHz的处理器， 16位同步采样A/D， 每周波48点高速采样、 实时并行计算；配置 512K字节 Flash、 （ 192+4）K 字节 Sram、外置4M字节NorFlash、外置512K字节 Sram，硬件资源充足，可靠性高。
统一的硬件设计和完善的保护功能
装置硬件包括电源模块、 CPU模块、开入开出模块、控制回路模块、模拟量采集、通讯模块等采用模块化设计， 通用性强。在同一硬件平台上针对不同对象进行保护功能设计，实现35kV及以下电压等级的电力系统保护，适用于进线、 馈线、主变（ 容量2000kVA以上）、配电变压器（ 容量2000kVA以下） 、高压电动机、高压电容器、 母联、PT等设备的保护和自动控制功能。
2）丰富的接口资源
12路（ 可扩展到14路） 交流电压/电流通道， 测量三相电流、两路零序电流、三相电压、零序电压、 有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电能、无功电能。保护电流的测量不仅反映基波，还可以通过逻辑可编程软件增加测量2~10 次谐波，具有带谐波制动的保护功能。
独立操作回路， 可自适应0.25~5A开关跳合闸电流；
2路4～20mA直流模拟量变送输出， 可通过逻辑可编程软件自定义变送量；
20路有源开关量输入通道、10路独立无源开关量输出通道；
2路RS485串行通讯接口，支持IEC60870-5-103、Modbus-RTU 规约；
2路以太网接口，支持TCP IEC60870-5-103、 TCP Modbus-RTU 规约；
GPS对时功能，支持IRIG-B对时方式（ RS485 接口）；
1个UBS接口，可通过U盘升级装置程序，也可导出装置的定值、故障录波数据， 方便故障分析；1个RS232接口，可通USB转232数据线升级装置程序，还可上传装置定值、动作事件信息和故障录波数据，方便现场事故分析。
3）人性化
装置采用全汉化大屏幕液晶显示，人机界面清晰易懂。灵活、菜单式操作简单、 便捷。保护功能的出口可通过跳闸矩阵进行设置， 方便用户选择要动作的继电器。配备计算机界面的调试与分析软件， 调试及维护简单方便。
4）透明化
实时记录交流量、 开入量、 开出量和所有保护模块的状态。装置记录内部各元件动作行为、 动作时间和录波数据， 共可记录16条故障录波， 每条录波可触发12次录波， 每次录波可录故障前8个周波、 故障后4个周波波形，共计46s。每个采样点录波至少包含12个模拟量、10个开关量波形。
5）可靠性设计
装置采用全图形编程技术设计每个保护功能，以提高程序的可靠性及正确性。软硬件具有持续完善的自检功能，抗干扰性能好，装置通过多项电磁兼容检测认证，电快速瞬变脉冲群、静电放电、浪涌抗干扰性能均达到 IV 级标准。

机场电气综合管理平台技术方案 第5张图片
AM5SE-电磁兼容检验

机场电气综合管理平台技术方案 第6张图片
AM5SE-委托检验报告
5.4.2.2. ASD320操控系列
ASD320 系列开关柜综合测控装置用于 3~35kV 户内开关柜，适用于中置柜、手车柜、固定柜、环网柜等多种开关柜。具有一次回路模拟图及开关状态指示，高压带电显示及核相，自动温湿度控制，加热回路故障告警，无线测温，人体感应自动照明，语音提示，电参数测量及 RS485 通讯接口等众多功能，集操作、显示于一体。

机场电气综合管理平台技术方案 第7张图片
ASD320系列

机场电气综合管理平台技术方案 第8张图片
背面端子图

机场电气综合管理平台技术方案 第9张图片
ASD300-开普检验报告
5.4.2.3.APM830网络电力仪表系列
APM830 按IEC国际标准设计，具有全电量测量、电能统计、电能质量分析、录波功能、事件记录功能(包括电压暂升暂降中断、冲击电流等记录)及网络通讯等功能，主要用于电网供电质量的综合监控。该系列仪表采用模块化设计，配合功能丰富的外部 DI/DO 模块、AI/AO 模块、TF卡事件记录模块、网络通讯模块 可以灵活实现电气回路全电量测量及开关状态监控，双 RS485 和以太网接口配合可实现 RS485主站数据抄送，省去数据交换机。PROFIBUS-DP 接口可以实现高速数据传输及组网功能。


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