emcs

電力自動化系統（Electrical Monitoring and Control System, 簡稱EMCS系統）,是監視系統與電氣一、二次設備的完美結合，是電氣整體解決方案的一部分，適用於變電站和大型工業現場供配電等電力自動化系統，在電力系統設備正常及故障情況下實現對其監測、保護和控制，以實現高度連續、穩定的電力供應和最佳化的電網設備管理。

基本介紹

• 外文名：emcs
• 全稱：EngineeManufactureCustomerServ
• 屬性：能源管理控制系統
• 基本功能：監測功能;編程功能;等

EMCS (Engineer, Manufacture and Customer Service)

是工程，生產和客戶服務的能源管理控制系統。

能源管理和控制系統(EMCS)

一般認為,能源和建築物運作的成本是可控的,而成本在智慧型建築中亦可簡化處理。提高資產負債,增強市場優勢在今天這樣一個高度競爭的建築市場上,是至關重要的。能源成本占據了整個運作費用的大部分(比總費用的1/3還多)。最佳化的能源管理模式,為智慧型建築系統運作過程節省運行費用、降低能耗指標提供了一個最直接的方法。智慧型建築設施的機械/電力系統的有效性和可靠性,決定了為其用戶提供舒適的條件和生產支持的成本和能力。隨著能源和勞動力成本的上升,最最佳化系統的選擇、設計和架構的重要性也隨著增加。因此,能、源管理在智慧型建築中有著不可忽視的越來越重要的作用。

1 EMCS是怎樣工作的

EMCS需要用計算機編寫一個便於操作且詳盡明了的管理與控制程式,以便於在一個特殊的條件下使"局域環路"控制得到最大限度的使用。因此,它能比單獨使用控制系統節省更多的能量。"局域環路,,是指那些與單獨採暖,通風和空調(HVAC)系統聯接成關係相近的控制。

HVAC本身在配置大量自動辦公設備的智慧型建築中,是一個非常重要的要考慮的內容。因此設計可擴展的HVAC(Heating Ventilating&Air Conditioning)系統是很重要的。隨著辦公室達到每人一個電腦終端的占有率,每一個終端也將能有1~1.2個附加設備。這些外加設備是印表機、複印機、分散式處理單元Mistr1buting processing units)等等。這些終端產生的熱量,是坐著工作的人所產生熱量的1~1.5倍。這樣一個人員和終端的比例意味著智慧型建築中人員空間配置的占有率至少應是常規建築占有率配置的兩倍。

今天辦公室內部分割設計要求在方法上既要有開放的空間,又要有封閉的空間。因此,大量安裝在不同位置上的HAVC系統應按照上述規則實行分區控制,以防止空間被鎖住或開放在計畫選擇之外,這種靈活性是非常重要的。同樣,在設計當中儘可能考慮到在某一個位置電氣硬體可能的集成,這樣有利於針對不同的要求,對某些局部的製冷量進行增強、調節。但如果設備布置在區域空間,那么所有的製冷設備都必須同步進行調節。而EMCS系統則能對不同的情況進行必要的溫度變化。

能源管理控制系統可以象一個時鐘那么簡單,也可以象配有精心設計的監測和控制硬體及軟體的計算機系統那么複雜。智慧型建築就是用後者計算機系統來管理能源。這種計算機系統當然還可以包括其它功能,例如:維護時間表管理、火災及煙霧控制、安全防護系統及與此相關聯的數據報告系統。

2 EMCS的基本功能

能源管理和控制系統製造商所提供的在眾多的功能中,最重要的是:

監測功能;編程功能;控制功能;圖象功能;警報功能;記錄功能。

2.1 監測功能

智慧型建築中需要監控的內容包括:

全部的溫度;鍋爐的運轉;泵的狀態參數;水倉(深井)泵的水位;關鍵部位的溫度(計算機房所需要的溫度)。

最最佳化的操作監測包括:

室外空氣的質量;外部和內部地域的溫度;電力需求;水的初始溫度和流量。

2.2 編程功能

設備可以按預先設定的程式自動的開啟或關閉。關鍵問題是具備確定什麼時間停止以及要停多長時間,並且不影響智慧型建築租戶的使用或建築設備的運轉。總之EMCS要具備足夠的感測器和完善的功能程式,例如開啟系統時間的最最佳化功能,就可以提供這種時間循環和負荷需要控制。

2.3 控制功能

對於EMCS的實用性來說,局部環路的直接控制或調節至關重要。根據正常參數以外的擾動或干擾所產生的波動進行的調節可使系統回到最最佳化的效率狀態。

擾動控制主要包括:

電機啟停;局部環路控制器控制點的復位。

建築自動化是建築智慧型化的一個方面,提供供熱、通風、空調等的集中控制,而在聯合技術建築系統公司在Denver的Tabor中心除了上述功能外,還可以監測和控制電梯、照明、火災、安防以及電子辦公室的服務。

2.4 圖象功能

包括對空氣處理系統、泵循環處理系統、建築輪廓、煙分區、火警分區、區域規劃和圖形描述的彩色圖象監視,對於多數監控型系統是適用的。標準的可探訪的圖象演示(Graphics Displays)不但幫助使用者了解系統,而且對訓練新的操作者也特別有價值。

2.5 警報功能

網路的關鍵控制點應該和警報系統聯繫起來。大多數監控系統可以為每一個關鍵控制點方便地設定高限和低限警報界限,如果被測報警值超過了預先設定的警戒線,操作人員就會被告知確認現場情況。這個功能通常包括火災、煙霧和安防系統的報警。

2.6 記錄功能

能夠列印出系統相關變數數據和警報的持續記錄是越來越多的EMCS的一個重要特徵。印表機能按程式設定列印出在特定的時間的特定的變數值、警報發生的時間以及能記錄警報狀態恢復正常的時間或者以上的任何變化。如果一個適當的預防性的程式載入到系統的工作指令中,保持維護工作的命令和報告同樣能被列印出來。長遠的看,歷史性數據及其分析對於提高系統運轉效能是極為有用的。

3 EMCS的經濟效益

EMCS的功能是通過分析建築使用和環境需要的所有相互作用的因素來改善或提高現有的或新系統運行效率。EMCS在保證適宜的建築環境控制的同時保存了能量,節省了能源。因此說,EMCS首要的好處是降低能源成本。EMCS能夠通過很多方法,例如通過提供更高的安全性和更好的維護與保養特性來實現降低成本低運作: 節省能源----不斷地控制設施,使之達到最佳化,達到系統的最高效率; 節省勞力----通過單一系統加強控制,勞動力的生產效率得到提高; 減少維修----通過定期自動保養可以減少建築設施故障和過度的耗損。

EMCS還可以調節整個建築系統使其達到更高效,更精確的運作。例如:加熱和空氣調整系統有許多用來採集環境參數變化的(例如建築的日照數據)感測器,根據所採集的參數依據程式進行自動調節。由安裝在每一個地板監測器上的感測器和計算機調整空氣流速和溫度。這種自動調節對每人一個辦公終端的比率是非常重要的。這些好處體現在經濟學和功效(或人類工程)學上,勞動力和維修成本可以大大減少。當然,智慧型建築設施的故障和過度耗損也可以通過定期自動保養而減少。

電力自動化系統

電力自動化系統（Electrical Monitoring and Control System, 簡稱EMCS系統）,是監視系統與電氣一、二次設備的完美結合，是電氣整體解決方案的一部分，適用於變電站和大型工業現場供配電等電力自動化系統，在電力系統設備正常及故障情況下實現對其監測、保護和控制，以實現高度連續、穩定的電力供應和最佳化的電網設備管理。

特點

分散式的專業電力SCADA組態軟體平台，安全穩定的系統平台。

靈活多樣的系統結構及解決方案

主站結構：單機模式、單伺服器+客戶端模式、冗餘伺服器+客戶端等分布網路結構；

網路結構：控制網路和管理網路分開、控制網路和管理網路合一；

高可靠性系統網路結構, 支持網路冗餘、設備冗餘、伺服器冗餘、客戶端冗餘等多種多重冗餘方式，網路切換高於工業組態軟體的水平（<20ms）。

面向對象的設計思想及模組化的系統功能，系統功能可靈活組態。

大型資料庫包括實時庫與歷史庫，實時庫為分級資料庫，歷史庫為大型商用資料庫。

人機界面友好, 支持多種語言線上切換, 如中/英文切換。

良好的開放性, 易於和其他系統通訊。

模擬和仿真功能，支持運行模擬和用戶培訓。

可接入各種高中低壓設備，提供完整的配電系統管理功能。

動態著色功能，使操作人員對電力系統設備帶電、不帶電、接地等狀態信息一目了然。

實現設備安全管理、設備線上安全檢測、最佳化一次設備管理、安排檢修計畫。

組成

EMCS系統採用先進的設計理念,採用分層分散式結構，分監控層、通信接口層、間隔層三層，保護、測控功能不受通訊網路的影響，確保系統的安全性和可靠性。

監控層：

監控層由後台監控設備構成，是系統的控制中心，負責人機界面，完成對整個系統的數據收集、處理、顯示、監視功能，並經過相應許可權對相應設備進行控制。監控層主站結構有三種：

單主機結構：主站由一台計算機組成

基於多用戶的中間結構：主站由由單伺服器加多個客戶端組成，多用戶可以同時監視電力網路

分散式的冗餘結構：主站由冗餘的雙伺服器加多個客戶端組成，資料庫冗餘

通訊接口層：

通信接口層是系統網路構成的紐帶，完成監控層和間隔層之間的實時信息交換，完成自動化裝置的接入，實現通訊物理介質和規約的轉換、接入。通信接口層設備包括通訊管理機、數據交換機等通訊網路設備。施耐德通訊管理機內置分散式實時資料庫，以提高網路通訊處理能力和速度。支持通訊接口層網路冗餘和設備冗餘，以提高通訊網路的可靠性。

間隔層：

間隔層智慧型設備完成測量、保護、控制、操作監控等功能，由微機智慧型保護裝置、電力監控儀表、PLC等智慧型設備組成。智慧型設備具有網路通訊功能，通過通訊網路上送裝置測量、保護動作、SOE等信息，通過接收主站操作命令，實現遠程控制。

功能

統計功能及預測性維護

系統具有趨勢預測、統計分析、測量值需求數分析和統計功能，為一次設備的檢修維護提供指導和預測性幫助。包括：

統計分析功能：可進行操作計數器、跳閘次數、設備啟動次數統計分析

測量值：進行需求數分析，跳閘電流、分閘、合閘時間記錄和統計設備維護和診斷數據可通過通訊網路從智慧型設備獲得，如從Sepam保護獲得操作次數、跳閘次數、跳閘電流值、操作時間、過負荷跳閘前剩餘操作時間、電機啟動最大次數等，為系統和設備診斷提供一手數據和資料。

事件管理

事件管理功能記錄電力系統中所有的重要事件，包括：

設備狀態變位、設備運行、退出

設備出現報警、故障

操作員登入和退出操作

設備告警確認和設備控制操作

系統對事件處理：刷新實時庫、激活相應管理、事件日誌畫面刷新顯示、印表機列印並保存到歷史庫。

在事件日誌畫面中，便於用戶瀏覽，提供過濾功能，可以據事件時間、日期、站名、設備名過濾。

告警管理

告警為事件的子集，告警管理提供以下兩類操作選擇：

告警事件自動出現和消失

告警事件的確認

當操作員考慮或處理告警後，需要告警確認，告警確認產生一個事件。告警狀態一直出現直到告警原因消除。

在告警日誌畫面中，用戶可以據告警狀態過濾告警信息：

“當前報警”（已經確認或未被確認），

“未確認報警”（包括當前或已解除），

“所有報警”

用顏色顯示深淺來區分告警級別，據對系統的影響程度，告警分兩級：

低級別告警：不影響電力供電，短時間內不需要處理，如變壓器過負荷

高級別告警：如果設備故障影響電力供電，告警需要及時處理。

趨勢曲線

趨勢曲線支持滑鼠拖拽、Zoom功能，包括標準曲線和定製曲線兩類。

標準曲線基於特定的智慧型設備採用標準方式顯示其在實時庫或歷史庫中的模擬量數據曲線，如：顯示Sepam保護裝置一相相電流、一相相電壓、一個有功或無功功率曲線。顯示實時庫中趨勢時，曲線實時自動刷新；顯示歷史庫中趨勢時，曲線據數據時間和最大/最小刻度調整。

定製曲線使用戶可任意定製歷史庫中不同設備的任意8個模擬量，進行同一時刻趨勢曲線顯示比較，以便於系統分析。

歷史數據管理

系統基於商用關係資料庫系統完成歷史數據管理，提供完善的歷史數據備份、轉儲機制。實時採樣數據、實時統計數據、告警信息、SOE 、操作記錄以及統計信息，均可保存到歷史資料庫。

系統提供友好方便的人機界面，完成歷史數據、歷史事件信息、SOE信息、操作事件記錄的查詢、顯示。

報表和列印

系統報表功能包括：報表製作、報表顯示、報表發布、報表列印。

報表子系統可非常方便地定義各種報表，靈活地生成日報、月報。

系統支持報表及事件記錄的人工、定時、自動列印。

用戶許可權管理

許可權安全管理防止沒有授權的操作，使系統運行維護專業化、責任清晰明確、避免和控制誤操作、為系統運行維護管理提供一道良好的防線和有力的工具。

提供給用戶四種不同級別許可權：

所有用戶：瀏覽系統畫面包括系統圖、告警畫面等

電氣操作員：對所有設備發控制命令

電氣工程師：確認告警、設備掛牌、記錄報表、修改趨勢曲線配置、切換系統到模擬模式、讀保護定值、修改保護定值、調錄波曲線等

系統管理員：所有操作員、工程師許可權、啟動系統應用程式、修改系統配置、退出系統等。

模擬和仿真功能

模擬功能提供和系統相同人機界面，監控層的資料庫連線到虛擬模擬電網，使受訓者體驗電網管理，不必擔心帶來風險。

用戶級操作員可準備操作程式，在模擬模式下測試。可生成事件和報警，並可改變模擬值。一旦操作程式有效，可在真正電網上進行正常模式操作。

線上幫助功能

系統提供用戶線上幫助功能，以方便用戶操作維護使用。功能鍵F1快速切換到幫助畫面。

自診斷功能

系統可對網路通信情況等進行動態線上監測，以供系統診斷。自診斷內容包括：

系統設備通訊連線

系統設備內部故障

支持Web發布

系統組態軟體提供在Internet/Intranet上通過瀏覽器以客戶端監控電力工業現場。Web頁面與電力畫面同步：在客戶端用瀏覽器看到的圖形效果與Web伺服器上完全相同。

快速的數據更新速度：在客戶端與伺服器數據傳輸時採用事件驅動機制，在Internet上遠程訪問監控畫面時，具有好的實時性。

施耐德通訊管理機網路設備提供透明就緒方案，作為web server內置web服務頁，用戶通過瀏覽器遠方透明監視和管理設備。

OPC通信接口

支持工業OPC接口標準，以統一的OPC接口向外提供通訊方式，作為OPC伺服器給其它程式提供數據，如DCS系統的SCADA軟體等，可將資料庫中的數據以OC方式對外提供。也可作為OPC客戶端、從其它系統獲取數據。

電網管理高級功能

中壓/低壓自動電源切換功能

源轉換開關在第一供應源失效（如主要中斷，供應源出現故障，維修等）後，能自動切換到另一供應源，以提高供電可靠性。

互鎖管理

互鎖管理功能可將幾個斷路器連鎖管理，提供閉合順序。

中壓迴路管理

如果中壓某部分出現故障，中壓迴路管理能夠自動給所有變電站重新配置迴路，也可讓操作員手動配置。

定位故障：中壓迴路某部分出故障會導致供應該部分的饋電線路開關跳閘。系統會分析變電站里最大電流繼電器的狀態，進行故障定位。

隔離故障：迴路中的故障定位後，系統會打開相應的進線開關自動隔離故障區。

重新設定中壓迴路：故障區被隔離後，系統在饋電線路開關跳閘之前，重新開始向變電站供電。

負荷管理（高級功能）

負載分擔管理

可自動或手動控制幾個連線到一起的發電機電源，讓幾個發電機分擔分配電能。

當系統達到最大可調耗電值時，報警就會打開，卸載（甩負荷）程式開始啟動。

卸載（甩負荷）管理

卸載（甩負荷）功能防止發電機過載，也能在發電機失靈時保護剩餘的發電機。甩負荷功能建立在動態分析電網配置和過載消耗，或發電機失靈的基礎上。

電量監測和分路計量（高級功能）

用電監測

使用客戶收費電錶或施耐德電氣的電力表來記錄用電量，實現以下功能：

監測電量每超過10分鐘：實時顯示自累積期開始消耗的電量及目標能耗

復位信息：根據設定點通知操作員應該進行的操作

消耗監測趨勢：顯示操作員設定期內的平均耗電量

單月耗電餘額：在每個按時計費表上顯示當前月份和上月份的耗電量

根據獲得的數據評估電費單

需用峰值：顯示三相電源峰值

用電情況分析

系統每10分鐘記錄一次耗電量。

給出當前月份和上個月份的平均功率值和超功率值匯總。

分路計量

根據電錶面板設定的收費期計算總量，操作員決定讀取計量。

設備監控系統

EMCS是設備監控系統的英文簡稱（Equipment MonitoringControl System，簡稱EMCS）。

EMCS本質是工業自動化監控系統，基於數據伺服器、監控工作站（PC機）、工業監控軟體、工業控制器（如PLC）、區域網路、現場匯流排、感測器/執行器等軟硬體設備及網路通信技術的集成，實現特定的監控功能和管理能力。

基本功能

1、機電設備監控

具有中央和車站二級監控功能；

控制命令應能分別從中央工作站、車站工作站和車站緊急控制盤（IBP）人工發布或由程式自動判定執行，並具有越級控制功能，以及所需的各種控制手段；

對設備操作的優先權遵循人工高於自動的原則；

具備註冊和許可權設定功能。

2、執行防災及阻塞模式功能

能接收FAS系統車站火災信息，執行車站防煙、排煙模式；

能接收列車區間停車位置信號，根據列車火災部位信息，執行隧道防排煙模式；

能接收列車區間阻塞信息，執行阻塞通風模式；

能監控車站逃生指示系統和應急照明系統；

能監視各排水泵房危險水位。

監控內容

正常運營模式的判定及轉換；

消防排煙模式和列車阻塞模式的聯動；

設備順序啟停；

風路和水路的聯鎖保護；

大功率設備啟停的延時配合；

主、備設備運行時間平衡；

車站公共區和重要設備房的溫度調節；

節能控制；

運行時間、故障停機、啟停、故障次數等統計；

配置數據接口以獲取冷水機組和水系統相關信息；

若冷水機組帶有聯動控制功能，則空調水系統冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、風機、電動蝶閥的控制程式由冷水機組承擔，EMCS僅控制冷水機組的投切、監測空調系統的參數和狀態、冷量實時運算、記錄及累計。

子系統

1、公共區通風空調系統

俗稱大系統，承擔調節公共區的溫度和濕度，以向乘客提供舒適的乘車環境和工作環境；同時承擔緊急和災害狀態下的通風、換氣和排煙的功能，確保乘客的人身安全。

該系統的設備主要包括空調機組、空調新風機、回排風機、電動組合風閥、調節閥、防火閥等。該系統主要設定在地下車站，其中通風設備同時兼作車站公共區排煙系統。

2、設備管理用房通風空調系統

俗稱小系統，主要承擔辦公用房和設備用房等溫度和濕度的調節，以向軌道交通工作人員提供舒適的辦公環境，給設備提合適的運行環境；同時承擔災害狀態下的通風、換氣和排煙功能，確保員工的人身安全。

該系統的設備主要包括空氣處理機、送風機、回排風機、排風機、調節閥、防火閥等。其中通風設備同時兼作車站設備與管理用房的排煙系統。

3、空調水系統

主要是為空調系統提供冷卻水；

該系統主要包括冷水機組、冷水泵、冷卻泵、二通調節閥等。 Ø 較大規模的空調水系統宜設定分水器和集水器；

冷水機組、水泵等設備的入口處應安裝過濾器或除垢器； Ø 空調水系統應設定必要的壓力表和溫度計等感測器；

當用於安全保護和設備狀態監視為目的時，宜選擇溫度開關、壓力開關、風流開關、水流開關、壓差開關、水位開關等開關量式輸出的感測器，不宜使用連續量輸出的感測器。

4、給排水系統

給水系統主要是為車站的的生產、生活及消防提供符合水質、水壓和水量要求的用水。

排水系統主要是承擔車站的廢水和污水的分類集中及就近提升排放等。區間的排水設備主要承擔地下區間的廢水和雨水等的排放。

5、隧道通風系統

隧道通風系統在正常情況下主要完成隧道的排熱和換氣，火災情況下則用於定向排煙和排熱及送新風等。

系統主要包括區間隧道通風（TVF）、射流風機、軌頂和軌旁拍熱風機（OTE/UPE）等。

（1）TVF系統。TVF風機一般設於地下車站的兩端或區間的中間風井內，主要完成隧道活塞風和機械通風，同時兼火災時的排煙。該系統的設備主要包括TVF風機、消聲器、電動組合風閥等。

（2）射流風機。一般設定在地下車站的出入線、聯絡線、存車線、渡線等，承擔該區域的通風，同時兼火災時的排煙。

（3）OTE/UPE系統。設定在站台軌行區，為停靠列車在停車期間進行排熱。

6、照明系統

動力照明系統主要用於車站公共區和辦公設備區的正常照明、輔助照明和應急照明及為系統和設備提供電力。

照明主要包括站台、站廳正常和應急照明，廣告照明，出入口照明，區間照明，工作照明，事故照明等。

7、電扶梯系統

該系統主要承擔乘客的出入站和設備物品的運送等。 Ø 主要設備包括，自動扶梯，升降電梯。

8、感測器列表

主要用於環境參數的採集、各種液體流量的測試和計量及控制等。

感測器主要包括用於檢測空氣參數的濕度感測器、二氧化碳濃度感測器，用於空調水系統的壓力、差壓感測器、變送器、電磁流量計、水管式溫度計等。執行器主要包括調節二通閥和差壓調節閥。

系統功能

機電設備監控功能：實現中央級、車站級、就地級三級監控；BAS控制命令能分別從中央級、車站級和車站緊急控制盤（IBP盤）自動或手動地下達執行，並具有越級控制能力；設備按優先權分級操作；具備軟體許可權設定等功能。

執行防災及阻塞模式：接收FAS車站火災信息，執行車站防煙、排煙模式；接收區間停車位置信號，根據

列車火災部位信息，執行隧道防排煙模式；接收區間阻塞信息，執行阻塞通風模式；監控車站逃生指示系統和應急照明系統；監視各排水泵房危險水位等。

環境監控與節能運行管理：通過環境參數的檢測，對能耗進行統計分析，控制通風、空調設備最佳化運行，提高捷運整體環境的舒適度，降低能源消耗。

環境和設備管理：對車站環境等參數進行統計；對設備的運行狀況進行統計，據此最佳化設備的運行，實現維護管理趨勢報告，提高設備管理效率。