电力自动化系统（Electrical Monitoring and Control System, 简称EMCS系统）,是监视系统与电气一、二次设备的完美结合，是电气整体解决方案的一部分，适用于变电站和大型工业现场供配电等电力自动化系统，在电力系统设备正常及故障情况下实现对其监测、保护和控制，以实现高度连续、稳定的电力供应和优化的电网设备管理。
系统简介
EMCS (Engineer, Manufacture and Customer Service)
是工程，生产和客户服务的能源管理控制系统。
系统01
能源管理和控制系统
一般认为,能源和建筑物运作的成本是可控的,而成本在智能建筑中亦可简化处理。提高资产负债,增强市场优势在今天这样一个高度竞争的建筑市场上,是至关重要的。能源成本占据了整个运作费用的大部分(比总费用的1/3还多)。优化的能源管理模式,为智能建筑系统运作过程节省运行费用、降低能耗指标提供了一个最直接的方法。智能建筑设施的机械/电力系统的有效性和可靠性,决定了为其用户提供舒适的条件和生产支持的成本和能力。随着能源和劳动力成本的上升,最优化系统的选择、设计和架构的重要性也随着增加。因此,能、源管理在智能建筑中有着不可忽视的越来越重要的作用。
工作原理
1 EMCS是怎样工作的
控制系统节省更多的能量。局域环路,,是指那些与单独采暖,通风和空调(HVAC)系统联接成关系相近的控制。
HVAC本身在配置大量自动办公设备的智能建筑中,是一个非常重要的要考虑的内容。因此设计可扩展的HVAC(Heating Ventilating&Air Conditioning)系统是很重要的。随着办公室达到每人一个电脑终端的占有率,每一个终端也将能有1~1.2个附加设备。这些外加设备是打印机、复印机、
分布式处理单元Mistr1buting processing units等等。这些终端产生的热量,是坐着工作的人所产生热量的1~1.5倍。这样一个人员和终端的比例意味着智能建筑中人员空间配置的占有率至少应是常规建筑占有率配置的两倍。
今天办公室内部分割设计要求在方法上既要有开放的空间,又要有封闭的空间。因此,大量安装在不同位置上的HAVC系统应按照上述规则实行分区控制,以防止空间被锁住或开放在计划选择之外,这种灵活性是非常重要的。同样,在设计当中尽可能考虑到在某一个位置电气硬件可能的集成,这样有利于针对不同的要求,对某些局部的制冷量进行增强、调节。但如果设备布置在区域空间,那么所有的制冷设备都必须同步进行调节。而EMCS系统则能对不同的情况进行必要的温度变化。
能源管理
控制系统可以象一个时钟那么简单,也可以象配有精心设计的监测和控制硬件及软件的
计算机系统那么复杂。智能建筑就是用后者
计算机系统来管理能源。这种
计算机系统当然还可以包括其它功能,例如:维护时间表管理、火灾及烟雾控制、安全防护系统及与此相关联的
数据报告系统。
基本功能
2 EMCS的基本功能
能源管理和
控制系统制造商所提供的在众多的功能中,最重要的是:
监测功能;编程功能;控制功能;图象功能;警报功能;记录功能。
2.1 监测功能
智能建筑中需要监控的内容包括:
全部的温度;锅炉的运转;泵的状态参数;水仓(深井)泵的水位;关键部位的温度(计算机房所需要的温度)。
最优化的操作监测包括:
室外空气的质量;外部和内部地域的温度;电力需求;水的初始温度和流量。
2.2 编程功能
设备可以按预先设定的程序自动的开启或关闭。关键问题是具备确定什么时间停止以及要停多长时间,并且不影响智能建筑租户的使用或建筑设备的运转。总之EMCS要具备足够的传感器和完善的功能程序,例如开启系统时间的最优化功能,就可以提供这种时间循环和负荷需要控制。
2.3 控制功能
对于EMCS的实用性来说,局部环路的直接控制或调节至关重要。根据正常参数以外的扰动或干扰所产生的波动进行的调节可使系统回到最优化的效率状态。
扰动控制主要包括:
电机启停;局部环路控制器控制点的复位。
建筑自动化是建筑智能化的一个方面,提供供热、通风、空调等的集中控制,而在联合技术建筑系统公司在Denver的Tabor中心除了上述功能外,还可以监测和控制电梯、照明、火灾、安防以及电子办公室的服务。
2.4 图象功能
包括对空气处理系统、泵循环处理系统、建筑轮廓、烟分区、火警分区、区域规划和图形描述的彩色图象监视,对于多数监控型系统是适用的。标准的可探访的图象演示(Graphics Displays)不但帮助使用者了解系统,而且对训练新的操作者也特别有价值。
2.5 警报功能
网络的关键控制点应该和警报系统联系起来。大多数
监控系统可以为每一个关键控制点方便地设置高限和低限警报界限,如果被测报警值超过了预先设定的警戒线,操作人员就会被告知确认现场情况。这个功能通常包括火灾、烟雾和安防系统的报警。
2.6 记录功能
能够打印出系统相关变量数据和警报的持续记录是越来越多的EMCS的一个重要特征。打印机能按程序设定打印出在特定的时间的特定的变量值、警报发生的时间以及能记录警报状态恢复正常的时间或者以上的任何变化。如果一个适当的预防性的程序加载到系统的工作指令中,保持维护工作的命令和报告同样能被打印出来。长远的看,历史性数据及其分析对于提高系统运转效能是极为有用的。
经济效益
3 EMCS的经济效益
EMCS的功能是通过分析建筑使用和环境需要的所有相互作用的因素来改善或提高现有的或新系统运行效率。EMCS在保证适宜的建筑环境控制的同时保存了能量,节省了能源。因此说,EMCS首要的好处是降低能源成本。EMCS能够通过很多方法,例如通过提供更高的安全性和更好的维护与保养特性来实现降低成本低运作: 节省能源----不断地控制设施,使之达到最佳化,达到系统的最高效率; 节省劳力----通过单一系统加强控制,劳动力的生产效率得到提高; 减少维修----通过定期自动保养可以减少建筑设施故障和过度的耗损。
EMCS还可以调节整个建筑系统使其达到更高效,更精确的运作。例如:加热和空气调整系统有许多用来采集环境参数变化的(例如建筑的日照数据)传感器,根据所采集的参数依据程序进行自动调节。由安装在每一个地板监测器上的传感器和计算机调整空气流速和温度。这种自动调节对每人一个办公终端的比率是非常重要的。这些好处体现在经济学和功效(或人类工程)学上,劳动力和维修成本可以大大减少。当然,智能建筑设施的故障和过度耗损也可以通过定期自动保养而减少。
系统02
电力自动化系统
特点
分布式的专业电力SCADA组态软件平台，安全稳定的系统平台。
灵活多样的系统结构及解决方案
主站结构：单机模式、单服务器+客户端模式、冗余服务器+客户端等分布网络结构；
网络结构：控制网络和管理网络分开、控制网络和管理网络合一；
高可靠性系统网络结构, 支持网络冗余、设备冗余、服务器冗余、客户端冗余等多种多重冗余方式，网络切换高于工业组态软件的水平（＜20ms）。
面向对象的设计思想及模块化的系统功能，系统功能可灵活组态。
大型数据库包括实时库与历史库，实时库为分级数据库，历史库为大型商用数据库。
人机界面友好, 支持多种语言在线切换, 如中/英文切换。
良好的开放性, 易于和其他系统通讯。
模拟和仿真功能，支持运行模拟和用户培训。
可接入各种高中低压设备，提供完整的配电系统管理功能。
动态着色功能，使操作人员对电力系统设备带电、不带电、接地等状态信息一目了然。
实现设备安全管理、设备在线安全检测、优化一次设备管理、安排检修计划。
组成
EMCS系统采用先进的设计理念,采用分层分布式结构，分监控层、通信接口层、间隔层三层，保护、测控功能不受通讯网络的影响，确保系统的安全性和可靠性。
监控层：
监控层由后台监控设备构成，是系统的控制中心，负责人机界面，完成对整个系统的数据收集、处理、显示、监视功能，并经过相应权限对相应设备进行控制。监控层主站结构有三种：
单主机结构：主站由一台计算机组成
基于多用户的中间结构：主站由由单服务器加多个客户端组成，多用户可以同时监视电力网络
分布式的冗余结构：主站由冗余的双服务器加多个客户端组成，数据库冗余
通讯接口层：
通信接口层是系统网络构成的纽带，完成监控层和间隔层之间的实时信息交换，完成自动化装置的接入，实现通讯物理介质和规约的转换、接入。通信接口层设备包括
通讯管理机、
数据交换机等通讯网络设备。施耐德通讯管理机内置分布式实时数据库，以提高网络通讯处理能力和速度。支持通讯接口层网络冗余和设备冗余，以提高通讯网络的可靠性。
间隔层：
间隔层智能设备完成测量、保护、控制、操作监控等功能，由微机智能保护装置、
电力监控仪表、PLC等智能设备组成。智能设备具有网络通讯功能，通过通讯网络上送装置测量、保护动作、SOE等信息，通过接收主站操作命令，实现远程控制。
功能
统计功能及预测性维护
系统具有趋势预测、统计分析、测量值需求数分析和统计功能，为一次设备的检修维护提供指导和预测性帮助。包括：
统计分析功能：可进行操作计数器、跳闸次数、设备启动次数统计分析
测量值：进行需求数分析，跳闸电流、分闸、合闸时间记录和统计设备维护和诊断数据可通过通讯网络从智能设备获得，如从Sepam保护获得操作次数、跳闸次数、跳闸电流值、操作时间、过负荷跳闸前剩余操作时间、电机启动最大次数等，为系统和设备诊断提供一手数据和资料。
事件管理
事件管理功能记录电力系统中所有的重要事件，包括：
设备状态变位、设备运行、退出
设备出现报警、故障
操作员登陆和退出操作
设备告警确认和设备控制操作
系统对事件处理：刷新实时库、激活相应管理、事件日志画面刷新显示、打印机打印并保存到历史库。
在事件日志画面中，便于用户浏览，提供过滤功能，可以据事件时间、日期、站名、设备名过滤。
告警管理
告警为事件的子集，告警管理提供以下两类操作选择：
告警事件自动出现和消失
告警事件的确认
当操作员考虑或处理告警后，需要告警确认，告警确认产生一个事件。告警状态一直出现直到告警原因消除。
在告警日志画面中，用户可以据告警状态过滤告警信息：
“当前报警”（已经确认或未被确认），
“未确认报警”（包括当前或已解除），
“所有报警”
用颜色显示深浅来区分告警级别，据对系统的影响程度，告警分两级：
低级别告警：不影响电力供电，短时间内不需要处理，如变压器过负荷
高级别告警：如果设备故障影响电力供电，告警需要及时处理。
趋势曲线
趋势曲线支持鼠标拖拽、Zoom功能，包括标准曲线和定制曲线两类。
标准曲线基于特定的智能设备采用标准方式显示其在实时库或历史库中的模拟量数据曲线，如：显示Sepam保护装置一相相电流、一相相电压、一个有功或无功功率曲线。显示实时库中趋势时，曲线实时自动刷新；显示历史库中趋势时，曲线据数据时间和最大/最小刻度调整。
定制曲线使用户可任意定制历史库中不同设备的任意8个模拟量，进行同一时刻趋势曲线显示比较，以便于系统分析。
历史数据管理
系统基于商用关系数据库系统完成历史数据管理，提供完善的历史数据备份、转储机制。实时采样数据、实时统计数据、告警信息、SOE 、操作记录以及统计信息，均可保存到历史数据库。
系统提供友好方便的人机界面，完成历史数据、历史事件信息、SOE信息、操作事件记录的查询、显示。
报表和打印
系统报表功能包括：报表制作、报表显示、报表发布、报表打印。
报表子系统可非常方便地定义各种报表，灵活地生成日报、月报。
系统支持报表及事件记录的人工、定时、自动打印。
用户权限管理
权限安全管理防止没有授权的操作，使系统运行维护专业化、责任清晰明确、避免和控制误操作、为系统运行维护管理提供一道良好的防线和有力的工具。
提供给用户四种不同级别权限：
所有用户：浏览系统画面包括系统图、告警画面等
电气操作员：对所有设备发控制命令
电气工程师：确认告警、设备挂牌、记录报表、修改趋势曲线配置、切换系统到模拟模式、读保护定值、修改保护定值、调录波曲线等
系统管理员：所有操作员、工程师权限、启动系统应用程序、修改系统配置、退出系统等。
模拟和仿真功能
模拟功能提供和系统相同人机界面，监控层的数据库连接到虚拟模拟电网，使受训者体验电网管理，不必担心带来风险。
用户级操作员可准备操作程序，在模拟模式下测试。可生成事件和报警，并可改变模拟值。一旦操作程序有效，可在真正电网上进行正常模式操作。
在线帮助功能
系统提供用户在线帮助功能，以方便用户操作维护使用。功能键F1快速切换到帮助画面。
自诊断功能
系统可对网络通信情况等进行动态在线监测，以供系统诊断。自诊断内容包括：
系统设备通讯连接
系统设备内部故障
支持Web发布
系统组态软件提供在Internet/Intranet上通过浏览器以客户端监控电力工业现场。Web页面与电力画面同步：在客户端用浏览器看到的图形效果与Web服务器上完全相同。
快速的数据更新速度：在客户端与服务器数据传输时采用事件驱动机制，在Internet上远程访问监控画面时，具有好的实时性。
施耐德通讯管理机网络设备提供透明就绪方案，作为web server内置web服务页，用户通过浏览器远方透明监视和管理设备。
OPC通信接口
支持工业OPC接口标准，以统一的OPC接口向外提供通讯方式，作为OPC服务器给其它程序提供数据，如DCS系统的SCADA软件等，可将数据库中的数据以OC方式对外提供。也可作为OPC客户端、从其它系统获取数据。
电网管理高级功能
中压/低压自动电源切换功能
源转换开关在第一供应源失效（如主要中断，供应源出现故障，维修等）后，能自动切换到另一供应源，以提高供电可靠性。
互锁管理
互锁管理功能可将几个断路器连锁管理，提供闭合顺序。
中压回路管理
如果中压某部分出现故障，中压回路管理能够自动给所有变电站重新配置回路，也可让操作员手动配置。
定位故障：中压回路某部分出故障会导致供应该部分的馈电线路开关跳闸。系统会分析变电站里最大电流继电器的状态，进行故障定位。
隔离故障：回路中的故障定位后，系统会打开相应的进线开关自动隔离故障区。
重新设置中压回路：故障区被隔离后，系统在馈电线路开关跳闸之前，重新开始向变电站供电。
负荷管理（高级功能）
负载分担管理
可自动或手动控制几个连接到一起的发电机电源，让几个发电机分担分配电能。
当系统达到最大可调耗电值时，报警就会打开，卸载（甩负荷）程序开始启动。
卸载（甩负荷）管理
卸载（甩负荷）功能防止发电机过载，也能在发电机失灵时保护剩余的发电机。甩负荷功能建立在动态分析电网配置和过载消耗，或发电机失灵的基础上。
电量监测和分路计量（高级功能）
用电监测
使用客户收费电表或
施耐德电气的电力表来记录用电量，实现以下功能：
监测电量每超过10分钟：实时显示自累积期开始消耗的电量及目标能耗
复位信息：根据设置点通知操作员应该进行的操作
消耗监测趋势：显示操作员设置期内的平均耗电量
单月耗电余额：在每个按时计费表上显示当前月份和上月份的耗电量
根据获得的数据评估电费单
需用峰值：显示三相电源峰值
用电情况分析
系统每10分钟记录一次耗电量。
给出当前月份和上个月份的平均功率值和超功率值汇总。
分路计量
根据电表面板设置的收费期计算总量，操作员决定读取计量。
系统03
设备监控系统
EMCS是设备监控系统的英文简称（Equipment MonitoringControl System，简称EMCS）。
EMCS本质是工业自动化监控系统，基于数据服务器、监控工作站（PC机）、工业监控软件、工业控制器（如PLC）、局域网、现场总线、传感器/执行器等软硬件设备及网络通信技术的集成，实现特定的监控功能和管理能力。
基本功能
1、机电设备监控
具有中央和车站二级监控功能；
控制命令应能分别从中央工作站、车站工作站和车站紧急控制盘（IBP）人工发布或由程序自动判定执行，并具有越级控制功能，以及所需的各种控制手段；
对设备操作的优先级遵循人工高于自动的原则；
具备注册和权限设定功能。
2、执行防灾及阻塞模式功能
能接收FAS系统车站火灾信息，执行车站防烟、排烟模式；
能接收列车区间停车位置信号，根据列车火灾部位信息，执行隧道防排烟模式；
能接收列车区间阻塞信息，执行阻塞通风模式；
能监控车站逃生指示系统和应急照明系统；
能监视各排水泵房危险水位。
监控内容
正常运营模式的判定及转换；
消防排烟模式和列车阻塞模式的联动；
设备顺序启停；
风路和水路的联锁保护；
大功率设备启停的延时配合；
主、备设备运行时间平衡；
车站公共区和重要设备房的温度调节；
节能控制；
运行时间、故障停机、启停、故障次数等统计；
若冷水机组带有联动控制功能，则空调水系统冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、风机、
电动蝶阀的控制程序由冷水机组承担，EMCS仅控制冷水机组的投切、监测空调系统的参数和状态、冷量实时运算、记录及累计。
子系统
1、公共区通风空调系统
俗称大系统，承担调节公共区的温度和湿度，以向乘客提供舒适的乘车环境和工作环境；同时承担紧急和灾害状态下的通风、换气和排烟的功能，确保乘客的人身安全。
该系统的设备主要包括空调机组、空调新风机、回排风机、电动组合风阀、调节阀、防火阀等。该系统主要设置在地下车站，其中通风设备同时兼作车站公共区排烟系统。
2、设备管理用房通风空调系统
俗称小系统，主要承担办公用房和设备用房等温度和湿度的调节，以向轨道交通工作人员提供舒适的办公环境，给设备提合适的运行环境；同时承担灾害状态下的通风、换气和排烟功能，确保员工的人身安全。
该系统的设备主要包括空气处理机、送风机、回排风机、排风机、调节阀、防火阀等。其中通风设备同时兼作车站设备与管理用房的排烟系统。
3、空调水系统
主要是为空调系统提供冷却水；
该系统主要包括冷水机组、冷水泵、冷却泵、二通调节阀等。 Ø 较大规模的空调水系统宜设置分水器和集水器；
冷水机组、水泵等设备的入口处应安装过滤器或除垢器； Ø 空调水系统应设置必要的压力表和温度计等传感器；
当用于安全保护和设备状态监视为目的时，宜选择温度开关、压力开关、风流开关、水流开关、压差开关、水位开关等开关量式输出的传感器，不宜使用连续量输出的传感器。
4、给排水系统
给水系统主要是为车站的的生产、生活及消防提供符合水质、水压和水量要求的用水。
排水系统主要是承担车站的废水和污水的分类集中及就近提升排放等。区间的排水设备主要承担地下区间的废水和雨水等的排放。
5、隧道通风系统
隧道通风系统在正常情况下主要完成隧道的排热和换气，火灾情况下则用于定向排烟和排热及送新风等。
系统主要包括区间隧道通风（TVF）、射流风机、轨顶和轨旁拍热风机（OTE/UPE）等。
（1）TVF系统。TVF风机一般设于地下车站的两端或区间的中间风井内，主要完成隧道活塞风和机械通风，同时兼火灾时的排烟。该系统的设备主要包括TVF风机、消声器、电动组合风阀等。
（2）射流风机。一般设置在地下车站的出入线、联络线、存车线、渡线等，承担该区域的通风，同时兼火灾时的排烟。
（3）OTE/UPE系统。设置在站台轨行区，为停靠列车在停车期间进行排热。
6、照明系统
动力照明系统主要用于车站公共区和办公设备区的正常照明、辅助照明和应急照明及为系统和设备提供电力。
照明主要包括站台、站厅正常和应急照明，广告照明，出入口照明，区间照明，工作照明，事故照明等。
7、电扶梯系统
该系统主要承担乘客的出入站和设备物品的运送等。 Ø 主要设备包括，自动扶梯，升降电梯。
8、传感器列表
主要用于环境参数的采集、各种液体流量的测试和计量及控制等。
传感器主要包括用于检测空气参数的湿度传感器、
二氧化碳浓度传感器，用于空调水系统的压力、
差压传感器、变送器、
电磁流量计、水管式温度计等。执行器主要包括调节二通阀和
差压调节阀。
系统功能
机电设备监控功能：实现中央级、车站级、就地级三级监控；BAS控制命令能分别从中央级、车站级和车站紧急控制盘（IBP盘）自动或手动地下达执行，并具有越级控制能力；设备按优先级分级操作；具备软件权限设定等功能。
执行防灾及阻塞模式：接收FAS车站火灾信息，执行车站防烟、排烟模式；接收区间停车位置信号，根据
列车火灾部位信息，执行隧道防排烟模式；接收区间阻塞信息，执行阻塞通风模式；监控车站逃生指示系统和应急照明系统；监视各排水泵房危险水位等。
环境监控与节能运行管理：通过环境参数的检测，对能耗进行统计分析，控制通风、空调设备优化运行，提高地铁整体环境的舒适度，降低能源消耗。
环境和设备管理：对车站环境等参数进行统计；对设备的运行状况进行统计，据此优化设备的运行，实现维护管理趋势报告，提高设备管理效率。