20241006-施耐德电气_中国_-轨道交通行业_低压配电边缘智能管理系统应用白皮书_13页_9mb

施耐德电气低压配电边缘智能管理系统应用白皮书总结

核心内容

本白皮书由施耐德电气发布，聚焦于轨道交通行业的低压配电系统数字化，旨在通过EcoStruxure Power智能配电系统和相关边缘智能管理系统，解决当前城轨供配电系统在数字化建设过程中面临的问题与挑战，实现智能运维、能效管理、电能质量监测等目标，助力行业实现绿色、智能、安全、高效的发展。

主要观点

• 数字化转型是轨道交通行业高质量发展的关键：随着《交通强国建设纲要》和《2030年前碳达峰行动方案》的实施，轨道交通行业正从传统模式向智能化、数字化方向转型，重点在于提升运维效率、降低能耗、保障系统安全。
• 低压侧数字化是行业发展的新挑战：目前城轨在中压侧数字化较为成熟，但低压侧仍处于初级阶段，存在数据利用率低、重复投资、协议多样性、算力不足、多维度管理困难等问题。
• 施耐德电气的解决方案聚焦于边缘智能：通过构建三层架构系统（设备感知层、监视和控制层、应用分析和服务层），实现低压配电系统的全面数字化管理，包括数据采集、存储、转发、分析、控制等核心功能。
• EcoStruxure Power 是施耐德的智能配电解决方案：该系统集成了智能硬件、软件与服务，支持本地与云端平台，具备强大的数据处理与分析能力，有助于实现全生命周期的配电管理。

关键信息

一、趋势

• 截至2023年底，我国铁路运营里程达15.9万公里，高速铁路4.5万公里；城市轨道交通运营里程达1.1225万公里，其中地铁8543公里。
• 《数字交通发展规划纲要》提出，推动交通基础设施全要素、全周期数字化，实现智能故障诊断、自愈恢复等目标。
• 《智慧城轨发展纲要》提出1-8-1-1架构，以城轨云与大数据平台为基础，实现八大体系的互联互通。

二、城轨行业智慧发展

• 城市轨道交通在绿色出行、信息化发展方面具有示范作用，但信息化水平参差不齐，数据基础薄弱。
• 低压侧数字化是实现智慧城轨的重要环节，需通过边缘智能管理系统实现数据采集、分析和远程管理。
• 智慧城轨建设蓝图包括：
  • 智慧乘客服务体系
  • 智能运输组织体系
  • 智能能源系统体系
  • 智能列车运行体系
  • 智能技术装备体系
  • 智能基础设施体系
  • 智慧网络管理体系
  • 城轨云与大数据平台

三、城轨行业数字化应用

• 低压边缘智能管理系统由设备感知层和监视控制层构成，感知层包括：
  • 智能低压断路器（MTZ & NSX）
  • 智能电表（PM系列）
  • 无线测温传感器（TH150）
  • 电能质量仪（PM8000）
  • 智能采集器
• 监视和控制层由低压智能终端和智能网关组成，支持与上层系统（如PSCADA、智能运维系统、能源管理系统）对接。
• 系统功能包括：
  • 运行维护管理：状态监测、报警、控制、故障记录、设备健康评估
  • 电气设备资产管理：设备信息查询、寿命预测、维护建议
  • 能耗数据分析：精准计量、周期存储、数据分析
  • 电能质量分析：监测电压、电流、谐波畸变率等
  • 数据接口与通信协议：支持Modbus RTU、Modbus TCP、Zigbee、OPC、FTS等

四、施耐德电气数字化解决方案

• EcoStruxure Power：三层架构（应用分析与服务层、边缘控制层、互联互通产品层），支持本地和云端平台，具备强大的数据处理能力。
• 低压智能断路器：
  • 符合GB/T14048.2标准
  • 具备自生电源、远程监控、报警、故障记录、通信等功能
  • 支持ZigBee无线通信，可集成到系统中
• POI智能配电站控终端：
  • 五大功能组件，包括报警管理、故障追溯、知识库、运行状态快照、柜面图定位
  • 可通过越限报警和标识功能快速定位故障，实现快速恢复供电
• POA-PSMS预测仿真顾问：
  • 用于供配电系统的实时监控、分析、运行与优化
  • 支持数字孪生建模，提升规划设计和策略验证能力
  • 与ETAP结合，实现潮流分析、短路计算、动热稳定校验、保护选择性校核
• POA-EM能碳管理顾问：
  • 实现设备运行监测、能效分析、电能质量分析
  • 支持预防性维护、故障隔离、能耗优化
  • 提供灵活的数据仪表盘界面和模块化系统设计

五、应用示例

• 系统构成：
  • 包括智能低压断路器、智能电表、无线测温传感器、电能质量仪等
  • 支持本地与远程运维，具备预处理计算能力
• 监测信息：
  • 电气参数（三相电流、电压、频率、功率因数、电量等）
  • 设备状态（开关状态、分合闸次数、运行时间等）
  • 故障跳闸和报警状态
  • 电能质量（THD/TDD）
  • 温度监测（母线、电缆、抽屉柜等）

总结

施耐德电气通过EcoStruxure Power智能配电系统和低压边缘智能管理系统，为城市轨道交通提供全面的数字化解决方案。该系统不仅支持数据采集、存储、转发、分析、控制等核心功能，还具备远程运维、能效优化、电能质量监测、故障定位与恢复等高级功能。通过模块化设计、灵活部署，施耐德电气的解决方案能够满足当前和未来数字化管理的需求，助力轨道交通行业实现安全、绿色、智能、高效的高质量发展。