【節(jié)能學(xué)院】安科瑞電力監(jiān)控系統(tǒng)在中國(guó)人民銀行金融信息中心數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

摘要：采用微機(jī)保護(hù)和多功能電力儀表、采集變電所內(nèi)10KV高壓柜的各種電參量和開(kāi)關(guān)信號(hào)。系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通訊并遠(yuǎn)傳至后臺(tái)，通過(guò)Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)配電所配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心；雙機(jī)冗余；變電所；Acrel-2000；電力監(jiān)控系統(tǒng)。

概述

中國(guó)人民銀行金融信息中心數(shù)據(jù)中心配電室位于北京市西城區(qū)德外大街德勝?lài)?guó)際中心，現(xiàn)有電力監(jiān)控系統(tǒng)已運(yùn)行7年時(shí)間，設(shè)備型號(hào)老舊，經(jīng)常死機(jī)，故障頻繁，操作不方便，且備用主機(jī)已壞，需要進(jìn)行改造。具體情況如下：
配電室供電采用雙路供電方式，共有高壓柜18個(gè)，低壓開(kāi)關(guān)柜59個(gè)，進(jìn)線(xiàn)柜8個(gè)，電容控制柜 6個(gè)，變壓器8臺(tái)。本次改造在不影響機(jī)房供電的情況下更換配電室監(jiān)控系統(tǒng)的軟硬件，增加9只環(huán)境溫濕度傳感器。在數(shù)據(jù)采集點(diǎn)及采集線(xiàn)路不改變的情況下改造，改造后可以降低系統(tǒng)的故障率，操作更便捷，功能更完善，同時(shí)提高了系統(tǒng)的安全性，穩(wěn)定性。

用戶(hù)需求

1. 對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、計(jì)算，產(chǎn)生所必需的電壓合格率、有功、無(wú)功、電流、總負(fù)荷、功率因數(shù)、電量日/月/年最大值、最小值及時(shí)間、日期、負(fù)荷率、數(shù)字輸入狀態(tài)量邏輯運(yùn)算值等，設(shè)備正常/異常變位次數(shù)并加以區(qū)分等。
2. 為了防止工控機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)故障要求兩臺(tái)服務(wù)器同時(shí)工作并且接收數(shù)據(jù)一樣。
3. 為了采集的可靠性本項(xiàng)目采用工業(yè)網(wǎng)關(guān)做為采集設(shè)備，本網(wǎng)關(guān)具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能且具備兩個(gè)網(wǎng)口同時(shí)給兩臺(tái)服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。當(dāng)其中一個(gè)網(wǎng)關(guān)有故障時(shí)只需要把采集端子更換到另外一臺(tái)備用網(wǎng)關(guān)即可。
4. 全數(shù)據(jù)備份，能夠?qū)?shù)據(jù)庫(kù)中所有信息備份；
5. 定時(shí)自動(dòng)備份，能夠設(shè)定自動(dòng)備份周期，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行自動(dòng)備份；
6. 歷史數(shù)據(jù)恢復(fù)，能夠依據(jù)歷史數(shù)據(jù)備份文件進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)恢復(fù)。

系統(tǒng)方案

本項(xiàng)目客戶(hù)關(guān)心的是系統(tǒng)的穩(wěn)定性及安全性，要求系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)做雙機(jī)冗余處理，保障數(shù)據(jù)的安全性。在雙網(wǎng)冗余系統(tǒng)中，主機(jī)和從機(jī)都使用兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)適配器，并分配在兩個(gè)不同的網(wǎng)段，主/從機(jī)之間存在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接。兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)互為備用，可保證主/從機(jī)之間的可靠網(wǎng)絡(luò)通信。雙網(wǎng)冗余系統(tǒng)的切換邏輯與單網(wǎng)冗余系統(tǒng)的區(qū)別就是在主/從機(jī)之間探詢(xún)對(duì)方狀態(tài)時(shí)增加了活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與備用網(wǎng)絡(luò)的切換。以備份站探詢(xún)活動(dòng)站狀態(tài)為例：當(dāng)備份站通過(guò)活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)向活動(dòng)站發(fā)送探詢(xún)命令，如果發(fā)現(xiàn)沒(méi)有得到活動(dòng)站在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的正確應(yīng)答，備份站并不立即將活動(dòng)站判斷為故障站，而是自動(dòng)切換到備用網(wǎng)絡(luò)再次向活動(dòng)站發(fā)送探詢(xún)命令。如果備用網(wǎng)絡(luò)通信正常，則將備用網(wǎng)絡(luò)切換為活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，并將故障的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)在報(bào)警信息中顯示出來(lái)。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D

1）站控管理層
站控管理層針對(duì)電力監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機(jī)交互的直接窗口。站控管理設(shè)備設(shè)置在數(shù)據(jù)中心地下一層配電值班室內(nèi)。
2）網(wǎng)絡(luò)通訊層
通訊層主要是由以總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)組成?？偩€(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的主要功能是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)微機(jī)保護(hù)與站控管理層之間的數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，提高了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，真正達(dá)到了無(wú)人值守的目的。
3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，智能設(shè)備通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線(xiàn)連接接入監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

系統(tǒng)功能

配電系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
系統(tǒng)人機(jī)界面友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線(xiàn)路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、地刀等合、分狀態(tài)，以及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。

在配電一次圖中，當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)到每個(gè)回路附近時(shí)，鼠標(biāo)指針變?yōu)槭中?，鼠?biāo)單擊可查看該回路詳細(xì)電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無(wú)功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能，并可以查看24小時(shí)相電流趨勢(shì)曲線(xiàn)及24小時(shí)電壓趨勢(shì)曲線(xiàn)。

系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)電力參數(shù)和歷史電力參數(shù)的存儲(chǔ)和管理功能，所有實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，在查詢(xún)界面中能夠自定義需要查詢(xún)的參數(shù)、指定時(shí)間或選擇查詢(xún)最近更新的記錄數(shù)據(jù)等，并通過(guò)報(bào)表方式顯示出來(lái)。用戶(hù)可以根據(jù)需要定制運(yùn)行日?qǐng)?bào)、月報(bào)，支持導(dǎo)出Excel格式文件，還可以根據(jù)用戶(hù)要求導(dǎo)出PDF格式文件。

系統(tǒng)以豐富的報(bào)表體支撐量體系的完整性。系統(tǒng)具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶(hù)可以自由查詢(xún)自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來(lái)任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線(xiàn)用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時(shí)可分析追溯，維護(hù)計(jì)量體系的正確性。

系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，同時(shí)監(jiān)測(cè)間隔層設(shè)備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊異常。

系統(tǒng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統(tǒng)計(jì)、事故分析。

結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目客戶(hù)是中國(guó)人民銀行數(shù)據(jù)中心配電室，客戶(hù)關(guān)心的是系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定性及數(shù)據(jù)的完整性。項(xiàng)目中使用的ACREL2000電力監(jiān)控系統(tǒng)具有雙機(jī)冗余功能，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)互為備用，可保證主/從機(jī)之間的可靠網(wǎng)絡(luò)通信。系統(tǒng)具有定時(shí)自動(dòng)備份，能夠設(shè)定自動(dòng)備份周期。歷史數(shù)據(jù)恢復(fù)，能夠依據(jù)歷史數(shù)據(jù)備份文件進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)恢復(fù)。