机房用电安全监控系统方案 |
2007-11-16 10:15:00 北京凯控科技有限公司 供稿  收藏 |
| 1． 项目概述 现代企业的经营特点，可以说是信息凝聚型的。信息是资源，而且是关系到企业效益和发展的重要资源。 机房，是现代企业信息管理的中心，日常经营管理活动、业务流程、客户关系等等都依赖于信息的产生、流转、存储和访问。机房设备特别是系统服务器、交换机、路由器等的正常运转是维持企业信息流畅的基本保证。 监测各个设备的供电系统是否正常，是保证设备可靠、高效、连续运行的有力措施。时时刻刻掌握每条线路的供电可靠性指标和供电质量指标，对加强机房管理、维护设备运行有着不可替代的积极作用。 基于通信技术和数据采集技术的远程监控硬件系统和着眼于实时监控和数据分析的软件系统，是保证机房设备运行的根本措施。 本项目旨在通过对各个支路电流、电压、线缆温度、运行状态和电力谐波等电参数的实时连续监测，监视设备运行状况，记录设备运行动作，并对可能发生的故障进行预警和告警，使值班人员心中有数、有的放矢。 2． 产品策略 模块化 采用标准模块，可靠性高，扩充方便。选择模块化程度高的外围部件，充分保证系统的适应性。 集成化 采用就地集中监控，保证系统的可靠性。多模块的完美配合，也保证了系统的集成能力，可以连接不同厂家的监测模块。 实时连续监测 按实时系统设计，每个通道都在秒级响应，24小时连续工作，无需人工干预。 多通信链路 设计电力载波和现场总线两个通信主信道 监测系统不影响设备运行 采用开口式电流互感器、有熔断保护能力的电压监测通道、线缆温度传感器表面粘贴等措施，保证在安装、调试、运行、维护等阶段，机房设备可以不间断工作。 功能丰富 监测日报、数据管理、运行记录和数据分析等 接口灵活 可以用现场总线、局域网等方式与其他系统信息互通 可靠实用 按实际需求设计软件、硬件、通信等，选择工业级器件、模块等 3． 监控对象 机房设备配电箱内安排有多个支路，监测各支路电流、线缆温度，监测母线电压、电能质量。实现越限报警和运行记录功能。
 左边屏柜为电力监测柜，与各配电柜外形、颜色等保持一致。控制器和各模块安装在监测柜内，而传感器安装在各配电柜内，信号线走地板下线缆沟槽。 一对儿电力载波模块实现控制器与监控后台的通信。另敷设R485信道。 监控后台为主要人机界面，完成监视、数据管理、打印报表等工作。 监测量
 4． 监控目标 （1） 各支路电流有效值，分辨率 0.1A，刷新时间3-5S （2） 实时电流分布，第1路到第27路延时<0.5S，保存时间 15分钟（300次） 系统频率 电压合格率，分辨率 0.1% 刷新时间 0.5S 精确时间控制 （8）电流最大/最小/平均值，每5分钟一次，保存时间 1年（365 X 24 X 12） （13）装置运行记录，永久保存，手动清除 通道故障 某个通道数据异常，开路，短路，瞬间通信干扰 模块故障 某个模块无通信回应，掉电，接触不良，模块损坏 通信线路故障 所有模块都没有响应，判断是否通信前置机掉电 （14） 日报表（常规SCADA日报，整点监测数据，可选通道和时间）
 6． 传感器选择 （1）温度传感器 进口Pt100 B型铂电阻 三线连接，选择三芯0.8屏蔽线 如果用4线制，可以减少干扰、热噪声、长线损耗等
 （2） 电流传感器 选择电磁式交流电流传感器，成本低，稳定可靠。
 （3）电压传感器 电能质量模块内嵌，可直接接220V. 有熔断器和空开，避免直接与母线并联。 熔断器按0.1 A设计，一般电压互感器正常工作电流只有2ma. 这样做的目的是防止电压监测回路出现短路，从而造成母线短路。 7． 监控模块选择 （1）电流监测模块
 对应七个评估状态。如果更细划分，可以包括良好、优秀状态。 每个监测量定义都要对应这样一组数据，可以根据先验知识或后验知识人工设定。每个监测量在取得数值以后，经过评估，得到实时状态。 结合数据处理，数据采集流程如下： 1． 从模块读数据采样，得到 生数据 2． 五次采样，平滑处理去掉最大最小，三次平均值作为实时数据 3． 评估 如果不合理，废弃此数据，继续采样。 如果依然不合理，放弃该点数据，记录状态为“故障”。 4． 数据和状态存储将数据值、时标、状态一并存入数据表 5． 启动报警 如果需要就地报警，启动报警处理子程序。 存入报警事件表，向上位机发报警通知。 6． 继续下一个监测量，直到全部，结束本轮次 把监测量分为两组：快轮监测量，慢轮监测量 （直接写在监测量定义表中） 轮询策略： 1． 轮次启动时间间隔（一个轮询策略时钟事件） 2． 将慢轮分组 比如 慢1 慢2 （也可以多组） 3． 轮询次序表 快 慢1 快 慢2 4． 用分组和次序表方法，可以把快慢分为多级，处理方法相似，起到不同监测量按实际需要有不同响应时间的作用。 采集1-20电流 读指定模块指定通道数据 电流模块0 电流模块1 电流模块2 电流模块3 电流读数 -20.00———— 0.00 ———— +20.00 零以下，剔除 温度模块0 温度模块1 温度模块2 温度模块3 温度读数 -100.0 0.0 +100.00 读模块类型和版本信息 $01F/$01M （2）电能质量模块通信规约 MODBUS-485规约 站号、寄存器号、倍率是主要参数。 地址 01 底层通信同R232. 9600，N，8，1 校验 CRC-16 （3）控制器与监控后台通信规约 主通道 232 ——-PLC——-232 透明传输 辅助通道 485——————-485-USB 透明传输 备用通道 监控后台通过485直接读取模块数据，需要时序处理，监控后台发布封锁和开放R485信道指令给控制器。 11． 性能优化设计 可通过固态继电器或者集电极开路输出模块直接供给模块电源，在需要监测时，提前接通电源，通信完毕后，切断电源或者降压运行。每个模块大约耗电100ma（<2W），节电、降低工作温升、延长模块使用寿命。 在轮询周期短时，可用降压运行方式，需要提供两组电源；在轮询周期较长时，可直接投切某个模块电源；在监测时间短、等待时间长时，可控制总电源。 按现在的性能设计，5 S之内采集一次，可不作处理。因为每个模块从加电到稳定工作也需要时间，频繁投切对测量精度不利。 通过控制模块电源投切也起到了分时分组采集的目的，对于多点采集有普遍意义。 模块状态监测 模块失电可通过数字输入口监测 模块和控制器都有数字输入口，可直接使用。 合理报警 连续越限三次才报警，偶尔一次越限可不报警，但要记入运行记录。 如线缆温度 -20————+80 超出此范围，一定是个假数据。不要进入历史数据，也无须处理。但留下了数据空白点。 记录这些现象的目的是为了对通道进行性能评估。 综合数据采集方案 考虑到坏数据处理和合理报警都是因为通道或传感器受到了干扰引起的，为了使提出的方法具有普适性，在数据采集底层就要进行处理： 在时钟控制下，连续采集5次全部监测量数据。 对每个监测量，得到 N1,N2,N3,N4.N5 性能分析： 如果有一个偶尔干扰数据，特别大，或者特别小，被自动剔除； 如果有两个干扰数据，次大数据被3除，相当于只有33%贡献，起到了数据平滑的作用； 如果有三个，67%，不损失数据趋势； 如果有四个，那就不再是干扰数据了。除非干扰数据脉宽很大，这不符合实际； 扫描周期的设计要比较快，但不能太快。考虑到电流和温度变化，在1/10秒量级，扫描周期设计为100ms——-200ms比较合适。 为了加快速度，可以考虑整个模块一次读取，然后进行数据分解，这可能是通常的方式，不如单个监测量灵活，但效率高些。 12．工艺和结构 模块导轨安装 电能监测模块不用开屏，与控制器并列,便于集成。 控制器开孔安装，金属壳 控制柜单独定制，保持和其他机柜同色 13．集成和开发 软件分为三层 （1）就地监控 （2） 远程监控参照一般SCADA 实时数据监测 数据分析曲线 越限报警 数据编辑 历史数据浏览查询 日报表 （3）通信 控制器与模块通信 控制器与远程站通信 底层通信 232——电力猫 高层通信 对时 报警 召唤 定值 SCADA设计 1． 监测量表略。 优化设计 每个监测量都有折算系数，显示直接与采集数据相乘 1.停运 2． 关于时间 （1） 系统时钟 可以界面设置系统时间   监测量曲线  将所有监测量对应的伴随监测量都写入监测量表，单个显示时，一起显示两个。 最右边为当前值，连续100个监测量（每3秒一个，一分钟20个，5分钟100个）。 在描点密集时，看上去就是曲线。 每次新数据来时，自动刷新（3秒，或者此时改为1秒，三次读取数据存储一次） 5． 控制器与监控后台通信设计 （1） 底层通信 电力载波猫 波特率 300—4.8K,初始300 2． 通信系统 系统参数表 编号 名称 数值 类型 备注 信息代码表 权限分配表 （2）监控数据库 滚动数据表 序号 日期时间 编号 数值 临时告警信息表 序号 日期时间 编号 数值 告警类型 5． 系统功能和性能优化 6． 数据接口 |
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