精密配電終端智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

摘 要 數(shù)據(jù)中心精密配電終端智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要應(yīng)用于通信、金融、教育、政府等數(shù)據(jù)中心等的配電環(huán)節(jié)檢測(cè)和預(yù)警功能，完善的電量監(jiān)測(cè)及有效的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警為數(shù)據(jù)中心終端能源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供高精度測(cè)量數(shù)據(jù)及有效管理。

【關(guān)鍵詞】電源終端 配電檢測(cè) 預(yù)警

1 引言

隨著云計(jì)算及大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展，大量大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心應(yīng)運(yùn)而生，大型數(shù)據(jù)中心有數(shù)百計(jì)、數(shù)千計(jì)的服務(wù)器、IT設(shè)備等運(yùn)行工作，服務(wù)器的安全運(yùn)行及用電管理是數(shù)據(jù)中心智能化的第一要?jiǎng)?wù)，若無(wú)法對(duì)IT設(shè)備的用電情況、運(yùn)行工況進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)及精細(xì)化管理，輕則影響計(jì)算機(jī)系統(tǒng)局部的運(yùn)行，重則造成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和通信設(shè)備報(bào)廢，使系統(tǒng)陷入癱瘓，后果不堪設(shè)想。

本文所述的精密配電終端智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心精密配電智能化監(jiān)測(cè)和控制的人機(jī)交互系統(tǒng)。是一款綜合采集所有電源數(shù)據(jù)的智能監(jiān)測(cè)單元，提供完善的電量監(jiān)測(cè)：監(jiān)測(cè)主回路和分支回路的電壓、電流、功率、電能、狀態(tài)等運(yùn)行信息，精密的能耗監(jiān)測(cè)為PUE提供數(shù)據(jù)依據(jù)；提供電能質(zhì)量、零地電壓、溫濕度、漏電流、絕緣等在線監(jiān)測(cè)功能，并具有兩級(jí)越限報(bào)警功能，提供有效的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，保障機(jī)房用電安全。本地配置人機(jī)界面，具有良好的可視性和可操作性。并通過(guò)數(shù)字通訊（RS485 or TCP/IP）上傳至機(jī)房動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，達(dá)到對(duì)配電系統(tǒng)及其主要負(fù)載服務(wù)器及其他設(shè)備運(yùn)行狀況的有效管理。

2 精密配電智能終端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

精密配電終端智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是綜合電力測(cè)控技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、嵌入式軟件技術(shù)，采用高精度數(shù)據(jù)采集設(shè)備，能精確地測(cè)量配電系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)，能夠提高管理人員的工作效率和操作準(zhǔn)確性。達(dá)到對(duì)配電柜及其主要負(fù)載服務(wù)器及其他設(shè)備運(yùn)行狀況的有效管理。

該系統(tǒng)可解決數(shù)據(jù)中心智能及精細(xì)化管理存在的如下問(wèn)題：

（1）對(duì)于數(shù)百計(jì)、數(shù)千計(jì)的IT設(shè)備機(jī)房，要對(duì)每個(gè)設(shè)備負(fù)載的用電情況進(jìn)行檢測(cè)，傳統(tǒng)的做法是使用每路加裝儀表或繼電器，存在成本高、維護(hù)難、人工工作量大及安全隱患的問(wèn)題。

（2）沒(méi)有配電系統(tǒng)可能出現(xiàn)的過(guò)欠壓、缺相、過(guò)載等各種異常預(yù)警功能，會(huì)導(dǎo)致IDC設(shè)備上電存在不安全隱患。

（3）接入機(jī)房監(jiān)控后臺(tái)的數(shù)據(jù)量大、傳輸點(diǎn)數(shù)多，存在數(shù)據(jù)傳輸速度慢、數(shù)據(jù)處理復(fù)雜、精度不高等問(wèn)題。

（4）針對(duì)現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心供電更可靠的高壓直流供電系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)接地故障和漏電的情況，不需要中斷供電，但根據(jù)EC標(biāo)準(zhǔn)64.8，必須通過(guò)可視的或者可聽(tīng)見(jiàn)的信號(hào)對(duì)故障予以報(bào)警。為了解系統(tǒng)接地故障或絕緣度是否下降，需對(duì)系統(tǒng)的絕緣情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)并有效預(yù)警，準(zhǔn)確告知故障點(diǎn)及發(fā)生值，但絕緣監(jiān)測(cè)技術(shù)存在以下問(wèn)題：一是可以對(duì)系統(tǒng)母線的正負(fù)極絕緣進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但對(duì)具體的回路故障點(diǎn)無(wú)法直接確認(rèn)；二是同一系統(tǒng)上下級(jí)不能同時(shí)安裝有絕緣監(jiān)測(cè)裝置，易引起絕緣誤告警。

2.1 系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)由軟硬件兩部分組成，硬件方面包括人機(jī)界面、主路監(jiān)控主機(jī)、多回路電量監(jiān)測(cè)從機(jī)、遙信模塊、直流絕緣監(jiān)測(cè)模塊、精密電流互感器、漏電流傳感器、零磁通霍爾傳感器等；軟件部分包括交直流人機(jī)界面軟件、監(jiān)控主機(jī)嵌入式軟件。系統(tǒng)拓?fù)鋱D及系統(tǒng)構(gòu)架見(jiàn)圖1、圖2，系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)控主機(jī)、多回路電量監(jiān)測(cè)從機(jī)、遙信模塊、直流絕緣監(jiān)測(cè)模塊、精密電流互感器、漏電流傳感器、零磁通霍爾傳感器等對(duì)精密配電柜配電的多服務(wù)器的用電情況、運(yùn)行工況進(jìn)行檢測(cè)，監(jiān)控主機(jī)通過(guò)RS485接入人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)本地實(shí)時(shí)顯示，另監(jiān)控主機(jī)可通過(guò)RS485和TCP/IP接入數(shù)據(jù)中心動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)機(jī)房配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和有效管理。

2.2 系統(tǒng)功能

（1）系統(tǒng)配置7寸及以上顯示觸摸屏，可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)2路進(jìn)線和240路支路負(fù)載全電量參數(shù)，提供服務(wù)器等負(fù)載運(yùn)行的完整信息，保障機(jī)房用電安全；

（2）交流系統(tǒng)檢測(cè)2路進(jìn)線電壓/電流可精確測(cè)量高達(dá)2～63次諧波含量和總諧波畸變率，以及240支路電流3～31次諧波含量和總諧波畸變率為電能質(zhì)量管理提供了依據(jù)；

（3）高壓直流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)絕緣監(jiān)測(cè)功能，對(duì)雙路母線正負(fù)極，144路支路正負(fù)極的對(duì)地絕緣監(jiān)察。能夠快速準(zhǔn)確地進(jìn)行監(jiān)察，實(shí)時(shí)性、可靠性得到很大提高。

（4）兩級(jí)閥值報(bào)警功能，提供有效的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，通過(guò)人機(jī)界面和上傳通訊，實(shí)現(xiàn)本地和遠(yuǎn)程聲光告警，進(jìn)一步降低了風(fēng)險(xiǎn)。

（5）2路RS485和1路TCP/IP通訊，不僅實(shí)現(xiàn)本地通訊的快速顯示，也可與數(shù)據(jù)中心監(jiān)控后臺(tái)無(wú)縫連接，提高實(shí)時(shí)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性。

（6）內(nèi)部總線接口，可滿(mǎn)足開(kāi)關(guān)量1s內(nèi)響應(yīng)，后臺(tái)系統(tǒng)一次可讀取2000個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，提高傳輸速度和數(shù)據(jù)響應(yīng)時(shí)間。

2.3 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

2.3.1 告警內(nèi)容豐富

告警類(lèi)型有多達(dá)100多種告警，能夠?qū)χ骰芈贰⒎种Щ芈愤M(jìn)行全方面的監(jiān)測(cè)和預(yù)警?？杀O(jiān)測(cè)電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率、零地電壓、漏電電流、溫度、不平衡、諧波、絕緣等數(shù)據(jù)上下限4級(jí)告警。

2.3.2 快速告警響應(yīng)

主回路告警響應(yīng)時(shí)間小于100ms，支路回路小于1s，快速響應(yīng)可以讓用戶(hù)更早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

2.3.3 方便使用

（1）接線方式：監(jiān)控從機(jī)和監(jiān)控主機(jī)之間連線采用8芯網(wǎng)線，包含了通訊線和電源線，接線方便；

（2）可以根據(jù)支路負(fù)載性質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)組態(tài)。獨(dú)創(chuàng)的接線方式，方便用戶(hù)接線和組網(wǎng)。

2.3.4 測(cè)量回路數(shù)

可測(cè)量?jī)陕愤M(jìn)線的電壓和電流，240個(gè)支路的全電量測(cè)量，多大50萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)，功能更強(qiáng)大。

2.3.5 測(cè)量諧波次數(shù)

可測(cè)進(jìn)線電壓和電流2～63次諧波含量和總的諧波畸變率，及支路電流3～31次諧波含量和總的諧波畸變率，性能優(yōu)于國(guó)內(nèi)同行業(yè)廠家。

2.3.6 測(cè)量精度

進(jìn)線電壓、電流0.2級(jí)，功率電能0.5級(jí)；出線回路電壓、電流精度0.5級(jí)，出線功率電能1級(jí)。

3 總結(jié)

本系統(tǒng)在通信、教育、醫(yī)療、金融等行業(yè)的應(yīng)用，很好的解決上述問(wèn)題，功能齊全、運(yùn)行穩(wěn)定、測(cè)量精確，及時(shí)準(zhǔn)確的預(yù)警功能，減輕了運(yùn)維人員的工作量，有效降低了機(jī)房的運(yùn)維成本。本系統(tǒng)測(cè)量精度高，模塊一體化設(shè)計(jì)降低了硬件成本及簡(jiǎn)化了人工布線；數(shù)據(jù)分析的快速響應(yīng)性為后臺(tái)監(jiān)控提供實(shí)時(shí)有效的數(shù)據(jù)依據(jù)，精確的絕緣監(jiān)測(cè)功能可及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，提高了高壓直流配電安全性。有效解決了IDC行業(yè)中多負(fù)載服務(wù)器用電檢測(cè)難、成本高、精度差、故障點(diǎn)難發(fā)現(xiàn)等一系列問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

張靜（1982-），女，河南省商丘市人。大學(xué)本科學(xué)歷?，F(xiàn)為廣東雅達(dá)電子股份有限公司工程師。研究方向?yàn)殡姎庠O(shè)計(jì)。

作者單位

廣東雅達(dá)電子股份有限公司 廣東省河源市 517000