電力電源監(jiān)控

深圳藝樸露科技有限公司、海南電網(wǎng)有限責(zé)任公司?？诠╇娋值难芯咳藛T謝本建、徐平、林海英、宋志堅、宋禹飛，在2017年第11期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出，電力系統(tǒng)通信是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的強有力的技術(shù)支持，特別是對于智能電網(wǎng)的發(fā)展來說，電力通信更是不可或缺的載體。

而通信電源是電力通信的心臟，是保證通信系統(tǒng)安全穩(wěn)定的關(guān)鍵。電力通信電源有著諸多運行方案，本文列舉了幾種典型的應(yīng)用設(shè)計方案，引入以智能IPDU為核心的架構(gòu)來實現(xiàn)電力通信機房微環(huán)境的監(jiān)控。并以某地區(qū)變電站為例，詳細介紹了該變電站通信電源監(jiān)控系統(tǒng)。

隨著電力行業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行始終作為電力系統(tǒng)運行首要任務(wù)。對于智能電網(wǎng)來說，電力通信系統(tǒng)是保障電力系統(tǒng)技術(shù)和功能運行的最有力的支撐和傳輸媒體。

通信系統(tǒng)的運行離不開通信電源為其提供能量支持，通信電源是通信系統(tǒng)的心臟，沒有通信電源的動力保障，通信系統(tǒng)中任何模塊都無法正常運行，穩(wěn)定可靠的通信電源是通信系統(tǒng)也是電力系統(tǒng)安全可靠運行的重要環(huán)節(jié)。

通信電源產(chǎn)品種類繁多，發(fā)展速度也比較快，其組成主要有高頻開關(guān)電源設(shè)備，半導(dǎo)體整流設(shè)備，AC-DC模塊電源，DC-DC模塊電源，逆變電源，UPS電源，交流穩(wěn)壓電源，發(fā)電機組及電源監(jiān)控系統(tǒng)等。

1典型電力通信電源方案

通過近幾年電力通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，電力主網(wǎng)通信電源的設(shè)計和建設(shè)都已日漸成熟，形成了一套較為完整的方案，對于220KV變電站，采用的是雙套通信電源分4個機柜安裝的配套通信電源，不僅安全可靠性高，而且便于維護管理，4個機柜主要包括：交流電源配電屏1面，高頻開關(guān)電源柜2面，直流配電屏1面。

其中，直流配電屏安裝2條配出母排，2套開關(guān)電源共配備4組免維護的鉛酸蓄電池，每套開關(guān)電源2組，且蓄電池單獨配電屏安裝，采用架式架構(gòu)，安放在單獨的蓄電池室，通信電源配電屏結(jié)構(gòu)示意圖1。

圖1 某變電站通信電源結(jié)構(gòu)示意圖

交流配電屏電源來自2路不同配電系統(tǒng)配出的380V交流電源，且配備一定數(shù)量的配出空開為其他配電屏備用電源，2面開關(guān)電源屏交流電源引自交流配電屏的不同配電系統(tǒng)的交流電源，且應(yīng)配備自互投裝置，為開關(guān)電源屏內(nèi)整流裝置提供可靠的電源輸入。

通信電源配出沒有特殊負荷要求時，整流模塊容量一般選擇6×30A，原理示意圖見圖2。兩面高頻開關(guān)電源屏分別為直流電源屏兩個母排提供直流電源，直流分配母排間用大容量的手動開關(guān)連接起來，正常運行時在斷開狀態(tài)，故障狀態(tài)時可根據(jù)負荷情況選擇其運行狀態(tài)。

圖2 高頻開關(guān)電源原理圖

在電力系統(tǒng)的二級通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)過程中，特別是對于110KV，35KV變電站，由于其通信設(shè)備數(shù)量相對較少，容量也相對較小，按照電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計原則，一般配備1套通信電源。

其結(jié)構(gòu)也比一級通信網(wǎng)絡(luò)的電源簡單些，通常將電源系統(tǒng)和蓄電池系統(tǒng)安裝在同一面配電屏中，蓄電池不再單獨設(shè)立蓄電池室。高頻開關(guān)電源容量按3×30A選擇。

2電源監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計

除了提高通信電源的穩(wěn)定性之外，對電源系統(tǒng)的運行情況進行監(jiān)控也非常重要。通信電源監(jiān)控系統(tǒng)是一個多級分布式的計算機監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，一般可分為監(jiān)控中心（SC），監(jiān)控站（SS），監(jiān)控單元（SU）。其組成示意圖見圖3。

圖3 通信電源監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

監(jiān)控電源與被控設(shè)備相連，并周期性的將采集到的被控設(shè)備的運行參數(shù)和工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)進行處理，向監(jiān)控站發(fā)送，監(jiān)控單元也可接收監(jiān)控中心下達的監(jiān)控命令，如通信發(fā)生中斷，監(jiān)控單元將保存主要告警數(shù)據(jù)，等待通信恢復(fù)后將中斷期間數(shù)據(jù)上報。

可見監(jiān)控站的計算機系統(tǒng)是監(jiān)控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理的重要環(huán)節(jié)，監(jiān)控站向下與各監(jiān)控單元相連接，接收監(jiān)控單元采集的數(shù)據(jù)，進行處理后在傳送給上一級。

而監(jiān)控中心是整個監(jiān)控系統(tǒng)中級別最高的設(shè)備，不僅具有與各監(jiān)控站通信及實時監(jiān)控的功能，還具有設(shè)置告警等級，用戶權(quán)限及監(jiān)控點性能門限值等參數(shù)的權(quán)限。

傳統(tǒng)的通信機房中，現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，機柜中設(shè)備運行情況不均衡，難以監(jiān)測，為通信系統(tǒng)及電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行帶來了巨大隱患。目前，針對通信機房監(jiān)測中的薄弱環(huán)節(jié)，提出了建立機房設(shè)備微環(huán)境的概念。設(shè)備微環(huán)境是指機柜中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運行環(huán)境，包括溫度，濕度電力及監(jiān)控等相關(guān)參數(shù)和運行情況。

在傳統(tǒng)的運行模式中，溫度的控制通過空冷設(shè)備將機房室內(nèi)溫度降低，從而達到設(shè)備的冷卻，從沒有考慮過機柜和機架等環(huán)節(jié)。而微環(huán)境的引入就是將過去機房大環(huán)境參數(shù)正常但網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所處微環(huán)境參數(shù)不正常的弊端解決了，以降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備重啟，死機等故障的概率。

現(xiàn)而今對機柜內(nèi)機架上設(shè)備的微環(huán)境監(jiān)測已經(jīng)被各界重視起來，一種基于多傳感自校正技術(shù)，傳感網(wǎng)絡(luò)信息預(yù)測技術(shù)的智能電源分配單元（Intelligent Power Distribution Unit,IPDU）已作為設(shè)備微環(huán)境智能檢測的模型被業(yè)界列為研究的重點。

IPDU也可稱為遠程電源管理器，能實時監(jiān)測機柜內(nèi)電力的電壓，電流，功率，用電量等參數(shù)，同時也監(jiān)測其分路或每個設(shè)備端口的電力參數(shù)，當(dāng)電力參數(shù)出現(xiàn)過壓，欠壓，過流或分路斷路等情況時，能夠第一時間發(fā)出報警，從而提高設(shè)備運行的安全性。

TEDS格式的引擎校正方式可以將不同接口模式的傳感器引入實現(xiàn)多信息的自校正。而信息的同步問題則可以通過預(yù)測補償算法修正模型來完成。根據(jù)目前智能傳感器的技術(shù)發(fā)展情況，還需要對傳感器進行自校正從而提高測算精度，這就要采用基于特定TEDS格式的引擎校正方式，主要包括：最后校正日期周期和所涉及的校正參數(shù)等等。

而新架構(gòu)下的自校正引擎在IPDU上而不是在傳統(tǒng)構(gòu)架中的監(jiān)控主機內(nèi)，采用TEDU的校正系數(shù)，利用分段線性插值函數(shù)進行多參數(shù)傳感數(shù)據(jù)的自校準，K通道傳感模型矯正公式：

K通道傳感模型矯正公式

3通信電源監(jiān)控系統(tǒng)實例

某地區(qū)變電站將遠程控制單元，站端視頻處理單元等站端控制設(shè)備通過環(huán)境設(shè)備管理層的信息處理，將不同類型的監(jiān)控模塊及通訊模塊采用的不同類型的通訊協(xié)議采集的各種遙信遙測數(shù)據(jù)，統(tǒng)一為數(shù)據(jù)量，實現(xiàn)了與主站平臺之間的通信問題，通過協(xié)議封裝，將環(huán)境變量和門禁系統(tǒng)等模塊接入到系統(tǒng)中來，統(tǒng)稱為RPU，組成變電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了對視頻，環(huán)境等信息實時處理功能。

通過RPU的連接將通信電源的相關(guān)供電系統(tǒng)，溫度等參數(shù)虛擬為一個環(huán)境信息量，相當(dāng)于將遙信數(shù)據(jù)虛擬成遙信設(shè)備，遙測數(shù)據(jù)虛擬為遙測設(shè)備后，將數(shù)據(jù)上傳或平臺主動獲取資源列表,定時與監(jiān)測模塊通信，讀取模塊數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)上傳至平臺，自定義閥值。

此外，通過RPU的本地存儲功能，還可將采集的數(shù)據(jù)以歷史記錄的形式保存至本地以供查詢。通信電源監(jiān)控模塊監(jiān)控的內(nèi)容見表1，遙信數(shù)據(jù)見表2。

表1監(jiān)控的遙測數(shù)據(jù)

表2 監(jiān)控的遙信數(shù)據(jù)

該地區(qū)通信電源監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4

圖4 某地區(qū)變電站通信電源監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

該監(jiān)控系統(tǒng)中各通信電源監(jiān)控模塊都支持前端智能設(shè)備協(xié)議，其他模塊系統(tǒng)滿足modbus協(xié)議類型。結(jié)合該監(jiān)控系統(tǒng)的個監(jiān)控摸塊的特點，將監(jiān)控模塊的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計為多種總線類型并存的方式，根據(jù)通信距離可采用RS-232C總新接口或RS-485/RS-422總線接口，其中RS-232C總線接口主要用在15m距離內(nèi)可靠通信系統(tǒng)中，而RS-485/RS-422接口采用的是差分信息傳輸，距離范圍可達1500m，使用與距離較遠監(jiān)控模塊的連接。

此外，當(dāng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)不大，而擴展更高一級監(jiān)控系統(tǒng)時，可采用MODEM接口，通過主板上的接口撥碼開關(guān)，選擇接口方式，可以通過該接口，公用現(xiàn)有的公用電話網(wǎng)與遠程計算機通信。

根據(jù)該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可總結(jié)出該系統(tǒng)的特點如下：該系統(tǒng)兼容性強，把視頻監(jiān)控，電源監(jiān)控集中在同一套系統(tǒng)中，提高了平臺的使用效率。將通信電源數(shù)據(jù)統(tǒng)一虛擬成環(huán)境變量，通信電源的監(jiān)測數(shù)據(jù)與其他環(huán)境變量數(shù)據(jù)相同，平臺不需要重新投入資金開發(fā)，實現(xiàn)無縫集成。

實時監(jiān)測各系統(tǒng)運行參數(shù)，發(fā)生異常，短時就能接到報警數(shù)據(jù)降低了相應(yīng)時間。操作簡單，不需要重新培訓(xùn)就能使操作人員上手操作。

4 結(jié)論

通信電源監(jiān)測系統(tǒng)是通信設(shè)備及電力系統(tǒng)正常運行的保障，大大提高了各個站點通信電源運行的穩(wěn)定性和可靠性，降低了維護成本，是通信電源維護管理從靠人力模式向自動化集中監(jiān)控管理模式邁進的重要標志。

基于IPDU的設(shè)備微環(huán)境監(jiān)測構(gòu)架，可是遠程管理電源系統(tǒng)機柜內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，還可對服務(wù)器微環(huán)境進行遠程管理，利用TEDS校正引擎實現(xiàn)多傳感器的自校正。傳輸同步的問題通過補償預(yù)測算法的廣義預(yù)測模型，分析數(shù)據(jù)延時的原因得以解決。

通過實例，更直觀的感受到了電源監(jiān)控系統(tǒng)能有效的輔助電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行，為電源監(jiān)測系統(tǒng)日后的改進提供了參考。

現(xiàn)代通信電源系統(tǒng)原理與設(shè)計 ￥36.9 領(lǐng)1元券

有很多人認為，消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)安裝好后就可以直接使用，認為只要對選擇合適的系統(tǒng)，并經(jīng)過了前期科學(xué)合理的設(shè)計和安裝，系統(tǒng)就不會存在問題。其實不然，系統(tǒng)在安裝好后，還需要經(jīng)過專業(yè)人中的調(diào)試后才能正式投入使用。那么，消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)如何進行調(diào)試呢?調(diào)試內(nèi)容涉及哪些方面呢?

為了保障消防設(shè)備電源的正常使用，在安裝后，一定要對系統(tǒng)進行科學(xué)的調(diào)試，并且調(diào)試應(yīng)該按照《消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)》來進行，首先要給系統(tǒng)通上電，在系統(tǒng)通電后分別對系統(tǒng)中的傳感器、監(jiān)控設(shè)備進行逐個的單機功能檢測。對監(jiān)控設(shè)備的單機功能檢測主要涉及監(jiān)控報警功能、控制輸出功能、自檢功能、故障報警功能及電源功能進行逐漸的檢測，以確保每一個功能都是正常的;還需要對照現(xiàn)行的國家標準和使用說明書要求對其主、備用電源進行檢查。在調(diào)試過程 中，最好是對備用電源進行連續(xù)3次的充放電測試，如果主電源和備用電源可以實現(xiàn)自動切換，那就證明了設(shè)備的電源功能是正常的。在保證電源功能處于正常后，再對監(jiān)控系統(tǒng)進行調(diào)試，主要操作方法就是使監(jiān)控系統(tǒng)連續(xù)工作滿12小時，看其是否有出現(xiàn)故障，如果沒有發(fā)生故障，那么調(diào)試就算完成，整個系統(tǒng)可以投入正常使用。

金特萊認為：很多人把消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試當(dāng)成一個過場，其實不然，監(jiān)控系統(tǒng)直接關(guān)系著消防設(shè)備電源的運行，如果沒有經(jīng)過調(diào)試這個步驟，系統(tǒng)中的設(shè)備可能會存在某些問題而沒有被發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致系統(tǒng)在工作中失效，失去對消防設(shè)備電源的監(jiān)控、報警、記錄的功能，致使整個系統(tǒng)形同虛設(shè)。

安裝了消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)后不僅需要進行調(diào)試，并且調(diào)試還應(yīng)該由專業(yè)人員進行，并且在調(diào)試后還應(yīng)該正確填寫系統(tǒng)調(diào)試表，在調(diào)試表上還應(yīng)該準確記錄參數(shù)的設(shè)置記錄及監(jiān)控點的位置信息記錄。鄭州金特萊電子有限公司認為，科學(xué)的安裝和調(diào)試是保證系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵所在，它可以使系統(tǒng)運行更可靠、監(jiān)控更準確。