智能配电系统方案设计

智能配电系统方案书北京艾夫斯科技有限公司1公司简介 32概述 43 设计依据和原则 43. 1设计依据 43. 2设计原则 44. 项目需求 55. 系统选型 56系统方案及说明 86. 1.系统软硬件要求 86. 2.系统拓扑结构 96. 3.报警方式 96. 4.监控系统的实现与功能 106. 4. 1.供配电系统 106. 4. 2.漏水监控系统 116. 4. 3.温湿度监测系统 126. 4. 4.视频系统 136. 4. 5.发电机监控 136. 4. 6.其他系统监测 147. 智能配电系统软硬件特点 147. 1.智能配电系统软件平台功能 147. 2.硬件特点 16&监控系统的安全性与实时性 178. 1.安全性 178. 2.实时性 181.公司简介作为专业的监控产品及整体解决方案供应商，北京艾夫斯科技有限公司是一家致 力于电力系统研发的公司。艾夫斯能根据用户的不同需求，提供如嵌入式、本地监控、 远程监控、联网管理监控等多种模式的个性化机房监控解决方案。公司拥有完全自主知识产权的、基于工控标准的“智能配电系统软件”，该软件平台经国家版权局备案登记。公司依靠专业队伍及丰富行业经验，在配电设备数据采集和能源管理系统方面提供 完善的设计咨询、工程实施、维护保养等整体、配套服务。2概述随着电子商务和电力企业信息化的发展， 电力机房建设的数量及规模不断扩大。 电室作为电力提供源泉，科学管理尤为重要。目前用户对于配电室管理的重点都集中在防动力环境以及过载等可能致使产生不 可预见的后果，如机房的温度、湿度过高、电力系统不稳定、安全措施不完善致使非工 作人员进入，造成的隐患/故障而引发的事故，导致不必要的经济损失。科学的管理配电设备，才能保证配电室设备长期、可靠、稳定地运行。集中监控系 统，是相关人员管理机房的不可或缺的重要工具。3 设计依据和原则3. 1 设计依据设计的平面图、用户要求符合X-WINDOWOSF/MOTI的人机界面标准参照电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范(GB50168 92)参照计算机软件开发规范参照保护接地和防雷接地标准(IEC364-4-41 )计算机站场地安全要求(GB 9361)电子计算机机房设计规范(GB 50174- 93)低压配电设计规范 (GB 50054- 95)3. 2设计原则本系统严格按照“严格、合理、可靠、经济、完善”和“无人值班、少人值守”的 要求进行设计，具体原则如下:系统选型咼起点:技术先进性：选用国际最新的专业厂家产品；系统高可靠性：系统的硬件和软件均采用技术成熟的产品；系统运行管理方便：软件系统中文化，操作方便；系统可扩展性能强：模块化结构有利于扩容与扩展。投资少：系统选型具有高性能价格比。建设时间短：在较短的时间内完成系统的安装调试。4 .项目需求现根据用户要求，做如下设计：供配电系统（变压器、低压侧进线柜、出线柜、电容柜）；消防状态监测；直流屏；温湿度检测系统；漏水检测系统；其他系统（预留接口，可根据需要集成）。5.系统选型智能配电系统采用方便的类似组态界面，操作人员通过简单配置就可以自行运用系 统，确保了系统可靠性，稳定性及易维护性。系统可以很好实现了对配电室内设备进行 统一监控与管理。系统通过采用先进的计算机技术、网络通讯技术、视频传输技术、图 像处理技术等，可方便地实现对各个智能设备运行状态、 运行参数的显示、处理和存储 等；并可实现各子系统之间的数据流动，具有强大的联动功能；同时，本系统的故障自 动检测与专家诊断功能以及丰富的报警功能， 可以帮助用户减少值班人员，在提高了电 力设备的可靠性，极大提高了配电室管理水平通用性智能配电系统的设计符合国际工业监控与开放式设计标准。可靠性智能配电系统具有良好的电磁兼容性和电气隔离性能，不影响被监控设备 正常工作。智能配电系统具有专家诊断功能，对通信中断、软件故障能够诊段出故障 并及时告警；监视各智能设备各部件的运行状态和工作参数；监控系统提 供十年的小时级历史曲线和事件发生记录，便于查询。智能配电系统可以承受365天*24小时连续工作压力，均采用工业级产品， 可靠性高。智能配电系统网络通信协议符合国际网络协议标准， 操作系统只需要支持。Net即可，标准开放式的数据库接口，可支持各种类型的数据库，可满足从 集中监控中心到现场控制器的三层结构管理。兼容性支持世界各著名厂家提供的智能设备，实现完美的监控。安全性智能配电系统拥有强大的自检功能，可以对系统与各设备的通讯状态和各 设备的故障状态进行全面及时的检测；同时也对软件数据库、动态库等进 行全面的自检。智能配电系统支持强大的多媒体技术，对各种设备的报警提供专家处理提 示，报警形式丰富包括屏幕报警、警铃报警、多媒体语音、短消息系统信 息、电话语音报警系统等。强大的报警处理功能。可区分级报警级别，并将系统界面自动切换到相应 的报警画面。强大的管理功能。对任一事件都针对机房的具体情况给出相应的处理提示， 指导值班人员解决问题。软件系统的设计对系统管理和维护人员进行多级 权限分类以区分限制各级别用户对系统的访问和操作能力。严格的密码管理，确保系统运行安全。可与保安闭路等系统联动，直接在监控主机上实现事件录像、回放，火警 自动开门等。系统具有防潮、防雷、防静电、防干扰等抗干扰功能，符合国际电工标准。 系统及设备出现故障不影响被监控的其他设备正常工作和功能控制，具有 最好的安全隔离功能。开放性在联网监控中，集中监控中心可挂接多个区域管理中心和现场控制器，实 际应用中不存在容量限制问题。系统采用通用数据库，提供开放的数据接口。对用户提供通讯协议和通讯接口的设备可以方便连接。实时性系统提供逐点传送（轮巡传送）、有值变化传送、系统自动选择三种方式来 传送数据，根据实际需求选择恰当，可以最大的提高系统的实时性。做到1秒内完成本地数据采集，3秒内完成本地到区域和集中监控中心的所 有命令响应、执行。系统的低资源占用降低了大量的响应时间。可维护性统运行进行在线运行状态诊断和监测，能及时发现系统各功能单元故障情况，便于系统故障的维护处理。软件系统的设计采用模块化结构和规范化标识，保证软件的可维护性要求。 系统软件通过设备组态、策略组态和页面组态的一体化实现系统的组建、 维护、扩充。可扩充性系统软硬件设计采用模块化可扩充结构及标准化模块结构，便于系统适应 不同规范和功能要求的监控网络系统； 由于系统采用设备配置、策略配置、 软件模块配置模式构建，可在线平滑扩容、升级软硬件，保证系统的无间 断安全运行的同时，不对其他站点、设备产生任何影响。6 系统方案及说明6. 1 .系统软硬件要求为有效进行监控管理，机房集中监控系统对监控主机、操作系统、网络带宽等提出 如下要求：监控主机：采用高可靠、高稳定的工业计算机。监控主机与各网络设备通讯，完成 实时数据采集和控制，同时提供网络服务，便于远程浏览站访问各种信息。监控软件：智能配电系统采用HTML简洁风格显示界面；可以管理各种网络设备、 智能设备及视频等，扩展性好；显示和处理完全分离，稳定而高效；提供基于Web的远程访问功能，所有操作可以在远程桌面上完成， 使用方便，便于随时随地了解系统运行 状态。硬件设备：除监控主机外，系统配备了标准的智能模块、协议转换模块、信号处理 模块、多设备驱动卡、串口服务器，监测传感器等智能设备组成。为了增强系统的功能， 用户可根据需要选择配置多媒体声卡、智能电话语音卡、短信报警模块、视频卡等设备。网络要求：系统提供逐点传送（轮巡传送）、有值变化传送、系统自动选择三种方20到式来传送数据，在不需要传输视频信号的情况下，所需的网络带宽很小，约在200KB/S,符合TCP/IP协议的网络均可。6. 2 系统拓扑结构系统由云服务器、监控主机、现场控制器、网关模块、智能模块等设备组成。为了 增强系统的功能，用户可根据需要选择配置多媒体声卡、短信报警模块、超级视频卡等 设备。下图为智能配电系统结构图：短佶護询功繼网络提示报饕TCP/PF/支持RS-232, fiS-435, TCP/IP. SNIIP髯參种楼口UPS空调 供配电 门禁 温湿度 视频漏水 消防6. 3 报警方式一旦发现异常事件，系统即自动执行预定的控制策略，同时启动报警，报警可以有 几种方式，如报警窗口、实时打印、语音提示、电话语音、电子邮件、短信等。如图所 示。使用时，可以选择其中一种或多种报警；当有多个报警同时发生时，系统通过事件 等级，排队报警事件，并逐一报警，其中的电话号码、手机号码、电子邮件等由用户设 置。报警具备灵活定义功能，可以分别设置设备的报警方式以及相关管理人员，比如可以设定以下报警方式：精密空调故障通过电话语音方式通知精密空调管理人员并发送电子 邮件给主管人员，而消防报警可通过手机短信方式通知消防管理人员并发送电子邮件给 主管人员。这种方式大大增加管理的灵活度。6. 4.监控系统的实现与功能6. 4. 1 .供配电系统配电参数检测机房区所有供电电源的质量好坏将直接影响机房设备的安全，因此采用智能电量监测仪对机房市电进线的供电参数实行监测非常重要。在机房配电柜内配置若干套智能电量检测仪，对机房的总输入电源柜电量进行检测。电量仪是集三相相电压、相电流、线电压、线电流、有功、无功、视在功率、频率、 功率因数、电度等参数于一体的智能仪表。该表带有报警功能和智能通讯接口， 即可单 独使用，亦能与计算机相连，将采集的参数送到计算机上，使用户能非常方便的读取配 电的电流、电压，了解供电质量。用鼠标点主画面的配电图标的配电参数菜单，即可进 入查看所监测配电线路的参数，如图所示。相应的参数存有历史曲线，可点击该参数下 挂的历史曲线菜单进入历史曲线图。机房因电源问题引发的问题通常都能通过电量仪和 UPS的历史曲线分析出故障原因，甚至预防很多故障的发生。如果某参数超出设定范围，系统即发出多媒体语音报警，如果设有电话语音报警， 即同时启动电话拨号告警。状态指示灯交替闪烁显示报警，在事件窗内可看到哪个参数越限，点击该事件，显示界面自动切换到相应画面上。通过分析有关参数的历史曲线，机房管理员能清楚地知道供电电源的质量是否可靠 完好，为合理地管理机房电源提供科学的依据。重要开关状态检测监视各级ups输出开关状态，对于机房的重要配电开关，监视开关是否跳闸或断电 等状态非常必要，一旦开关跳闸断电，计算机系统立即停止工作，将造成整个系统崩溃， 如不尽快处理造成的损失将无法估计。 当开关跳闸或断电时，系统自动切换到相应的运 行画面，同时发出多媒体语音和电话语音报警， 通知管理员尽快处理，并将事件记录到 系统中。6. 4. 2.漏水监控系统配电室内的地板底下有诸多的漏水水源。 由于配电室是强电如不慎发生漏水， 不及时发现并清除，后果将不堪设想。正因为漏水危害大，又不容易发现，对配电室内的漏水状态进行实时的检测是十分必要的。目前，泄漏检测主要有两种方式：点式传感和分布式传感，点式传感决定于环境情 况及传感点的分布，泄漏可能扩展非常大，其可靠性得不到保障。分布式传感即用特种 绳将水源包围，可以真正意义上做到防患于未然， 把泄漏危害降低到最低程度。 故我们 推荐用户采用分布式传感检测系统。两者比较如下图所示：分布式传感点式传感XXXMXJK| A/CA/C |根据用户的要求及场地设备的布置情况， 采用绳式测漏系统。系统本身包括：漏水 控制器、漏水感应线及其他辅助设备，系统可检测感应线上任何点的漏水位置。用绳式漏水传感器在精密空调及其进出水管侧面、机房潜在泄漏区域围起来，一旦 漏水，确保在第一时间定位报警，及时排除隐患。其性能特点：结构合理、可靠性高。简便可靠的操作方法。无可调部件、不用编程，决不忽视任一报警状态，也不会误报警，无暴露的金属结构， 氟化物结构使得线缆耐腐蚀、强度高，质量可靠，获 IS09001认证。简单易懂的监测面板，清晰明确的指示系统状态。自我校正，不需模糊判断。直接安装和更改，扩充组态能力强。模块化设计，维护，替换方便。快速检测，实时响应，使泄漏降低到最小的危险程度，定位精度高，误差不大于 1米 产品先进，感应线缆上的每一部分都可感应液体的存在， 不同于旧式的点感应测漏产 品。适应性好，兼容性强。具有多种信号接口，不仅有继电器的输出，还有智能通讯接口， 能兼容多种通讯信道和多种通信速率，方便纳入集中监控系统。6. 4. 3 温湿度监测系统对于配电室内线缆折弯处温度升高引起火灾的现象进行预警处理，确保线缆安全性以及准确性是非常重要的问题。所以需要在配电室线缆的各个重要部位， 装设温湿度传感器，以实时客观检测机房 内的温、湿度。在本监控系统，温湿度一体化传感器将把检测到的温湿度值实时传送到 监控主机中，并在监控界面上以图形形式直观地表现出来。 管理员可实时了解机房各点 的实际温湿度值，一旦机房内实际温、湿度值越限，系统触发语音报警或短信报警。提 醒管理人员及时处理做好应急预案。系统还可以将一段时间内机房里的温湿度值通过历史曲线直观地表现出来，以方便管理人员事后进行分析查看查看，为今后管理提供依据。6. 4. 4.视频系统根据需要，在各配电室配置了若干套半球式摄像机， 以便管理人员可以实时监视机 房情况，亦可根据需要设置录像。考虑到美观及与机房整体环境一致，我们推荐采用吸顶安装的半球式摄像机。 摄像 机采用高清晰度彩色摄像机。考虑到能有多种方式进行录像，各对应点分别设置双鉴探 头进行检测。系统具有丰富的报警联动功能，视频系统可由外部的输入信号触发录像， 如双鉴探头、门磁，或者由本身支持的“移动报警”功能触发。录像时段也可以由用户 自行设定，任意一路视频均可实现远程传输。可在网络连通的其它地点直接通过IE浏览器对现场的视频图像进行监看。6. 4. 5.发电机监控通过由发电机厂家提供的通讯协议及智能通讯接口， 对发电机内部的发动机各参数 及发电机输出的电参数以及各部件的运行状态及参数进行实时监视。一旦有部件发生故障系统参数越限，系统会自动报警。且可采用各种直观的图形界面显示发电机的各种电 压、电流、频率、功率、油压等参数，重要参数可通过查看历史曲线记录分析发电机运 行情况。现暂定所采用的发电机带RS232!讯口的智能设备。通常它只能在现场连接监控计 算机检测，现将它们的 RS2321讯口先进入RS232/ RS485专换器，运行的数据转换成RS485言号后再转换成RS232言号进入监控系统，这样发电机运行状态就能由监控中心统 一监控。系统可全面诊断发电机状况和各种运行参数。 一旦发电机报警，系统在记录的 同时还伴有报警声音，有相应的处理提示。本监控系统中可根据用户需要对重要的参数 及报警可设置电话报警语音。6. 4. 6.其他系统监测本机房环境监控的软硬件预留接口，如配置的开关 /模拟量一体化模块，预留若干 路开关量、模拟量信号接口，用户在今后使用过程中，可将相应的设备（系统）集成到 原有监控系统集中监控管理。7. 智能配电系统软硬件特点7. 1.智能配电系统软件平台功能J稳定可靠：基于工控标准的中文组态监控软件，经过严格测试并通过专业机构检测。J专家诊断功能：实时等智能设备的工作状态和各运行参数。一旦发现设备隐患或故障，系统即通过多种方式报告管理人员，并根据具体情况给出相应的处理建议，指导值班人员解决问题。J完全We化的远程管理功能：通过WE浏览器，获得授权的管理人员可通过Intran et 或In ternet对系统进行远程管理。也可远程对系统进行参数设置，修改后立即生效， 无需重启系统，实现真正的远程管理。J强大的视频采集和远传功能： 系统支持移动报警及录像联动，报警方式灵活定义， 一旦检测到有人活动、或探头报警，即触发录像过程，把整个过程记录下来，便于 查看；系统同时支持视频传输，可以在In ternet的任意位置通过浏览器，观看流畅 的实时视频，并可方便地控制摄像头的转向和调焦，给人以亲临现场的感觉。视频流采用H.264压缩方式，数据量小、视频效果好；其网络传输采用多播方式，允许多台微机同时上网浏览，占用带宽极小。J强大的数据管理功能：具有强大的数据存储功能。系统能够记录最多 20年的重要参 数（电压、电流、温度、湿度等）的历史曲线，一年以上的各种报警事件，一年以 上的用户登录和系统事件记录，并可生成报表打印。J完整的权限管理功能：因系统内置完整的网络支持，用户可以在网络的任意位置监 控机房运行，其安全性尤其重要。可以规定每个用户可以浏览的内容以及该用户可 以执行的操作。并且每一次连接都有详细记录，便于核查。系统可查看远程连接的 用户的情况（IP地址、已连接时间等），并可根据需要切断其连接。并且每一次连 接、登录以及对设备的操作都有详细记录，便于核查。I综合集成：真正的机房集中管理平台。提供一体化管理 ，完全支持智能设备监控管理、网络设备监控管理、视频监控、门禁监控等，并且实现各种信息的无缝集成。 所有实时信息的显示、报警查询、系统配置、视频等，都通过同一套系统管理。 可灵活地扩展系统功能或定制用户界面，便于用户使用和升级，节省投资成本。J支持各种设备：内置上百种智能设备通讯协议，使用相同通讯协议的设备可以直接 接入，无须任何编程，保障系统可靠性。提供简洁明了的通讯接口，便于扩展新的 通讯协议。J丰富的报警方式：支持语音报警、WE端语音报警、电话语音报警、短信报警、Email 报警和网络报警，对所有报警都有相应的记录；支持短信查询设备、系统参数和状 态。灵活的告警功能，可根据具体情况设置用户接收告警的值班时间，接收的告警 类型，告警级别，告警合并等功能。已结束告警自动停止和不停止发送功能。J多地点分布式系统：一台远程管理站可以与多个现场监控站相联，而且系统容许多个远程管理站，每个管理站可以管理不同的内容，如一个管理站仅仅管理站点1和2,另一台管理站管理站点1、2、3和4。这样使多个机房的管理更为方便并且降低成本。J丰富多彩的用户界面：全按用户的意图设计界面，并能将图片、曲线、动画、控件 等组态到显示界面上，最大程度满足个性化设计，界面形象逼真，给人以身临其境 的感觉。支持实时和历史曲线，并且完全集成在同一界面下，也同样支持远程访问。 可以定制菜单、工具栏和各种显示图标，各种功能模块完全按用户意愿组织。支持 各种图形格式，可以插入各种图形资源，使监控界面丰富多彩。提供各种矢量图元， 便于组态各种监控界面。7. 2 硬件特点环境适应特性：采用工业级硬件产品，模块化构成，有足够的机械强度，安装固定方式可 靠并具有防震、抗震能力。经过常规运输、储存和安装后不产生破损变形 等现象。良好的电磁兼容性，在保证不受任何工作状态的影响下不影响其他监控设备的工作。优秀的电气隔离性能，不会降低被监控设备的交直流隔离度、直流供电与系统的隔离度。取电符合交流200V/5OHz供电标准。设备外壳都有良好的接地部件，可以抵抗和消除噪声干扰。适应-10 C +50C/20%958室内外空气环境。可靠性和扩展性：采用国际上通用的计算机系统和具有 RS485/232标准接口的专用设备，通讯 上具有较高的稳定性和可靠性。RS48主通讯方式可实现255个设备集连，拥有实际应用中最高的扩展性，能根据应用中的要求通过增加硬件来扩充系统的容量硬件模块化构成系统，具有灵活多样的构成模式和较强的外部通信能力。8. 监控系统的安全性与实时性8. 1.安全性在网络上运行的软件需要通过网络收发数据，要确保数据安全就必须采用一些安 全保障方式。加密：监控系统是一个跨网络的运行平台，授权用户可以在网络的任何位置，登录该监控系统，检查机房设备的工作状况，控制设备运行。为防止非法人员的侵入，权限管理特别重要，为此系统采用优秀的加密算法，通过密文传输， 以防止密码被人窃取。登录验证：系统在用户登录的过程中，除了进行用户名和密码的验证外，还可 以通过配置，实现IP地址的验证，这样可以最大限度的防止挂接密码词典的密 码发生器破解用户名和密码。权限管理：权限管理分两层：用户管理和组管理。每个用户组可以设定该组成 员特定的权限，包括允许查看的内容、允许控制的设备等；每个用户可以属于 一个或多个用户组，用户享有所属用户组的所有权限。通过这种关系，可以非 常明确地规定每个管理人员可以操作的范围，系统安全性得到可靠保障。 添加用户或权限更改只能由系统管理员完成，其它用户只能修改个人密码。访问记录：作为安全管理的重要组成部分，每个远程用户的登录，其登录时间、 主机IP及用户名都被完整记录下来，其所进行的操作，包括：修改系统配置、 控制设备运行、切换视频画面等，都被完整记录，系统管理员可以随时检查每 个用户所作的操作。8. 2 .实时性实时性主要体现在两个方面：实时数据刷新速率、联动的响应速率、报警速率。实时数据刷新不同数据量可以配置不同的数据刷新速率，最快的刷新速度为1秒，其他可以为5秒、10秒或者更长。浏览站的数据刷新速度为 15S,服务器端数据或发生的事件，15S内必然送至浏 览站上。报警速率报警响应速率通常与实时数据刷新速率一致，报警的实际完成还取决于不同的报 警方式，如电话语音报警需要约 5秒才拨通电话，短信有35秒的传输和处理过程。