環境動力監控系統在電力通信上的應用

顧煥之 孫衛軍

（昌吉電業局信息通信公司，新疆 昌吉831100）

1 環境與動力監控系統概述

1.1 應用環境與動力監控系統的目的

隨著西部大建設、大發展時代的到來，城鄉用電量激增，電網建設飛速發展，電力通信網絡不斷擴大，業務種類多樣、通信站點劇增，電力通信人員面對越來越多的通信局（站）。

傳統的以分散式人工看守為主的維護和管理方法、手段和體制已不能適應新形勢的要求。 環境及動力監控系統的合理設計與配置，使通信人員可以做到對設備故障、環境情況及安全性的迅速、準確反應和有目的性的維護，提高網絡系統的維護管理質量，降低系統維護費用；同時保證系統運行處于良好的工作狀態，降低運行成本，解決了電力通信人員面臨的包括設備運行環境要求高、機房多、人員配備少等問題。智能化的環境動力集中監控系統向集中監控、集中維護、集中管理方向發展，提高設備維護質量，降低維護成本，為設備的運行維護提供良好的保障。

1.2 昌吉電力通信網概況

新疆昌吉電業局現有110kV 及以上站點座，由于地勢狹長、維護區域大將通信網分為東部、西部兩張網絡，網絡主要通過SDH 傳輸設備搭建， 傳輸帶寬622M， 目前東西部通信網各自已形成通信自愈環網，具體方式如圖1 所示。

昌吉地區地勢狹長，東西跨度500 公里，南北跨度200 公里，通信站點多，通信維護人員少，對于通信站點的動力及環境維護只能按季度或者結合日常工作進行巡視檢查，維護效率低、維護成本高、維護站點存在盲點。

2 環境及動力監控系統結構及組網邏輯

2.1 環境與動力監控系統網絡結構及組網方案概述

圖1 昌吉東西部通信網拓撲圖

環境動力監控遠程監控系統采用了逐級匯接的倒樹型網絡拓撲結構，由監控中心及分布的各個監控端局構成。 昌吉東西部通信網上各個站點監控數據通過站內SDH 設備分配的以太網端口傳送至調度樓中心站點，監控系統的數據庫及通信協議采用統一的格式，為逐步實現多級網絡管理結構作好基本架構。監控中心除了負責本機房的動力與環境監控外，還把其它端局傳來的監控信號進行合并處理。

環境與動力監控的監控對象包括逆變電源、開關電源、UPS 系統、市電、低壓配電系統、空調、蓄電池組、溫度、濕度、煙霧等[1]。

環境動力集中監控系統的數據傳輸采用以太網方式，避免數據在多次轉換中出現誤碼。 根據邊緣接點機房的設備特點，每個端局配置一臺通用采集器和一臺蓄電池采集器，利用端局傳輸設備提供的以太網通道，將監測到的數據通過傳送到調度樓監控中心。

圖2 環境動力監控系統組網

2.2 系統結構

2.2.1 監測中心設計

1）硬件結構

配置數據服務器、WEB 服務器、協議轉換服務器、1 套采集平臺等設備構成系統的硬件平臺，通過配置網絡交換機、單向隔離裝置、組成LAN的網絡結構，如圖2。

2）服務端設備

●數據服務器/應用服務器

采用PC 服務器作為數據庫服務器/應用服務器，采用標準的數據庫管理系統，儲存歷史數據，提供應用服務。

●協議轉換器

協議轉換器對網管設備、智能設備（光傳輸、接入、交換、電源等）進行協議轉換，并將獲得的信息通過以太網送往數據服務器。

3）客戶端設備

●工作站

調度工作站主要提供給調度人員全網的監視功能，實時顯示網絡各種告警信號，并具備聲光告警方式。

維護工作站主要給維護人員提供后臺數據的編輯功能， 負責整個通信網內后臺數據的更改、增加、刪除。

4）網絡設備

●網絡交換機

服務端設備、客戶端設備、數據采集平臺通過交換機實現網絡互聯。

●正向物理隔離裝置

實現綜合監測系統到三區系統的數據單向傳輸。

5）采集平臺

數據采集平臺采用分布式結構，方便擴容,將接口服務器、通用數據采集單元設計在統一框架結構內。

接口服務器：匯集通用采集器和各類智能通信設備信息。

PTU 通用數據采集單元：負責采集硬件節點信息，如機房環境數據：溫濕度、空調設備等。

圖3 主站采集平臺系統結構

6）主站功能

●系統采用模塊化設計具有可擴展性， 通信站及通信設備增加，系統功能的擴充，原系統結構不能改動。

●系統具有綜合性，可對各種通信設備進行監測，能兼容其它監控系統，可接入具有智能監控系統通信設備的數據。

●系統具有可維護性。 系統要有網絡自檢功能，監測設備具有自診斷功能故障時要及時告警，能反映系統自身運行情況。

●系統具有良好的兼容性。 應用軟件要采用模塊化結構，根據需要配置不同功能模塊。 軟件對硬件具有兼容性和適應性。 硬件要采用分布式結構，根據需要可以隨時增加或減少設備，相互之間不受任何影響。

●系統的硬件及軟件具有高可靠性。 系統硬件、軟件應有冗余配置，降級運行等措施，保證系統安全、穩定、連續運行。

●系統具有安全性。 系統要有安全管理功能，不同的用戶給以不同的保安級別，使不被授權的人無法進入系統，確保系統數據不被破壞。

●以形象直觀的圖形界面方式實時顯示所轄范圍內各監測對象的分布狀況、工作狀態和運行參數。 具體描述如下：

（1）系統運行數據以圖形和表格的方式顯示；

（2）圖形界面支持設備連線圖、原理圖、實象圖和分布圖等多種圖形方式及以上各種方式的組合；

（3）圖形界面通過圖形動畫、顏色變化、開關閘位變化和圖形閃爍等多種方式來表現監測對象的工作狀態；

（4）實時顯示設備信號曲線。

●具備與其他廠家的監測系統主站連接功能。

●監測系統不影響站內通信設備運行。

●具備遠程維護功能。 可在主站對各級子站進行配置參數修改。

●具備對實時數據的初始化功能，系統每次重啟必須對所有時實數據的狀態進行初始化，使其與當時設備的運行狀態保持一致。

●具有歷史數據庫存儲全網的告警事件、模擬量數據及系統操作記錄,歷史數據庫為標準數據庫格式以便其他系統訪問。 歷史數據可保存兩年,可定時刪除,可遠端維護。

●可查看實時和歷史曲線,曲線取點可定時定量設置(多長時間或變化多少取一個點)

●系統具有打印功能。可選擇歷史數據庫字段內容和時間段打印歷史事件和模擬量數據。

●上報的告警具備根告警分析功能,自動從同時產生的若干告警中判斷出引發故障的根告警，判斷準確率要達到99%以上.同時系統需要有屏蔽告警。

2.2.2 分站采集平臺設計

1）硬件結構

圖4 分站采集平臺系統結構

2）數據采集分站硬件要求

●通過四級電磁兼容試驗；

●采用嵌入式CPU 及LINUX 操作系統保證其安全性；

●提供2 個以上獨立的網絡接口；

●提供8 個以上RS232 接口；

●提供至少24 遙信、16 遙測、4 遙控的硬件采集接入能力；

●具備智能設備協議轉換本地處理；

●具備向第三方數據轉發能力；

●具備軟件在線升級能力，升級軟件無需更換芯片；

●配備文件遠程修改，具備在線調試能力，可以遠程觀測分站監控單元數據碼流。

3）分站功能

●采集被監測設備及機房環境的運行參數和工作狀態。

●接收并執行來自上級監測中心的控制命令。

●具備接入計算機進行現場維護操作的功能。

●擁有一定數量的RS232、RS422/485 接口。

●采用模塊化設計具有可擴展性， 通信機房及通信設備增加，系統功能的擴充，原系統結構不能改動。

●系統具有綜合性，可對各種通信設備進行監測，能兼容其它監測系統，可接入具有智能監控系統通信設備的數據。

●系統具有可維護性。 監測設備具有自診斷功能，故障時及時告警，反映系統自身運行情況。

●系統具有良好的兼容性。 應用軟件要采用模塊化結構，根據需要配置不同功能模塊。 軟件對硬件具有兼容性和適應性。 硬件要采用分布式結構，根據需要可以隨時增加或減少設備，相互之間不受任何影響。

●系統的硬件及軟具有高可靠性,保證系統安全、穩定、連續運行。

●監測系統不能影響站內通信設備運行。

●具備通道選擇功能,支持多通道傳輸。

●具備遠程維護功能。可在主站對各數據采集站進行配置參數修改。

●具備對實時數據的初始化功能，系統每次重啟必須對所有時實數據的狀態進行初始化，使其與當時設備的運行狀態保持一致。

●具有歷史數據庫存儲本站的告警事件記錄。

●具備對本地接入設備進行協議解析并上傳的能力,各種接入設備及智能電源等設備必須在本站進行協議解析并以固定數據格式向外報送。

2.3 環境與動力監控系統中的資源管理子系統

資源管理系統是環境動力監控系統的重要子系統，資源管理子系統和環境動力監控主系統的良好的連接和數據交互，能夠保證系統管理員對機房動力系統和環境的精確掌握，對環境動力監控系統的良好運行具有重要意義。

根據環境動力監控系統的硬件邏輯，資源管理子系統對環境動力監控系統的硬件資源二次分析，形成新的邏輯，保證資源管理按照不同需求的數據提取接口，使系統管理員能夠根據不同的邏輯，實現對數據庫維護，提高了環境動力監控系統的服務質量。

資源管理子系統的設計：

由于環境與動力監控系統監控的是運營商的動力機房的智能設備和機房環境量， 各種資源分布在不同的遠程局站中，資源管理相互獨立，資源之間的邏輯關系復雜，因此需要一個專門的資源管理系統來集中管理。

環境與動力監控系統的資源管理子系統涉及的管理范圍，可以劃分為空間資源、局站資源、網絡資源、維修持資源、其他資源等類。

資源管理子系統采用三層體系架構， 從邏輯上分成接口適配層、應用邏輯層和界面表示層。 接口適配層完成各種實時信息的采集；應用邏輯層完成各種實時和非實時的應用邏輯服務；界面表示層完成用戶界面展現和用戶交互。 系統總體框架如下：

圖5 系統總體框架結構

資源管理子系統平臺建立電力通信網統一的信息模型、 數據庫、軟件框架和數據交換平臺。 在此平臺上構建網絡監視子系統、業務管理子系統。網絡監視子系統提供告警和性能數據的實時監測、處理、存儲、查詢統計和分析功能；業務管理子系統提供值班日志、統計分析和報表等功能。

3 結束語

環境動力監控系統的形成，為電力通信設備的運行維護和環境量的監測提供良好的保障。環境動力監控系統網絡資源的數據往往分散在網管、設計文稿、資產卡片、各種獨立的信息管理系統中，缺乏集中的管理。網絡資源管理系統建成后，將形成一個全面的企業資源倉庫，其管理的網絡資源將是綜合的、多層次、多角度的[3]，在全面、準確的數據支持下提高網絡配置的利用率和合理性。同時，資源管理系統豐富、強大的數據統計和分析功能，能夠為電力通信網絡建設和規劃提供決策支持。 環境動力監控系統在集中掌握各種網絡資源后，可提高資源調配的靈活性，適應業務的多樣化發展趨勢，提高資源的利用率和通信站點的維護效率，充分發揮電力通信網絡的綜合優勢。

［1］陳淑榮.電力通信網計算機監測系統[M].北京：中國電力出版社,1995.

［2］ECM-3000 電力通信綜合監控系統技術手冊[Z].南京南瑞通信公司,2011.

［3］王英赫.綜合資源管理系統的分析[J].通信管理與技術,2006,10.