科学技术的发展,使我们在生产、工作及管理等许多方面都实现了基于计算机技术的自动化,到目前为止,各电业局已拥有电网、配网调度自动化系统、集控站系统、电力通信自动化系统、用电营业自动化系统、财务自动化系统、MIS网及用电负荷监控系统等。它们是庞大的计算机系统,并拥有一定面积的机房,因计算机系统地位重要,设备精密,投资巨大,作为保证其生存条件的机房及其设备设施,就显得特别重要。而机房设备种类及数量繁多,被监视的电气量、非电气量、状态量也很多,如电压、电流、功率、频率、温度、湿度、配电开关状况、UPS电源状况、空调状况、火警、外人进入等,其中很多实时性很强。因此,仅依靠人工监控是不行的,何况还要实行无人值守,这就需要建立一套机房监控系统。
1 电网、配网调度自动化系统设备 电网、配网调度自动化系统是监控电网、配网安全、经济运行的极其重要的技术手段,主要由主站计算机系统、各变电站、发电厂、大用户等远程数据终端(微机远动)及数传通道等组成。它将各厂、站运行工况数据采集并传送到主站,经过处理后进行各种形式的显示、储存,展现给调度员或其他使用者,并可进行远方控制,完成对整个电网、配网的监视和控制,同时还通过高级应用软件处理,纠正错误数据,帮助调度员进行安全、经济分析和决策。 这类设备投资巨大,地位重要,它们的生存环境就更为重要,必须加强对它们的监控,以确保安全运行。同时,集控站系统监控着多个无人值班变电站,相当于小型主站,各变电站远动设备是调度自动化的基础,它们因离局本部甚远,环境条件如温湿度、电源往往不易保证,有些还条件恶劣,都需要适当监控。
2 机房条件对计算机设备的影响 机房条件主要包括: 温度、湿度、灰尘、有害气体、供电电压、电磁干扰以及意外事故如突然断电、管道漏水、火灾等。 温度变化是我们经常接触到的问题,而往往被忽视。温度的升高,可引起半导体器件PN结结温升高; 反向漏电流增加; 电阻器件阻值变化; 电容器特别是电解电容器电解质中水分蒸发增快, 容量下降; 磁带磁盘的磁导率变化甚至失磁; 磁带、软盘在温度持续高于37.8o C时开始损坏; 磁盘在超过60oC时开始损坏; 绝缘材料漏电损耗增大等等。实验表明,室温在规定范围内每增加10oC,半导体器件可靠性约降低25%,器件周围的实际温度比室温要高很多,当大约超60 oC时就将引起计算机发生故障。笔者曾有亲身体验,一次主站机房因空调故障,室温骤升至30 oC,造成通道误码率急剧升高,多路通道频繁退出,系统失常,某集控站也遇到过同样情况。 根据我国《计算机场地技术条件》国家标准(GB2887-89),计算机对场地的要求分为A、B、C三级,计算机开机时对温度的要求为:

与温度类似,湿度是影响计算机运行的又一个重要因素。高湿度对计算机设备的危害极大。当空气的相对湿度大于65%时,物体表面附着一层0.001~0.01um的水膜,在相对湿度不变的情况下,随着温度的升高,水蒸气对计算机设备的影响增大,水蒸气在元件或电解质材料表面形成水膜增厚,造成“导电小路”和出现飞弧。同时高湿度还将影响磁头的高速运转,等等。 另一方面,低湿度对计算机设备的影响也是很大的。过于干燥的空气将使静电电压升高。当相对湿度达到30%时,静电电压可高达5000V,静电放电将会对计算机设备带来噪声干扰、产生误码和使存储器丢失信息。高温、高湿、低湿交替作用,危害更大。国家标准对计算机场地三个等级相对湿度的要求为: A级: 45%~65% B级: 40%~70% C级: 30%~80% 影响计算机正常运行的又一重要方面是供电电源的可靠性和电能质量。供电电压的过高过低以及突然断电,都是计算机系统的一场灾难。国家标准对计算机机房供电电能的允许变动范围规定为:
为了保证计算机机房的可靠供电,一般采用两路市电供电,同时用UPS不间断电源。UPS可以在交流市电断电的情况下,不间断地用蓄电池逆变提供交流电源,同时,它还具有电源净化、抗浪涌、稳压、稳频、过流过压保护等功能,是机房必须的供电设备,它的运行状况至关重要,也应予以监控。 以上仅是计算机机房条件的几个重要方面,因篇幅所限,其它方面,这里不再讨论。
3 机房监控内容 3.1 主站机房供电设备信息(集控站与此类似,适当简化) 3.1.1 遥测 进线柜输入侧 电压、电流、有功功率(含隔离变压器) 进线柜输出侧 电压、电流、有功功率 隔离变压器 温度 切换柜输入侧 电压、电流、有功功率 切换柜输出侧 电压、电流、有功功率 UPS电源输入侧 电压、电流、有功功率、频率 UPS电源输出侧 电压、电流、有功功率、频率 UPS电源蓄电池 电压 配电柜各分路 电流 以上各量如有重复者可以简化。 3.1.2 遥信 进线柜各开关状态 切换柜各开关状态 电源切换动作信号 配电柜各开关状态 配电柜电源电压过高报警 UPS逆变、旁路、蓄电池放电电压过低等 3.1.3 与自动巡测通道柜接口相连,采集通道工况。
3.2 主站机房环境条件信息 3.2.1 遥测 机房温度 机房湿度 3.2.2 遥信 高温、低温报警 高湿、低湿报警 水浸报警 烟雾报警 火灾报警 大门打开报警(无人值守时)
3.3 变电站远动设备环境条件信息 3.3.1 遥测 交流供电电压 直流供电电压 UPS输出电压、电流、频率 下行通道电平 机箱内温度、湿度(视具体情况可以不设) 3.3.2 遥信 交流供电中断 直流供电中断 UPS故障
4 机房监控系统方案 在调度自动化系统的机房建立机房监控系统有特殊的便利,因为它可以利用调度自动化设备和技术。下边分别予以说明。 4.1机房工况数据的采集 4.1.1采集信息 遥测量: 主要包括电气量和非电气量。电气量可用交流电压、交流电流、有功功率、频率、直流电压、直流电流等各种变送器,最好用交流采样RTU。非电气量主要有温度、湿度,也采用相应的变送器和传感器。主站可增设遥测盘或与RTU合屏,变电站少许几个量可加装在原遥测盘或RTU柜上。 遥信量: 主要使用开关的辅助接点,以及继电器的接点。如果开关没有辅助接点,用三相开关代替单相开关,以多出一对接点。 数字量: 主要是微机型自动装置的通信口,如UPS电源装置、火灾报警装置等。 4.1.2采集装置 主站设机房RTU,它的供电应用专线、专用UPS。RTU一般能耐受恶劣环境。集控站用所在变电站的RTU,变电站用原RTU。 4.2机房监控信息的传送 4.2.1 主站机房监控信息的传送 主站机房RTU从主站端直接接入主站的通道柜到前置机。 4.2.2 变电站及集控站远动设备环境信息的传送 由变电站RTU采集,随变电站远动信息传送到主站。 4.3机房工况的显示 4.3.1网上显示 将机房RTU接入主站,另外各变电站远动设备环境条件数据也与远动信息一同.送到主站,这样主站及各变电站环境条件信息可全面在调度自动化系统任一工作站(比如维护工作站)上显示。当主站与MIS网联网时,还可通过浏览器,在MIS网任一工作站上显示,这为有关人员在办公室或家中监视机房创造了条件。 4.3.2 后台机显示 机房RTU通过后台PC机显示,其效果与主站工作站类似,放置在机房或办公室。它的好处是,万一因机房事故造成主站失灵(虽然此情况极少),仍能正常显示机房状况,以便分析处理。 4.3.3 远方显示 利用RTU的远方诊断功能,通过RTU串口及MODEM,由远动班长或专责人员从电话网上拨号接通家中PC机与机房RTU的通信,运行专用软件(RTU厂家提供)进行显示。其优点是,不依赖主站系统。 4.4 机房监控系统构成 机房监控系统,首先是机房RTU和所属变送器、传感器、继电器等,人机界面是后台PC机,远方可通过串口及调制解调器(MODEM)与电话网联接,与专业维护人员家中PC机通信。同时,机房RTU接入调度自动化主站延及MIS网,使调度、远动乃至全局有关人员,都可在办公室或家中看到机房状况。 由此看来,调度自动化机房监控系统,不是独立系统,而是从属于调度自动化系统,但也可由机房RTU 后台机、远方通信独立发挥作用,以免主站失灵,机房状况无从监视。图4.1是机房监控系统图。

4.5 显示方式. ▲ 动态配电系统图: 将机房配电系统图用软件绘制并加入实时信息,以动态方式显示。其动态是指: 对配电开关的断、合,电流、功率等数据不断刷新显示,与现场实际随时相符,即图是“活”的。 ▲ 报警: 当配电开关变位、遥测数据超过允许值、火灾等特殊情况时,发出报警音响,同时CRT自动推出相关监视画面,相应开关符号闪烁,越限数字变色等。 ▲棒形图和曲线显示: 对于温度、湿度、电压、电流等量,可采用棒形图直观显示,也可用曲线记录其变化。 ▲事件记录: 对于发生开关变位、遥测数字越限,可将发生的时间记录下来,以便查阅,也可随机打印。 ▲报表显示和打印: 将机房条件数据制成报表形式,可显示和定时打印。还可制作机房值班日志。 ▲历史数据: 包括遥测数据和事件记录,可保存一年,也可通过磁带或可写光盘转储,长期保存。 总之,它利用了调度自动化系统的显示技术,可达到良好的效果。 4.6机房监控画面设计 利用调度自动化软件,可设计出许多适于各种用途的画面,不再赘述。
5 机房监控的推广 机房监控可应用于有必要监控的其它计算机系统,主要用后台机(相当于调度主站)进行监控。并可通过后台机直接上MIS网。这样,一方面,各专业人员可在MIS网上看到本专业机房的运行状况,另一方面,可将各专业计算机系统机房状况集中显示,由局有关领导或计算中心检查、监视。
6 结束语 建立调度自动化机房监控,充分利用了调度自动化系统的设备和技术,既保护了调度自动化系统设备,延长其使用寿命,又极大地节省了投资(仅需一台RTU,若干数量的变送器、传感器及通道器件),实现容易,事半功倍,应尽快实施。⊙
参考资料 1.《计算站场地技术条件》 (GB2887-89) 2.《计算机机房环境技术》,叶佩生主编,人民邮电出版社。
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