环境动力监控系统在电力通信上的应用
【摘 要】随着智能化电网和现代通信技术的发展，电力通信系统承载了电网继电保护和安全稳定控制系统等核心业务。电力通信对电网安全已经息息相关，更突显了电力通信系统在电网安全中的重要性，而电力通信中环境和动力监控系统的稳定性将直接影响通信设备的正常运行，因而对其动力系统和环境监控的要求越来越高。本文针对昌吉电业局的环境动力监控系统，设计并开发了其资源管理子系统，实现了其物理资源的管理，提高了环境及动力监控系统的服务质量。资源管理系统将网络内的物理资源和逻辑资源相结合，在统一的系统上实现，充分体现网络资源的相关性，对环境与动力监控系统的运行和维护提供全方位的支持。
【关键词】环境动力监控；资源管理；电力通信
1 环境与动力监控系统概述
1.1 应用环境与动力监控系统的目的
随着西部大建设、大发展时代的到来，城乡用电量激增，电网建设飞速发展，电力通信网络不断扩大，业务种类多样、通信站点剧增，电力通信人员面对越来越多的通信局（站）。
传统的以分散式人工看守为主的维护和管理方法、手段和体制已不能适应新形势的要求。环境及动力监控系统的合理设计与配置，使通信人员可以做到对设备故障、环境情况及安全性的迅速、准确反应和有目的性的维护，提高网络系统的维护管理质量，降低系统维护费用；同时保证系统运行处于良好的工作状态，降低运行成本，解决了电力通信人员面临的包括设备运行环境要求高、机房多、人员配备少等问题。智能化的环境动力集中监控系统向集中监控、集中维护、集中管理方向发展，提高设备维护质量，降低维护成本，为设备的运行维护提供良好的保障。
1.2 昌吉电力通信网概况
新疆昌吉电业局现有110kV及以上站点座，由于地势狭长、维护区域大将通信网分为东部、西部两张网络，网络主要通过SDH传输设备搭建，传输带宽622M，目前东西部通信网各自已形成通信自愈环网，具体方式如图1所示。
昌吉地区地势狭长，东西跨度500公里，南北跨度200公里，通信站点多，通信维护人员少，对于通信站点的动力及环境维护只能按季度或者结合日常工作进行巡视检查，维护效率低、维护成本高、维护站点存在盲点。
2 环境及动力监控系统结构及组网逻辑
2.1 环境与动力监控系统网络结构及组网方案概述
环境动力监控远程监控系统采用了逐级汇接的倒树型网络拓扑结构，由监控中心及分布的各个监控端局构成。昌吉东西部通信网上各个站点监控数据通过站内SDH设备分配的以太网端口传送至调度楼中心站点，监控系统的数据库及通信协议采用统一的格式，为逐步实现多级网络管理结构作好基本架构。监控中心除了负责本机房的动力与环境监控外，还把其它端局传来的监控信号进行合并处理。
环境与动力监控的监控对象包括逆变电源、开关电源、UPS系统、市电、低压配电系统、空调、蓄电池组、温度、湿度、烟雾等[1]。
环境动力集中监控系统的数据传输采用以太网方式，避免数据在多次转换中出现误码。根据边缘接点机房的设备特点，每个端局配置一台通用采集器和一台蓄电池采集器，利用端局传输设备提供的以太网通道，将监测到的数据通过传送到调度楼监控中心。
图2 环境动力监控系统组网
2.2 系统结构
2.2.1 监测中心设计
1）硬件结构
配置数据服务器、WEB服务器、协议转换服务器、1套采集平台等设备构成系统的硬件平台，通过配置网络交换机、单向隔离装置、组成LAN的网络结构，如图2。
2）服务端设备
●数据服务器/应用服务器
采用PC服务器作为数据库服务器/应用服务器，采用标准的数据库管理系统，储存历史数据，提供应用服务。
●协议转换器
协议转换器对网管设备、智能设备（光传输、接入、交换、电源等）进行协议转换，并将获得的信息通过以太网送往数据服务器。
3）客户端设备
●工作站
调度工作站主要提供给调度人员全网的监视功能，实时显示网络各种告警信号，并具备声光告警方式。
维护工作站主要给维护人员提供后台数据的编辑功能，负责整个通信网内后台数据的更改、增加、删除。
4）网络设备
●网络交换机
服务端设备、客户端设备、数据采集平台通过交换机实现网络互联。
●正向物理隔离装置
实现综合监测系统到三区系统的数据单向传输。
5）采集平台
数据采集平台采用分布式结构，方便扩容，将接口服务器、通用数据采集单元设计在统一框架结构内。
接口服务器：汇集通用采集器和各类智能通信设备信息。
PTU通用数据采集单元：负责采集硬件节点信息，如机房环境数据：温湿度、空调设备等。
图3 主站采集平台系统结构
6）主站功能
●系统采用模块化设计具有可扩展性，通信站及通信设备增加，系统功能的扩充，原系统结构不能改动。
●系统具有综合性，可对各种通信设备进行监测，能兼容其它监控系统，可接入具有智能监控系统通信设备的数据。
●系统具有可维护性。系统要有网络自检功能，监测设备具有自诊断功能故障时要及时告警，能反映系统自身运行情况。
●系统具有良好的兼容性。应用软件要采用模块化结构，根据需要配置不同功能模块。软件对硬件具有兼容性和适应性。硬件要采用分布式结构，根据需要可以随时增加或减少设备，相互之间不受任何影响。
●系统的硬件及软件具有高可靠性。系统硬件、软件应有冗余配置，降级运行等措施，保证系统安全、稳定、连续运行。
●系统具有安全性。系统要有安全管理功能，不同的用户给以不同的保安级别，使不被授权的人无法进入系统，确保系统数据不被破坏。
●以形象直观的图形界面方式实时显示所辖范围内各监测对象的分布状况、工作状态和运行参数。具体描述如下：
（1）系统运行数据以图形和表格的方式显示；
（2）图形界面支持设备连线图、原理图、实象图和分布图等多种图形方式及以上各种方式的组合；
（3）图形界面通过图形动画、颜色变化、开关闸位变化和图形闪烁等多种方式来表现监测对象的工作状态；
（4）实时显示设备信号曲线。
●具备与其他厂家的监测系统主站连接功能。
●监测系统不影响站内通信设备运行。
●具备远程维护功能。可在主站对各级子站进行配置参数修改。
●具备对实时数据的初始化功能，系统每次重启必须对所有时实数据的状态进行初始化，使其与当时设备的运行状态保持一致。
●具有历史数据库存储全网的告警事件、模拟量数据及系统操作记录，历史数据库为标准数据库格式以便其他系统访问。历史数据可保存两年，可定时删除，可远端维护。
●可查看实时和历史曲线，曲线取点可定时定量设置（多长时间或变化多少取一个点）
●系统具有打印功能。可选择历史数据库字段内容和时间段打印历史事件和模拟量数据。
●上报的告警具备根告警分析功能，自动从同时产生的若干告警中判断出引发故障的根告警，判断准确率要达到99%以上.同时系统需要有屏蔽告警。
2.2.2 分站采集平台设计
1）硬件结构
图4 分站采集平台系统结构
2）数据采集分站硬件要求
●通过四级电磁兼容试验；
●采用嵌入式CPU及LINUX操作系统保证其安全性；
●提供2个以上独立的网络接口；
●提供8个以上RS232接口；
●提供至少24遥信、16遥测、4遥控的硬件采集接入能力；
●具备智能设备协议转换本地处理；
●具备向第三方数据转发能力；
●具备软件在线升级能力，升级软件无需更换芯片；
●配备文件远程修改，具备在线调试能力，可以远程观测分站监控单元数据码流。
3）分站功能
●采集被监测设备及机房环境的运行参数和工作状态。
●接收并执行来自上级监测中心的控制命令。
●具备接入计算机进行现场维护操作的功能。
●拥有一定数量的RS2
32、RS422/485接口。
●采用模块化设计具有可扩展性，通信机房及通信设备增加，系统功能的扩充，原系统结构不能改动。
●系统具有综合性，可对各种通信设备进行监测，能兼容其它监测系统，可接入具有智能监控系统通信设备的数据。
●系统具有可维护性。监测设备具有自诊断功能，故障时及时告警，反映系统自身运行情况。
●系统具有良好的兼容性。应用软件要采用模块化结构，根据需要配置不同功能模块。软件对硬件具有兼容性和适应性。硬件要采用分布式结构，根据需要可以随时增加或减少设备，相互之间不受任何影响。
●系统的硬件及软具有高可靠性，保证系统安全、稳定、连续运行。
●监测系统不能影响站内通信设备运行。
●具备通道选择功能，支持多通道传输。
●具备远程维护功能。可在主站对各数据采集站进行配置参数修改。
●具备对实时数据的初始化功能，系统每次重启必须对所有时实数据的状态进行初始化，使其与当时设备的运行状态保持一致。
●具有历史数据库存储本站的告警事件记录。
●具备对本地接入设备进行协议解析并上传的能力，各种接入设备及智能电源等设备必须在本站进行协议解析并以固定数据格式向外报送。
2.3 环境与动力监控系统中的资源管理子系统
资源管理系统是环境动力监控系统的重要子系统，资源管理子系统和环境动力监控主系统的良好的连接和数据交互，能够保证系统管理员对机房动力系统和环境的精确掌握，对环境动力监控系统的良好运行具有重要意义。
根据环境动力监控系统的硬件逻辑，资源管理子系统对环境动力监控系统的硬件资源二次分析，形成新的逻辑，保证资源管理按照不同需求的数据提取接口，使系统管理员能够根据不同的逻辑，实现对数据库维护，提高了环境动力监控系统的服务质量。
资源管理子系统的设计：
由于环境与动力监控系统监控的是运营商的动力机房的智能设备和机房环境量，各种资源分布在不同的远程局站中，资源管理相互独立，资源之间的逻辑关系复杂，因此需要一个专门的资源管理系统来集中管理。
环境与动力监控系统的资源管理子系统涉及的管理范围，可以划分为空间资源、局站资源、网络资源、维修持资源、其他资源等类。
资源管理子系统采用三层体系架构，从逻辑上分成接口适配层、应用逻辑层和界面表示层。接口适配层完成各种实时信息的采集；应用逻辑层完成各种实时和非实时的应用逻辑服务；界面表示层完成用户界面展现和用户交互。系统总体框架如下：
图5 系统总体框架结构
资源管理子系统平台建立电力通信网统一的信息模型、数据库、软件框架和数据交换平台。在此平台上构建网络监视子系统、业务管理子系统。网络监视子系统提供告警和性能数据的实时监测、处理、存储、查询统计和分析功能；业务管理子系统提供值班日志、统计分析和报表等功能。
3 结束语
环境动力监控系统的形成，为电力通信设备的运行维护和环境量的监测提供良好的保障。环境动力监控系统网络资源的数据往往分散在网管、设计文稿、资产卡片、各种独立的信息管理系统中，缺乏集中的管理。网络资源管理系统建成后，将形成一个全面的企业资源仓库，其管理的网络资源将是综合的、多层次、多角度的[3]，在全面、准确的数据支持下提高网络配置的利用率和合理性。同时，资源管理系统丰富、强大的数据统计和分析功能，能够为电力通信网络建设和规划提供决策支持。环境动力监控系统在集中掌握各种网络资源后，可提高资源调配的灵活性，适应业务的多样化发展趋势，提高资源的利用率和通信站点的维护效率，充分发挥电力通信网络的综合优势。
【参考文献】
[1]陈淑荣.电力通信网计算机监测系统[M].北京：中国电力出版社，1995.
[2]ECM-3000电力通信综合监控系统技术手册[Z].南京南瑞通信公司，2011.
[3]王英赫.综合资源管理系统的分析[J].通信管理与技术，2006，10.
[责任编辑：汤静]
