移动能耗管理监测技术方案.doc

能耗监测管理系统技术方案书 目 录1 系统设计11.1项目背景11.1.1 国家对节能的要求11.2设计原则21.3主要设计依据与规范42 系统解决方案42.1 项目概述42.2 项目工程范围52.2.1 建设规模52.2.2 配置规模52.3能耗监测管理系统建设方案52.3.1能耗监测管理系统组网方案52.3.2设备配置简要参考说明73 功能及技术要求83.1主要基本功能93.1.1智能电表93.1.2电流互感器103.1.3数据采集器113.1.4电表连接方式133.1.5 本地能耗监控中心系统功能143.1.6 数据报表143.1.6系统的能耗管理153.1.7信息安全163.2 相关硬件技术要求163.2.1对主机设备的要求163.2.2对存储设备的要求173.2.3对备份设备的要求173.2.4对网络设备的要求173.2.5对时间同步183.3 软件技术183.3.1人机界面183.3.2可靠性183.3.3可扩展性193.3.4操作系统193.3.5环境条件193.3.6应用软件日志记录19 201 系统设计1.1 项目背景1.1.1 国家对节能的要求2007年10月28日，通过了修改后的“节约能源法”，节约能源成为我国的基本国策。在2009年底哥本哈根会议上，中国政府提出到2020年碳排放量比2005年下降40%-45%的目标，并将其作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划。 1.1.2 企业对节能的要求2010年3月26日，国资委发布中央企业节能减排监督管理暂行办法，中国移动通信被列入“关注类企业”，已接近央企“重点类企业”200万吨标煤的基准点。中国移动通信实施了以节能减排为核心的绿色行动计划，提出公司在发展过程中的节能原则、方向与方法。 1.1.3 建立电能监控系统的目的为了能真实有效的反应出目前中国移动通信企业内部能耗的具体情况，必须建立能耗监测系统，以便更好的了解电能消耗情况，为将来进一步实施能耗分类、分级考核及节能减排工作提供可靠的数据和依据。 能按照机房、设备、业务、部门等多种维度对能耗进行监测和统计； 可以与电能付费数据进行比较核对； 可以对一些新的节能减排技术提供评估平台和手段； 能够为节能减排工作提供可靠的数据和依据。1.1.4 移动企业用房分类移动企业用房分为通信机房、数据中心、移动基站、接入局所、管理用房、渠道用房。各类用房均至少需要检测到总能耗的消耗情况。根据各类用房的不同特点可对不同类型的能耗按需要分别进行监测。1） 移动基站 总能耗，通信设备能耗和配套设备能耗。2） 接入局所 总能耗，通信设备能耗和配套设备能耗。3） 通信机房 总能耗，通信设备能耗、空调设备能耗、供电系统损耗、照明设备能耗、建筑用电能耗。能按各业务部门等要求分开计量。4） 数据中心 总能耗，空调设备能耗、供电系统损耗、通信设备能耗、照明设备能耗、建筑用电能耗。能按用途和等级等要求分开计量。5） 管理用房 总能耗。能按部门和楼层等需求分开计量。6） 渠道用房 总能耗。1.1.5 移动企业能耗监控现状目前移动企业已建设的动环监控系统一般只监控整个动力系统的电流读数、电压读数、开关状态、故障告警等情况，一般对能耗方面没有准确、完善的监测。1.2设计原则根据可靠性和高效率配电管理的要求，能耗监测管理系统的设计遵循下列原则： 1. 系统的实用性能耗监测管理系统的组成和实际一定要符合现场配电的实际情况，不能追求华而不实，非重要的出线回路中一些不必要的电参数如果进行测量则必须配备具备该功能的电力仪表，这样势必造成投资过大，远超出实际需要，因此，在能够充分实现用户所需功能的情况下，系统的实用性是首先应遵循的第一设计原则。同时，系统的前端产品和系统软件均有良好的可学习性和可操作性。特别是操作性，使具备电脑初级操作水平的管理人员，通过简单的培训就能掌握系统的操作要领，达到能完成值班任务的操作水平。2. 系统的安全性能耗监测管理系统配置不同于其他的行业，任何一点的疏忽是巨大的安全隐患，这要求系统中的所有设备及配件在性能安全可靠运转的同时， 还应符合中国或国际有关的安全标准， 并可在非理想环境下有效工作。强大的实时监控功能和联动功能，充分保证使用者环境的安全性。3. 系统的实时性电力系统中的电参量时刻都处在变化中，超负荷，不平衡等因素将会对配电设备造成巨大的损害，然而这些因素的产生并不是预期的，所以对系统的实时性要求非常关键，系统不仅能够实现实时性监测，还应对一些必要的事件具有记录存储的功能。4. 系统的稳定性由于能耗监测管理系统是一项长期不间断运行的系统，肩负着监测配电网络的运行状况，并具有一定的处理事件的功能，所以系统的稳定性显得尤为重要。要求系统要有数年以上市场的成功应用经验，拥有相应的客户群和客户服务体系。5. 系统的可扩展性系统的设计并不是一层不变的，如今后根据需要将工程扩建、改造、或者与其他系统的兼容、并入等，这要求系统的设计应预留多路与其他系统的通讯接口，当追加变配电子站系统及与上级调度系统，如楼宇自动化控制系统（BAS）、管理信息系统(MIS)、消防控制系统等运行，可实现系统扩展。6. 系统的易维护性能耗监测管理系统在运行过程中的维护应尽量做到简单易行。从计算机的配置到系统的配置，前端设备的配置都充分仔细地考虑了系统可靠性，并实施了相应的认证。我们在做到系统故障率最低的同时，也考虑到即使因为意想不到的原因而发生问题时，保证数据的方便保存和快速恢复，并且保证紧急时能迅速地打开通道。整个系统的分层管理保证了网络中一旦出现故障，不会因为某部分设备的维护，而停止所有设备的正常运作。1.3主要设计依据与规范Q / GDW 355 2009国家电网公司单相智能电能表型式规范Q / GDW 364 2009国家电网公司单相智能电能表技术规范Q / GDW 356 2009国家电网公司三相智能电能表型式规范JJG313- 测量用电流互感器检定规程 JJG1021-电力互感器检定规程DL/T725-电力用电流互感器订货技术条件GB1208-2006 电流互感器 南方电网测量用电流互感器订货及验收技术标准（试行）GB 5005495低压配电设计规范GB 5015091电气装置安装工程电气设备交接试验标准GB 5016892电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范GB 5016992电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB 5017192电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范DL/T 4482000电能计量装置技术管理规程CECS89:97建筑与建筑群综合布线系统工程施工及验收规范DL/T8252002 电能计量装置安装接线规则2 系统解决方案2.1 项目概述在通信行业节能减排体系中，能效监测及节能评估是一个非常重要的环节，运营阶段中机房环境管理及节能分级与评估也是整个体系中的重要内容，因此有必要建立一套能耗监测管理系统，对节能减排工作做到精细化管理，实现站点能耗核对、能效分级、能耗推算、节能新技术验证推广等要求。为此中国移动贵阳分公司特提出先试点建设能耗监测管理系统，并选择以贵阳一中模块局机房作为试点，对系统各项功能进行验收评估后，再推广到全市。本次示范能耗监测管理系统前端数据采集传输平台采用以太网通信方式。工程实施时，需要安装智能电表、互感器与采集器，本工程在智能电表上提取数据，并传送给本地后端进行显示与数据简单处理。2.2 项目工程范围2.2.1 建设规模本系统建设内容包括：1）本地能耗监测管理系统处理中心相关硬件设备和软件，其包括服务器、处理软件、配套设备、网络设备等。2）前端数据采集点电流互感器安装、电表安装、电缆安装、数据采集器安装、现场调试、档案记录等。2.2.2 配置规模根据相关部门初步的安排，本次工程建设规模如下：1）能耗监测管理系统处理中心本次工程主要建设1个小型且简单的本地能耗监测管理系统处理中心。2）前端数据采集数量根据本次建设要求，此次对巴南龙洲湾的传输机房进行采集，取所需的监控计量点，合计采集X个点。（此处需要得知监控点的信息及相应的电流容量）2.3能耗监测管理系统建设方案2.3.1能耗监测管理系统组网方案1）能耗监测管理系统处理中心组网方案能耗监测管理系统管理中心由系统数据处理、储存和管理主机、系统调度业务台、以太网通信模块和交换机（路由器）等组成，监控数据通过各个监控点前端远程数据采集器通过以太网发送到管理中心，实现远程抄表数据上传。本地能耗监控中心侧设备对上传数据进行整理、存储、分析并形成相应要求的报表，为以后IDC机房的建设提供决策依据。无线传输具体组网方案如下： 图1 能耗监测管理系统组网方案1有线传输具体组网方案如下：图2 能耗监测管理系统组网方案22）前端数据采集建设方案采集器采用无线/有线传输模式（两种采集器型号不同，此处不作说明）。智能电表通过RS485方式接入采集器，采集器自动采集智能电表的数据，对数据进行组包，通过无线/有线传输，传输到本地网能耗监测管理中心。具体如下：互联网数据交换中心计量点选取巴南龙洲湾三楼传输机房，根据机房内配电箱和电源系统的配置情况，选择计量点（信息由内部电源系统的配置情况而定），并选好相应的数量电表，各电表通过485总线方式接入数据采集器（1路采集器可接入32只电表），数据采集器以无线传输方式上传数据，直接传入本机房的服务器内。2.3.2设备配置简要参考说明本地能耗管理系统处理中心 能耗管理系统处理中心系统处理能力满足5年内业务发展需要。1）配置参考说明序号设备名称性能参数单位数量备注一、中心网管硬件设备1、系统服务器四核CPU 2.0以上/8G内存/2*1T硬盘/集成千兆网卡/集成声卡/USB键盘/USB鼠标套1或相等性能以上产品2、系统业务台双核CPU 1.6以上/4G内存/2*500G硬盘/集成千兆网卡/集成声卡/USB键盘/USB鼠标套1或相等性能以上产品3、附属设备19寸液晶显示器/视频切换器套1二、中心网管软件设备1、自有智能抄表系统软件新宏博套12、数据库软件新宏博套13、服务器操作系统软件新宏博套14、监控业务台操作系统新宏博套15、杀毒软件套16、其它软件等三、网络设备及附属设备1局域网网络交换机套12相关机柜和配电设备套能耗管理系统接入侧序号设备名称性能参数单位数量备注1、XHB-601B型数据采集器满足4-32路电表的采集，适合机房、基站、大型局站要求套1支持以太网方式传输数据2、XHB-DDS1252型智能电能表满足三相交流回路的电能计量套23交流电能计量、支持485数据传送3、XHB-DZG1252型智能电能表满足直流回路的电能计量套7交流电能计量、支持485数据传送4、交流电流互感器32/1.5、100/5、200/5等套开口式与普通型5、DC-DC电源直流48V转12V转换套3 功能及技术要求总体上满足中国移动集团网管“集中管理、集中监控、集中维护”的相关要求，实现各个局房耗电情况的监控和管理。整套系统要求具有先进性、稳定性和可扩充性；系统操作简单，维护方便，使用寿命长，同时鉴于该监控点的特殊性，也应满足电力公司相关规范需求。能耗监测管理系统功能表如下：子系统名称模块名称功能项名称首页我的工作台我的任务各种预警提醒实时计量显示资源管理基础信息录入计量数据的录入基础信息查询计量数据的查询信息修改与删除机房修改删除监控信息修改删除主设备信息修改删除电表管理电表管理电表信息维护电表抄表电表抄表历史数据监控台历史数据监控台每日用电情况监控每日用电报警3.1主要基本功能3.1.1智能电表单相智能电表单相智能电表电能监测可根据主要对以下数据监测对象进行监测：电压（V）、电流（A）、电度数（kWh）。具体技术参数如下：单相智能电表主要技术参数序号技术名称技术指标备注1产品名称电子式电能表2型号规格XHB-DDS1252XY;代表延伸型，D:代表导轨型3额定电压DC48V4额定频率45-65Hz5过负载电压/电流:1.2倍(持续);电压:2倍/1秒;电流:10倍/5秒6显示LCD显示7标准参比电压(V)220V8标准参比频率(Hz)50Hz9标准电流(A)1.5A,2.5A,5A 现场可更改倍率设置10最大电流(A)小于标准电流的20倍11电压测量1级12电流测量1级13有功电能1级 具备正反相计量14通讯协议DL/T645-1997 或DL/T645-2007 可根据要求定制15数据记录12个月的历史数据16高精度实时时钟2分钟/每年可通过广播较时17功耗5VA18静电放电4级19电快速瞬变脉冲群4级20浪涌(冲击)4级21工作温度- 10 5522存储温度- 25 7023工作湿度93% RH24绝缘电阻100M欧25交流耐压AC 2000V26无故障时间MTBF10年27外型尺寸挂壁式或导轨式3.1.2电流互感器交流电流互感器本次工程所用与交流监测的交流电流互感器根据现场施工环境及用户要求，一部门使用开口式交流电流互感器，一部分使用普通式互感器，本次所用互感器规格主要如下：序号名称电流比内径尺寸对应电缆规格1开合式电流互感器50A/20MA2525mm单股线直径:14mm2普通式电流互感器50A/5A2525mm单股线直径:14mm开口式交流电流互感器技术参数如下：序号技术项目技术参数1额定频率50/60Hz2耐受电压3KV AC (1min)3额定热电流60 In4动稳定电流2.5 Ith5额定电压0.72kv AC6过载1.2In7温度范围- 10 558外壳阻燃等级V09准确限制系数FS 510二次电流5A3.1.3数据采集器产品技术特点：体积小巧，如火柴盒大小以太网口10/100M自适应，亦可手动配置串口是RS-232、RS-422、RS-485三合一，类型转换完全依靠软件设置操作模式丰富，满足不同行业应用高性能的处理器，大容量内存空间友好的中文或英文菜单配置界面可用WEB浏览器进行参数配置提供Windows实COM口驱动支持PPP/SLIP拨入拨出实现串口设备与网络连接XHB-601B单串口通讯服务器可为串口设备连接到网络提供了方便的软硬件平台，让您可以通过网络，不受地域限制、随时随地对串口设备进行存取。XHB-601B串口采用三合一的设计思路，无论设备的串口是RS-232，还是RS-422/485，都能被XHB-601B轻松地连入网络。标准TCP/IP接口和多样的操作模式XHB-601B单串口通讯服务器提供了TCP SERVER、TCPCLIENT和UDP，它们使用了统一标准的网络API（Winsock，BSD Sockets）来确保网络软件的兼容性。支持点对点协议（PPP/SLIP）XHB-6 01B单串口通讯服务器支持PPP，以及PAP，CHAP等协议，可提供拨入拨出服务。由于拥有强大的处理器（32bits，100MHz）和大容量的内存（2MB），设备运行速度快且稳定。提供Windows下的COM实端口驱动因为随XHB-601B带有Windows的COM实端口驱动软件，用户可在PC上采取打开COM口的方式，轻易地存取XHB-601B上的串口数据。这个优良的特性能确保您的软件投资并且享受串口设备联网带来的好处。XHB-601B的COM实端口所支持的操作系统包括：Windows NT，Windows 2000，Windows XP，Windows 2003等。简便的安装和配置XHB-601B单串口通讯服务器支持IP地址自动配置的协议（DHCP）和通过CONSOLE来进行手动配置。这几种方式确保了快速和有效的安装。独特的中文设置菜单使您的安装工作更加便捷。AES加密功能（可选）使用AES加密功能，可以使数据的安全性得到可靠的保障。规 格处理器 32bit，100MHz内 存: 2M网 口：速度：10/100M自适应，也可支持手动设置。参数包括：10M半双工，10M全双工，100M半双工，100M全双工保护：内嵌2kV电磁隔离串 口：接口：1个RS-232/422/485串口（完全依靠软件设置）形式：DB9针信号：RS-232：TxD/RxD/RTS/CTS/DTR/DSR/DCD/GNDRS-422：TxD-/TxD+/RxD+/RxD-/GNDRS-485 FULL：TxD-/TxD+/RxD+/RxD-/GNDRS-485 HALF：DATA-/DATA+保护：15kV ESD保护，短路保护串行通讯参数校 验：None，Even，Odd，Space，Mark数据位：5，6，7，8停止位：1，1.5，2流 控：RTS/CTS，Xon/Xoff速 度：50460800bps软件特点协 议：DHCP，Telnet，PPP/SLIP，TCP，UDP，IP，ICMP，ARP，SNMP，HTTP实COM驱动：Windows NT/2000/XP/2003 COM驱动固定tty：UNIX和Linux下固定TTY驱动配 置TELNET，Console和WEB三种方式，形式包括中文菜单和英文菜单（可选）。机械规格材 料：铝质金属外壳工作环境操作温度：-2085操作湿度：595%储存温度：-2085储存湿度：595%管脚定义图2 601B管脚定义3.1.4电表连接方式根据本次工程现场施工环境，各计量电表可以采用以下两种连接方式，实现采集端的数据上传。图3 电表及数据采集器通信连接形式线形连接方式 图4 电表及数据采集器通信连接形式环形连接方式3.1.5 本地能耗监控中心系统功能1）系统能进行用电管理，包括用电趋势、用电分析、用电告警、用电设置。2）局站、设备的基本信息存储，基站信息包括：基站编号，所属地州、县和供电所，采集器和智能电表编号，名称，结构，材质，体积，外部环境，设备数量，主设备载频等；设备信息包括：类型，厂家，型号，功率，投入使用时间等；3）系统的基础数据录入支持手动和自动录入（如excel表格形式等），可根据权限在市中心和返牵终端同时录入；4）系统扩展灵活、方便，可通过直接增加结点实现系统扩展；5）数据库设计适合海量数据的存储和处理，支持多用户的并发访问；6）可根据以后的能源管理需求持续升级和定制对软件进行升级和设置特定的功能模块；3.1.6 数据报表本地能耗监测管理平台主要实现数据的统计汇总，报表类型如下：统计汇总报表报表的具体涉及的统计对象如下表：分析对象分项统计表地区行政区域划分 （地市）地域行政区域划分 （县区）人为划分区域局房类别办公楼机房楼（可细分到机房楼层或机房）基站独立传输节点机房营业厅设备核心设备基站主设备电源设备空调设备根据选择地区、局房类型、基站/局站名称和查询时间段（查询时段分年、月、日、任意时段）等查询条件，生成相应的用电量统计报表。提供表格和柱状图两种报表供选择。3.1.6系统的能耗管理 局房配置管理 能够对全网局房基础信息、设备基础信息、局房配置信息等相关信息进行详细的管理。通过对设备基础信息管理可以快捷的查看不同设备的标称功率和估算功率，为估算局房能耗提供强有力的依据，并可及时优化设备参数的设置，减少局房能耗。 用电告警1）系统可以统计各局站的PUE值；设定PUE告警阀值，查看PUE异常告警；可以查看PUE值排名前列的同等级的局站和基站；2）PUE告警：从PUE告警表中，可以看出用电异常、能效低的局站和基站，可针对性采取措施；3）根据PUE排名图，重点关注PUE最不正常的局站和基站；4）能耗告警：每天基站的能耗值与前一周正常值的平均值对比，如果差值超过50%（可设置），则产生能耗告警，提示用户关注用电异常情况。 查询监控全网能耗数据实时查询及监控，能够进行实时能耗数据的滚动/曲线显示，包括：单个站点/局房详细数的据实时显示和多个站点/局房间可比数据的实时显示），同时针对局房耗电激增或骤降等异常数据进行实施监控和处理。可重点实时监看某些基站的能耗数据。3.1.7信息安全系统配置管理和高级权限管理。针对全网运行状况进行灵活配置管理和多角度控制。采用先进的基于角色的权限管理模式，针对登录用户的角色，分配相应的系统控制、数据查看等功能和范围。系统采用一定安全措施后，还可以实现以下增值服务功能：系统具备通过WEB进行综合查询功能，满足业务需求。能够按照设定的操作权限，提供不同的数据页面信息及不同的数据查询范围。WEB信息发布，包括原始电能量数据、加工数据、参数数据网页等。系统应提供数据给相关支持系统，实现通过手机短信、语音提示等多种方式及时向职能部门发布用电信息，实现短信提醒、信息发布等功能。可以提供相关信息网上发布、分布式能源的监控、智能用电设备的信息交互等扩展功能。3.2 相关硬件技术要求3.2.1对主机设备的要求1） 要求采用标准机架规格主机或主流小型机平台的主流机型，支持多处理器, 采用64位处理器；2）主机的处理能力要求满足的所有应用和一定网络规模的需求，而且需考虑全部系统的开销及应用切换时性能余量。系统设计时应考虑40%的性能冗余；3）内存容量的配置要考虑到主机正常运行状态下的内存利用率不应大于60%，保证系统在数据流量高峰时仍具有较强的抗冲击能力；4） 主机应支持100Mb/s或1000Mb/s等高速连接接入MDCN的核心局域网；5）主机的硬盘、网络接口、网络连接及电源均应考虑足够的冗余；6）支持电源、I/O设备、存储设备的热插拔；7）主机系统设备应具有适当的扩充能力，包括CPU的扩充、内存容量的扩充及I/O能力的扩充等；并可支持CPU模块的升级和群集内节点数的平滑扩充；8）主机系统年平均无故障率应大于99.999%。3.2.2对存储设备的要求1）存储设备主要指磁盘阵列，实现数据的联机存储；2）磁盘阵列设备要求有很高的安全可靠性；3）磁盘阵列设备应可与多种厂家的主机系统相连； 4）磁盘阵列应能配合多机高可用群集系统的需要；5）磁盘阵列采用ULTRA SCSI 接口或FC-AL接口，并可提供多通道、双电源及冗余风扇；6）磁盘阵列设备应具有较强的平滑扩充能力，包括系统存储容量的扩充及I/O能力的扩充等；7）磁盘阵列应支持先进的存储、备份方式。3.2.3对备份设备的要求1）备份设备一般指大容量的磁带库或光盘库等，主要用于数据的脱机备份；2）备份设备要求有良好的安全可靠性；l 备份设备可与多种厂家的主机系统相连；l 磁带库要求支持UL