变电站动力环境自动化监控系统的设计.docx

2电子科技大学工程硕士论文摘要变电站作为电力通信网的重要组成部分，其通信机房环境温湿度变化、通信直流电源蓄电池的监控情况、人为破坏等不安全因素对电力系统的安全运行产生极大的负面影响，需要加强对无人值班电力通信室内通信电源及温度环境进行监控，提高电力系统整体可靠稳定性，增强公司的整体服务水平。本课题所设计的变电站动力环境自动化监控系统所采用的技术架构是B/S架构，开发工具是Visual Studio 2008，数据库选用的是微软的SQL SERVER 2008。本课题将对电业局电力通信网络进行分析，研究通信网络重要变电站点数据业务量、具体设备量、负荷量等，对动力环境监控进行基础研究，并与电力通信系统现状相结合，使电业局通信系统加入对动力环境自动化监控系统分析功能，建设集管理、告警、存储、分析、优化为一体的动力环境监控平台，对电力通信网安全稳定运行进行服务。具体来说，系统应当提供辖内每个变电站通信电源的状态在线数据及相应环境状态数据，以便监控中心更方便的监控变电站设备运行状态和环境状态，为企业管理人员提供分析优化数据支持。本系统用户界面友好、操作简单、安全高效，对机房用户监控功能强大，大大节省了机房管理所需的人力、无力，从而节省了财力，对提高电业局信息化进程有重要的现实意义。当前系统已经成功的运行在了XX变电站，运行良好，得到了一线工作人员的一致好评。关键词：信息技术，动力环境，通信，监控AbstractAs an important part of the electric power communication network in substations and its communications room temperature and humidity change, communications DC power battery monitoring, vandalism and other unsafe safe operation of power systems have a significant negative impact on, need to be strengthened for unattended indoor communication power supply and temperature environment of electric power communication monitoring, improving the overall reliability of power system stability, and improve overall service levels.The subject design of substation power environment automatic monitoring and control system the technology architecture is used by b/s structure, development tool is a Visual Studio 2008, Microsoft SQL SERVER 2008 database using a. This subject will on Electric Industry Council power communications network for analysis, research communications network important substation points data business volume, and specific equipment volume, and load volume, on power environment monitoring for based research, and and power communications system status phase combines, makes Electric Industry Council communications system joined on power environment automation monitoring system analysis function, construction set management, and alarm, and storage, and analysis, and optimization for one of power environment monitoring platform, on power communications network security stable run for service. Specifically, the system within its jurisdiction should be provided for each communication status of the power supply line data and the corresponding State of the environment data, more convenient to the monitoring center monitoring substation devices and environmental State, provides optimal data analysis support for managers.The system user friendly interface, easy operation, safety and to monitor room users powerful, greatly saves manpower for management, weakness, resulting in financial savings to improve electric power Bureau information has important practical significance. Current system has been successfully run on the XX substation, run well, get the front-line workers alike.KeyWords: information technology, power and environment, communications, monitoring目 录第一章 绪论11.1 课题的研究背景11.2 系统建设的实际意义31.3 国内外的研究现状41.4 课题的主要研究内容81.5 系统设计过程中可能遇到的问题分析9第二章 系统所使用的技术概述和需求分析122.1 信息技术项目管理的概念122.2需求分析142.2.1 动力及场地环境监控部分142.2.2 机房安全保障环境部分142.2.3 系统设计平台的需求14第三章 动力环境自动化监控系统的详细设计163.1 系统的可行性分析163.2 系统的设计原则173.3 系统整体架构的设计193.4 系统功能模块的设计233.4.1 供配电监测模块的设计243.4.2 UPS监控模块的设计263.4.3 防雷检测报警模块的设计273.4.4 空调监控模块的设计283.4.5 消防监测模块的设计293.4.6 门禁管理模块的设计303.5 系统数据库的设计32第四章 动力环境自动化监控系统的实现364.1 系统的特点364.2 系统功能模块的实现374.2.1 客户端与服务端通信模块374.2.2 供配电监测模块的实现374.2.3 UPS监控模块的实现384.2.4 防雷检测报警模块的实现394.2.5 空调监控模块的实现404.2.6 消防监测模块的实现404.2.7 门禁管理系统的实现414.3 网络通信协议的实现42第五章 动力环境自动化监控系统的测试445.1 系统测试原则445.2 系统的运行环境445.2.1 软件配置445.2.2 硬件配置455.3 性能测试455.4 系统测试465.5 系统的实施过程50第六章 总结与展望51致谢52参考文献5379第一章 绪论1.1 课题的研究背景随着电力通信网的日益发展壮大，国家电网公司2014第61号文件要求进一步加强变电站安全技术防范工作，规范技术防范配置，全面提高变电站安全防护水平。变电站作为电力通信网的重要组成部分，其通信机房环境温湿度变化、通信直流电源蓄电池的监控情况、人为破坏等不安全因素对电力系统的安全运行产生极大的负面影响。随着动力环境监控技术的快速发展，“十二五”期间规划建设变电站动力环境自动化监控系统，对无人值班电力通信室内通信电源及温度环境进行监控，提高电力系统整体可靠稳定性，增强公司的整体服务水平。为贯彻落实科学发展观，围绕国网公司建设“一强三优”现代化公司的战略目标，以建设统一坚强智能电网为核心，充分满足公司现代化管理需要，坚持“统一规划、统一标准、分级建设、分级管理、整体运行”策略，规划建设具备光纤化、网络化、互动化特征的，以骨干通信电路为主，各级通信网络协调发展、坚强智能、高度可靠的四川电力通信网络，全面提升四川省市电力公司通信建设、运维、技术的综合管理水平，完成 “网络结构坚固化，系统平台智能化，资源管理集约化，技术装备标准化”的通信建设总体目标，深入研究四川省电网智能化建设在发电、输电、变电、配电、用电六大环节对通信的需求，应用创新技术满足智能电网发展要求，为四川电网的快速发展提供强力的通信技术支撑，为四川电网安全稳定运行、公司管理信息化发展提供坚实基础。随着现代通信网络的逐步扩大，其发展速度之快，通信设备不断增加。通信规模迅速扩容，需要使用大量的动力设备，动力设备不仅种类繁多。而且随着电信体制的改革，先进的通信网络维护运行管理工作提出更高要求。由于设备的数量多，维护人员相对少，这样无疑增加了维护人员的难度，同时维护人员不但要经常巡视机房，而且还是经常对重要设备数据或信号进行抄表和测试，更要求能对系统出现的故障做出快速响应。因此，先进的通信网络必须有与之相适应的现代化的管理方式，才能产生规模投入、规模产出的良好效益，为此通信设备的运行维护已不可避免地走上集中监控、集中维护、集中管理模式，以实现通信机房少人、无人值守，提高劳动生产率。目前企业信息化建设主要投资在防火墙（firewall），存储备份（backup）、加密（VPN）、防病毒（anti-virus）、入侵检测（intrusion detect）、Mail System、ERP System、网络设备、服务器等方面。而往往忽略对于机房环境状况的监控。而空调停机、漏水、电源异常等情况的发生，如果不能实时的监控和报警，并等到及时的排除，将对机房内昂贵的设备造成严重的威胁，给企业带来不可估计的损失。为此，越来越多的企业开始意识到对于机房环境系统监控的必要性和重要性。一套功能完毕、运行可靠的机房环境监控系统已成为机房建设不可缺少的组成部分。 现有的无人值班电力通讯机房，多数都是采用一至两路交流输入，辅以站内的直流蓄电池。当站内通讯系统的电源消失时，直流蓄电池继续提供能量保证在维护人员到达前维持通讯设备的工作。但如果维护人员没有得到预警信息，电源的故障不能及时排除，最终将造成蓄电池的深度放电损坏，造成通讯网络的长时间中断，并危及电网的安全运行。因此，以一种低成本的方式，建立电力无人值班通讯站电源环境的远程监测预警系统，使维护人员可以随时了解通讯机房电源设备和环境状况，保证电力系统的安全运行，是很有必要开展有一项工作。现在， 国家正在提出建设智能电网，就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。智能电网的核心内涵是实现电网的信息化、数字化、自动化和互动化，简称为“坚强的智能电网（Strong Smart Grid）”。由于智能电网建设的提出，电力通信系统也要适应智能电网的要求不断建设和发展。电力通信作为行业性的专用通信网，是随电力系统的发展需要而逐步形成和发展的。它主要用来缓解公网发展缓慢而造成的通信能力不足并填补公网难以满足一些电力部门特殊通信需求的矛盾，以保证电力专业化生产正常高效地进行。电力通信的业务可划分为关键运行业务和事务管理业务两大类。关键运行业务是指远动信号、数据采集与监视控制系统、能量管理系统、继电保护信号和调度电话等；事务管理业务包括行政电话、会议电话和会议电视、管理信息数据等。不同的电力通信业务，要求也不同。关键运行业务信息量不大。但对通信的实时性、准确性和可靠性要求很高；事务管理性业务则是业务种类多、变化快、通信流量大。电力通信网已基本覆盖了我局所有辖内变电站、营业厅所、独立变电站。到2014年，我局电力通信网光缆线路900km，通信设备重要性不言而喻，已经成为电力系统安全可靠运行不可或缺的重要部分，在加上由于设备的数量多，维护人员相对少，同时维护人员不但要经常巡视机房，而且还是经常对重要设备数据或信号进行抄表和测试，更要求能对系统出现的故障做出快速响应，因此，加强对辖内变电站、营业厅所、独立变电站的动力环境监控也迫在眉睫。1.2 系统建设的实际意义1、提高电网安全无人值班站的所有信息需要通过通讯远动设备可靠迅速地传输到集控站或调度端，因此通讯远动设备运行的可靠性显得尤为重要，而通讯远动设备供电电源是否能稳定运行是通讯远动设备可靠运行的重要环节，电源及动环监控系统能实时监测变电站和通信机房内电源及设备的运行状态，能提早发现隐患从而避免事故的发生或减少故障的持续时间、减少人为因素事故、增强了对设备变电故障的准确定位能力及缩短抢修时间，确保电网的可靠运行和电力安全生产。2、提高维护管理的水平对电源设备及环境进行实时监控，用准确、快速、真实的数据全面表征各变电站和通信机房设备运行状况及环境情况，完成值维人员日常的巡视和设备测试工作，获得某些设备运行参数和运行历史曲线数据，比如它可直接从直流设备上采得测量值、状态量以及蓄电池绝缘状态等信息，也可以对直流设备进行控制和调节，如整流模的开关机动作、均浮充状态改变、均浮充电压值的改变以及馈线的合断等，通过监控及早发现设备故障隐患防范和杜绝电源和空调等设备故障的发生，方便管理人员监督检查维护人员作业情况，实现动力设备的集中维护集中管理。同时通过监控系统的使用提高电源供电质量，使设备有更高的可靠性，准确性，安全性，稳定性，充分发挥计算机监控的优势，使设备的管理走向层次化、自动化、智能化。3、节约运维成本由于变电站及通信机房的迅猛增加，借助于监控系统的实时监控、提前预警、告警主动通知等功能，使得人员维护安排更加合理，减少了人力、物力、能源等资源的消耗。通过提前预警和设备工作状态切换等功能，实现了设备的科学化管理、减少设备的损耗，大大提高了设备的使用寿命，而且通过系统的安全防范功能可避免设备被盗等不确定事件所带来的损失。4、实现了变电站的无人值守通过监控系统优越的专家告警处理功能，确保告警信息得到及时的响应处理，基于监控数据库的管理分析软件直观地提供了各项参数的综合分析报表和曲线，为集中监控维护提供了科学的分析判断数据，在已经实现动力环境集中监控的基础上，维护机制由原来分散的、人工看守式的维护方式，变为集中监控、集中维护、集中管理式的维护模式5、提高电源工作环境系统具备对温度的监测功能，并能自动启动现场的空调设置，因此能极大提高无人值守站相关设备的工作环境。从而为提高电网安全运行提供了必要的技术支持手段。1.3 国内外的研究现状随着通信行业新业务、新技术的广泛应用，运营商的网络建设规模和容量越来越大，网络安全运行的风险也在加大。这就对通信电源的稳定性和安全性提出了更高的要求，通信电源在保障整个网络稳定运行中的作用也越来越重要。在此背景下进一步提高通信电源的维护管理水平，更好地保障网络的安全势在必行。 近年来各大运营商都相继引入了动力及环境监控系统从而实现了电源维护工作管理的“集中化、标准化、信息化、智能化”，并且以集中化提高生产效益，以标准化降低维护成本，以信息化、智能化提供数据支撑及共享，从而实现提高效率、降低成本，增强企业竞争力的目的。但是由于动力及环境监控系统的发展历史还比较短，还需要充分认识到动力及环境监控系统的优点和不足才能充分发挥其作用。(1) 监控功能日趋完善但数据管理和分析能力仍显薄弱 动力及环境监控系统在功能及操作方式方面主要以开发人员的思路为主，与电源及空调等设备的日常维护需要结合不够紧密。随着维护工作电子化程度的不断提高，电源及空调设备的维护模式也随之发生变化，日常维护工作对数据分析、数据统计等方面需求不断增加。但目前的监控系统侧重点主要还停留在传统的遥控、遥测、遥调及遥信功能上，在数据统计、数据分析及报表等方面还存在明显不足。(2) 监控系统告警信息需要结合本地实际进行优化由于监控系统所监控的设备种类繁多，设备的智能化程度各有不同，不同设备之间信号定义差异巨大，告警信息也各有不同。如何从庞大繁杂的信号中梳理出最关键、最准确的告警信息，从而实现告警及时、准确，远端处理高效、迅速是监控系统的关键所在。 由于各个公司设备情况各有不同，为了提高告警的准确性和直观性必须结合设备实际情况对监控系统的信号量进行优化和梳理。以北京移动公司所采用的艾默生动力及环境监控系统为例，该系统自2003年开始大规模建设，2006年系统的信号量已达4万余条，随着接入设备的不断增加目前系统的信号量已超过20余万条。如何在如此庞大的信号量中提取最重要最准确的信息点是实现告警准确高效的重点。针对这种情况北京移动公司组织监控人员进行了数次大规模的信号梳理和优化工作，将关联告警进行合并，并结合实际维护经验对相关告警信息进行规范化、标准化处理。 动力及环境监控系统的优化是一个庞大而繁杂的工程，对于从事监控系统优化的维护人员不仅要具备相当的计算机知识，更要对电源、空调及环境设备有深入的了解并结合实际维护工作经验进行才能达到高效、准确的目的。为了压缩维护成本，目前很多公司的监控系统采用社会化代维的模式，在此背景下系统的优化工作也变得更加重要。只有以实际为出发点，符合工作需要，能够极大提高工作效率的动力环境自动化监控系统才是一个真正的好系统。从20世纪70年代起，计算机监控在国外一些变电站上取得了实质性的进展，出现了用计算机控制的变电站。最初，由于计算机价格比较昂贵，全厂只用一台计算机实现对主要工况的监视和操作，通常采用开环调节控制。后来，随着计算机性能改善和价格下降，出现了采用多台计算机实现闭环调节控制的变电站。高性能微机的出现使微机在变电站监控系统中得到普遍的应用。现在，新投入的变电站大都采用由多台计算机构成的计算机监控系统。世界各国的发展是不平衡的，目前关于变电站实现计算机监控的情况还缺乏完整统计资料。就国家来说，美国、法国、日本和加拿大等国在这方面是比较领先的3。国外研制变电站计算机监控系统有许多公司，其中比较著名的有，加拿大的CAE公司、瑞士和德国的ABB公司、德国的西门子公司、法国的ALSTOM公司（原CEGELEC公司）、日本的日立公司和东芝公司、美国和加拿大的贝利公司、奥地利的依林（ELIN）公司等。各公司都推出自己的系列产品，在世界各地得到了广泛的应用3。我国变电站计算机监控系统的研制工作起步并不晚。早在70年代末，原水电部就组织了南京自动化研究所（现改为电力自动化研究院）、长江流域规划办公室（现改为长江水利委员会）和华中工学院（现改为华中科技大学）研究葛洲坝变电站采用计算机监控系统问题。随后，中国水利水电科学院研究院（简称水科院）自动化研究所开始了富春江变电站计算机监控系统的研制工作。天津电气传动设计研究所（简称天传所）也开始了永定河梯级变电站计算机监控系统的研制工作。这些监控系统于80年代中期先后投入运行。与此同时，我国也引进了一些国外研制的监控系统。采用CAE公司产品的有葛洲坝大江电厂、隔河岩变电站和龚嘴梯调；采用西门子公司产品的有鲁布格变电站、广州抽水蓄能电厂C二期、龚嘴变电站；采用ABB公司产品的有潘家口、天生桥二级、溪口、宝兴河梯级和二滩等变电站；采用贝利公司产品的有十三陵抽水蓄能电厂和天荒坪抽水蓄能电厂；采用法国CEGELEC公司产品的有广州抽水蓄能电厂（一期）、高坝洲变电站；采用依林公司产品的有小浪底变电站。十多年来，国内的研制单位也取得了很大的成就。已投运的几十个计算机监控系统中绝大多数是由国内单位研制的。技术水平也有了很大的提高，达到了国外90年代的水平。许多新技术，如分层分布处理、分布式数据库、开放系统、网络、多媒体、专家系统等，都得到了相应的应用。电力自动化研究院和水科院自动化研究所还推出了自己的系列产品，不仅在国内变电站得到广泛的应用，甚至还出口到国外。根据近年来的实践，新建的大中型变电站已基本采用计算机监控系统，不采用的已是少数。随着计算机技术的不断发展，变电站监控的方式也随之改变，计算机系统在变电站监控系统中的作用及其与常规设备的关系也发生了变化，其演变过程大致如下。1. 以常规控制装置为主、计算机为辅的监控方式（Computer-Aided Supervisory Control，简称CASC）4早期由于计算机价格比较昂贵，而且人们对它的可靠性不够信任，因此，计算机只起监视、记录打印、经济运行计算、运行指导等作用，变电站的直接控制功能仍由常规控制装置来完成。采用此方式时，对计算机可靠性的要求不是很高，即使计算机局部发生故障，变电站的正常运行仍能维持，只是性能方面有所降低。采用这种控制方式的典型例子是依泰普变电站运行的初期（80年代上半期）。当时采用这种控制方式的理由是，根据巴西和巴拉圭的国情，认为采用计算机监控系统的经验还不够成熟，缺乏相应的技术力量，故而先采用能实现数据采集和监视记录等功能的计算机系统，而变电站的控制仍由常规设备来完成。这样，可以为将来可实现控制功能的系统作准备，同时可以减少前期的投资。后来，依泰普变电站已将它更新为具有复杂控制功能的、比较完善的计算机监控系统。国内采用这种控制方式的典型例子是富春江变电站综合自动化的一期工程（80年代上半期）。一期工程是一个实时监测系统，实现数据的采集和处理、提供机组经济运行指导和全厂运行状态的监视记录，计算机不直接作用于生产过程的控制。这在当时是适合的，后来也被更新为能实现控制功能的比较完善的计算机监控系统。这种控制方式的缺点是，功能和性能都比较低，并对整个变电站自动化水平的提高有一定的限制，目前新建变电站已很少采用。对已运行的变电站，尤其是在中小型变电站，在常规监控系统的基础上，加一点专用功能的全厂自动化装置，如自动巡回检测和数据采集装置，按水流或负荷调节经济运行装置等，也可取得很好的技术经济效益，投资也不大，对运行管理水平要求不太高，这种CASC方式还是可以采用的。国外也有不少这样的例子。2. 计算机与常规控制装置双重监控方式（Computer-Conventional Supervisory Control，简称CCSC）随着计算机系统可靠性的提高和价格的下降以及人们对计算机实现监控的信任度的提高，人们较容易接受让计算机直接参加控制，但对它还不是很放心，所以出现了计算机与常规控制装置双重监控的方式。此时，变电站要设置两套完整的控制系统，一套是以常规控制装置构成的系统，一套是以计算机构成的系统，相互之间基本上是独立的。两套控制系统之间可以切换，互为备用，保证系统安全可靠运行。采用这种方式的原因是：(1) 有些用户，特别是大型变电站，对计算机系统的可靠性仍有较大的顾虑，总觉得计算机系统没有常规系统可靠，心理上有障碍，要设一套常规系统作后备。(2) 原来的变电站运行值班人员习惯于常规设备的操作，不熟悉计算机系统的操作，需要一段适应过程。(3) 计算机系统检修时，常规系统可以投入运行，不影响变电站的正常运行。(4) 如果变电站已有常规系统，加设计算机监控系统可以减少干扰，不影响电厂的正常运行。这一点对已运行变电站的改造是有现实意义的。国外采用这种方式的典型例子是美国邦纳维尔第二电厂（558MW）和巴斯康提抽水蓄能电厂（2100MW）。国内采用这种控制方式的典型例子是葛洲坝大江电厂（1750MW）和龙羊峡变电站（1280MW）。采用这种方式的缺点是：由于需要设置两套完整的控制系统，投资比较大；由于两套系统并存，相互之间要切换，二次接线复杂，可靠性反而有所降低。目前新建变电站已很少采用这种控制方式。3. 以计算机为基础的监控方式（Computer-Based Supervisory Control，简称CBSC）随着计算机系统的可靠性进一步提高和价格的进一步下降，出现了以计算机为基础的监控系统。采用此方式时，常规控制部分可以大大简化，平时都采用计算机控制。因此，对计算机系统的可靠性要求就比较高，这可以采用冗余技术来解决，保证系统某一单元或局部环节发生故障时，整个系统和电厂运行还能继续进行。采用此种方式时，中控室仅设置计算机监控系统的值班员控制台，模拟屏已成为辅助监控手段，可以简化甚至取消。国外采用这种方式的典型例子是美国的大古力变电站（6150MW），委内瑞拉的古里变电站（10000MW）、法国的孟德齐克抽水蓄能电厂（920MW）等。国内采用这种方式的典型例子是漫湾变电站（1250MW）4。这种控制方式是目前国内外变电站普遍采用的计算机控制方式。4. 取消常规设备的全计算机控制方式随着计算机技术的进一步发展和变电站计算机监控系统运行经验的累积，出现了以计算机为唯一监控设备的全计算机控制方式，实际上它是CBSC方式的延伸。此时，取消了中控室常规的集中控制设备，机旁也取消了自动操作盘。中控室还保留模拟显示屏，但其信息取自计算机系统，不考虑在机组控制单元（计算机型的）发生故障时进行机旁的自动操作。此时，对计算机系统的可靠性提出更高的要求，冗余度也要进一步提高5。1.4 课题的主要研究内容针对国内动力环境自动化监控系统发展现状和前景分析，在电业局电力通信网建设规模基础上，充分利用丰富电力通信网络资源，结合电力系统通信网络分布状况实际，提出电业局动力环境自动化监控系统解决方案，并对其进行设计与实现。本课题将对电业局电力通信网络进行分析，研究通信网络重要变电站点数据业务量、具体设备量、负荷量等，对动力环境监控进行基础研究，并与电力通信系统现状相结合，使电业局通信系统加入对动力环境自动化监控系统分析功能，建设集管理、告警、存储、分析、优化为一体的动力环境监控平台，对电力通信网安全稳定运行进行服务。具体来说，系统应当提供辖内每个变电站通信电源的状态在线数据及相应环境状态数据，以便监控中心更方便的监控变电站设备运行状态和环境状态，为企业管理人员提供分析优化数据支持。主要动力环境自动化监控系统构成如下：（1）采集子系统：包括集中监控中心（SC），区域监控站（SS），端局监控单元（SU）组成。（2）传输子系统：为动力环境监控数据的提供传输平台。（3）软件子系统：将动力环境数据反映在软件界面上，各项环境数据实时显示，一目了然，软件界面同时提供了便捷的远程告警、控制等功能。主要动力环境自动化监控系统实现功能如下：（1）变电站动力环境监控为电网安全运行提供保障现有的监控中心值班人员一般都是直接监控变电站的各种数据，包括变压器状态、开关闭合状态、电量负荷状态等，很少有对变电站点的数据监控，而他们所忽略的恰恰又是最重要的，每个数据都是通过通信设备、通信网络传回的监控中心，一旦变电站出了问题，监控中心就如同瞎子一般，只能两眼一黑，无能为力，所以建立一套直观的动力环境自动化监控系统不但有助于值班人员随时对变电站点的状态的把握，还及有可能对电网事故的产生预防控制。（2）为企业管理人员提供分析优化数据支持利用动力环境自动化监控系统的存储功能，对近期的各个变电站信息进行采集，通过一系列数据对比和数据分析，为变电站的设备资源评价、设备运行状况、设备老化状态、单个蓄电池的运行状况等提供决策信息；为企业管理人员提供设备老化预测、设备大修年限预测、通信电源是否冗余等提供决策信息。总体来说就是通过由电源厂家提供的通讯协议及智能通讯接口，对电源进行监控，对电源的各部件的运行状态进行实时监视，一旦有部件发生故障，系统会自动报警。并且实时监视电源的各种电压、电流、频率、功率等参数，并有直观的图形界面显示。在电力通信网已经覆盖辖内变电站的大前提下， 每个站点通信设备的增多，每个站点所承载的数据业务也越来越重要，现在所有系统都是对通信主设备进行监测，但是据有力的数据显示，由于通信电源问题导致的变电站故障而影响正常运行占了很大比例，所有对每个变电站点动力环境监控也是监控的重点。1.5 系统设计过程中可能遇到的问题分析目前，通信局（站）动力环境集中监控系统（以下简称动力监控系统）在国内已经得到了广泛的应用。动力监控系统属于非标产品，至今没有相关的入网检测，在动力监控系统建设和使用的过程中，由于建设单位维护体制、监控厂商技术水平以及维护人员素质的不同，监控系统的建设方案和实际运行情况存在很大的差别，维护人员对动力监控系统的作用与实际使用的效果会得出不同的、甚至相反的看法。因此本项目实施过程中，可能遇到的问题如下：1、动力设备结构的多样性只有准确了解动力设备的结构，才能使我们确定合理的监控点，避免重复或者遗漏监控点。对于智能设备而言，其通信口因产品内部通信组网的不同而有较大的区别。例如对于通信电源系统最常使用的开关电源，国内有几十家生产厂家，监控时一般从通信接口直接读取相关的监控内容。有的产品一套开关电源提供一个通信接口，通过通信接口可获取开关电源系统交流屏、整流屏及直流屏的相关监控信息；而有些公司的产品则具有多个通信接口，根据整流屏与直流屏配置型号的不同，一个屏或多个屏共用1个通信接口，对于这种结构，就需要对其内部的通信组网结构有详细的了解，弄清每个屏对应的通信接口，才能确定协议所提供监控点的具体位置。至于对部分需要加装传感器的非智能电源设备，就更需要对电源设备的结构有相当的了解，选择合适的监控点。例如对于蓄电池单体电池的监测这样一个简单的问题，如果不考虑电池内部极板和外部电池接线柱的连接方式，在监控中简单的按一节电池电压作为一个监控点来处理，则有遗漏监控点的可能，无法全面监控蓄电池工作状态。2、通信协议的多样性通信协议的正确与否关系到能否对智能设备进行正常的监控。在监控工程实施过程中，对于通信协议的获取无法单纯依赖建设单位向设备供应商索取，经常还需要监控系统厂商进行现场破译，而这些工作需要长期的工程积累，即使规模较大的监控厂商也经常遇到电源设备的通信协议无法获得或破译的情况。通信协议提供的监控内容影响到能否提供完善的监控点，监控点内容的选取对于动力设备的维护是十分重要的。对于同样的设备，不同的生产厂家对于监控内容的选取也不相同。只有确切了解智能设备通信协议提供的监控内容，才能在此基础上确定对一些重要的监控点是否需要加装传感器监控，并确定合理的监控位置，使监控内容尽量完善。掌握数量众多的通信协议与协议破译能力的提高都需要长期的工程积累，如果仅局限于在工程中临时进行通信协议的破译，将大大增加工程周期与成本。3、数据的过滤性数据过滤是一个基础功能，例如任何一个告警都会并发各种关联设备的告警，为了突出该告警本身，便于故障定位与维修，根据动力供电系统原理，监控系统必须自动实现将该告警引起的下游设备告警过滤掉，减少监控系统告警量。数据过滤是集中监控系统人机友好的重要功能，必须持续改进和优化。4、动力环境自动化监控系统稳定可靠性作为动力设备及环境的维护工具，监控系统的稳定性直接影响到动力设备维护的效率与质量，监控系统越稳定，动力设备发生重大故障的风险就越小。因此，不断提升系统稳定可靠性是必要的。5、系统分析、优化功能的实现通过历史告警统计报表，作为该局站设备稳定性、维护业务考核的依据。通过设备历史告警统计报表，评价各设备告警/故障率情况，作为设备选型的重要依据。通过电池放电曲线报表，评价电池的好坏，发现落后电池。通过查询、统计、分析设备的历史告警情况，结合设备使用年限，对设备的故障趋势预测，提前做好预防性维护和计划性更新工作，降低故障率，延长设备使用寿命。6、系统的扩展功能的实现在电力通信网络大发展的时代，通信设备的更新换代是日新月异，新技术、新发展随时都有可能投入使用，必须不断研究对新技术和新发展方向的了解，随时保持监控系统的前瞻性，才能在新问题面前保持不落后的状态，保障系统的升级和更新。第二章 系统的需求分析2.1 信息技术项目管理的概念本课题是电业局的一个信息技术项目，在开发的过程中要从全局的角度出发去管理这个项目，项目的每一个阶段都需要进行管理，这样才能够保证课题最后的实现。信息技术项目管理就是以信息技术为基础的项目管理，作为项目管理的一种特殊形式它是随着信息技术的发展而诞生的并且不断完善的。在当今知识经济中，新产品与新技术在项目技术中不断被开发出来并不断变化，运用常规的组织方式来管理已经不再适应当前的发展需要了。在各个领域中，都已经逐渐适应了当前的项目管理的方法与思路，而且发挥着极大的重要作用。如何提高项目管理的开发效率与成功率，这已经是当前信息技术项目的管理专业和管理者共同思考的课题。信息技术项目管理除了有一般项目管理所拥有的特征以外，另外，还有其自身的特点，他们是：1）特殊性：信息技术项目作为项目具有项目的一般特性，但是由于信息技术项目的手段和内容不同决定了信息技术项目管理具有自身的特殊性。项目的目标具有模糊性，信息系统项目的任务范围很大程度上取决于项目组所采用的系统规划和需求分析1。2）多变性：在项目立项时候的需求通常不能满足现代信息技术迅速发展变化的需求。信息技术项目属于智力密集型和劳动密集型的项目，所以受人力资源影响最大，项目成员的结构、责任心、能力及稳定性对信息系统项目的质量以及是否成功都具有决定性的作用。由于信息技术项目所需要的人力资源主要是知识型人员、生产的产品是智慧型产品，市场的需求常常是多变形态的，核心技术是快速发展的信息技术，这些因素决定了信息技术项目的复杂程度远远高于普通的项目。3）前瞻性6：现今各行各业都或多或少的顾虑到将来市场变化，然而，信息技术行业与其他行业不同之处便是其发展速度更快一些。摩尔定律提到计算机硅芯片的运算速度将每18个月翻一番。它既指发现了在网络信息技术中其功能价格比的变化规律，还揭示了信息技术产业的持续变革与快速发展的规律。4）合作性：伴随着时代的不断发展，信息技术项目管理已经不再拘泥于小加工厂的管理，其中，信息技术项目管理的一个重要特征是项目开发的合作性。其合作性主要表现在两方面，一方面来说，是项目组同外部的合作性还有与甲乙方的合作；另一方面来说，是项目组内部的协调合作性3。然而，随着社会不断信息化与信息技术相关的信息技术项目已经扩展到更广泛的领域，当前的信息技术项目是为满足客户的需要，把硬件、软件、咨询以及通信等各方面融合成一起，也可以理解为集成性与系统集成。在初期开始的小规模项目中已渐渐退出市场，而代替的是更加蕴含、更加庞大的内容，和更多、更广、更全面的体系。这样对项目负责人也提出了更高的要求，既要求有较宽的知识面，又要求有较高的技能水平，还要具备较强的协调能力与沟通能力，使得项目始终处在一个良性的状态内，这也是项目获得成功的保证。5）及时性：伴随着信息技术项目的迅猛发展并及时完成信息技术项目，其项目的风险性绝大多数来源于技术的更新换代。因此，信息技术项目技术革新的进度越是缓慢，所带来的威胁就越是显现，从而导致了信息技术项目的失败机遇越大。6）激励性：相对其他类型的项目来说，信息技术项目是以知识资本和人力资本为主的项目，故更加具有激励性24。由于信息技术项目的定制化使它不像建筑工程中那样的熟练工种，所以，想要从事信息技术行业的人来说，要融入学习性与创造性的团队。采用成功的激励机制，不仅能放缓人力资本的高流动性，还能激励团队挑战高难度的信息技术项目，发挥团队个体的创造性和积极性。相反，如果没有激励便会使得整个项目变得进展缓慢，团队气氛散漫，最终导致整个团队的崩溃。一般把信息技术项目管理的管理过程分为8个部分，它们分别是协商范围、确定任务、估计任务期、说明任务之间的关系、指导团队工作、分配资源、监督和控制进展、评估项目结果和经验7。在确定和安排任务或给那些任务分配资源之前，所有有关各方必须就项目范围达成一致意见。项目确定需要对产品、质量、时间、费用和资源等要素进行协调和交换，这种协调和交换的成果获得一致同意的工作陈述。项目范围定义项目的边界，项目可能涉及的业务领域。项目任务确定了要做的工作，这种工作以自顶向下的纲要方式定义。工作分解结构和里程碑是确定任务的主要方法。任务工期通常是一个随机变量，其值取决于很多因素，比如：团队规模、用户数量、用户态度、用户可用性、业务系统的复杂性、信息技术架构、团队人员的经验、对其他项目投入的时间及其他项目的经验。任务工期估计后，开始制定项目进度表。项目进度表不仅取决于任务工期，同时还取决于任务之间的依赖关系，主要包括四类依赖关系：完成到开始、开始到开始、完成到完成、开始到完成。分配资源是为每个工作包括分配人员、调配资源、安排进度和预算费用。执行计划时需要对新一任项目经理和缺少经验的项目人员给予知道。项目执行时项目经理应该控制项目，监督项目的进展是否符合范围、进度及预算。按照项目更改的相关步骤进行进度调整和其他事项的更改。最后项目结果应该评估，相关项目经验需要总结。2.2 需求分析变电站动力环境自动化监控系统的设计及建设是结合机房结构、设备内容、使用功能、操作对象和管理要求等综合因素进行考虑的，并作出合理的、适应特定工程使用和管理需要的设计。本系统的特点是集成了机房动力环境、场地环境、安全环境监控等功能，结合我公司多年从事机房环境监控系统和集成管理系统建设经验而进行设计的。动力环境自动化监控系统将按设备内容分为三个子系统，并结合其监控范围和职能划分为如下的功能模组。具体需求如下：2.2.1 动力及场地环境监控部分 UPS设备组：UPS、蓄电池 空调及通风设备组：精密空调、新风机 供配电设备组：配电开关、市电进线、精密配电柜、发电机 环境监控设备组：温湿度传感器、漏水、防雷器2.2.2 机房安全保障环境部分 门禁系统：对重要区域安装门禁控制器进行人员进出的管理。 消防报警系统：对机房内的消防火警信号进行监测。 防盗报警系统：对机房内的重要区域安装红外感应探测器进行人体入侵的监测。2.2.3 系统设计平台的需求本系统利用服务器将动力环境自动化监控系统、安全保障系统在统一的监控平台上进行管理。管理人员通过对监控平台的操作实现对各子系统的监控和管理。 监控平台是各子系统管理界面的高度集成。可通过对各功能模组的点击访问进入相应的管理界面。在管理界面上应能直观显示各监控设备详细工作状态界面。当子系统及任何监控单元有报警发生，系统服务管理平台应自动切换到对应功能模组，显示报警的监控设备及报警状态。 监控平台承担着集中管理的任务，管理人员的权限控制、各子系统的数据管理、报表管理等均在机房环境监控管理系统服务器上完成。 系统平台具有远程管理，通过在监控平台上设置相应的关联按钮实现对各子系统的灵活调用。 监控平台和各子系统之间应相对独立(一个子系统发生故障，不影响其他子系统的正常运作)，同时各子系统之间又可通过联动策略发生关联。系统采用C/S模式分布式三层模块化结构，软件及硬件的安装与维护集中于监控服务器端，实现了零客户机管理，易于实施和维护，降低了系统的总拥有成本。同时，采用三层结构，客户端只负责用户界面，业务规则的处理放在应用服务器端；当业务处理需求增加时，只需要对应用服务器进行升级或扩展成多个应用服务器，系统的可伸缩性大大地加强了。系统现场输入输出设备及通讯接口设备为星型模块化结构，输入输出点通过I/O模块，组合完成对监控系统中需要被监控设备和控制点的匹配。系统现场控制总线网络设计的传输速率需要不低于1Mbps，无需任何转接设备，每条RS485总线长度最大为1200米。2.3 系统性能需求动力环境自动化监控系统对实时性的要求很高，在正常的监控状态下，现场的控制单元的相应时间要控制在一定的范围内，同时也要对动力环境自动化监控系统向各个设备发出的控制指令传输和执行的时间进行严格的控制，前段数据采集的时间也要同样做出相应的控制。通常来说控制命令有A端发送的B端之间的传输的时间要控制在0.5s以内，这样才能够保证控制指令的得到快速响应，这是一个最为基本的前提条件，数据只有第一时间传送到设备才能够确保被执行，设备在接收到具体的控制指令时要第一时间做出相应的动作，这个控制命令的响应时间要控制在1s以内，有些小型设备的响应时间很快，执行起来一般在10ms左右，但动力环境自动化监控系统中大型设备较多，响应的时间相对来说会慢一些，但也要求控制在1s以内。数据采集端是系统的一个最为重要的信息录入点，动力环境自动化监控系统对数据采集系统响应的时间要求也很高，具体的要求设备在采集具体的信息时要首先分别要采集的数据量是哪种类型的，分辨的时间要求控制在1ms以内；然后要对指定数据采集点的数据信息进行采集，要求采集的频率为1s，采集的电量控制在156s以内。当数据采集前段发回来的信息超出一定的阀值时，要对相关的信息进行及时的报警并实时的进行数据的采集和监控，这就要求在控制中心调出相应的画面进行全屏显示，系统有单画面到全屏显示的响应时间控制在1s以内，对某一项数据值进行单项报警时要求给出报警响应的时间控制在1s以内。接受到报警信息，设备要有所动作来处理报警信息，要求设备作出响应的时间控制在2s以