机房电能管理系统的现状与发展

通信机房电能管理系统的现状与发展

随着通信行业的快速发展,通信网络结构日益复杂,通信机房的规模和数量都呈现快速增长,通信设备的电能消耗也在不断提高。电力成本支出已成为各大运营商支出的重要部分。随着用电量的增加,通信行业急需对设备的用电进行科学、有效的管理。特别是近些年来放置互联网服务器的IDC数据中心发展迅速,高功率密度的服务器使用越来越普遍,机房耗能管理和机房节能措施成为当下热门的研究课题。伴随着各种节能减排措施的推广,电能管理系统也在近几年快速发展和应用。各个运营商也都希望通过电能管理系统的应用,能够使机房的用电更加合理,管理更加科学。

电能管理系统在功能上是一个独立的系统,在组网结构上可能是独立的也可能是与动环监控系统或者其它系统相关联的。在通信机房里,电能管理系统与动环监控系统相互依赖,功能互补;与电力行业的智能电表相比,电能管理系统与之实现的功能相似,但关注的重点有所不同。

本文将以电能管理系统与动环监控系统以及智能电网的关系为出发点,分析电能管理系统在建设和使用上的特点,并就其未来的发展趋势提出了一些建议。

1电能管理系统的现状

(1)电能管理系统的组网结构

电能管理系统一般有两种组网方式。第一种是在原有动环监控系统的通信机房,将动环监控系统采集的电能数据直接传输到电能管理系统的管理中心(或将电能管理系统和动环监控系统集成于同一个系统)。这种方式适用于已经建有动环监控系统的通信机房,它能最大限度的发挥原有动环监控的作用,也能更好的降低电能管理系统的建设成本。第二种是采集模块通过采集单元或直接将电能数据上传到管理中心,管理中心再将指定的数据传输到集中管理中心。这种方式适合于没有建立动环监控系统的通信机房,在新建电能管理系统的网络时,可以根据实际需求选择电能数据采集、存储设备和传输的网络。电能管理系统的组网结构如图1所示。

(2)电能管理系统与动环监控系统的分工与协作

随着网络技术的发展和完善,通信机房动环监控系统已在各个运营商使用多年。动环监控主要负责监控通信机房的电源、空调和环境参数等指标,保证通信机房中的设备都在良好的环境下运行。当设备或者环境出现异常时,动环监控系统会产生实时告警并上传到监控中心和集中监控中心,便于工作人员可以及时处理和维护。特别是对于无人值守的机房,动环监控系统是工作人员获取设备和环境信息的最重要的途径。电能管理系统的主要用途是统计各个通信机房的用电情况,以及各个设备的用电情况。由于电能管理系统不是直接负责监控通信机房内设备的运行状

态,不直接与机房内各个设备的监控模块通信,所以机房内设备的实时告警对于电能管理系统的依赖性相对较低。

在很多情况下,电能管理系统和动环监控系统都保持着密切的联系。在以前建有动环监控系统的通信机房,采集模块通常与动环监控系统的监控单元相连,采集的电能数据通过动环监控系统的网络传输到管理平台,再通过动环监控系统与电能管理系统的接口,将数据传输到电能管理系统。这样可以有效避免重复建设和资源浪费。对于以前没有建设动环监控系统的通信机房，则会建设独立的电能管理系统组网，动环监控系统也可以利用与电能管理系的接口分享电能管理系统的数据和信息。

在独立建设的电能管理系统中,电能采集模块的通信协议通常有三种:一种是遵循YD/T2767-2015《通信局(站)电能管理系统》开发的协议;第二种是遵循DL/T645-2007《多功能电能表通信协议》开发的协议;第三种是遵循MODBUS协议开发的协议。DL/T645协议是针对电力行业的智能电表开发的,只能传输单路单相和单路三相交流电的数据,如果是多路采集模块,协议的使用会很复杂;MODBUS的协议虽然简单易实现,但其只能按顺序传输较简单的数据,不利于判断传输内容的完整性和正确性;相比之下,YD/T2767协议遵循YD/T1363.3的动环监控协议格式,能够与动环监控更有效地配合,也更适合用于电能采集模块中。在系统中对所有设备使用统一的协议,也有助于电能采集模块的通用性。在已建设动环监控系统的机房,电能采集模块可以直接与动环监控系统中的监控单元连接和通信。采集模块如果采用基于YD/T2767协议格式

的通信协议,能直接应用到动环监控系统中,这样大大增加了采集模块的通用性。

(3)电能管理应用在通信行业和电力行业的差异

最近几年,电力行业也在对电网中使用的电表进行改造和升级,力图建设一个智能化的电网。改造的主要目的是将之前用于计费的机械式电表升级为智能电表,并将用自动抄表、自动统计的方式替代现有的手工抄表、人工统计的模式,降低人力成本的同时也能更有效地避免人为错误。

电力行业使用的智能电表(见图2),主要用途是电费计量,它测量的用电量数据是电力部门收取电费的依据。通信行业使用的电能采集模块(见图3),主要用途是统计通信机房的用电情况,并将数据上报汇总并备份,用于统计和分析不同时段、不同区域的用电情况,为节能评估提供原始数据;也有部分机房将电能采集模块的数据作为对外出租机柜的电费计量依据。鉴于在两个行业的使用目的和侧重点不同,在仪表的配置上,也有所差异。

电力行业的智能电表一般是针对整个机房或者其中的某一总线路进行用电量的统计和计费,而通信行业通常用电能管理系统来统计机房的每个用电设备的用电量,机房内的通信主设备、空调、UPS等通常都会单独统计用电量。电力行业现在主要依靠底端的智能电表进行用电量和电费的统计,除了用电量以外,每天的最大需求量、各个时段的费率以及

总电费,都能存储于智能电表中。在电能管理系统中,采集模块测量的电能数据会及时上传到服务器端,并可依靠服务器强大的处理能力对电能数据进行计算和统计;在电能采集模块端,主要完成数据采集和备份的功能,对计算处理的要求相对较低。

通信行业和电力行业中用来测量电能数据的设备,也有差异。电力行业使用的智能电表是单路单相或者单路三相的,对每一个电路,会配备一个独立的智能电表;通信行业使用的电能采集模块,通常是多路采集模块,能够同时采集十几个甚至几十个单相电路或者三相电路的电能数据,大多数情况下不是每一个电路单独配置一个电能采集模块。电力行业用的智能电表是电量计费的重要依据,功能单一,不允许用户对其操作和设置;而通信行业用的电能采集模块可以根据用户的要求设置数据存储周期等参数,按照用户需求统计相应的用电量。通信机房的电能管理系统中也使用了少量的直流采集模块,接在直流用电设备前端,用于采集直流用电数据;而电网的智能电表则不监测直流用电量的信息,因为直流设备都是通过整流器将交流电转换成直流电的,与电网的计费没有直接关系。图4和图5分别为电力行业用的智能采集器和通信行业用的采集单元。