基于 IDP 动力管控系统的数据中心数字化解决方案

目前,动力系统监测主要监测机房环境,部分设备和监测点仍依靠人工值班巡检。现有系统基本通过“探针技术”,这种技术仅能监测电流电压等一般电量参数,无法实时监测与供电质量和故障关系密切的谐波、闪变、瞬变、浪涌塌陷等多项指标,而且数据采集参数不全、精度偏离较大,不能全面及时了解机房配电系统运行状况。

经验分享:

目前,动力系统监测主要监测机房环境,部分设备和监测点仍依靠人工值班巡检。现有系统基本通过“探针技术”,这种技术仅能监测电流电压等一般电量参数,无法实时监测与供电质量和故障关系密切的谐波、闪变、瞬变、浪涌塌陷等多项指标,而且数据采集参数不全、精度偏离较大,不能全面及时了解机房配电系统运行状况。运维中发现,由于没有系统一体化平台,缺少动力“实时”参数和状态信息,无法做到评估、预警、管理、跟踪治理等可靠性系统保障措施,以致一旦发生电力事故,分析故障根源和补救措施缺乏数据支撑,无法对电源类问题进行准确分析定位,进而无法做到机房电力系统风险的及时响应、处置、化解,事故往往发生后再查找问题,分析问题,造成一定业务影响。

我公司研发的“IDP(Internet Data Power)数据中心动力管控系统”利用现代传感技术、网络技术应用于信息基础设施的数据提取和识别,对设备的运行状态信息和维护保障信息进行自动采集,将所采集的原始数据自动转换为故障报警、自动控制和辅助指挥决策等方面的信息,使运维管理能够从亡羊补牢式的管理方式向防患于未然的管理方式转变,极大地解放人工,促进数据中心运维管理的数字化转型。

成果展示:

“IDP(Internet Data Power)数据中心动力管控系统”是保障数据中心动力安全为核心技术的系统设备,是一套评定目前动力系统安全性的工具和一套完整的管理流程,具备在线监测、在线治理、在线评估分析、在线管理功能。IDP系统保障数据中心基础设施整体安全、可靠的运行,可以最终实现可用性达到100%、可靠性达到99.999%、节能性达到30%,实现载波率消除率达到99.9%、功率因数补偿大于0.99、三相不平衡矫正效果小于3%。

IDP系统(动力管控的技术核心)是通过计算机进行系统过程控制系统(PCS)的核心,经过计算机对全网与全系统的监控平台,具有强大的数据分析库与计算处理能力,一般在5μs完成采集。实现预警、分析、评估、报警等功能,防止单一设备故障与系统事故的发生。

动力管控解决方案是为数据中心基础设施供电、暖通和机房环境等系统提供治理优化和监控的综合管理方案,该解决方案具备在线预警、在线评估、在线治理和在线管理优势。尤其是在电力监控方面,其数据采集频度、精度高于普通电力监控系统,能够发现供电系统的瞬时突变,能够为供电系统的运行状态、故障发现和趋势分析提供更精准的数据依据。同时,满足全国联网需求。

动力管控解决方案,包含数据中心动力管控系统、数据中心动力环境监控系统和数据中心电能质量能效管理系统。本方案优化了数据中心管理流程,弥补了数据中心领域的“产品链”的缺失,保证了数据中心运行安全,降低了人力成本和满足了节能降耗的要求。系统功能动力管控解决方案功能如下:

①基础环境监控功能

基础环境监控系统一共有以下几种监控子系统:市电监测子系统、UPS监测子系统、空调监测子系统、温湿度监测子系统、漏水监测子系统、消防监测子系统、门禁监控子系统、有毒有害气体监测子系统。

通过这些子系统实现对基础环境各环节的集中监控。

②供配电系统在线监测功能

IDP系统可实时在线监测数据中心动力系统的详细电力参数,如:输入电源的三相电压、零线电压、三相电流、零地电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、三相电压谐波、三相电流谐波、三相不平衡度、电网频率、三相长闪变、三相短闪变参数。直观反应数据中心的用电情况。

③IDP数据中心电能质量能效管理功能

据国外有关权威机构统计,数据中心48.5%的宕机是由于电能质量达不到ITIC曲线标准引起的,数据中心发生事故的原因,72.2%是由于电能质量引起的。数据中心中电力系统中理想的电压、电流波形都是频率为50HZ的正弦波,但是非线性电力设备的广泛应用产生了大量畸变的谐波电流,谐波电流耦合在线路上产生谐波电压。对非正弦的畸变电流作傅立叶级数分解,其中频率与工频相同的分量为基波,频率是基波频率整数倍的分量为谐波。本产品能使谐波指标满足国家标准,避免供电部门罚款或中断供电;能降低变压器损耗;能减少谐波污染,降低谐波对自动控制装置、电能计量装置、继电保护装置的干扰,保证供配电系统安全稳定运行;能避免谐波过电压和谐波过电流对电气设备的危害,使信息系统设备的故障率下降50%,延长设备使用寿命;提高功率因数,减少能源消耗。

④历史数据记录功能

IDP系统具备历史数据记录功能,可记录3年以上的历史数据(采样精度为5μS,可采集瞬变、浪涌/塌陷等瞬时参数),数据机房管理人员可以此对数据机房用电情况历史数据进行查看,并可在事故发生后,以此对事故发生的原因进行分析。

⑤分级报警功能

根据设定的限制及指定的事件来触发。首先设置各种参数的限制(最大值、最小值、平均值等),当相关指标超过设定的限值时,通过屏幕、声音、发送Email等方式自动报警。

⑥低压电力载波通信检测功能

主要对防护区域使用的低压电力线进行实时检测(监测),检查线路中是否存在电力载波通信,防止不法分子利用电源线传输媒介进行窃密。系统采用并行分段监测的方式,对电力线路中的信号进行时域和频域分析,对通信信号的特征进行判定和提取,达到检测目的。

其主要检测功能具体如下:

·实时监测从1KHZ到80MHz范围的窄带和宽带低压电力载波通信信号特征值;

·实时监测载波信号强度;

·实时监测载波通信的具体频点,频段宽度;

·采用分段高速采样、建模计算数字滤波,快速特征值判断的方式实现对电力载波信号的检测与识别;

·采用大屏幕彩色液晶触摸屏,方便设备的参数设置和显示测试结果

⑦低压电力载波通信防护功能

以FPGA构成内嵌多路DDS发生器,根据设计需求,输出多路扫频信号,通过数模转换、增益调节等模块,通过电力线路功率驱动及匹配电路,将信号加载至电力线路上,实现防护功能。该部分实施方案框图如下:

主要优势如下:

·适用于计算机、打印机、复印机等信息处理设备的电源防窃密和电磁辐射传导泄密场所;

·采用信息相关方式阻止电力通信,采用电子对抗原理,防止电磁传导辐射泄露有用信息;

·覆盖范围广,从1KHz~1.5GHz;

·输入/输出电源滤波设计抑制信号强度,具有很好的电磁兼容性;

⑧数据分析评估功能

动力管控系统可将记录数据,依照国标及行业规范进行评估,并产生评估报表。

⑨智能化运维

动力管控系统可做到事前预警、事中恢复、事后存档。

首先,对重要设施实施主动监控,设备告警发生时,启动报警和相应机制,及时通知相关负责人,

同时通过简单的智能化工具对故障进行修复和处理,并将结果反馈给运维人员。

其次,新业务部署和配置变更实施自动监测,协助运维人员发现和维护配置。

再次,自动监测系统健康,定期对设备硬件和系统软件做健康巡检,及时发现运行风险,配合运维服务团队采取措施。

最后,自动生成维护报告,定期对系统日志、运行状态做记录、分析和总结。提供数据中心的系统性能和资源利用率等指标的可用性报告。

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