配電云運維方案

電易知-配電運維云平臺

設

計

方

案

佛山市源澤通電氣有限公司

2016年07月15日

目錄1

一、方案簡介1

1.1項目介紹1

1.2方案簡介1

二、系統設計總則1

2.1需求分析1

2.3設計規范2

2.4平臺優勢3

2.5設計原則5

2.5.1云平臺5

2.5.2移動APP5

2.5.3智能網關6

2.6設計目標6

三、系統架構8

3.1云平臺層8

3.2網絡匯聚層9

3.2.1智能網關10

3.3設備層11

3.3.1多功能電力監控儀表12

四、應用端13

4.1電易知APP13

4.2電易知web20

一、方案簡介

1.1項目介紹

項目在佛山市三水區，地處珠三角中部腹地，雄踞“廣佛肇經濟圈”和“珠三角經濟圈”核心。

1.2方案簡介

本方案針對項目配電智能化監測需求，采用“智能監控設備+云平臺”實現項目配電安全和設備管理的整體解決方案。智能儀表監測電力供應系統6KV、400V運行情況等數據，智能網關作為集成信服務器匯集信息，實時采集電力數據并上傳到阿里云平臺。云平臺作為中央服務器，提供數據存儲服務、web監控中心、移動應用服務、數據展示、能效分析、報警推送等業務。

“電易知”APP、WEB作為應用的終端，提供實時數據監視、報警及推送服務、電力數據展示、電流/電壓/功率曲線展示、歷史數據查詢及曲線展示、、高級報表等應用。

 二、系統設計總則

2.1需求分析

電力供應是整個社會生產、人民生活的基本保證之一。隨著工業用電量、生活用電量的激增，電力供需形勢非常嚴峻，同時電力管理也面臨著新的挑戰。按傳統的供配電系統維護方式，通常是采用電工值守維護管理，這樣既提高了成本，又不利于工作效率的提升，而且無法預測故障信息也沒有發生故障前的所有數據不利于分析故障解決、經常因意外情況突然發生，維護人員不能及時現場處理，造成嚴重的財產損失和人身傷害。因此采用智能化配電管理系統，實現電力遙測、遙信、遙控、遙調、告警、設備狀態實時隨地監控，就顯得非常重要。

基于現狀，珠海派諾率先重點開發了“電易知”配電運維云平臺，該云平臺集實時數據顯示、實時曲線顯示、歷史數據查詢、歷史曲線展示、事故預警/告警、事故記錄統一查詢、故障確認等集眾多功能于一體；XGate6智能網關采集器，可采用現有電力監控系統modbustcp協議接入或現場RS485總線傳輸方式，網關還進一步增強了抗干擾能力，從根本上保證了系統的可靠、穩定運行。平臺具有實現24小時不間斷監測，多用戶實時察看設備運行情況，不受空間制約，預警/告警信息實時推送。不僅能滿足安全經濟可靠供電的需求，而且對項目形象的提高有重要的作用。因此，無論是從管理及技術經濟角度，還是從經濟效益角度衡量，對其變配電系統實施智能化遠程監護都十分必要。

2.3設計規范

配電運維服務云平臺符合中國國家和相應的國際標準，所選用的云服務器、智能網關、智能監控儀表、通訊管理機等設備均獲得中國國家級檢測機構的檢測合格證明文件。本系統均嚴格按照本工程設計單位編制的施工設計圖紙、技術資料要求及中國國家和地方現行施工驗收規范、標準進行深化設計和施工。主要參考標準：

2.4平臺優勢

 a)、云平臺的優勢

    技術優勢：

數據無限存儲

數據永不丟失

軟件無縫升級

硬件可彈性擴從

維護簡單

大數據可挖掘

移動應用，信息傳遞更快，響應更快

  成本優勢：

無需專業的IT人員維護

建設IT基礎建設

無需備折舊

無需更新升級設備

商業優勢：

按需分配資源、按需付費，避免浪費，自由訂制。源澤通電氣公司全方位提供所有配電設備產品，免費提供技術支持，讓用電戶放心，源澤通才放心。

 b)、應用優勢

APP可以7x24小時監控，提高響應速度

APP可以隨地監控、可做到無人值守，較少人工成本

APP報警推送到手機，立馬知道事故發生

提前預測設備故障、防止事故發生

在線拍照報修，精確判斷故障原因

打通運維與用戶的通道，把被動報修轉變為主動維修

跟蹤設備運行工況，提出合理的維保建議，是電力及時的處方單

資料管理，永不丟失、磁盤無限，數據永存

Web支持靈活的報表制作，滿足個性化需求

2.5設計原則

2.5.1云平臺

無縫擴展性：配電運維服務系統采用先進的虛擬技術，可動態擴展硬件資源，保證系統的數據不斷增長、保證用戶無縫擴展新站點的需求、減少用戶的基礎IT投資和維護升級成本。

配置的簡單性：系統工具從智能網關、通訊管理機、電力監控系統抽取數據形成基礎配置信息，建立網絡模型即可上線運行，后期數據的變更可通過web系統提供維護，輕易完成工作。

數據安全性：系統采用嚴格的用戶權限訪問和驗證機制，防止非法登錄和訪問，數據上傳采用MD5的加密算法防止數據被攔截破譯，采用異地數據備份保證數據丟失，采用數據隔離機制保證每個用戶的數據有專有的磁盤存儲防止鏈式反應。

穩定性：系統采用主備冗余機制、數據庫讀寫分離技術、業務和數據訪問剝離機制，保證系統可靠不間斷運行，保證數據讀寫安全和效率，保證系統升級不影響現場運行。

數據可挖掘性：大數據的核心不在于數據量大，而在于挖掘。系統接入大量本地站點，形成龐大的采集數據，系統設計了大量的數據分析和挖掘業務，這些業務會得到關于設備質量報告、設備故障預測、用能水平分析等增值價值。

2.5.2移動APP

易用性：移動APP支持一鍵安裝、在線更新。界面簡潔明了、導航精準、層次清楚，無需使用說明就可快速上手。

高效性：移動APP采用本地緩存技術，提高數據刷新效率，使用配電設備分類規則，減少大數據下行，避免系統延遲響應。

完備性：移動APP不僅具備電力監控系統的基本功能，還具備移動設備隨時監視數據、告警推送、隨手報修、拍照上傳、資料下載、視頻監控等能力。

2.5.3智能網關

穩定可靠：產品所有接口均采用隔離保護設計，且具備寬溫工作能力，具備在各種現場環境下的工作能力。

易用性：工程人員無需任何編程技術，通過配置軟件進行簡單的產品配置即可完成數據采集、處理和存儲的所有工作

功能強大性：產品接口豐富，自帶實時數據庫和歷史數據庫，可進行大數據量的數據采集、處理、分析和存儲工作

穩定性：環網組網拓撲結構，通訊環內出現斷路自動形成雙鏈結構，保證通訊穩定性

擴展性：分布式部署與以太網網絡化管理，可適應任何現場環境無縫對接

追溯性：詳盡的歷史數據記錄，完善的告警事件管理，提供失效分析、生成報表的數據支持

告警多樣性：多樣的告警聯動，使突發事件無所遁形

2.6設計目標

數據存儲云端，永不丟失，可修復本地丟失、損壞數據

各變電所管理運行無人化與中央控制室集中管理

配電業務移動化應用

設備運行檢修管理自動化

兼容第三方平臺或智能設備接入

多種網絡接入機制

高可靠性的網絡整體結構

系統軟件平臺的高穩定可靠性、高可用率、易用性

優秀的系統安全性

三、系統架構

“電易知”配電運維云平臺，采用分層部署的思想，每一層硬件設備與軟件平臺均按照規范技術標準和維護簡易性進行安裝，并充分考慮系統的可擴展性進行配置和布局。系統四層結構分別為云平臺層、應用端層、網絡匯聚層、設備層，系統網絡架構如下圖。

3.1云平臺層

云平臺是整個系統的大腦，完成數據的收集和存儲、進行數據分析挖掘、提供配電和能效的應用服務、提供移動應用服務、保證數據安全等功能；平臺層存儲大數據，充分發揮大數據的優勢，對設備運行趨勢進行潮流分析，提前發現本地電力系統安全故障、并把預判信息推送用戶，使用戶提前知道可能的故障和處理方案，保證生產用能的安全。對設備運行參數和運行狀況進行同比、類比等手段，獲取設備的運行質量，指導用戶更新優質設備，給設備廠商出具質量管理報告，讓設備廠商了解自己設備的缺陷，和同類產品的差別，以便做出優化或更新銷售策略。

云平臺硬件架構的配置管理、故障管理、事件管理、性能管理、調度管理、平臺安全、服務開通管理、用戶權限管理等能力，支撐了云計算服務提供強大的穩定安全運行。

云平臺采用ECS服務作為應用服務器、web服務器、數據庫服務器，應用服務器可配置主備冗余，增強應用的穩健性，數據庫服務器可做主備冗余實現數據讀寫分離，提高數據訪問效率，配置云服務器如下：

    應用服務器：CPU 8核，內存8G，磁盤50G,操作系統 centOS 7

    web服務器：CPU 4核，內存4G，磁盤50G,操作系統 centOS 7

    數據庫服務器：CPU 8核，內存8G，磁盤500G,操作系統 centOS 7

3.2網絡匯聚層

網絡匯聚層是連接云平臺層與設備層的中間連接部分，負責把分散的智能儀表裝置所采集的數據上傳到云平臺服務器。同時，該層還提供其它智能化系統接入本系統的硬件接口（modbus-tcp）。

該層硬件配置包括：xGate智能網關、開關電源、無線透傳模塊。上述設備均安裝在我司定制的通訊機柜內部，通訊機柜的尺寸將根據硬件設備的數量和現場安裝條件設計。

該層設備的用途如下：

xGate智能網關：將現場總線數據包（以MODBUS為傳輸協議）轉換為應用云平臺層可識別的信號，實現信號傳輸協議轉換。

開關電源：實現AC220V轉換DC24V，提供網關電源保障。

無線透傳模塊：基于zigbee、LoRa無線通訊技術，根據功率不同實現RS485總線短距離、中距離、長距離無線通訊傳輸，實用性極強、性能穩定、工程布線靈活。

網絡匯聚層采用以下三種傳輸介質，即RS485總線（RVSP 2*0.75屏蔽雙絞線）和超五類網線（UTP5）。其中RS485總線負責智能儀表裝置與智能網關的連接，單條RS485總線鏈路最多可連接32臺智能儀表裝置，傳輸距離最大不超過1200米；超五類網線負責智能網關與云平臺層之間的連接。

網絡匯聚層配置如下：

3.2.1智能網關

xGate6 智能網關應用于各種智能設備的數據采集與數據分析，可通過配置接入大多數智能設備。實現智能設備的自動化管理和維護，利用網絡實現遠程遙信、遙測、遙控的智能監控維護系統。

3.3設備層

設備采集層是系統的基礎，配電10KV、400V運行監測電力數據來自該層。該層設備除具有傳統的電力監測功能外，還需要支持RS485通訊，將即現場數據發送至網絡匯聚層。

該層設備主要包括：多功能電力監控儀表、微機保護器、變壓器溫控儀。

根據項目監測需求配置設備清單如下：

3.3.1多功能電力監控儀表

主要功能及技術參數如下：

SPM33多功能電力監控儀表實時采集三相電壓、三相電流、三相有功、無功功率、視在功率、功率因數、有功/無功電度、5路溫度、諧波含量及畸變率，具備三相電壓、三相電流、有功/無功功率、有功電能、無功電能、溫度顯示，同時具備過壓、欠壓、缺相、過電流、超溫閥值告警功能，面板式安裝、液晶顯示，RS485總線通訊。

準確度：有功電能0.5S

工作電源85-256Vac或100-300Vac，整機功耗≤5VA

工頻耐壓AC2KV/min-1mA輸入-輸出-電源

絕緣電阻≥100MΩ

額定輸入：電流5A或1A，電壓3*220/380V 35Hz-65Hz

沖擊電壓：5kV，1.2/50us

過載能力：電壓、電流1.2倍/連續，電流10/1秒

面板式安裝，開孔尺寸90*90MM

四、應用端

4.1電易知APP

電易知APP作為移動應用的工具，既提供配電自動化系統的基本功能，又采用了移動互聯的的思維實現了移動應用的功能。可實現掌上在線數據監測、數據分析診斷；歷史數據在線查詢，精準歷史曲線分析電力運行情況；故障預警/報警實時定位推送（信號、超溫報警），確保設備始終健康運行，防患于未然。

移動端實時顯示界面（供參考）

1）多工程切換：一個用戶管理多個配電系統，用戶可以隨意切換到有權限管理的工程項目，實現了多項目集中管理。

2）多級管理：對一個配電系統分廠區、分變壓器、分柜子進行分項管理，電氣邏輯清晰，快速定位

  3）系統設置：提供用戶信息修改、賬戶更改、退出登錄、更新、關閉聲音等功能，更人性化的使用體驗。

4）用電負荷：用電負荷是配電很關心的數據，可以直接看出變壓器運行的狀況，負荷比率，用曲線顯示當日負荷和負荷率。

5）實時數據監視：用電氣圖直觀表示配電房一次設備的運行狀況，用列表顯示實時數據，直觀明了?？蓪υO備置入檢修狀態，此設備的數據和報警在檢修期間是無效的。  

6）歷史數據：提供歷史數據、歷史告警、歷史曲線的查詢，并且提供易用的篩選排序功能。          

7）報警推送及實時告警預警：對于重要的報警主動推送給用戶，使用戶能及時處理故障。實時告警查詢提供了豐富的報警信息，以便用戶精確定位是否發生設備故障和故障原因。

8）能源分析：用戶可以對各個回路當日、當月、當年、上月的用能情況進行統計，相關人員很清楚得知道用能設備的用能情況。

9）、我關注的設備：支持自定義分組來關注設備，用戶既可以快速進入查看重要設備的數據信息，又可以按自己的使用習慣管理設備

4.2電易知web

“電易知”WEB版綜合管理監控平臺，使用PC瀏覽器作為客戶端，實現用戶配電室集中化管理。系統通過簡單的配置實現客戶個性化的權限管理、運維信息調度、工程配置管理、用電端變更、報表制作、文件上傳下載的需求。

WEB端實時顯示界面（供參考）

項目集團化管理，多工程切換：一個用戶管理多個配電系統，用戶可以隨意切換到有權限管理的工程項目，實現了多項目集中管理。

故障實時定位，精準顯示報警位置及報警設備，方便快速指派任務，提供處理相關流程監控系統化處理。

3）實時數據：用電氣圖直觀表示配電房一次設備的運行狀況，用列表顯示實時數據/歷史數據，直觀明了，數據自由導出到本地電腦（EXCEL格式）。

4）數據管理：提供歷史數據、歷史曲線的查詢，并且提供易用的篩選排序功能，最大值、最小值分析，最大支持3個月歷史數據曲線要析，并可以圖片格式輸出至本地電腦。

并支持客戶訂制符合自己管理的月度、季度等運行高級報表。

5）警推送及實時告警預警：對于重要的報警主動推送給用戶，使用戶能及時處理故障。實時告警查詢提供了豐富的報警信息，以便用戶精確定位是否發生設備故障和故障原因。支持導出查看、分析。

6）工程管理：支持項目新建、管理、上傳、審核等工作；公司管理：新建公司，配置相關運行管理的下屬單位，建立公司權限，層次瀏覽范圍及操作權限；用戶管理：客戶可自行新建用戶，綁定使用手機，建立瀏覽及操作權限，掛靠下屬項目管理。