【解決方案】能耗和諧波在數(shù)據(jù)中心該怎么監(jiān)控

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

1 能耗和諧波監(jiān)測需求分析

   信息時(shí)代的到來，大數(shù)據(jù)中心的能耗管理包括機(jī)房環(huán)境監(jiān)測和能耗設(shè)備的監(jiān)測，通過實(shí)時(shí)采集掌握能耗狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)能耗管理的優(yōu)化。由于諧波具有不確定性和隨機(jī)性，要針對(duì)諧波這些特性研究出能夠?qū)χC波實(shí)時(shí)追蹤和特性識(shí)別的方法，目前，在電力系統(tǒng)中穩(wěn)態(tài)諧波檢測中大多采用FFT及其改進(jìn)算法。

   針對(duì)上述存在的問題，基于ZigBee設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)中心智慧能耗和諧波監(jiān)測節(jié)點(diǎn)。對(duì)用電設(shè)備所產(chǎn)生的能耗進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)電流、電壓測量和異常報(bào)警，針對(duì)電能質(zhì)量監(jiān)測與管理平臺(tái)中十分重要的諧波問題，進(jìn)行了諧波檢測、諧波能耗的計(jì)算，進(jìn)而為降低功耗、提高用電效率提供參數(shù)依據(jù)。

2 監(jiān)測節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

  數(shù)據(jù)中心無線功耗與諧波監(jiān)測節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)采用ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊進(jìn)行信號(hào)傳輸。基于ZigBee技術(shù)的多參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)能夠在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)監(jiān)測，確保得到完整的數(shù)據(jù)，并且具有布點(diǎn)靈活、安裝方便等特點(diǎn)。

  監(jiān)測節(jié)點(diǎn)電路（如圖1所示）主要由數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊和ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊組成，前者通過電壓、電流互感器實(shí)現(xiàn)信號(hào)的檢測；后者完成信號(hào)的無線傳輸，接收遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)配置控制命令，同時(shí)將測量數(shù)據(jù)進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行挠秒娫O(shè)備所產(chǎn)生的能耗進(jìn)行監(jiān)測。數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊將數(shù)字信息傳輸給單片機(jī)處理，單片機(jī)進(jìn)行能耗計(jì)算和諧波電流分析，監(jiān)測結(jié)果經(jīng)由LCD供現(xiàn)場數(shù)據(jù)監(jiān)控。

圖1監(jiān)測節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1ZigBee節(jié)點(diǎn)

   ZigBee節(jié)點(diǎn)具有無線接受和發(fā)送能力，應(yīng)用程序只需配置好協(xié)議棧注冊(cè)應(yīng)用端口，添加操作系統(tǒng)任務(wù)，準(zhǔn)備好協(xié)議棧數(shù)據(jù)，就可以通過協(xié)議棧發(fā)送數(shù)據(jù)，接收方通過消息處理函數(shù)接收來自發(fā)送方的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)上位機(jī)軟件采用C#編寫，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)電數(shù)據(jù)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測、處理，顯示數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)能耗狀態(tài)的實(shí)時(shí)信息。監(jiān)測節(jié)點(diǎn)主程序流程詳見圖4

圖4監(jiān)測節(jié)點(diǎn)主程序流程圖

3.2諧波分析

  電流互感器將大信號(hào)轉(zhuǎn)化為小信號(hào)傳輸進(jìn)單片機(jī)中，單片機(jī)每38us采集三個(gè)周期的電壓波形，將其轉(zhuǎn)化成AD信號(hào)共有768個(gè)點(diǎn)，然后對(duì)這些諧波數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，先分析其*大值的大小，其值的大小是在0-4096當(dāng)中；接這對(duì)其位置進(jìn)行分析，一個(gè)周期為256個(gè)點(diǎn)，所以*大值的位置是在0-768之間。

4 硬件及測試結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)將在線監(jiān)測節(jié)點(diǎn)依次接入ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，測試選擇透傳模式，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的傳輸距離在60～100m，且可根據(jù)覆蓋面積增加協(xié)調(diào)器的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測區(qū)域的*面覆蓋。監(jiān)測節(jié)點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備能耗以及溫度的準(zhǔn)確測量和可靠性傳輸；FFT諧波算法合理、軟件功能完善。

5 安科瑞能耗統(tǒng)計(jì)分析（能源管理）解決方案

5.1概述

   建立*效的能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)，對(duì)建筑各類耗能設(shè)備能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。能夠合理的確定各區(qū)域建筑能耗經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及績效考核指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)能源使用規(guī)律和能源浪費(fèi)情況，提高人員主動(dòng)節(jié)能的意識(shí)。

①搭建數(shù)據(jù)中心智慧能源管理系統(tǒng)的基本框架，對(duì)各個(gè)用能環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測；

②排碳數(shù)據(jù)化：通過系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)建筑單位內(nèi)人均能耗分析（包括水、電、能量），實(shí)現(xiàn)低碳辦公數(shù)據(jù)化；

③區(qū)域能效比：實(shí)現(xiàn)建筑單位內(nèi)區(qū)域能耗對(duì)比，方便能耗考核；

④同期能效比：實(shí)現(xiàn)同年、同期、同一區(qū)域能耗對(duì)比，方便節(jié)能數(shù)據(jù)分析；

⑤能耗評(píng)估管理：按照能源消耗定額標(biāo)準(zhǔn)約束值、標(biāo)準(zhǔn)值、引導(dǎo)值進(jìn)行分析單位面積能耗和人均能耗指標(biāo)；

⑥能耗競爭排名：各個(gè)功能區(qū)能耗對(duì)比，實(shí)現(xiàn)能耗排名，增強(qiáng)工作人員的節(jié)能意識(shí)；

⑦對(duì)能耗的使用數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的分析、統(tǒng)計(jì)、打印和查詢等功能，并根據(jù)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)的需要可選擇不同樣式報(bào)表的打印。為能耗運(yùn)營管理部門提供可靠的依據(jù)；

⑧能耗數(shù)據(jù)采集，隨時(shí)查詢，并根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，監(jiān)測異常能源用量，對(duì)能源智能儀表故障進(jìn)行報(bào)警，提高系統(tǒng)信息化、自動(dòng)化水平。

5.2平臺(tái)部署硬件選型

作者介紹

未曉妃，安科瑞電氣股份有限公司，178 2117 0311,主要研究方向?yàn)槲㈦娋W(wǎng)能效管理和環(huán)保安全用電。