數(shù)據(jù)中心繼電保護(hù)遠(yuǎn)程運(yùn)維技術(shù)的探討

張璐

摘要：隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的加速，居家辦公、線上教育、無(wú)接觸配送、公共服務(wù)聯(lián)網(wǎng)、市政生活信息交互等一系列后疫情時(shí)代生活加劇了全球數(shù)據(jù)總量和移動(dòng)流量的不斷提升，也從底層加劇了對(duì)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的需求。數(shù)據(jù)中心作為互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)節(jié)，對(duì)技術(shù)和穩(wěn)定性要求很高。其穩(wěn)定性需求，一方面是能夠穩(wěn)定的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，另一方面是要有能夠保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定存儲(chǔ)的穩(wěn)定電力系統(tǒng)。繼電保護(hù)系統(tǒng)在其穩(wěn)定性上起到了至關(guān)重要的作用。由于未來(lái)數(shù)據(jù)中心整體布局向能源方向傾斜的情況下，電資源豐富、冷溫風(fēng)大、海底都將是未來(lái)數(shù)據(jù)中心拓展的方向，在這些區(qū)域內(nèi)，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定及繼電保護(hù)遠(yuǎn)程運(yùn)維技術(shù)都有著緊迫的需求。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心，繼電保護(hù);遠(yuǎn)程運(yùn)維技術(shù)

前言

在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部管理上，由于地理位置、建設(shè)地與管理地異地、海底數(shù)據(jù)中心等特殊情況的增多，對(duì)電力繼電保護(hù)裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程運(yùn)維的技術(shù)需求也大大提升。本文將通過(guò)對(duì)繼電保護(hù)裝置在使用過(guò)程中的需求和解決辦法進(jìn)行分析，從而探尋出可實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程運(yùn)維繼電保護(hù)裝置的可行性技術(shù)。

1、繼電保護(hù)遠(yuǎn)程運(yùn)維技術(shù)可實(shí)現(xiàn)的前提需求

1.1微機(jī)綜合繼電保護(hù)的實(shí)現(xiàn)

微機(jī)繼電保護(hù)裝置與傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置相比最大的特點(diǎn)就是應(yīng)用了微機(jī)技術(shù)。通過(guò)類似于計(jì)算機(jī)巨大的計(jì)算力，能夠較為準(zhǔn)確的對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并進(jìn)行邏輯判斷，集成芯片的大量應(yīng)用幫助微機(jī)繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能，這些龐大的計(jì)算力、分析判斷、存儲(chǔ)功能為繼電保護(hù)裝置自身提供了繼電保護(hù)作為電力系統(tǒng)保護(hù)裝置的基本功能。

1.2遠(yuǎn)程控制的網(wǎng)絡(luò)通道

對(duì)于沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)專用網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)中心，則需要搭建VPN虛擬專用網(wǎng)絡(luò)，如GRE VPN、SSL VPN、L2TP VPN、IPSec VPN、MPLS VPN都可以。通過(guò)隧道技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)VPN需要報(bào)文，在原始報(bào)文的頭部加入新的頭部，給整個(gè)報(bào)文進(jìn)行加密，通過(guò)加密技術(shù)來(lái)保證數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的唯一性、安全性、完整性。只是VPN的弱點(diǎn)是系統(tǒng)不穩(wěn)定，容易斷線;帶寬窄。這兩項(xiàng)弱點(diǎn)很難滿足與電力系統(tǒng)，特別是數(shù)據(jù)中心電力系統(tǒng)。 （此處不詳述如何搭建DOS界面、圖形界面的VPN）。

對(duì)于可以實(shí)現(xiàn)專用網(wǎng)絡(luò)通道的數(shù)據(jù)中心，光纖通信作為專用網(wǎng)絡(luò)，能夠提供區(qū)別于共用網(wǎng)絡(luò)的、與外部隔離的通信通道。相當(dāng)于供電局與數(shù)據(jù)中心是同一個(gè)局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，知道IP地址就可以相互通信。代價(jià)是造價(jià)較高。優(yōu)點(diǎn)是帶寬高、穩(wěn)定性強(qiáng)，目前可達(dá)到10G帶寬（廣域網(wǎng)的線路甚至可達(dá)到40G帶寬）。完全可以數(shù)據(jù)中心電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的遠(yuǎn)程運(yùn)維的網(wǎng)絡(luò)需求。

1.3芯片集成、通訊、傳感計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的運(yùn)用

一方面要考慮各種技術(shù)之間的交互融合、緊密聯(lián)系，另一方面也要考慮各自技術(shù)在繼電保護(hù)裝置遠(yuǎn)程運(yùn)維過(guò)程中帶了的影響，如電力電子設(shè)備特性、交直流混聯(lián)、分布式新能源等技術(shù)對(duì)裝置本身和電網(wǎng)的影響。

2、遠(yuǎn)程運(yùn)維技術(shù)的具體實(shí)現(xiàn)

2.1微機(jī)保護(hù)和監(jiān)控裝置的自動(dòng)檢測(cè)

無(wú)論是值班室虛擬可視化實(shí)現(xiàn)，還是遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、微機(jī)計(jì)算都需要對(duì)電力線路、電力配電進(jìn)行監(jiān)測(cè)和自動(dòng)檢測(cè)。從電力角度上講，我們更關(guān)注故障信號(hào)如故障電流、故障電壓等電力信號(hào)采集設(shè)備電流互感器、電壓互感器;從微機(jī)角度上講，并行接口、多CPU、外圍電路備用、多功能獨(dú)立控制單元等監(jiān)測(cè)方式并用。通過(guò)微機(jī)監(jiān)測(cè)與電力設(shè)備元器件監(jiān)測(cè)的交互，共同實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和自動(dòng)檢測(cè)。關(guān)于微機(jī)監(jiān)測(cè)與電力設(shè)備元器件監(jiān)測(cè)的如何實(shí)現(xiàn)交互的具體辦法詳見(jiàn)后期專業(yè)論文。

2.2電力系統(tǒng)（輸電、配電）虛擬可視化

雖然微機(jī)綜合繼電保護(hù)裝置可以通過(guò)其強(qiáng)大的微機(jī)部分對(duì)電力系統(tǒng)故障進(jìn)行采集、分析、計(jì)算及判斷，但從整個(gè)電力系統(tǒng)的宏觀結(jié)構(gòu)上講，不管是輸電線還是變電站、變配電室都會(huì)有很多套成套繼電保護(hù)裝置。同時(shí)，電力系統(tǒng)故障又相對(duì)復(fù)雜，需要對(duì)電力系統(tǒng)整體狀況進(jìn)行模擬后，實(shí)現(xiàn)虛擬電力系統(tǒng)并在調(diào)度室或值班室可視化，以供專業(yè)人員進(jìn)行實(shí)時(shí)電力系統(tǒng)分析。

虛擬可視化一方面方便值守運(yùn)維人員對(duì)電力系統(tǒng)直觀清晰的面對(duì)電力系統(tǒng)復(fù)雜狀況，另一方面也可以進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)導(dǎo)出進(jìn)行存儲(chǔ)備份，方便進(jìn)行后期電力分配策略調(diào)整應(yīng)用。其中，比較常用的阿里云DataV、積木報(bào)表JeecgBoot、百度Suger等都能解決可視化數(shù)據(jù)導(dǎo)出問(wèn)題。

對(duì)于可視化，也要根據(jù)保護(hù)對(duì)象進(jìn)行區(qū)分，對(duì)保護(hù)動(dòng)作行為、故障二次回路、安措、裝置狀態(tài)等對(duì)象分別的可視化。具體的可視化方法詳見(jiàn)后期相關(guān)論文。

2.3 邏輯判斷后遠(yuǎn)程操作執(zhí)行開(kāi)關(guān)

在珠港澳大橋中應(yīng)用了帶有的可實(shí)現(xiàn)自巡檢后的自復(fù)位功能微型斷路器。微型斷路器可遠(yuǎn)程操作功能實(shí)現(xiàn)的相對(duì)廣泛容易，有一部分原因是低電壓等級(jí)。而繼電保護(hù)裝置大多用在電力系統(tǒng)的輸電配電環(huán)節(jié)中，相對(duì)于用戶用電的電壓等級(jí)較高，其執(zhí)行元器件對(duì)應(yīng)用在高電壓等級(jí)中，這就要求設(shè)備可以是實(shí)現(xiàn)高壓元器件的遠(yuǎn)程控制。這過(guò)程中對(duì)繼電保護(hù)裝置中的配套繼電器要求就會(huì)很高，需要其可以實(shí)現(xiàn)低壓元器件控制高壓元器件的能力，同時(shí)需要有很好的通訊接口可以實(shí)現(xiàn)微機(jī)或者是邏輯回路發(fā)出的執(zhí)行命令的判斷。

2.4數(shù)據(jù)中心環(huán)境下的遠(yuǎn)程運(yùn)維

數(shù)據(jù)中心特點(diǎn)是用電量大，負(fù)荷設(shè)備多樣化，同時(shí)對(duì)碳中和PUE有著很高的要求。需要在正常運(yùn)檢的同時(shí)，能夠解決暖通、空調(diào)等大型用電設(shè)備的頻繁啟動(dòng)和停機(jī)以降低用電負(fù)荷、降低PUE。這就要求數(shù)據(jù)中心電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置除了正常的故障切斷，也能夠?qū)崿F(xiàn)正常線路的優(yōu)化及負(fù)荷轉(zhuǎn)換。

4、結(jié)語(yǔ)

在繼電保護(hù)裝置遠(yuǎn)程運(yùn)維技術(shù)的提升過(guò)程中，我們既要保持繼電保護(hù)裝置對(duì)電力系統(tǒng)最本質(zhì)的保護(hù)、切斷功能，還要實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心、值班室虛擬可視化的環(huán)境，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置遠(yuǎn)程運(yùn)維技術(shù)在數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用。

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