CN105181012A - 一种智能散热的电力设备监测装置及其监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能散热的电力设备监测装置及其监测方法，包括初始化，参数设置，电力业务分析模型，分级别控制每一层的风扇的输出功率，实时的获取变电设备测点信息，发送给实时数据库进行存储，根据用户的请求向电力设备监测装置发出查询、统计、分析和/或处理操作请求，通过可视化处理后向用户实时展示等步骤，实时有效，设备集成度高，可用性高，扩展性好，散热效果好，***性能稳定，操作简单便捷。

Description

一种智能散热的电力设备监测装置及其监测方法

技术领域

本发明涉及电力设备监测分析应用领域，具体涉及到一种智能散热的电力设备监测装置及其监测方法。

背景技术

目前，为了保证电网安全、稳定、高效运行，通常会进行变电设备状态监测，将监测到的设备测点数据存储到实时数据库，并周期性的将实时数据库中数据转存到历史数据库，为设备故障预警及监测提供分析数据。在实际监测场景中，由于电力设备监测数据量大，数据规模的急剧膨胀，以及随着科技的进步和全方位集成分析处理的发展要求，传统的数据库已经不能满足存储和集成分析处理的要求。

随着计算机技术的飞速发展，各行业的数据急速增长，数据量变的越来越大，类型也越来越多，数据结构也趋于复杂化，传统的数据库不但各设备独立方式，并且需要较大的部署空间，存在不易部署、成本较高等缺点，不能满足用户的一般要求。大数据一体机及其数据库的出现和发展成了新兴的发展趋势，然而，目前并没有专门针对电力行业设计和使用的满足大数据处理和存储的电力设备监测装置及其监测方法，并且由于监测设备整体工作温度较高，长时间工作易死机，有可能由于过高的温度烧毁元器件，使得监测设备损坏，目前也没有专门针对电力行业设计和使用的满足大数据处理和存储，并且散热效果好的电力设备监测装置及其监测方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种面向电力行业大数据应用场景，软硬一体、模块化、电力业务、实现智能散射，散射效果好的电力设备监测装置及其监测方法。

本发明提供了一种智能散热的电力设备监测方法，包括如下步骤：

(1)初始化，对监测装置中的各个部件进行参数设置，并且将每组风扇窗中的中间的风扇的功率设置为大于同组两边的风扇的功率，风扇窗设置为相对于柜体带有一定角度的斜坡；

(2)利用电力分析工具，建立电力业务分析模型；

(3)利用温度传感器实时测量机柜内不同高度层的温度值，根据测得的机柜内不同高度层的温度值分别进行分级别控制每一层的风扇的输出功率；

(4)通过变电设备测点传感器实时的获取变电设备测点信息，并且将获得变电设备测点信息发送给实时数据库进行存储；

(5)当接收到发送命令时，实时数据库将存储的变电设备测点信息发送给万兆光纤数据网路模块；

(6)万兆光纤数据网路模块将接收到的变电设备测点信息分配后，分别发送给机柜内的计算存储服务器进行计算处理，经过计算处理后的变电设备测点信息数据经千兆管理网络模块传输给计算存储服务器中的存储器；

(7)重复步骤(2)-(6)，利用外部显示控制器根据用户的请求向电力设备监测装置发出查询、统计、分析和/或处理操作请求，通过可视化处理后向用户实时展示。

优选地，所述步骤(4)中还包括实时数据库将接收到的变电设备测点信息按照标准的封包格式进行封包，将封包后的数据进行推送，推送到实时数据库中的内存数据库中的与测点信息对应的实时数据库中的缓存区中，对内存数据库缓存区中的数据进行解析，得到与各设备测点对应的数据，之后将解析后的数据在实时数据库中的存储器中进行存储。

优选地，步骤(3)所述根据测得的机柜内不同高度层的温度值分别进行分级别控制每一层的风扇的输出功率，满足：

$P=0.85\frac{S}{E}$

1级：当0≤P≤0.25，输出40％功率；

2级：当0.25＜P≤0.5，输出65％功率；

3级：当0.5＜P≤0.8，输出85％功率；

4级：当0.8＜P≤1，输出100％功率；

其中S为温度传感器测得的机柜内温度，E为监测装置正常工作时的最大允许温度，P为温度控制参数。

优选地，所述电力业务分析模型为电力设备运行状态监测及预警分析模型、电力设备故障检测分析模型、短期电力负荷预测分析模型和/或电力话务工单语义特征分析模型。

优选地，所述变电设备测点信息为油中气体信息、局部放电信息、电气量信息、线圈变形信息、温度信息、在线红外成像信息中的一种或多种。

本发明还提供一种智能散热的电力设备监测装置，包括机柜、外部服务器、外部显示控制器和一个或多个变电设备测点传感器，还包括设置于机柜下部的一个或多个下部计算存储服务器，设置于机柜中部的电源模块和千兆管理网络模块，从上到下依次设置于机柜上部的万兆光纤数据网路模块、一个或多个上部计算存储服务器以及一个或多个高性能计算存储服务器，万兆光纤数据网路模块和千兆管理网络模块分别与下部计算存储服务器、上部计算存储服务器以及高性能计算存储服务器连接，万兆光纤数据网路模块还分别与一个或多个外部显示控制器和外部服务器连接，一个或多个变电设备测点传感器连接外部服务器。

优选地，还包括设置于柜体背面下部的风扇窗和柜体背面的一侧的风扇控制器，风扇控制器分别与电源模块和风扇窗连接，其中风扇窗为4组，每组3个风扇，每组中间的风扇的功率大于同组两边的风扇的功率。

优选地，还包括在风扇控制器上设置的与每组风扇窗对应的温度传感器。

优选地，还包括设置于柜体背面中部的通风窗，所述通风窗设置位置与电源模块的设置位置对应。

优选地，柜体的背面为带有孔的网状的背板，柜体的两个侧面为带有孔的网状的侧板。

本发明与现有技术相比，可以实现：

1)针对电力行业设计和使用了智能散热的电力设备监测装置，为电力行业的大数据分析提供了基础；

2)全分布式大数据处理架构，将复杂的计算单元(高性能计算单元)、存储单元、通讯单元、管理单元等IT基础设施模块进行集成，提供开箱即用(ReadtoRun)的完整设备，进行整体性能调优，避免由于各设备生产商执行标准不一致造成的功能、性能损失，提升设备可用性。

3)根据大数据分析平台内存计算(提升计算效率)、流式计算(应对实时计算需求)等计算特点对硬件***进行定制优化，内存-SSD-HDD三层存储体系有效缓解内存压力，万兆光纤网络的使用，提升了各节点的通信速率，以应对大规模并行计算需求；

4)***扩展线性增长，产品提供从1/4配置、1/2配置、满配置一直可扩展到多机柜配置等多种集群***初始配置规模，根据项目实际需求灵活配置产品，不需要为后期***升级预购设备。当***出现性能瓶颈时，按需线性扩展***。

5)从整体上设计了智能散热的电力设备监测装置的散热部分，通过对风扇窗、背板、侧板、通风窗等的位置、参数等进行优化配置，使得监测装置的散热效果明显提高，连续工作时间明显边长，并且没有出现死机等故障显现。

附图说明

图1智能散热的电力设备监测装置结构示意图

图2柜体后视图一

图3柜体后视图二

图4柜体侧视图

具体实施方式

下面详细说明本发明的具体实施，有必要在此指出的是，以下实施只是用于本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，尤其是实施例之间的技术方案可以相互组合，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整，仍然属于本发明的保护范围。

本发明提供了一种智能散热的电力设备监测方法，包括如下步骤：

(1)初始化，对监测装置中的各个部件进行参数设置，并且将每组风扇窗中的中间的风扇的功率设置为大于同组两边的风扇的功率，风扇窗设置为相对于柜体带有一定角度的斜坡；

(2)利用电力分析工具，建立电力业务分析模型；

(3)利用温度传感器实时测量机柜内不同高度层的温度值，根据测得的机柜内不同高度层的温度值分别进行分级别控制每一层的风扇的输出功率；

(4)通过变电设备测点传感器实时的获取变电设备测点信息，并且将获得变电设备测点信息发送给实时数据库进行存储；

(5)当接收到发送命令时，实时数据库将存储的变电设备测点信息发送给万兆光纤数据网路模块；

(6)万兆光纤数据网路模块将接收到的变电设备测点信息分配后，分别发送给机柜内的计算存储服务器进行计算处理，经过计算处理后的变电设备测点信息数据经千兆管理网络模块传输给计算存储服务器中的存储器；

(7)重复步骤(2)-(6)，利用外部显示控制器根据用户的请求向电力设备监测装置发出查询、统计、分析和/或处理操作请求，通过可视化处理后向用户实时展示。

本发明还提供了一种智能散热的电力设备监测装置，如附图1所示，监测装置包括机柜9、外部服务器8、外部显示控制器16和一个或多个变电设备测点传感器7，还包括设置于机柜9下部的一个或多个下部计算存储服务器5，设置于机柜中部的电源模块4和千兆管理网络模块3，从上到下依次设置于机柜9上部的万兆光纤数据网路模块1、一个或多个上部计算存储服务器6以及一个或多个高性能计算存储服务器2，电源模块4分别与下部计算存储服务器5，上部计算存储服务器6、千兆管理网络模块3、万兆光纤数据网路模块1、高性能计算存储服务器2连接，用于提供电源。其中，变电设备测点传感器7的输出端连接实时数据库8输入端，实时数据库8输出端与万兆光纤数据网路模块1的输入端连接。首先，***进行初始化，通过外部显示控制器16对监测装置中的各个部件进行参数设置，然后变电设备测点传感器7实时的获取变电设备测点信息，例如油中气体信息、局部放电信息、电气量信息、线圈变形信息、温度信息、在线红外成像信息等，变电设备测点传感器7获取变电设备测点信息后，将获取的变电设备测点信息发送给实时数据库8，实时数据库8将接收到的变电设备测点信息按照标准的封包格式(例如JSON格式)进行封包，将封包后的数据进行推送，推送到实时数据库8中的内存数据库中与测点信息对应的实时数据库8中的缓存区中，对内存数据库缓存区中的数据进行解析，得到与各设备测点对应的数据，之后将解析后的数据在实时数据库8中的存储器中进行存储。

当接收到发送命令时，实时数据库8将存储的变电设备测点信息发送给万兆光纤数据网路模块1；万兆光纤数据网路模块1分别与下部计算存储服务器5、上部计算存储服务器6以及高性能计算存储服务器2连接，用于将从实时数据库8接收到的变电设备测点信息分配后，分别发送给下部计算存储服务器5、上部计算存储服务器6以及高性能计算存储服务器2进行计算处理，经过计算处理后的变电设备测点信息数据经千兆管理网络模块3传输给下部计算存储服务器5、上部计算存储服务器6和/或高性能计算存储服务器2中的存储器中。万兆光纤数据网路模块1还与外部显示控制器16连接，外部显示控制器16包括显示器和控制器，其中显示器用于显示电力设备实时监测装置的监测状态信息及数据处理情况信息、大数据分析平台界面信息、电力应用分析软件界面信息等，控制器用于控制信息的输入和输出，电力设备实时监测装置中各个部分的参数设置、操控等功能，外部显示控制器16还可以根据用户的请求向电力设备实时监测装置发出查询、统计、分析、处理等操作请求，通过可视化处理后向用户展示。

***运行过程中，柜体9内设置的设施模块发热，使得机箱内的空气同时被加热并且难以流动散去，柜机内的温度升高，而空气的换气流动可以将设施模块热量流动带走，使得柜体9内的设施模块温度下降，柜体9内的温度也会随之下降，这样保证了监测装置能够长时间的正常工作为了降低机柜内的温度，为了解决散射的技术问题，如附图2所示，本发明的柜体9的背面设置了风扇窗10和风扇控制器11，风扇控制器11分别与电源模块4和风扇窗10连接,用于控制风扇窗10中的风扇运行，其中风扇窗10的设置可以根据服务器的数量和设置方式进行选择，优先从底部自下而上进行设置，这样的散射效果更加。监测装置在工作时，受热后的空气会向上漂移，因此在设置风扇窗10时，优先从柜体9底部自下而上进行设置，如附图2所示，在第一个实施例中，机箱的下部设置了4组风扇窗10，每组3个140*38mm风扇，风扇支持热插拔，并且中间的风扇的功率大于两边的风扇的功率，这样可以使得空气更利于从柜体9的侧面流出，散射效果更加，柜体9的背面中部具有通风窗14，通风窗14在柜体背面的设置位置与电源模块4的设置位置对应，电源模块中的每个供电电源上设置有电源风扇，这样由于电源模块自身具有的电源风扇可以同时将柜体中部的受热空气从通风窗14吹出，因为柜体9中部的受热空气包括了下部受热上升的部分热空气，因此通风窗14的设置使得受热空气可以快速的流出，但是如果所有的风扇功率都开启，则会使得***耗电量增大，并且电源的负荷增大，***的稳定性也会下降。因此，为了监测柜体9内的温度以实现智能的控制风扇运行，在风扇控制器11上有设置与每组风扇窗对应的温度传感器12，温度传感器12测量对应柜体高度层柜体9内的温度值，风扇控制器11根据温度传感器12测量的不同高度层的温度值，分别控制不同组的风扇窗10的输出功率，并且风扇控制器11根据机柜内的温度进行分级别控制不同组的风扇窗的输出功率，满足：

$P=0.85\frac{S}{E}$

1级：当0≤P≤0.25，输出40％功率；

2级：当0.25＜P≤0.5，输出65％功率；

3级：当0.5＜P≤0.8，输出85％功率；

4级：当0.8＜P≤1，输出100％功率；

其中S为温度传感器测得的机柜内温度，E为监测装置正常工作时的最大允许温度，P为温度控制参数。

与传统的设置方式相比，本发明的电力设备监测装置的散热效果明显提高。

在另外一个实施例中，柜体9的背面的设置方式与上一实施方式类似，只是当柜体下部已经设置满服务器后，为了节约成本，在上端也需设置服务器时，同样在柜体9的上部也设置风扇窗10，并且依然是从底部自下而上进行设置，这样的散射效果更加。通常情况，服务器的柜体在没有设置设施模块时，都是用挡板挡住，本发明的柜体经过优化，配合其他设施模块和通风窗14进行了优化设计，如附图2-4所示，柜体9的背面在没有设置风扇窗10以及通风窗等设施模块时，都采用带有孔的网状的背板13，并且如附图4所示，柜体9的两个侧面为带有孔的网状的侧板15，虽然利用带有孔的网状的板作为外部的机壳以利于散热是现有技术中已经存在，但是将这样的设置方式用于基于电力应用的大数据一体机散热机柜并不存在，而且本发明中的背板13和侧板15的设计都是结合柜体中其他部件，例如结合了风扇的风向，功率，位置等参数优化设计的，当采用这样的背板13和侧板15结合柜体的整体结构时，散热效果达到了最佳。如图4所示，本发明中风扇窗10的设置方式也进行了改进，传统的风扇窗都是内嵌于柜体上，并且与柜体平行设置，而本发明中将风扇窗10设置为相对于柜体9带有一定角度的斜坡，优选角度为5-15度，最优选为10度，通过这样的设置方式，配合柜体的其他部件使得散热效果明显提高。

下部计算存储服务器5、上部计算存储服务器6结构类似，都采用机架式结构，下部计算存储服务器5、上部计算存储服务器6通过机柜内的L型导轨安装于机柜中；下部计算存储服务器5、上部计算存储服务器6和高性能计算服务器2分别包括2路CPU处理器，高性能计算存储服务器还包括1个图形处理器GPU(优选的型号为NVIDIATeslaK40)，优选地实施方式中，每一个计算存储服务器都包括2路intel至强E5-2620v2型处理器，内存为16G*8，DDR3，ECC，频率≥1333MHz，还包括企业级800G固态硬盘SSD，3.5寸企业级硬盘为2T*10，SATA，7200rpm，6G接口带宽，并且支持热插拔，网卡为万兆口*2，并且还包括单独的单独管理网口(RJ45)SAS卡：LSISAS2308主控，支持raid1.0。高性能计算存储服务器2和计算存储服务器结构类似，其不但具有计算存储服务结构，还包括1个e^*8PCIE扩展槽。

在优选的实施方式中，机柜1可以为标准的42U机柜，机柜内含L型导轨，导轨高度﹤2.2mm，采用整体集中式供电，电源模块4为5+5冗余供电电源，功率≥19200VA，整体背部散热，风扇窗9组，每组风扇窗3个140*38mm风扇10，风扇10支持热插拔，千兆管理网络模块3包括服务器集中管理模块。

万兆光纤数据网路模块1可以选择为万兆光纤交换机(优选的型号为锐捷RG-S6220，48口光纤交换机，配置光纤模块。

对于机柜的配置，可以根据实际的需求进行配置，例如1/4配置、1/2配置、满配置一直可扩展到多机柜配置等多种集群***初始配置规模。

尽管为了说明的目的，已描述了本发明的示例性实施方式，但是本领域的技术人员将理解，不脱离所附权利要求中公开的发明的范围和精神的情况下，可以在形式和细节上进行各种修改、添加和替换等的改变，而所有这些改变都应属于本发明所附权利要求的保护范围，并且本发明要求保护的产品各个部门和方法中的各个步骤，可以以任意组合的形式组合在一起。因此，对本发明中所公开的实施方式的描述并非为了限制本发明的范围，而是用于描述本发明。相应地，本发明的范围不受以上实施方式的限制，而是由权利要求或其等同物进行限定。

Claims (10)

1.一种智能散热的电力设备监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)初始化，对监测装置中的各个部件进行参数设置，并且将每组风扇窗中的中间的风扇的功率设置为大于同组两边的风扇的功率，风扇窗设置为相对于柜体带有一定角度的斜坡；

(2)利用电力分析工具，建立电力业务分析模型；

(3)利用温度传感器实时测量机柜内不同高度层的温度值，根据测得的机柜内不同高度层的温度值分别进行分级别控制每一层的风扇的输出功率；

(4)通过变电设备测点传感器实时的获取变电设备测点信息，并且将获得变电设备测点信息发送给实时数据库进行存储；

(5)当接收到发送命令时，实时数据库将存储的变电设备测点信息发送给万兆光纤数据网路模块；

(6)万兆光纤数据网路模块将接收到的变电设备测点信息分配后，分别发送给机柜内的计算存储服务器进行计算处理，经过计算处理后的变电设备测点信息数据经千兆管理网络模块传输给计算存储服务器中的存储器；

(7)重复步骤(2)-(6)，利用外部显示控制器根据用户的请求向电力设备监测装置发出查询、统计、分析和/或处理操作请求，通过可视化处理后向用户实时展示。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(4)中还包括实时数据库将接收到的变电设备测点信息按照标准的封包格式进行封包，将封包后的数据进行推送，推送到实时数据库中的内存数据库中的与测点信息对应的实时数据库中的缓存区中，对内存数据库缓存区中的数据进行解析，得到与各设备测点对应的数据，之后将解析后的数据在实时数据库中的存储器中进行存储。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤(3)所述根据测得的机柜内不同高度层的温度值分别进行分级别控制每一层的风扇的输出功率，满足：

$P=0.85\frac{S}{E}$

1级：当0≤P≤0.25，输出40％功率；

2级：当0.25＜P≤0.5，输出65％功率；

3级：当0.5＜P≤0.8，输出85％功率；

4级：当0.8＜P≤1，输出100％功率；

其中S为温度传感器测得的机柜内温度，E为监测装置正常工作时的最大允许温度，P为温度控制参数。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述电力业务分析模型为电力设备运行状态监测及预警分析模型、电力设备故障检测分析模型、短期电力负荷预测分析模型和/或电力话务工单语义特征分析模型。

5.如权利要求1或4所述的方法，其特征在于：所述变电设备测点信息为油中气体信息、局部放电信息、电气量信息、线圈变形信息、温度信息、在线红外成像信息中的一种或多种。

6.一种利用如上述权利要求1-5任一项所述的方法的智能散热的电力设备监测装置，其特征在于：包括机柜、外部服务器、外部显示控制器和一个或多个变电设备测点传感器，还包括设置于机柜下部的一个或多个下部计算存储服务器，设置于机柜中部的电源模块和千兆管理网络模块，从上到下依次设置于机柜上部的万兆光纤数据网路模块、一个或多个上部计算存储服务器以及一个或多个高性能计算存储服务器，万兆光纤数据网路模块和千兆管理网络模块分别与下部计算存储服务器、上部计算存储服务器以及高性能计算存储服务器连接，万兆光纤数据网路模块还分别与一个或多个外部显示控制器和外部服务器连接，一个或多个变电设备测点传感器连接外部服务器。

7.如权利要求6所述的监测装置，其特征在于：还包括设置于柜体背面下部的风扇窗和柜体背面的一侧的风扇控制器，风扇控制器分别与电源模块和风扇窗连接，其中风扇窗为4组，每组3个风扇，每组中间的风扇的功率大于同组两边的风扇的功率。

8.如权利要求7所述的监测装置，其特征在于：还包括在风扇控制器上设置的与每组风扇窗对应的温度传感器。

9.如权利要求6所述的监测装置，其特征在于：还包括设置于柜体背面中部的通风窗，所述通风窗设置位置与电源模块的设置位置对应。

10.如权利要求6-9任一项所述的监测装置，其特征在于：柜体的背面为带有孔的网状的背板，柜体的两个侧面为带有孔的网状的侧板。