CN104991628B - 数据中心智能电力监控系统和监控方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种数据中心智能电力监控系统和监控方法。其中，数据中心智能电力监控系统包括：至少一个供电单元，用于向电气设备提供电力供应；以及监控单元，与供电单元连接，用于采集供电单元的运行参数并基于运行参数确定各供电单元的开关时序。按照本申请的方案，能够实现对系统中各个供电单元的统一、协同控制，准确、快捷地找到整个系统中最优的动作路径。

Description

数据中心智能电力监控系统和监控方法

技术领域

本公开一般涉及供电技术，具体涉及电力控制技术，尤其涉及数据中心智能电力监控系统和监控方法。

背景技术

随着云计算业务的高速发展，云数据中心的规模越来越大，系统复杂度不断增加，对数据中心可靠供电提出了巨大挑战，特别是面对庞大的园区规模，如何充分保证业务的安全连续运行，如何在面对复杂的电气故障快速有效的做出响应，这些都是数据中心电力系统基础设施运维需要面对的问题，同时也对电力系统的自动化、智能化运行程度提出了更高的要求。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种数据中心智能电力监控系统和监控方法，可实现对系统中各个供电单元的统一、协同控制，准确、快捷地找到整个系统中最优的动作路径。

第一方面，本申请实施例提供了一种数据中心智能电力监控系统，包括：至少一个供电单元，用于向电气设备提供电力供应；以及监控单元，与供电单元连接，用于采集供电单元的运行参数并基于运行参数确定各供电单元的开关时序。

第二方面，本申请实施例还提供了一种数据中心智能电力监控方法，包括：至少一个供电单元向电气设备提供电力供应；以及监控单元采集供电单元的运行参数并基于运行参数确定各供电单元的开关时序。

本申请实施例提供的方案，将数据中心供电系统的监视和控制作为一个完整、独立的系统进行设计，可实现对各个子系统的统一、协同控制，最准确、快捷的找到供电系统最优的动作路径。

此外，在本申请实施例的一些实现方式中，还可以便捷、直观地掌握整个数据中心的供配电信息；通过冗余设计，充分保证监控系统的可靠性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出了根据本申请一个实施例的数据中心智能电力监控系统的示意性结构图；

图2示出了根据本申请一个实施例的数据中心智能电力监控系统中各供电单元的连接关系的意性结构图；

图3示出了根据本申请一个实施例的数据中心智能电力监控方法的示意性流程图；

图4示出了根据本申请一个实施例的数据中心智能电力监控方法中，监控单元采集所述供电单元的运行参数并基于运行参数确定各供电单元的开关时序的示意性流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

现有技术中，已存在一种对数据中心的各供电单元进行监控的系统。具体而言，在这些已有的监控系统中，通过对各供电单元设置相互独立的控制单元来对这些供电单元进行监控。

例如，发电机组通常安装有独立的自控系统，一般由可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)编程实现，主要负责发电机组中各发电机的并机，以及并机后分合输出断路器的控制。部分数据中心发电机的启动和退出需要运维人员手动操作，自动化程度低。

中压配电模块的自动监控系统，通常由中压配电柜厂家通过综合保护装置自带编程工具实现，同时，还可通过配置中压电力监控系统，来对中压配电系统运行状态进行显示并对中压配电模块中的断路器进行远程手动操作。

低压配电模块的自动监控系统，通常由低压配电模块的生产厂家通过在低压配电模块的配电柜内安装PLC监控系统，来实现少量的自动投切功能。

对于末端电源或配电设备，如不间断电源(Uninterruptible Power Supply，UPS)、高压直流输电(High-Voltage Direct Current，HVDC)设备、列头柜、电源分配单元(Power Distribution Unit，PDU)等配电设备的自动控制通常不需要外部控制，由设备自身根据运行状态进行自动控制，电力监控系统只需将上述设备的运行状态在系统中显示即可，该功能通常由动力环境监控系统实现。

如上所述的现有的监控系统存在如下问题：

(1)各供电单元的监控系统之间无通信，孤立运行，无法实现整个监控系统间的协同。

(2)各供电单元的监控系统的动作各自为政，易出现无效动作、重复动作，造成末端的多次切换，严重的情况下可能造成系统短路。

(3)每个供电单元的监控系统都无法看到当前整个监控系统的现状，需要借助外部的第三方平台呈现。

(4)当前中压配电的自控系统通常由综合保护装置实现，而综合保护装置的主要功能是实现保护功能，例如对电路中的不正常情况(电路短路、断路、缺相等)起到保护作用，其几乎不具备控制的功能。

本申请实施例的数据中心智能电力监控系统和监控方法，旨在通过对数据中心的各供电单元进行协同控制，解决如上所述的一个或多个技术问题。

参见图1所示，为根据本申请一个实施例的数据中心智能电力监控系统100的示意性结构图。

数据中心智能电力监控系统100可包括至少一个供电单元111和监控单元120。其中，供电单元111用于向电气设备提供电力供应。监控单元120与供电单元111连接，用于采集供电单元111的运行参数并基于运行参数确定各供电单元111的开关时序。

数据中心通常包括数量众多的电气设备，例如服务器、存储设备以及其它需要电力供应的基础设施设备。由于数据中心运行和/或存储有海量的数据(例如用户数据等)，一旦电气设备掉电，将可能导致数据的丢失，造成无法估量的严重后果。

本实施例的数据中心智能电力监控系统100，通过监控单元120采集各供电单元111的运行参数，可以实时获取各供电单元111的运行状态，判断其运行状态是否正常，若出现运行故障，可通过对供电单元111的开关元件的开关时序进行控制来保证电气设备得到正常的电力供给，进而保障数据的正常运行和/或存储。

在一些实现方式中，本实施例的数据中心智能电力监控系统100中，监控单元120可以包括至少一个子控制单元121和与各子控制单元连接的监控平台122。

各子控制单元121可分别与各供电单元111对应连接，用于采集对应的供电单元111的运行参数。供电单元111例如可以包括至少一个断路器。

监控平台122可用于基于各子控制单元121采集的运行参数确定各供电单元111的断路器的开关时序。

此外，子控制单元121还可用于基于开关时序控制对应供电单元111的断路器的通断。

在这里，各子控制单元121采集的运行参数例如可以包括与之对应连接的供电单元111的电压、电流(例如，该供电单元111输出端的电压、电流，或者，该供电单元111中任意节点位置的电压、电流等)，以及断路器的开关状态中的至少一项。

此外，子控制单元121还可以实现通信协议的转换，以将其采集到的运行参数发送至监控平台122、接收监控平台122发送的控制信号并基于控制信号对与之对应连接的供电单元111进行开关控制。

在一些实现方式中，监控中心122可以控制子控制单元121的开启或关闭。例如，在一些应用场景中，当与一个子控制单元121对应连接的供电单元111处于关闭状态时，监控中心122可以关闭该子控制单元121。

在一些可选方式中，各子控制单元121可以包括控制计算机，控制计算机可以包括采集模块和第一中央处理模块。其中，采集模块可用于采集对应的供电单元111的运行参数。第一中央处理模块可用于基于开关时序控制对应供电单元的断路器的通断。

此外，子控制单元121还可包括至少一个第二中央处理模块，用于在第一中央处理模块故障时，基于开关时序控制对应供电单元111的断路器的通断。

通过在子控制单元121中设置冗余的中央处理模块(例如，至少一个第二中央处理模块)，可以防止第一中央处理模块故障时，子控制单元121无法正常工作，增加了子控制单元121的可靠性。

在一些可选方式中，监控平台122可以包括监控计算机1221，监控计算机1221可以包括第三中央处理模块，用于基于各子控制单元采集的运行参数确定各断路器的开关时序。此外，监控计算机1221还可以包括至少一个第四中央处理模块，用于在第三中央处理模块故障时，基于各子控制单元121采集的运行参数确定各断路器的开关时序。

与子控制单元121设置冗余的中央处理模块的功能类似，在监控计算机1221中设置冗余的中央处理模块(例如，至少一个第四中央处理模块)，可以防止第三中央处理模块故障时，监控计算机1221无法正常工作，增加了监控计算机1221的可靠性。

参见图2所示，为本实施例的数据中心智能电力监控系统中的各供电单元的连接关系的示意性结构图200。

供电单元可以包括发电机组210、与发电机组210连接的至少一个中压配电模块220、与至少一个中压配电模块220对应连接的至少一个低压配电模块230以及与至少一个低压配电模块230对应连接的至少一个配电模块240。

发电机组210中，例如可以包括至少一台发电机211。配电模块240中，可以包括不间断电源、高压直流输电设备、列头柜以及电源分配单元中的至少一者。

在一些实现方式中，监控计算机1221中可以存储有专家数据库，专家数据库中可以存储控制逻辑。例如，控制逻辑可以通过可编程控制器写入，用于根据采集到的各供电单元的运行参数来对各供电单元执行开关时序控制。

例如，在一些应用场景中，当发生其中一路中压配电模块220失电，导致中压配电模块220中一半的中压母线和低压配电模块230中的低压母线失电，此时，监控计算机1221可基于专家数据库中存储的控制逻辑来做出决策，从而确定当前的操作，例如合中压配电模块220中的中压母联、合低压配电模块230中的低压母联，或者启动发电机组等等。

在另一些应用场景中，例如，在数据中心电力监控系统负荷率低的情况下，可基于专家数据库中存储的控制逻辑来关闭一定数量的UPS、HVDC等配电模块，以提高系统的运行效率，实现数据中心的协同管理、动态调优。

返回参考图1所示，在一些可选方案中，本实施例的数据中心智能电力监控系统中，监控平台122还可以包括显示单元1222，用于显示监控平台122接收到的由各子控制单元121采集的与之对应连接的各供电单元111的运行参数。

通过显示单元1222的显示，可以使得用户(例如，数据中心的运行维护工作人员)直观地获知当前各供电单元111的运行状态，进而掌握整个数据中心的供配电信息。

参见图3所示，为根据本申请一个实施例的数据中心智能电力监控方法的示意性流程图300。

具体而言，在步骤310中，至少一个供电单元向电气设备提供电力供应。

接着，在步骤320中，监控单元采集供电单元的运行参数并基于运行参数确定各供电单元的开关时序。在这里，供电单元的运行参数例如可以包括供电单元的电压、电流，以及供电单元中的断路器的开关状态中的至少一项。

在一些实现方式中，步骤320的监控单元采集供电单元的运行参数并基于运行参数确定各供电单元的开关时序可以采用如图4所示的流程400来实现。

具体而言，在步骤410中，分别与各供电单元对应连接的各子控制单元采集对应的供电单元的运行参数，其中，供电单元包括至少一个断路器。

接着，在步骤420中，监控平台基于各子控制单元采集的运行参数确定各断路器的开关时序。

接着，在步骤430中，子控制单元基于开关时序控制对应供电单元的断路器的通断。

在一些实现方式中，步骤410例如可以具体包括：子控制单元的采集模块采集对应的供电单元的运行参数。

在一些实现方式中，步骤430例如可以具体包括：子控制单元的第一中央处理模块用于基于开关时序控制对应供电单元的断路器的通断。

在一些实现方式中，步骤430例如还可以包括：子控制单元的至少一个第二中央处理模块在第一中央处理模块故障时，基于开关时序控制对应供电单元的断路器的通断。

在一些实现方式中，监控平台可以包括监控计算机。在这些实现方式中，步骤420可以具体包括：监控计算机的第三中央处理模块基于各子控制单元采集的运行参数确定各断路器的开关时序。

或者，在这些实现方式中，步骤420还可以包括：监控计算机的至少一个第四中央处理模块在第三中央处理模块故障时，基于各子控制单元采集的运行参数确定各断路器的开关时序。

在一些实现方式中，监控平台还可以包括显示单元。在这些实现方式中，本实施例的数据中心智能电力监控方法还可以包括：监控平台的显示单元显示各所述供电单元的所述运行参数。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本申请实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器子控制单元。其中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定，例如，子控制单元还可以被描述为“用于采集供电单元的运行参数的单元”。

作为另一方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中所述装置中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，所述程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本申请的公式输入方法。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (12)

1.一种数据中心智能电力监控系统，其特征在于，包括：

至少一个供电单元，用于向电气设备提供电力供应；以及

监控单元，与所述供电单元连接，用于采集所述供电单元的运行参数并基于所述运行参数确定各所述供电单元的开关时序；

所述监控单元包括至少一个子控制单元和与各所述子控制单元连接的监控平台；

其中：

各所述子控制单元分别与各所述供电单元对应连接，用于采集对应的所述供电单元的运行参数；

所述供电单元包括至少一个断路器；

监控平台用于基于各所述子控制单元采集的所述运行参数确定各所述断路器的开关时序；

所述子控制单元还用于基于所述开关时序控制对应供电单元的所述断路器的通断；

所述子控制单元包括控制计算机，所述控制计算机包括采集模块和第一中央处理模块；

其中，

所述采集模块用于采集对应的所述供电单元的运行参数；

所述第一中央处理模块用于基于所述开关时序控制对应供电单元的所述断路器的通断。

2.根据权利要求1所述的数据中心智能电力监控系统，其特征在于：

所述子控制单元还包括至少一个第二中央处理模块，用于在所述第一中央处理模块故障时，基于所述开关时序控制对应供电单元的所述断路器的通断。

3.根据权利要求1所述的数据中心智能电力监控系统，其特征在于：

所述监控平台包括监控计算机，所述监控计算机包括第三中央处理模块，用于基于各所述子控制单元采集的所述运行参数确定各所述断路器的开关时序；

所述监控计算机还包括至少一个第四中央处理模块，用于在所述第三中央处理模块故障时，基于各所述子控制单元采集的所述运行参数确定各所述断路器的开关时序。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的数据中心智能电力监控系统，其特征在于，所述运行参数包括以下至少一项：

所述供电单元的电压、电流，以及所述断路器的开关状态。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的数据中心智能电力监控系统，其特征在于：

所述供电单元包括发电机组、与发电机组连接的至少一个中压配电模块、与至少一个所述中压配电模块对应连接的至少一个低压配电模块以及与至少一个所述低压配电模块对应连接的至少一个配电模块。

6.根据权利要求5所述的数据中心智能电力监控系统，其特征在于，所述配电模块包括以下至少一项：

不间断电源、高压直流输电设备、列头柜以及电源分配单元。

7.根据权利要求3所述的数据中心智能电力监控系统，其特征在于：

所述监控平台还包括显示单元，用于显示各所述供电单元的所述运行参数。

8.一种数据中心智能电力监控方法，其特征在于，包括：

至少一个供电单元向电气设备提供电力供应；以及

监控单元采集所述供电单元的运行参数并基于所述运行参数确定各所述供电单元的开关时序，所述监控单元包括至少一个子控制单元和与各所述子控制单元连接的监控平台；

所述监控单元采集所述供电单元的运行参数并基于所述运行参数确定各所述供电单元的开关时序包括：

分别与各所述供电单元对应连接的各所述子控制单元采集对应的所述供电单元的运行参数，其中，所述供电单元包括至少一个断路器；

监控平台基于各所述子控制单元采集的所述运行参数确定各所述断路器的开关时序；以及

所述子控制单元基于所述开关时序控制对应供电单元的所述断路器的通断；

所述分别与各所述供电单元对应连接的各所述子控制单元采集对应的所述供电单元的运行参数包括：

子控制单元的采集模块采集对应的所述供电单元的运行参数；

所述子控制单元基于所述开关时序控制对应供电单元的所述断路器的通断包括：

子控制单元的第一中央处理模块基于所述开关时序控制对应供电单元的所述断路器的通断。

9.根据权利要求8所述的数据中心智能电力监控方法，其特征在于，所述分别与各所述供电单元对应连接的各所述子控制单元采集对应的所述供电单元的运行参数还包括：

所述子控制单元的至少一个第二中央处理模块在所述第一中央处理模块故障时，基于所述开关时序控制对应供电单元的所述断路器的通断。

10.根据权利要求8所述的数据中心智能电力监控方法，其特征在于，所述监控平台包括监控计算机，所述监控平台基于各所述子控制单元采集的所述运行参数确定各所述断路器的开关时序包括：

所述监控计算机的第三中央处理模块基于各所述子控制单元采集的所述运行参数确定各所述断路器的开关时序；以及

所述监控计算机的至少一个第四中央处理模块在所述第三中央处理模块故障时，基于各所述子控制单元采集的所述运行参数确定各所述断路器的开关时序。

11.根据权利要求8-10任意一项所述的数据中心智能电力监控方法，其特征在于，所述运行参数包括以下至少一项：

所述供电单元的电压、电流，以及所述断路器的开关状态。

12.根据权利要求11所述的数据中心智能电力监控方法，其特征在于，还包括：

所述监控平台的显示单元显示各所述供电单元的所述运行参数。

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