通信基站用电量管理系统技术方案.docx

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通信基站用电量管理系统技术方案

通信基站用电量管理系统技术方案

第一章前言4

第二章设计依据和原则5

2.1、设计依据5

2.2、设计原则5

第三章系统结构7

3.1、用电量管理系统结构7

3.1.1、系统结构图7

3.1.2、中心主站网络系统7

3.1.3、采集、存储7

第四章建设方案8

4.1、电量采集方式8

4.2、基站总用电量监测方式12

4.3、接入其他系统方案13

4.3.1、设备接入动力环境系统拓补图13

4.3.2、用电量专用系统与动力环境系统对接拓补图14

第五章系统功能15

5.1、检测功能15

5.2、基站信息精细化管理功能15

5.3、基站分段管理16

5.4、用电标杆管理功能16

5.5、Web抄表管理功能17

5.6、优化分析功能17

5.7、节能后评估功能17

5.8、专家数据查询功能18

5.9、电费信息管理功能18

5.9.1、电费信息管理18

5.9.2、基站电费考核18

5.9.3、基站电费查询19

5.10、安全管理功能19

5.11、曲线、报表生成及打印功能19

第六章设备介绍21

6.1、多路智能电表21

6.2、三相电表37

第一章

前言

随着通信运营商重组和3G时代的到来，国移动通信市场竞争越来越激烈，据统计，目前在网运行的移动基站已超过60万个，基站通信设备年耗电量接近80亿千瓦时，加上基站空调、电源等，预计2010年全国基站年耗电总量将达到150亿千瓦时，电费成本已占运营商维护费用30%左右。

当前有效控制电费成本快速增长，已经成为运营商提高自身竞争力、实现可持续发展的重要途径。

基站用电难管始终是通信行业的共识，由于在用电量上没有具体的监测手段，无法对基站的用电量进行科学系统地监测管理。

因此，研究并建设能适应大规模基站系统需要的电量管理系统，对于节能减排的建设和用电的精细化管理具有积极的意义。

电量管理系统通过将基站总用电量、开关电源、空调、照明和插座等用电量进行监测并纳入监控系统，可以定期统计不同基站、基站不同设备的用电量。

电量管理系统建设在动环监控系统的平台上，用电量采集设备通过RS485/RS232/RS422总线将数据上传给用电量专用管理系统。

电量采集数据的统计、管理及分析功能在监控中心完成，该监控中心可完成基站用电量的实时查询、统计、管理及分析功能，实现优化基站节能策略、筛选高效率动力设备、科学管理电费等。

第二章

设计依据和原则

二.1、设计依据

●电信总局（1996）《XT005－95通信局（站）电源系统总技术要求》。

●《通信电源集中动力环境监控系统验收规》（YD5058－98）

●《通信用开关电源系统监控技术要求和试验方法》（YD/T1104－2001）

●《通信局（站）电源、空调及环境集中监控系统技术规》（GF006－2000）

二.2、设计原则

●实用性：

从用户的角度出发，检测不同用户设备的用电数据资料，方便用户进行统计、分析，尽量使系统具有较高的性能价格比。

●实时性：

系统采用各种先进的科学技术对各个设备电源数据及用电量实时进行检测。

●通用性：

监控系统的设计符合国际工业监控与开放式设计标准。

●可靠性：

Ø监控系统具有良好的电磁兼容性和电气隔离性能，不影响被监控设备正常工作；

Ø监控系统具有自诊断功能，对通信中断、软硬件故障应能够诊出故障并及时告警；

Ø监控系统硬件能在用户给出的基础电源条件下不间断工作；

Ø系统平均故障间隔时间MTBF>60000h，监控系统硬件的平均故障间隔时间MTBF>40000h，平均故障修复时间MTTR<0.5h。

ØC级防雷设计。

●准确性：

Ø告警准确率：

100％；

Ø交流电压精度优于0.5％

Ø其它电量优于1％

Ø非电量优于1％

●稳定性：

Ø监控系统某一子系统运行异常，不影响系统中其它子系统的正常运行。

●安全性

Ø硬件系统的设计采用可靠的电气隔离，保证系统的软硬件在任何情况下，均不能够影响被监控对象运行的安全性；

Ø软件的安全性

作为信息采集系统，不但要保证采集系统数据的准确性、完整性，更重要的是安全性。

为此软件中对操作人员的权限进行了设置，对数据库操作员的权限设置和口令等进行了多重验证，保证数据的安全性，以防止不良行为和病毒对系统的侵扰和破坏。

●可维护性

Ø系统运行进行在线运行状态诊断和监测，能及时发现系统功能单元故障情况，便于系统故障的维护处理；

Ø软件系统的设计采用模块化结构设计和规化标识保证软件的可维护性要求。

●扩充性：

系统的软硬件设计采用模块化可扩充结构及标准化模块接口，便于系统适应不同规模和功能要求的监控网络系统。

第三章

系统结构

三.1、用电量管理系统结构

本公司的用电量管理由前端电参数采集器、通信链路与中心主站网络系统构成。

三.1.1、系统结构图

三.1.2、中心主站网络系统

局端中心网络系统由交换机、前置通信机、业务台、服务器、打印机及网络传输设备构成。

其主要功能包括通信管理、系统控制、信息处理与管理。

通讯管理功能是指通过前置机的多任务能力并行及相对独立地管理通道。

系统控制功能是指对系统的所有终端实行统一管理、控制，汇集终端各种实时数据，下发各种控制命令和控制参数。

信息处理与管理功能是指通过网络数据操作系统、应用程序和前端工具对各种信息数据进行处理、管理和交换。

三.1.3、采集、存储

对于基站在现场安装数据采集（控制）模块采集存储现场各设备的用电数据，采集存储现场设备的电压、电流、功率因数、电量、累计停电时间、停电次数、具体每次的起止时间等。

现场的各数据采集模块通过以太网线传输、2M网等传输方式将数据上传到监控中心。

第四章建设方案

针对目前移动集团一般基站不同耗电设备的用电量（如基站主设备的用电量、空调的用电量、节能设备的用电量、照明及其他设备的用电量，还有基站通信设备的直流电量等），我公司可制定相应的配置：

⏹配置相应的多路智能电表，对基站主设备（三相）、空调1（三相）、空调2（三相）、节能设备（单相）、照明设备（单相）的用电量进行监测，检测支路数可满足不同基站类型要求

◆同时可配置相应的直流电表对基站的直流设备进行监测

具体的电量采集和传输方案如下：

四.1、电量采集方式

对于已安装交流配电箱而未进行电量监控的基站，如果需要对基站的用电量进行精细化管理分析，可通过在基站加装我公司的多路智能交流电表、直流电表和配套互感器的方式，实现对现场设备的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、有功用电量、无功用电量等的监测。

Ø具体操作方法

1）输入三相总路加装高灵敏度电流互感器，实现对总路用电量的采集；

2）将原有的输出支路分别加装高灵敏度电流互感器，实现对各支路用电量的采集；

3）加装我公司的多路智能电表，对互感器采集的主路用电量和各支路的三相电压，三相电流，频率，功率，功率因素，电能等参数进行计量、存储、统计；

4）通过RS485\RS232\RS422等总线、GPRS无线或原有传输资源纳入电量管理系统或原动环系统；

电量采集和传输组网方式一般有以下三种：

以太网传输、无线传输、利用原有动环传输资源。

1）

以太网传输方式

对于没有动环传输资源，有以太网传输资源的基站，可将智能电表的数据上报接口（网络口）接入到基站以太网交换机中，通过以太网将交流电表采集的各路电量数据上传到用省级电量监控中心。

组网结构如下所示：

2）

无线传输方式

对于没有任何有线传输资源的基站，可通过无线传输模块（GPRS模块）实现电量数据的上传。

将交直流电表的数据上报接口接入到无线传输模块（GPRS模块）中，电表采集的基站电量数据由无线传输模块通过无线传输网络将数据上传到用省级电量监控中心。

3）

利用原有动环传输资源进行传输

如果改造基站具备动环传输资源，可将我公司的多路智能电表的数据上报接口（网口或串口，可供选择）接入到第三方动环监控系统的传输设备中，通过原有动环传输网络，将配电箱采集的各路电量数据上传到省级动环监控中心，我公司用电量监控系统通过C接口与第三方的动力环境监控系统对接，可以实时地取得基站即时能耗数据，针对这些其中进行一些调度处理后入库，供用户进行分析处理

四.2、

基站总用电量监测方式

如果只需对基站的总用电量、总电压、总电流进行监测，而无需对基站各支路进行监测时，可配置一个三相电表对基站的总用电量进行监测，组网结构如下：

四.3、

接入其他系统方案

基站数据收集以智能电表为主，这些数据通过传输设备传达到其他公司的动力环境监控系统，然后用电量管理系统通过C接口与其他公司的动力环境监控系统对接，可以实时地取得基站即时数据，针对这些其中进行一些调度处理后入库。

通过报表查询分析模块可以按局方需求将数据展示出来，提供决策参考。

四.3.1、设备接入动力环境系统拓补图

采集设备支持邮电部标准通信协议，可跟支持此协议的其他公司系统进行无缝对接

我公司的用电量采集设备通过RS485\RS232\RS422等总线接入到其他公司的传输设备的传输接口上，通过传输网络基站电量信息被传输到其他公司的动力环境监控系统中，动环系统对传送上的电量数据进行分析、统计，最终将数据存储进系统数据库中。

我公司的采集设备支持邮电部标准通信协议，可跟支持此协议的其他公司系统进行无缝对接。

四.3.2、

用电量专用系统与动力环境系统对接拓补图

从图中可以知道，基站先由我公司的智能多功能低压配电箱进行数据采集，采集的数据通过传输设备送往其他公司的动力环境监控系统，动力环境系统将实时数据储存在中间数据库。

C接口除了拥有取实时数据的功能，还可以在通讯中断恢复后取保存在中间数据库中的历史数据，以维持本管理系统中的数据连续性。

C接口在取得基站数据后，将之入库，同时部分数据由本我公司的用电量管理系统部程序处理加工后入库。

我公司的用电量管理系统接入其他动力环境监控系统中，C接口通信标准采用《YD/T1363.2-2005通信局（站）电源、空调及环境集中监控管理系统互联协议》。

第五章

系统功能

用电量管理系统可准确的检测在使用设备的交流用电量，在本地直接显示的同时，能够通过智能接口（RS485/RS422/RS232/以太网口）接入到相应的中心监控系统集中监控，减少工作人员的工作量，节省投入成本。

该系统主要具有以下几大功能：

五.1、检测功能

用电量管理系统采用先进的技术，实时检测出当前设备的交流各项参数以及交流总用电量，并且检测数据准确无误。

1）检测主路的电压、总电流、总电量等用电参数

2）监测每一支路的用电情况,统计基站不同设备的用电量（如开关电源的用电量、空调的用电量等），可检测多达24个支路的用电情况。

3）可检测每一支路的开关状态。

4）对基站各时段用电量进行检测。

五.2、基站信息精细化管理功能

Ø机房/基站基础设施信息管理：

基站基础信息数据包括：

基站名称，地点（即区域），建设时间，业主性质（政府、集体、个人），机房结构（砖混、钢混、板房），产权属性（自建、租用、共用），机房位置（地面、楼、楼顶），机房面积，外墙数量等信息。

Ø机房/基站供电方式信息管理：

机房供电方式信息包括：

用电种类（自建变压器、供电局低压用户、业主转供电等），供电电缆长度，供电电缆线径，电表箱位置业主配电室（业主配电室、基站外墙），电表规格，电表型号，启用时间等信息。

Ø机房/基站电费信息管理

基站电费信息管理包括：

电费单价，电损额度，电损收取方式（固定、不定），机房用电抄表周期（月、双月、季度、半年、年），电费交纳周期（月、双月、季度、半年、年）等信息。

五.3、基站分段管理

为了更好地分析基站的节能效益，将大量的基站分类进行比较，而这个分类的操作成为分段。

配置或者导入基站信息后，按照一定的基站属性进行分类。

系统默认提供六种属性分类（可根据用户自行增减），分别是开关电源直流负荷、房型结构（枚举量）、基站面积、房顶结构（枚举量）、节能设备（枚举量）和空调个数。

五.4、用电标杆管理功能

基站用电标杆是指保证通信设备安全运行前提下，每月每个基站用电量上限。

每个基站在统计期其主设备、空调在其特有的基站基础信息（如基站房型、基站面积、房顶结构、空调位置、空调容量、空调型号）的前提下基站应该正常消耗的电量——基站用电标杆。

根据基站的分段管理，在各类分段中挑选出若干个基站为该类基站的既定标杆基站。

通过上述办法建立标杆体系后打破了以往人为粗糙定义标杆基站、基站标杆电量的状况，从而实现了对标杆基站准确选择和基站标杆用电量精确计算，而且通过该精确标杆体系建立能实现对全网基站的合理分类，全网各种类型的基站均能覆盖。

基站用电标杆管理的优点主要体现在以下几个方面：

1）可以比较准确的掌握全网基站用电实际情况，使基站用电量化考核和奖罚有据可依。

2）能够及时发现用电异常（能耗大、窃电等）基站存在的问题，通过对用电超标重点基站的及时整改，节约了大量不合理的电费支出。

3）有效提高了在基站通信设备用电负荷、空调维护使用管理等方面的管理水平，维护人员的技术水平、工作责任心也得到了提升。

五.5、Web抄表管理功能

1）为了能使不做智能电表监控的基站也能计算基站每月的总用电量、标杆电量、电量超标情况、电费等数据，因此某系统提供一个Web抄表系统，用来统计电力局根据电力电表收集的每月局站电量情况和用户自己或代维人员收集的每月局站电量情况。

因此用户可向电力局要每月基站的抄表记录后录入到web抄表系统中，系统通过处理并计算基站每月的标杆电量,并可查询基站抄表报表显示各基站的每月的用电量情况。

2）用户也可将已作为监控的基站算出的标杆电量、总用电量和通过抄表系统录入后经过处理所得的月总用电量、标杆电量、电量超标情况以及电费等数据进行对比，来验证智能电表所监控得到的电量是否符合实际情况，是否达到

一个精度。

五.6、优化分析功能

1）通过各类型标杆基站和非标杆基站的电量对比，可得出各基站用电可优化的空间数据。

例如某一基站实际耗能150度，标杆站推出应该使用100度，通过分析得出它优化的空间为50度；

2）对于这些优化的空间数据可以进行明细分类，如开关电源优化的空间，空调优化的空间，主设备智能关断优化的空间，安装节能可能带来优化的空间；

3）系统能对优化空间的大小进行排序和筛选，筛选出可优化和不可优化的基站并作提示，其中还可对优化代价比进行提示，提示某个基站是否有优化的空间？

代价如何？

根据用户设定的优化代价比作出相应是否可行的提示。

五.7、节能后评估功能

1）能为同基站同时期提供节能测评数据，为相似工况的基站节能、主设备能量消耗、空调设备能量消耗提供评估数据，为以后筛选高效率动力设备提供依据。

2）某一节能技术在使用一定时间后无法实时评测节能率是否与当初设计的一致，如果采用人工手段进行评测，不仅耗时，而且增加成本。

因此借助电量管理模块对同类型机房不同月份的用电量，对不同机房同月份的用电量进行同比、环比、横比就可以实现节能后评估管理目的，还可实现监督节能系统工作，保证节能率，根据节能效果还可以直接产生奖励和处罚。

五.8、专家数据查询功能

1）分时段查询

电量管理系统具有监测数据的实时显示、存储、查询、备份、恢复、处理和统计功能。

其中，数据查询和统计能根据用户需求按时间段（开始与结束的时间段：

年、月、日、时、分）、局（站）名称、数据类型及设备类型等因素进行单项和多项综合查询。

对于每一类查询条件都可以进行全部或部分查询。

2）用电数据智能决策分析功能

实现任意时刻（时段）设备，单个基站或某一类型基站（如相同直流负荷、板房、自建变压器等）的用电功率、用电总量的分析，并对数据的各项横向比较、同比、环比，例如：

直流负荷20－40A的基站用电量对比分析。

3）用电异常查询

根据电量监控数据进行统计分析，确定不同类型基站标杆电量。

根据标杆电量，当某基站用电量超出该类型基站标杆电量5%（用电异常门限值设定：

可根据实际维护情况由系统管理员设置），管理系统将通过报表的形式将抄表基站信息显示出来。

五.9、电费信息管理功能

五.9.1、电费信息管理

局房电费管理信息包括：

电费单价，电损额度，电损收取方式（固定、不定），机房用电抄表周期（月、双月、季度、半年、年），电费交纳周期（月、双月、季度、半年、年）。

五.9.2、基站电费考核

系统可以实现电量申报、审批及统一标准考核。

在此过程中各县、市、省、集团的各类报表统一上报，避免了弄虚作假，并起到了监督的作用。

1）电费异常比对：

将智能电量系统基站每月电量数据导出，与财务电费支出电量相比对，如有较大差异，由公司电费管理员核查、处理。

年度的数据比对应纳入考核。

2）基站用电情况进行通报，定期分配用电异常基站整改工作，并部署下月基站用电控制管理工作任务。

五.9.3、基站电费查询

1）监测电费查询功能：

按照地区、基站名称、开关电源设备、空调设备、基站设备、载频数量及起止时间段进行用电量和计算电费的查询。

2）实际电费查询功能：

按照地区、基站名称及起止时间，对电力公司计量的用电量和实际缴纳电费的查询。

该功能需要事先录入电力部门确认的用电量和缴纳电费。

五.10、安全管理功能

系统具有完善的操作管理功能。

为保证系统安全,使用某些功能时必须输入密码,经系统确认后方可允许进入系统,进行操作。

操作密码应有不同等级,以限制不同人员的操作围。

系统具有记录所有相关人员、设备重要操作的功能,包括操作人、被操作基站、操作设备、操作日期、时间和操作容等,系统对操作记录应有查询、统计功能,包括所有的停电及用电异常故障告警均应被记录下来,且不可擦除。

电量管理系统有系统操作记录，对于电量管理系统自身的任何操作应有详细的记录。

例如操作人员的增加、删除，操作人员权限、口令的修改，操作人员登录、退出记录等。

五.11、曲线、报表生成及打印功能

系统可以自动生成用电量、用电量考核报表及曲线、并进行打印。

以上功能，为了将电费管理和节能评估的效果达到最大化，我公司建议用电量管理系统和动力环境监控系统分开来做，两个独立的系统和数据库可有效地避免因数据共享造成的数据通达堵塞，系统操作也将更加灵活。

第六章

设备介绍

六.1、多路智能电表

一、产品简介

电子式多功能电能表系列产品博采众家之长，结合某科技在我国多功能电能表行业多年设计开发及大量现场运行经验，采用现代微电子技术、计算机技术、电测量技术及高精度计量芯片，数据通信技术以及先进的SMT制造工艺研制而成，是本公司推向市场的新一代电能计量装置。

我们对该型号表进行了大量的可靠性冗余设计，符合目前国的电网状况。

各项技术指标符合《GBT17215.322_2008交流电测量设备特殊要求第22部分：

静止式有功电能表（0.2S级和0.5S级）》、《DL/T645-2008》等国家标准以及行业标准。

具有测量精度高、性能稳定可靠、长寿命、体积小、重量轻、功耗低、操作简便等优点；可广泛应用于电力行业的电能测量及用电自动化管理领域。

二、产品外观

三、功能说明

3.1主体功能

※全电子式设计，置专用计量芯片，具有精度高、灵敏度高、逻辑防潜、可靠性高、宽负荷，抗高压攻击和静电攻击等特点；

※精确测量三相有功电能，以正方向累计电量；

※3.5寸高亮度彩色液晶显示，4位按键指示功能；

※支持RS232、RS422、RS485、以太网通讯方式；

※测量24路电量、开关量、电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数等数据信息；

※具备历史存贮、远程抄表、事件记录等功能。

3.2扩展功能

※可分别计量多路下挂设备的电量能耗，常用的为：

分别统计市电、油机的用电量数据信息；

※历史数据的参数可配置，可按周期和分辨率方式配置历史数据的存储方式；

※可检测每路断路器的分合闸状态，并实时上报数据；

※可判断多路电源的停电状态与来电恢复状态，并统计停电时间信息；

※可配置4路温度、2路湿度数据，采集时需要接入温度、温湿度采集模块；

※可设置告警等级提示，如配置一般告警、重要告警、紧急告警等；

※可另外配置支持CDMA2000、WCDMA等无线数据传输；

※支持以太网通信口上报，带IP地址功能。

备注：

扩展功能，需要定制。

四、技术指标

4.1平衡负载时百分数误差极限

类别

负载电流

功率因数

cos∮

基本误差限（100%）

0.2级

0.5级

经

互

感

器

接

入

0.01Ib≤I＜0.05Ib

1.0

±0.4

±1.0

0.05Ib≤I＜Imax

1.0

±0.2

±0.5

0.02Ib≤I＜0.1Ib

0.5（L）

±0.5

±1.0

0.8（L）

±0.5

±1.0

0.1Ib≤I≤Imax

0.5（L）

±0.3

±0.6

0.8（C）

±0.3

±0.6

0.1Ib≤I≤Imax（Ib）（客户特殊要求）

0.25（L）

±0.5

±1.0

0.5（C）

±0.5

±1.0

4.2不平衡负载时百分数误差极限

类别

负载电流

功率因数

cos∮

基本误差限（100%）

0.2级

0.5级

经

互

感

器

接

入

0.01Ib≤I＜0.05Ib

1.0

±0.4

±1.0

0.05Ib≤I＜Imax

1.0

±0.3

±0.6

0.02Ib≤I＜0.1Ib

0.5（L）

±0.5

±1.0

0.8（L）

±0.5

±1.0

0.1Ib≤I≤Imax

0.5（L）

±0.4

±1.0

0.8（C）

±0.4

±1.0

4.3电气指标

产品名称

额定工作电压

电压线路功耗

供电电压

电子式多功能电能表

0.9Un~1.1Un额定

（极限：

0.7Un~1.2Un）

电压回路功耗≤2W/10VA，电流回路功耗≤1.5AV。

DC-48V

4.4监测单元通信接口指标

通讯速率

与上位机通讯波特率

9600bps

串口协议

起始位

1位

数据位

8位

奇偶校验位

无

停止位

1位

传输距离

RS232方式时，最大可达15米；RS485方式，1200米。

地址围

1~254

通讯方式

RS-232、RS-422、RS-485、以太网等通讯方式。

4.5其他指标

工作环境

存贮

温度

-25℃～+55℃

极限（-30℃～+65℃）

相对湿度

10%RH～75%RH

大气压

70kPa～106kPa

工作

湿度

-20℃～+50℃

相对湿度

10%RH～90%RH

大气压

70kPa～106kPa

测量温度围

-30℃～+65℃

五、硬件安装

5.1安装步骤如下：

1、画参照线：

离地1.4M画一条长约1M左右的水平参照线（如图2），实际长度根据电表与接线盒的距离来定；

2、电表定位：

电表下端与参照线水平，贴墙用铅笔按照固定孔画圆；

3、接线盒定位：

接线盒在水平线上端47mm处水平贴墙，用铅笔按照固定孔画圆；（接线盒定位前，需要把上盖打开定位）

4、裁剪线槽：

根据电表与接线盒的距离裁剪线槽长度，线槽上盖比线槽底部短90mm，居中对称。

根据线槽长度均匀分布3-4个直径4.5的线槽安装孔，线槽上端按照图4尺寸开出槽口；

5、线槽定位：

线槽上端与参照线水平，贴墙用铅笔按照固定孔画圆；