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1、 Huazhou power grid dispatching automation system of Center Room A Dissertation Submitted for the Degree of Master Candidate： Liu Huacong Supervisor： Prof. Liu Yongqiang SouthChinaUniversity of Technology Guangzhou, China 分类号： TU244.5 学号： 201120201814 学校代号： 10561 华南理工大学硕士学位论文 化州电网调度自动化系统机房设计 作者姓名：刘桦
2、聪申请学位级别：工程硕士 工程领域名称：电气工程 校内指导教师姓名、职称：刘永强教授、博导校外指导教师姓名、职称：李志高级工程师 论文形式： 0产品研发0工程设计 S应用研究 S工程 /项目管理 S调研报告 研究方向：电力系统分析运行与控制 论文提交日期： 2014年 10月 11日论文答辩日期： 2014年 12月 06日 学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日 答辩委员会成员： 主席： 李春茂 委员： 刘永强、朱宁西、邓红雷、朱文舟 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何
3、其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名 : 曰期 :/f年 /月 /曰 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校 有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位 论文被查阅 （ 除在保密期内的保密论文外 ）； 学校可以公布学位论文的全 部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位 论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。
4、本学位论文属于： 保密，在年解密后适用本授权书。 0不保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议 的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊 (光盘版 )电子杂志社 全文出版和编入 CNKI中国知识资源总库，传播学位论文的全部或部 分内容。 (请在以上相应方框内打 “ V ” ） 作者签名： )俾黎 丨日期 :減 U 指 导 教 师 签 名 ： 曰期 : 公 (?今 作者联系电话： 电子邮箱： 联系地址 (含邮编 )： 随着电网的快速持续发展，电网调度自动化机房从过去简单小的机房逐渐演变为 功能齐全智能电力调度大楼，形成别具一格的电气建筑，并以高科技含量和独特的外 部形象，影响
5、着一个地区的环境。自动化系统机房集计算机网络技术、通讯电子技术、 建筑装饰技术、空调环境保护技术、安全防范技术、电磁抗干扰技术等多种学科知识 的综合工程。 本文是化州电网调度自动化系统机房工程设计，在本设计中采用广东电网公司 调度自动化主站环境建设标准、广东电网公司县级供电子公司调度自动化机房及 调度室建设技术规范等方面内容，借助于多个地区电 网自动化系统机房实际经验进 行设计，涉及到土建装修、动力环境监控系统、机房供配电、机房通风系统、机房接 地防雷系统、机房综合布线系统、 KVM系统综合设计。本文设计中以下 3点是基础： 第一点，电源是所有设备的动力源，对电源系统的设计要求是整个设计的重中
6、之重， 设计时考虑机房出现各种突发事故时，电源的供给都不会中断，而且对人身安全和设 备安全也要有相对保障；第二点，空调是设备对机房环境安全的硬性要求，根据内部 环境的温度、湿度、洁净度的实际条件设计空调所需具备功能，对设备安全稳定运行 起着重要的作用；第三点，综 合布是所有设备交互连，传输数据的通道，对整个网络 性能、安全起着关键性作用，对机房综合布线各子系统、布线要求、布线工艺必须进 行硬性要求，只有严格遵循执行才能体现设计价值。 本文为化州电网调度自动化系统机房设计，建立起一个具有高度开放性、兼容性、 安全性、稳定性的自动化系统，提高设备安全可靠、提高工作人员的工作效率和减轻 劳动强度，最
7、大程度地满足企业和值班人员的需求。 关键词 ：机房；调度；自动化；综合布线；设计 Abstract With the rapid sustainable development of power grid, power grid dispatching automation Center Room from the past simple and small machine room gradually evolved into fully functional intelligent electric power management building, form a unique elec
8、trical construction, and with high-tech content and unique external image, affect the environment of the region. Center Room automation system integrating computer network technology, communications electronics, building decoration, air conditioning environmental protection technology, security tech
9、nology, the electromagnetic anti-interference technology comprehensive knowledge of various disciplines such as engineering. This article is HuaZhou Center Room engineering design, the use of nGuangdong Power Grid Corporation SC ADA master environmental constructionstandards”, ”a subsidiary of Guang
10、dong Power Grid Corporation county dispatch automation room and control room building technical specificationsn in this design, etc. aspects by means of multiple regional grid engine room automation systems design experience, involving civil decoration, dynamic environment monitoring system for powe
11、r distribution room, engine room ventilation system, grounding systems, room cabling systems, KVM system integrated design.This design is the basis of the following three points: First, the power is the power source of all devices on the power system design requirements is a top priority throughout
12、the design, room design when considering the emergence of various incidents, power supply will not be interrupted, and safety equipment and safety of persons and also have a relatively protected; Second, environmental safety of Center Room air conditioning equipment is rigid demand, according to the
13、 desired function with the actual conditions of the design room with air conditioning, a reasonable set of internal environment of room temperature , humidity, cleanliness, security and stability of vibration equipment plays an important role; Third, comprehensive cloth is all equipment interaction,
14、 data transmission channel, and plays an key role in the entire network performance, security, integrated wiring of Center Room of each subsystem, wiring, wiring process must be rigid requirements, only strictly follow the implementation can reflect the design value. The design for CenterRoomsystem
15、of HuaZhou power grid dispatching automationestablished a highly openness, compatibility, security, stability of the automation system, improve equipment safety and reliability, improve work efficiency and reduce labor intensity of workers, the greatest extent to meet the needs of enterprises and pe
16、rsonnel on duty. Keyword ： Center Room; Dispatching; Automation; Integrated wiring. II 第一章总体设计 1.1设计思想 1. 2设计原则 1. 3设计目标 1.4设计项目 第二章机房工程概况 2. 1工程概述 2.2平面规划简图及设计要求 第三章自动化机房装修 3. 1天面工程设计 3. 2地面工程设计 3. 3墙面、柱面工程设计 3. 4隔断工程设计 3. 5门窗工程设计 3. 6监控室设计 3. 7其他装修设计 第四章自动化机房电源设计 4.1自动化机房电源方案 4.2不间断电源 UPS系统设计 4.2.
17、 1设计目的 4. 2. 2系统容量 4. 2. 3实施方案 4.3自动化配电系统设计 4. 3. 1配电系统概况 4.3.2设计要求 . 10 4. 3. 3配置方案 . 10 4.4电气安全措施 . 11 4.4. 1设备供用电的安全措施 . 11 4.4.2数据安全措施 . 11 4.5照明系统设计 . 12 第五章自动化机房空调系统设计 . 13 5. 1机房空调 . 13 5. 1. 1机房环境标准 . 13 5. 1.2机房风量计算 . 14 5. 1. 3精密空调配置要求 . 14 5. 1.4精密空调设备配置 . 14 5. 1.5空调机的上下水设计 . 15 5. 2新风系统
18、 . 15 第六章自动化机房接地防雷系统设计 . 16 6. 1机房雷电感应电磁环境及其危害分析 . 17 6.1.1自动化机房结构及常用电子设备 . 17 6. 1.2电子设备的致损值 . 17 6. 2机房金属导体上的感应过电压 . 18 6.3雷电防护区域分区 . 20 6. 4机房接地系统 . 21 6. 4. 1接地要求 . 21 6.4.2机房接地类型 . 22 6. 4. 3接地系统设计标准 . 22 6.4.4机房接地引入 . 22 6.4.5机房等电位网设计 . 22 6.5自动化机房防雷系统设计 . 23 6. 5. 1防雷概 要 . 23 6. 5. 2防雷设计 . 23
19、 IV 6. 6小结 . 25 第七章自动化机房综合布线系统设计 . 27 7. 1综合布线概述 . 27 7.2综合布线系统的组成 . 27 7. 3工作区子系统设计 . 27 7. 4水平子系统设计 . 28 7. 4. 1水平子系统设计要求 . 28 7. 4. 2水平子系统设计 . 29 7.4.3水平子系统布线要求 . 29 7.5管理子系统设计 . 30 7.6自动化机房综合布线实施 . 31 7. 6. 1机房信息点设置 . 31 7.6.2监控室信息点设置 . 31 7.6.3与调度大厅之间预埋线缆 . 32 第八章自动化机房动力环境监控系统设计 . 33 8. 1机房动力环境
20、监控系统概述 . 33 8.2动力环境监控系统设计 . 33 8.2. 1电源系统集中监控 . 34 8.2.2机房温湿度监控 . 34 8.2.3机房漏水监控 . 35 8.2.4机房动力环境监控对象和接入方式 . 35 第九章自动化机房 KVM系统设计 . 37 9. 1 KVM系统概述 . 37 9. 2 KVM系统设计 . 37 总结 . 39 . 40 附录 1 UPS电源图 . 42 V 附录 2自动化系统电源设计图 . 43 附录 3调度自动化系统接线图 . 51 附录 4机房装修平面图 . 52 攻读硕士学位期间取得的研宄成果 . 53 至夂 i射 . 54 VI 化州电网调度
21、自动化主站系统是 2002年 10月建设投运至今，多年来在不断发展 中为电网培养了大量的人才，为电网稳定发展作出了实质性的贡献，赢得了来自各方 面的荣誉和好评。但随着电网规模的不断发展，目前的自动化系统机房空间不足、配 套设施不完备、线缆老化、运行时间较长等问题，为确保调度系统的安全稳定运行， 很有必要重建调度主站机房，以满足化州电网目前以及未来需要。 本方案按照茂名 “ 十二五 ” 电网自动化规划及广东省调度自动化系统技术 规范要求，编写了化州电网调度自动化系统机房设计。本方案吸取了多个电力 调度自动化系统机房设计成功案例的优点，对化州电网调度自动化机房进行了合理的 规划和设计，使用模块化的
22、结构设计，各子系统的结构独立、功能互补。本设计工程 项目中对机房装饰系统工程、机房供配电系统工程、机房通风系统工程、机房接地系 统工程、机房综合布线系统工程、动力环境监控系统工程、 KVM系统工程进行了合 理 配置，提高了设备的可靠性、安全性和数据准确率，可以说一个规划合理的机房，是 一个系统稳定可靠运行的基本条件，它关系到系统十年甚至二十年的使用效果。 华南理工大学工程硕士学位论文 第一章总体设计 1.1设计思想 本次新建设的化州供电局机房按照满足今后 10 15年自动化机房系统的需求进行 设计。设计采用先进的理念、技术及工艺，参照国家技术标准，并为以后机房的发展 预留足够的空间。 1.2设
23、计原则 机房设计要符合以下标准： A、 安全性 B、 可靠性 C、 灵活性 D、 扩展性 E、 国际标准性及开放性 F、 美观舒适、经济合理 1.3设计目标 本次机房按南方电网一类级机房的建设标准进行设计。 1.4设计项目 1、 机房装饰系统工程 2、 机房供配电系统工程 3、 机房通风系统工程 4、 机房接地防雷系统工程 5、 机房综合布线系统工程 6、 机房动力环境监控系统工程 7、 机房 KVM系统工程 2 _ 第二章机房工程概况 _ 第二章机房工程概况 2.1工程概述 自动化机房工程综合了装饰、网络、电气、接地、新风空调、消防等多种专业 6， 是一项复杂的系统工程，也是电子化系统运行的
24、重要基础。因此，在参照广东电网公 司标准的同时，也要根据现场实际进行合理优化，以适应对温度、湿度、抗干扰、防 静电等方面的要求。 2.2平面规划简图及设计要求 以化州供电局调度自动化主机房为例： 本设计中自动化系统机房设置位新楼的 3层，使用面积为 ： 240m2,根据广东电 网公司县级供电子公司调度自动化机房及调度室建设技术规范，把自动化系统工作 区划分 5个区域：自动化机房、配电室、蓄电池室、监控室、气体消防室，如图 2-1。 图 2-1 自动化主机房位于化州供电局调度大楼第 3层，层高 3500mm， 楼板厚度 240mm， 梁高 580mm， 面积 120m2。 监控室与主机房相邻用钢
25、化玻璃隔开；气体消防室设置 3 楼监控室旁，为自动化机房、配电室、 监控室、电池室共用，各功能区域面积如表 2-1。 3 华南理工大学工程硕士学位论文 表 2-1 区域 面积 （ m2) 自动化机房 120 监控室 30 配电室 32 电池室 28 气体消防室 30 本方案机房设计是一个全面复杂的设计，主要体现在机房装饰、电源系统、空调 系统、接地系统、综合布线系统、动力环境监控系统、 KVM系统等方面 8。 1、 机房装修 机房装修主要集中在天花工程、地板的选用、墙体粉刷、门窗设计、隔断工程等 方面，提高机房的洁净度、采光度、保温等环境条件。 2、 电源系统 电源系统是自动化机房设计的核心部
26、分之一，主要包括机房的电源设计、应急照 明设计、不间断电源 UPS设计，电源系统的设计影响自动化系统的安全稳定运行，需 要综合考虑各种因素 24。 3、 空调系统 主机房配置精密空调，监控室、配电室配置分体式空调，蓄电池室配置防爆专用 分体式空调 9。 4、 接地防雷系统 包括自动化主机房内机柜、设备（交流、防雷、安全、直流 ） 接地设计和防雷 (包 括电源防雷、信号防雷 )设计。 5、 综合布线系统 综合布线系统设计主机房主要包含网络配电柜、服务器机柜、通讯系统的线缆等 布设，需要综合考虑布线走向的合理性。同时，也要充分考虑自动化机房和调度大厅 监控室、电池室、配电室间的通信线路设计。 6、
27、 动力环境监控系统 动力环境监控系统主要监控机房电源、空调、漏水、玻璃破碎、温湿度等，将各 种采集的数据信号发送给环境监控服务器，对机房环境进行 24小时不间断实时监测控 制，一旦发现问题自动发出报警信号通信值班人员，保证自动化机房一直处于安全稳 4 _ 第二章机房工程概况 _ 定的工作环境中。 7、 KVM系统 根据自动化机房需要接入 KVM系统的服务器类型与数量选择设计 KVM系统，最 大限度的提升机房的实用性与工作人员的工作效率。 5 华南理工大学工程硕士学位论文 第三章自动化机房装修 3.1天面工程设计 化州供电局自动化机房天面装修选用铝合金天花，并在装天花前将楼板底涂上防 潮防尘漆，
28、以防积灰。 精密空调在机房运行时，会出现结露现象，影响机房的正常运行，为防止结露现 象的出现，需要在自动化主机房天花顶敷设 l mm厚的保温棉；采用六角螺丝紧固吊 顶天花的龙骨与金属墙板牢固定位；选用乳白色作为天花的颜色；根据规范要求，天 花净空高度不低于 3200mm。 3.2地面工程设计 为使地面达到不起尘的效果，保证机房空气的洁净度，机房地板进行涮防尘漆处 理并在地板表面粘贴 PVC防静电贴面，并在大门入口处放置踏步塑胶，保持机房整洁。 自动化机房、监控室地面均采用防静电地板设计。主机房整体布局按南网标准采 用下送风、上走线方式；为保证保温效果，活动地板地机要铺用 2层 10mm的保温棉
29、。 防静电地板和静电泄漏系统要同步安装，避免出现重复 施工的情况。安装静电泄 漏系统时，要将系统的干线和机房接地端子进行连接，从而将整个形成一个法拉第笼， 减小静电聚集。在铺设防静电地板时，要根据实际情况随时调整水平，要求的技术标 准是，地板的平整度为每米 _ PDU2S _ 图 4-1 6、 配电柜要预留备用开关、接触器，以满足未来的增容和增加设备需要；配电柜 还要进行防火设计，在产生火灾时，迅速切断电源，减少损失。 7、 机房内用电插座要根据不同的供电系统进行选择，不断间电源 （ UPS)插座和 市电插座的设计要有针对性，且不能混用，以确保每种供电系统的相对独立性和可靠 性 气 4.3.3
30、配置方案 主机房内配一台空调配电柜，负责空调、新风机的供电， UPS输出馈线柜向机房 计算机设备、网络设备、通讯设备、应急照明提供不断间断 220V交流电源。 1、 从 UPS配电柜出 4路线路到机房的 2台列头柜，每个柜 2路不同屏 UPS输入。 2、 机房监控室操作台设有 12个交流电电源插座，四周墙壁设 6个交流电电源插 10 _ 第四章自动化机房电源设计 _ 座，天花设 4个交流电电源插座。 3、每个列头柜按 5KW功率设计，需配置 2个 8 口排插， 2个 UPS开关。 4.4电气安全措施 4.4.1设备供用电的安全措施 本方案设计遵循安全第一的原则，采用了 3项技术措施，保证人身安
31、全和设备安 全的。 1、 采用了事故跳闸停电措施。入线侧安装过流保护断路器、短路保护开关。断路 器与报警系统相连，事故触发时切断输入电并产生报警声，确保人身和设备安全。 2、 本设计采用 UPS电源设备及相应的蓄电池设备，在输入市电失去电源时，由蓄 电池电源供电，切换时间为 nS级，电源切换时不会造成用电设备的断电、数据丢失。 3、 提高安全系数的负荷通行设计。在选用线缆和电子设备时，工作时温度上升值 要不能高于电子设备和线缆额定温升的 70%;电子设备和线路的工作负荷，不能高于 额定负荷 60%-70%。 4.4.2数据安全措施 网络系统是机房的核心部分，而数据安全己经摆上越来越重要的地位，
32、新时代的 信息安全机制也对机房的数据安全措施也提出了更高的要求，以下措施保证数据安全 环境措施： 1、 防静电干扰。 机房内很多设备本身就是干扰源，能对外发射电子形成游离电子，当大量游离电 子聚集成电子云，就会对信息设备产生严重的破坏，影响数据安全。本方案拟采取以 下措施防止静电干扰： 一、 机房采取恒湿措施。相对湿度保 持在 45%-75%间能很好降低游离电子的产生， 所以控制好机房的相对湿度，保持相对湿度处于恒定状态降低静电产生的机率。 二、 机房采用恒温措施。电子集成块是网络设备的核心部分，而恒温环境 （ 22= C) 能保证电子集成块器件稳定工作，减少产生电子机率，从而提高传输数据真实
33、性。 2、 防尘 由于科技越来越发达，电子版的集成度也越来越高，造成印刷电路板的线距很近， 金属灰尘成为线间短路的因素，而光驱、硬盘等非接触式设备的读写头对防尘的要求 11 _ 华南理工大学工程硕士学位论文 _ 更高，所以防尘也是机房信息安全的重要课题。化州供电局自动化机房主要通过防止 带灰尘颗粒进入机房的措施来提高防尘效果： 一、 密封机房的窗户； 二、 进入机房的空气必须经过新风机过滤； 三、 室外空气必须通过几级过滤才由新风机输送进入机房； 四、 维持室内与室外气压压正差 10-20Pa， 通过气压差阻止室外空气的灰进入室内。 4.5照明系统设计 机房照明系统包括：一般照明、应急照明、消
34、防疏散照明。设计方案必须满足 南方电网自动化机房照明系统的技术标准的照度、配置要求。 照明由单独的照明配电箱供电，配电箱电源从电总配电柜引入。为防止炫光，选 用铝合金格栅的照明设备。为使机房的照度分布均匀，在安装的灯具选择 30WX4灯 盘，特别注意的是蓄电池室要采用防爆灯具。 根据南方电网自动化机房照明系统的技术标准，机房照度每平方高于 300Lx， 通 过表 4-2相关标准可以计算出机房灯盘的数量，如表 4-3。 表 4-2LED灯单位而积功率 （ W/m2) 灯型 高度 (m) 面积 (m2) LED灯照度 （ Lx) 100 150 200 300 400 500 -H4* 市 反 射
35、 LED 灯 2 3 10 15 10.4 15.6 21.0 31.4 42.2 52.5 15 25 8.8 12.3 17.9 28.5 35.7 46.3 25 50 8.1 10.9 14.5 22.3 30.5 37.5 50 150 6.8 10.2 13.6 20.5 27.4 34.1 150 300 6.4 9.8 11.8 17.9 26.0 30.4 300以上 3.0 8.8 12.2 17.8 22.7 30.0 通过表 4-2计算出各室灯盘的数量，如表 4-3。 表 4-3各室的灯盘数量 序号 位置 面积 （ m2) LED数量（盘） 备注 1 机房 120 8
36、- 2 监控室 30 2 - 3 配电室 32 2 - 4 电池室 28 2 防爆灯 5 气体消防室 30 2 防爆灯 12 第五章自动化机房空调系统设计 第五章自动化机房空调系统设计 5.1机房空调 5.1.1机房环境标准 由于机房中的设备集中布置在封闭环境中，产生的热量大且不分散，而 86%的热 量是湿热，很难散开，需要借助空调系统控制温度 31-33。由于大量显热的存在，需 要增大风量来消除余热。此外，空调系统需全年不间断地运行，对稳定性要求很高的 自动化设备必须根据设备、照明等发热量制定空调的制冷量，从而确定所需空调容量。 根据广东电网公司调度自动化机房设计规范标准，设备开机时房内的温
37、、湿度要 达到表 5-1的规定。 表 5-1 级别 A级 B级 夏天 冬天 温度范围 21 C+/-2 C 21 C+/-2 C 17。 27C 湿度 45% 75% 45% 70% 温度变动范围 10倍 线缆布放时需要在水平线槽加放垫衬，防止磨损线缆外层保护套。 UTP对线的扭 29 华南理工大学工程硕士学位论文 距产生变化，对传输语音的影响相对较小，但相对传输高速数据的六类线通常会产生 误码率高、传输速率下降等问题，因此垂直竖井双绞线要按距固定，固定时扎线不能 太紧，太紧线缆变型，影响线缆的传输性能。布线光缆到位后，光缆两侧必须充足余 量绕成圈留存，预留长度为 10 15m。 铺放多层线缆、光缆时，管道截面使用率要按表 7-3标准设计。 表 7-3管道截而使用率要求 序号 管道 管道截面使用率 1 直线管道 彡 50% 60% 2 弯曲管道 彡 40% 50% 3 预埋线槽