一种用于数据中心的配电系统故障模拟方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种用于数据中心的配电系统故障模拟方法及系统，属于电力分析技术领域，能够动态模拟出配电系统中的故障节点，并模拟输出配电系统的稳定工作路径。该方法包括：步骤S1，获取配电系统的初始工作路径，随后实时采集配电系统中的故障节点vr并更新至故障节点集合Tr中；步骤S2，基于节点搜索算法逐一计算所述故障节点集合Tr中各所述故障节点vr对应的子节点集合Sm；步骤S3，依次对各所述子节点m进行校验；步骤S4，持续监测配电系统中是否出现新的故障节点；步骤S5，计算并校验配电系统中当前工作路径中各节点通过的三相电流是否满足使用条件，若各节点均满足则将配电系统的当前工作路径定义为稳定工作路径输出。

A Fault Simulation Method and System for Distribution System in Data Center

The invention discloses a fault simulation method and system for distribution system used in data center, belonging to the field of power analysis technology, which can dynamically simulate fault nodes in distribution system and simulate stable working path of output distribution system. The method includes: (1) acquiring the initial working path of the distribution system, then collecting the fault node VR in the distribution system in real time and updating it to the fault node set Tr; (2) calculating the corresponding sub-node set Sm of each fault node VR in the fault node set Tr one by one based on the node search algorithm; and checking the sub-node m in turn. (5) Calculate and verify whether the three-phase current passed by each node in the current working path of the distribution system meets the operating conditions, and define the current working path of the distribution system as stable working path output if all nodes satisfy.

【技术实现步骤摘要】
一种用于数据中心的配电系统故障模拟方法及系统
本专利技术涉及电力分析
，尤其涉及一种用于数据中心的配电系统故障模拟方法及系统。
技术介绍
随着互联网、云计算、人工智能等技术的快速发展，数据中心的基础设施建设规模越来越大，对于数据中心来说，一旦发生停电故障将会极大的影响网络业务的开展，因此数据中心对配电系统的可靠性要求不言而喻；区别于传统应用场景下的配电系统，用于数据中心的配电系统基于冗余和互备的考虑，大量使用了联络开关、ATS开关、STS开关等自动投切电气设备，以使数据中心的配电系统在发生故障时能够呈非线性故障扩散特性，进而保障数据中心的稳定运行。但从另一方面来说，也正是由于数据中心的配电系统具有非线性故障扩散特点，因此在其发生单一故障时可能不仅仅会导致单一负荷停电，还有可能导致相邻断路器因负荷增加导致的超负荷跳闸，进而带来配电系统的连锁故障效应，使得上述故障的发生具有不可预测性，极难被电力系统人员提前预知和防范。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于数据中心的配电系统故障模拟方法及系统，能够动态模拟出配电系统中的故障节点，并模拟输出配电系统的稳定工作路径。为了实现上述目的，本专利技术的一方面提供一种用于数据中心的配电系统故障模拟方法，所述配电系统包括节点、UPS电源和负载设备，其特征在于，所述方法包括：步骤S1，获取配电系统的初始工作路径，随后实时采集配电系统中的故障节点vr并更新至故障节点集合Tr中；步骤S2，基于节点搜索算法逐一计算所述故障节点集合Tr中各所述故障节点vr对应的子节点集合Sm，所述子节点集合Sm包括至少一个子节点m；步骤S3，依次对各所述子节点m进行校验，当不存在与所述子节点m对应的非故障父节点时，则将所述子节点m同步更新至故障节点集合Tr，当存在与所述子节点m对应的非故障父节点时，则将所述子节点m投切至其中一非故障父节点；步骤S4，持续监测配电系统中是否出现新的故障节点，若出现了则将新的故障节点vr更新至故障节点集合Tr中返回步骤S2，若没出现执行步骤S5；步骤S5，计算并校验配电系统中当前工作路径中各节点通过的三相电流是否满足使用条件，若不满足则将该节点加入故障节点集合Tr中并返回步骤S2，若各节点均满足则将配电系统的当前工作路径定义为稳定工作路径输出。优选地，所述步骤S5包括：步骤S51，从配电系统中当前工作路径中识别各负载设备的工作路径，分析各UPS电源所对应的负载设备，同时计算各UPS电源的输入电流；步骤S52，将所述当前工作路径中的各节点划分为第一类节点和第二类节点，所述第一类节点包括UPS电源至电网之间的节点，所述第二类节点包括UPS电源至负载设备之间的节点；步骤S53，依照叠加定理将与第一类节点中各节点所连接UPS电源对应的输入电流叠加，得到对应节点的负载量；以及，依照叠加定理将与第二类节点中各节点所连通的负载设备的工作电流叠加得到对应节点的负载量；步骤S54，根据第一类节点和第二类节点中各节点的负载量换算各节点的三相电流，并判断节点中的三相电流是否均小于对应节点的跳闸电流整定值，若判断结果成立则表示该节点满足使用条件，若判断结果不成立则表示该节点不满足使用条件，此时需将该节点加入故障节点集合Tr并返回步骤S2，直至各节点均满足使用条件时将配电系统的当前工作路径做为稳定工作路径输出。较佳地，所述步骤S51中，计算UPS电源输入电流的方法为：采用公式计算计算UPS电源u的输入电流；其中，表示UPS电源u的输入电流值，Li表示与UPS电源u连接的负载设备i的工作电流，θi为负载设备i的功率因数角，θu为UPS电源u的功率因数角，ηu为UPS电源u的效率参数，n为UPS电源u后端所连接的负荷数。具体地，根据第一类节点和第二类节点中各节点的负载量换算各节点的三相电流，并判断节点中的各相电流是否均小于对应节点的跳闸电流整定值的方法包括：将节点j的负载量分别换算为各节点所对应的a相工作电流b相工作电流c相工作电流判断节点j中的是否同时成立，并在同时成立时认定节点j的三相电流均小于对应节点的跳闸电流整定值；其中，Iα为节点j对应的跳闸电流整定值，Nε为节点j后端所连接的负荷数，θa为节点j对应的a相电流功率因数角，θb为节点j对应的b相电流功率因数角，θc为节点j对应的c相电流功率因数角。示例性地，所述节点搜索算法为节点深度优先搜索算法或者节点广度优先搜索算法。与现有技术相比，本专利技术提供的用于数据中心的配电系统故障模拟方法具有以下有益效果：本专利技术提供的用于数据中心的配电系统故障模拟方法中，首先需要获取配电系统的初始工作路径，并在随后实时监测初始工作路径中的各节点工作状态，当监测到其中的正常工作节点变为故障节点vr时，则自动对该故障节点vr进行切换形成稳定的当前工作路径，同时会将故障节点vr更新至故障节点集合Tr中，然后基于节点搜索算法逐一计算故障节点集合Tr中各故障节点vr对应的子节点集合Sm，以此来分析该故障节点vr对与之相连的子节点/负载设备造成的影响，之后，分别对各子节点m对应的父节点进行校验，当子节点m对应的父节点数量大于1个且当中存在可投切的非故障父节点时，自动将该子节点m与非故障父节点投切，而当子节点m对应的父节点数量仅为1个时，此时若该父节点发生故障将会导致子节点m断电，因此可将该子节点m视为故障节点加入故障节点集合Tr中，往复循环上述步骤，直至再没有新的故障节点加入，则说明当前工作路径暂处于稳定状态，另外，在配电系统的故障节点模拟完成之后，为了确保模拟出的当前工作路径在实际运行时的稳定性，还需要对当前工作路径中各节点的负载性能进行校验，以筛选出其中不满足通过三相电流使用条件的节点(视为故障节点)将其加入故障节点集合Tr，并返回步骤S2继续筛选，直至形成的当前工作路径中各节点均无故障且均满足通过三相电流的使用条件时，将配电系统此时的工作路径定义为稳定工作路径输出。可见，本专利技术提供的用于数据中心的配电系统故障模拟方法基于配电系统的初始工作路径，采用节点搜索算法逐一的计算出各故障节点vr对应的子节点集合Sm，并对子节点集合Sm中的子节点m所对应的父节点进行校验，将导致断电的子节点m更新至故障节点集合Tr重新计算，或者将不会导致断电的子节点m与另一非故障父节点投切，最终形成由非故障节点组成的当前工作路径，之后再对当前工作路径中的各节点的负载性能进行校验，以保证模拟形成的稳定工作路径中的各节点均能够满足通过三相电流的使用条件，符合数据中心配电的可靠性要求。本专利技术的另一方面提供一种用于数据中心的配电系统故障模拟系统，应用于上述技术方案所述的公共WIFI网络连接方法中，该系统包括：包括依次连接的采集单元、计算单元、校验单元、检测单元和输出单元，所述检测单元和所述输出单元的输出端还分别与所述计算单元的输入端连接；所述采集单元，用于获取配电系统的初始工作路径，随后实时采集配电系统中的故障节点vr并更新至故障节点集合Tr中；所述计算单元，用于采用节点搜索算法逐一计算所述故障节点集合Tr中各所述故障节点vr对应的子节点集合Sm，所述子节点集合Sm包括至少一个子节点m；所述校验单元，用于依次对各所述子节点m进行校验，当不存在与所述子节点m对应的非故障父节点时，则将所述子节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于数据中心的配电系统故障模拟方法，所述配电系统包括节点、UPS电源和负载设备，其特征在于，所述方法包括：步骤S1，获取配电系统的初始工作路径，随后实时采集配电系统中的故障节点vr并更新至故障节点集合Tr中；步骤S2，基于节点搜索算法逐一计算所述故障节点集合Tr中各所述故障节点vr对应的子节点集合Sm，所述子节点集合Sm包括至少一个子节点m；步骤S3，依次对各所述子节点m进行校验，当不存在与所述子节点m对应的非故障父节点时，则将所述子节点m同步更新至故障节点集合Tr，当存在与所述子节点m对应的非故障父节点时，则将所述子节点m投切至其中一非故障父节点；步骤S4，持续监测配电系统中是否出现新的故障节点，若出现了则将新的故障节点vr更新至故障节点集合Tr中返回步骤S2，若没出现执行步骤S5；步骤S5，计算并校验配电系统中当前工作路径中各节点通过的三相电流是否满足使用条件，若不满足则将该节点加入故障节点集合Tr中并返回步骤S2，若各节点均满足则将配电系统的当前工作路径定义为稳定工作路径输出。

【技术特征摘要】
1.一种用于数据中心的配电系统故障模拟方法，所述配电系统包括节点、UPS电源和负载设备，其特征在于，所述方法包括：步骤S1，获取配电系统的初始工作路径，随后实时采集配电系统中的故障节点vr并更新至故障节点集合Tr中；步骤S2，基于节点搜索算法逐一计算所述故障节点集合Tr中各所述故障节点vr对应的子节点集合Sm，所述子节点集合Sm包括至少一个子节点m；步骤S3，依次对各所述子节点m进行校验，当不存在与所述子节点m对应的非故障父节点时，则将所述子节点m同步更新至故障节点集合Tr，当存在与所述子节点m对应的非故障父节点时，则将所述子节点m投切至其中一非故障父节点；步骤S4，持续监测配电系统中是否出现新的故障节点，若出现了则将新的故障节点vr更新至故障节点集合Tr中返回步骤S2，若没出现执行步骤S5；步骤S5，计算并校验配电系统中当前工作路径中各节点通过的三相电流是否满足使用条件，若不满足则将该节点加入故障节点集合Tr中并返回步骤S2，若各节点均满足则将配电系统的当前工作路径定义为稳定工作路径输出。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S5包括：步骤S51，从配电系统中当前工作路径中识别各负载设备的工作路径，分析各UPS电源所对应的负载设备，同时计算各UPS电源的输入电流；步骤S52，将所述当前工作路径中的各节点划分为第一类节点和第二类节点，所述第一类节点包括UPS电源至电网之间的节点，所述第二类节点包括UPS电源至负载设备之间的节点；步骤S53，依照叠加定理将与第一类节点中各节点所连接UPS电源对应的输入电流叠加，得到对应节点的负载量；以及，依照叠加定理将与第二类节点中各节点所连通的负载设备的工作电流叠加得到对应节点的负载量；步骤S54，根据第一类节点和第二类节点中各节点的负载量换算各节点的三相电流，并判断节点中的三相电流是否均小于对应节点的跳闸电流整定值，若判断结果成立则表示该节点满足使用条件，若判断结果不成立则表示该节点不满足使用条件，此时需将该节点加入故障节点集合Tr并返回步骤S2，直至各节点均满足使用条件时将配电系统的当前工作路径做为稳定工作路径输出。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S51中，计算UPS电源输入电流的方法为：采用公式计算计算UPS电源u的输入电流；其中，表示UPS电源u的输入电流值，Li表示与UPS电源u连接的负载设备i的工作电流，θi为负载设备i的功率因数角，θu为UPS电源u的功率因数角，ηu为UPS电源u的效率参数，n为UPS电源u后端所连接的负荷数。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S54中，根据第一类节点和第二类节点中各节点的负载量换算各节点的三相电流，并判断节点中的各相电流是否均小于对应节点的跳闸电流整定值的方法包括：将节点j的负载量分别换算为各节点所对应的a相工作电流b相工作电流c相工作电流判断节点j中的是否同时成立，并在同时成立时认定节点j的三...

【专利技术属性】
技术研发人员：康春建，刘鑫沛，陈苏，涂波，苗权，
申请(专利权)人：国家计算机网络与信息安全管理中心，
类型：发明
国别省市：北京,11