專利名稱：一種電能質(zhì)量與能耗的監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力使用的監(jiān)控系統(tǒng)，特別指的是一種電能質(zhì)量與能耗的監(jiān)控系統(tǒng)(下面簡稱監(jiān)控系統(tǒng))。
背景技術(shù)：
為了響應(yīng)國家低碳、節(jié)能環(huán)保的號召，人們在大力開發(fā)太陽能源的同時，對已有能源也在加大檢測監(jiān)控力度，以實現(xiàn)合理利用的目的。在大部分工礦及用電企業(yè)，人們采用通過節(jié)能器進行節(jié)電，但市場上的大部分節(jié)能設(shè)備沒有經(jīng)過國家相關(guān)部分的檢測和認證，雖然相對于用電企業(yè)來說，是可以節(jié)約一些部分的電費(相對于電能表的讀數(shù)).但實際是一種偷電的行為.對于電力公司來說，期間電力公司在供電輸出的電能并沒有減少.且市場上多數(shù)的節(jié)電器設(shè)備，其本身的耗電也是一部分能源.另節(jié)電器設(shè)備是通過改變電力參數(shù)的方式節(jié)電.其節(jié)電器輸入的電源也是一種不清潔的節(jié)能.將對耗電設(shè)備的運行造成很多的損壞.如設(shè)備長時間在這種供電環(huán)境下使用，將加速耗電設(shè)備的老化及故障的發(fā)生.有此所造成的損失將比節(jié)電器所節(jié)約的電費將高出很多.給企業(yè)帶來更大的損失或安全事故.同時，節(jié)電器使用也可能向供電電網(wǎng)反饋一些不良的電力參數(shù)變化(如寄生諧波.電力參數(shù)值閃動.頻率不穩(wěn)等不良因素).從而造成對供電電網(wǎng)上的設(shè)備造成傷害.影響電網(wǎng)上的其它用戶的用電環(huán)境(如電力載網(wǎng)通信).另外，很多企業(yè)為了節(jié)省成本，在使用正常供電的同時，使用自購的發(fā)電機組進行發(fā)電，這種做法不單令電力公司蒙受損失，同時在發(fā)電時將對環(huán)境產(chǎn)生污染。如何對這種非正常用電加強監(jiān)管，正是本產(chǎn)品的目標(biāo)所在。本產(chǎn)品可以實現(xiàn)整個用電情況的監(jiān)控，包括所有正常用電的輸入/輸出情況；非正常用電如使用自購發(fā)電機組的監(jiān)控(可以檢測到非正常輸出/輸入)。一個獨立的類似飛機的黑匣子的產(chǎn)品。也就是說，把這個盒子安裝在用電企業(yè)的電房里與電表/節(jié)電等設(shè)備連接，拿到數(shù)據(jù)，并自行分析出正常與非正常的數(shù)據(jù)即可。為了解決以上技術(shù)中存在的問題本發(fā)明提出了以下技術(shù)解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明由監(jiān)控系統(tǒng)主機、以太網(wǎng)路由器、LMS燈光照明節(jié)能系統(tǒng)、智能電表、PLC I/O控制器、電力參數(shù)智能傳感器、三廢(廢氣、廢水、廢渣)排放及能耗監(jiān)測設(shè)備、以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、用電客戶管理軟件、供電公司管理系統(tǒng)、環(huán)保部門監(jiān)控系統(tǒng)組成，其中監(jiān)控系統(tǒng)主機由CPU(ARM9)及Flash內(nèi)存核心控制模塊、多接口通信模塊、諧波監(jiān)測與治理模塊、動態(tài)無功補償模塊、外部顯示與操作界面、SD卡數(shù)據(jù)存儲模塊、電能質(zhì)量監(jiān)測模塊、電力參數(shù)采集接口模塊、AC/DC電源轉(zhuǎn)換模塊、I/O輸入輸出控制模塊組成。本發(fā)明對于電網(wǎng)的電能監(jiān)控是一個革命，它可以實現(xiàn)超過一年以上的數(shù)據(jù)進行存儲，每一個周波的數(shù)據(jù)都可以被還原、顯示，不需要事件觸發(fā)、沒有記錄被遺忘。多臺監(jiān)控系統(tǒng)主機通過GPS或以太網(wǎng)進行時間同步，組成區(qū)域性的電能質(zhì)量監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)?？梢元毩⑴渲迷谟脩衄F(xiàn)場進行測試、分析、記錄，解決了大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題；也可以通過以太網(wǎng)發(fā)送到管理中心，配合專業(yè)電電能質(zhì)量分析軟件，進行綜合的電能質(zhì)量報告和數(shù)據(jù)分析。適用于對實時性要求較高的電力用戶監(jiān)控領(lǐng)域，具備可疊加的模塊化結(jié)構(gòu)，便于用戶擴展新的功能模塊，監(jiān)控系統(tǒng)自身擁有監(jiān)控常用的通信接口、短信接口、報警管理和遠程控制模塊，通過不同監(jiān)控模塊的有機組合，可以很快的為用戶提供個性化、針對性強的各種監(jiān)控業(yè)務(wù)。監(jiān)控系統(tǒng)以實現(xiàn)電力全參數(shù)(電壓，電流，有功功率，無功功率，頻率，電能量，功率因數(shù)，寄生諧波等)的采集，保存以及生成SQL的數(shù)據(jù)報表及數(shù)據(jù)庫。從而實現(xiàn)對用電客戶的電能源的使用狀況進行記錄和保存，進行全時，動態(tài)地科學(xué)管理.對用電設(shè)備的耗電量及運行狀態(tài)進行實時的監(jiān)控，對用電設(shè)備所產(chǎn)生的寄生諧波進行治理，對大型電機的開啟和其它大功率用電設(shè)備的使用進行動態(tài)的無功自動補償，提高其功率因數(shù)。監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)用電客戶的實標(biāo)消耗電能的工作量進行科學(xué)的動態(tài)調(diào)節(jié)，使耗電設(shè)備的電能工作量接近設(shè)計的額定功率，消除其產(chǎn)生的寄生諧波，減少線路損耗和提高耗電設(shè)備的實際功率因數(shù)，使之耗電設(shè)備的運行狀態(tài)達到最優(yōu)，從而達到科學(xué)，高效率的使用能源，以實現(xiàn)用電客戶的節(jié)能減碳，降低用戶的電能消耗，節(jié)約用電費用的開支，減少二氧化碳的排放。監(jiān)控系統(tǒng)主機可實現(xiàn) 幾年之內(nèi)的、每一個周波的數(shù)據(jù)都被記錄·良好的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù) 精度超過0.1%·每一個周波的電壓、電流、諧波、閃變、電量·每一個周波的諧波計算 高精度的IOx個電壓、電流的輸入· 4路電壓、4路電流、3路溫度輸入·符合 EN50160、IEC61000-4-15 和其他標(biāo)準(zhǔn)·同一時刻250kHz采樣12個通道 固態(tài)緊湊Flash存儲·內(nèi)部Web Server,可以提供B/S遠程監(jiān)控 內(nèi)部OPC Server，可以提供給SCADA系統(tǒng)·方便的安裝和顯示，一個/多個本機對一個顯示· 2個快速以太網(wǎng)接口-USB和RS-485/RS232端口可聯(lián)接外部的LMS (燈光照明節(jié)能系統(tǒng))，智能電表，其它控制設(shè)備和儀表及傳感器，三廢(廢氣、廢水、廢渣)排放及能耗監(jiān)測設(shè)備。以太網(wǎng)接口支持多種通信協(xié)議，基于數(shù)據(jù)包協(xié)議，向傳統(tǒng)的TCP/IP提供通信支持軟件。內(nèi)部OPC Server向OPC提供完美的支持，像大多數(shù)SCADA系統(tǒng)一樣，能從OPCServer自動地找回所有可使用的信息。分析器支持連續(xù)的、實時的OPC數(shù)據(jù)采集，也可以根據(jù)需要提供數(shù)據(jù)報警、以及事件通知。RS-422/485通信端口通過2線或4線可以方便地進行通信連接，同時也支持串口/以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)把記錄數(shù)據(jù)連接到以太網(wǎng)，從而通過以太網(wǎng)記錄數(shù)據(jù)。
結(jié)構(gòu)設(shè)計和擴展選擇電能質(zhì)量數(shù)據(jù)中心獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使用以太網(wǎng)通訊，允許本機和顯示進行長距離的連接，一個本機能連接多個顯示。這種靈活性可以根據(jù)需要選擇顯示，避免安裝不必要的組成部分從而產(chǎn)生不必要的費用.控制器本身能方便連接其他的模塊標(biāo)準(zhǔn)組件，在系統(tǒng)內(nèi)部存儲設(shè)備(標(biāo)準(zhǔn)閃存模塊)采用的CF插槽保護，可供不同的擴展選擇諸如GPS、WiFi、Bluetooth、GPRS/EDGE、3G(WCDMA, EVDO, TD-SWCDMA).監(jiān)控系統(tǒng)主機特點電能質(zhì)量監(jiān)測進行連續(xù)多點記錄所有的參數(shù)，包括線對地電壓、頻率、諧波、閃變等。事件發(fā)生時所有的數(shù)據(jù)被都能被記錄下來.多輸入/輸出擴展模塊多輸入/輸出擴展模塊，可以用附加的數(shù)字量和模擬量輸入/輸出端口，來擴展EG4K黑匣子的監(jiān)控能力。-操作數(shù)據(jù)的收集-監(jiān)視溫度、水平和狀態(tài)-讀取外部脈沖(包括T0U)的同步信號輸入-監(jiān)測開關(guān)、保護繼電器、斷路器的狀態(tài)-用數(shù)字信號對設(shè)備進行操作和控制電力供應(yīng)包括多個電力供應(yīng)來源的AC(80-240V，47-63Hz)，直流DC(24V±10% )，以太網(wǎng)和一個內(nèi)部電源。以太網(wǎng)的電能傳送主要通過以太網(wǎng)電纜提供的電壓來滿足，該控制器支持以太網(wǎng)接收(從另一個設(shè)備收到電源)和以太網(wǎng)發(fā)送(把電源傳送到另一個設(shè)備)，電源典型地被用來把電能從控制器傳送到遙遠的顯示。對于處理臨時性的電源故障，控制器的內(nèi)部電源提供需要的電能達到25秒，從而克服臨時性的電壓中斷。通信連接電能質(zhì)量數(shù)據(jù)中心支持多種通信端口協(xié)議，2種快速的以太網(wǎng)(10/100兆)，RS422/485和USB端口等標(biāo)準(zhǔn)的選擇。通信端口和I/O端口能通過擴展模塊和閃存模塊進行擴展。以太網(wǎng)接口支持多種通信協(xié)議，基于數(shù)據(jù)包協(xié)議，向傳統(tǒng)的TCP/IP提供通信支持軟件。內(nèi)嵌WEB服務(wù)器方便用戶在遠程多點實時的管理.內(nèi)部OPC Server向OPC提供完美的支持，像大多數(shù)SCADA系統(tǒng)一樣，能從OPCServer自動地找回所有可使用的信息。可支持連續(xù)的、實時的OPC數(shù)據(jù)采集，也可以根據(jù)需要提供數(shù)據(jù)報警、以及事件通知。RS-422/485通信端口通過2線或4線可以方便地進行通信連接，同時也支持串口/以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)把記錄數(shù)據(jù)連接到以太網(wǎng)，從而通過以太網(wǎng)記錄數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)設(shè)計和擴展選擇
電能質(zhì)量數(shù)據(jù)中心獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使用以太網(wǎng)通訊，允許本機和顯示進行長距離的連接，一個本機能連接多個顯示。這種靈活性可以根據(jù)需要選擇顯示，避免安裝不必要的組成部分從而產(chǎn)生不必要的費用。控制器本身能方便連接其他的模塊標(biāo)準(zhǔn)組件，在系統(tǒng)內(nèi)部存儲設(shè)備(標(biāo)準(zhǔn)閃存模塊)采用的CF插槽保護，可供不同的擴展選擇諸如GPS、WiFi、Bluet00th、3G、GPRS/EDGE等無線網(wǎng)絡(luò)接口。電能質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)基于GIS地理信息系統(tǒng)綜合管理功能，不僅可以與供電公司原有的GIS地理信息系統(tǒng)實現(xiàn)無縫融合，同時，也可以根據(jù)用戶的不同需求，把系統(tǒng)上的實時監(jiān)控資源融合到第三方廠家的綜合監(jiān)控系統(tǒng)上，實現(xiàn)各種監(jiān)控參量可以平滑融合到不同的職能的管理部門。有利于供電公司及環(huán)保局對用電客戶的用電狀況和實際用電需求進行實時的跟蹤和科學(xué)管理及監(jiān)控。當(dāng)發(fā)現(xiàn)用電客戶的用電狀況出現(xiàn)異常時，供電公司及環(huán)境保護部門可及時的對其用電客戶進行管理.并提供改善用電客戶的用電環(huán)境及用電習(xí)慣的建議。通知對方進行電能質(zhì)量方面的節(jié)能改造。以達到節(jié)能低碳的目的。本發(fā)明的有益效果是可實時提高用電客戶的用電質(zhì)量.無功補償，節(jié)約電能，減少線損，穩(wěn)定電壓，消除閃變，減少浪涌，濾除諧波，提搞功率因數(shù)，適用于各種快速變化負載的應(yīng)用。本發(fā)明監(jiān)控主機可實現(xiàn)以下參數(shù)的采集，數(shù)據(jù)及波形紀(jì)錄，支持的通信協(xié)議及輸入輸出接口
權(quán)利要求
1.一種電能質(zhì)量與能耗的監(jiān)控系統(tǒng)，由監(jiān)控系統(tǒng)主機、以太網(wǎng)路由器、LMS燈光照明節(jié)能系統(tǒng)、智能電表、PLC 1/07控制器、電力行動參數(shù)智能傳感器、以太網(wǎng)絡(luò)、用電客戶管理軟件、供電公司管理平臺、環(huán)保部門監(jiān)控平臺組成，其特征是可以實現(xiàn)超過一年以上的數(shù)據(jù)進行存儲，每一個周波的數(shù)據(jù)都可以被還原、顯示，不需要事件觸發(fā)、沒有記錄被遺忘，多臺監(jiān)控系統(tǒng)主機通過GPS或以太網(wǎng)進行時間同步，組成區(qū)域性的電能質(zhì)量監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，可以獨立配置在用戶現(xiàn)場進行測試、分析、記錄，解決了大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題。
2.由權(quán)利要求I所述的一種電能質(zhì)量與能耗的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是所述監(jiān)控系統(tǒng)主機由CPU(ARM9)及Flash內(nèi)存核心控制模塊、多接口通信模塊、諧波監(jiān)測與治理模塊、動態(tài)無功補償模塊、外部顯示與操作界面、SD卡數(shù)據(jù)存儲模塊、電能質(zhì)量監(jiān)測模塊、電力參數(shù)采集接口模塊、AC/DC電源轉(zhuǎn)換模塊、I/O輸入輸出控制模塊組成。
3.由權(quán)利要求2所述的監(jiān)控系統(tǒng)主機，其特征是可以實現(xiàn)超過一年以上的數(shù)據(jù)進行存儲，每一個周波的數(shù)據(jù)都可以被還原、顯示。
4.由權(quán)利要求I所述的一種電能質(zhì)量與能耗的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是能實現(xiàn)電力全參數(shù)(電壓，電流，有功功率，無功功率，頻率，電能量，功率因數(shù)，寄生諧波等)的采集，保存以及生成SQL的數(shù)據(jù)報表及數(shù)據(jù)庫。從而實現(xiàn)對用電客戶的電能源的使用狀況進行記錄和保存，進行全時，動態(tài)地科學(xué)管理.對用電設(shè)備的耗電量及運行狀態(tài)進行實時的監(jiān)控，對用電設(shè)備所產(chǎn)生的寄生諧波進行治理，對大型電機的開啟和其它大功率用電設(shè)備的使用進行動態(tài)的無功自動補償，提高其功率因數(shù)。
5.由權(quán)利要求I所述的一種電能質(zhì)量與能耗的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是所述監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)用電客戶的實際消耗電能的工作量進行科學(xué)的動態(tài)調(diào)節(jié)，使耗電設(shè)備的電能工作量接近設(shè)計的額定功率，消除其廣生的寄生諧波，減少線路損耗和提聞耗電設(shè)備的實際功率因數(shù)，使之耗電設(shè)備的運行狀態(tài)達到最優(yōu)，從而達到科學(xué)，高效率的使用能源，以實現(xiàn)用電客戶的節(jié)能減碳，降低用戶的電能消耗，節(jié)約用電費用的開支，減少二氧化碳的排放。
6.由權(quán)利要求I所述的一種電能質(zhì)量與能耗的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是通過以太網(wǎng)路由器能并列多臺監(jiān)控系統(tǒng)主機，每臺監(jiān)控系統(tǒng)主機又能連接多個客戶端，從而滿足了眾多客戶端的需要。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電能質(zhì)量與電耗監(jiān)控系統(tǒng)，由監(jiān)控平臺主機、以太網(wǎng)路由器、LMS燈光照明節(jié)能系統(tǒng)、智能電表、PLC I/O控制器、電力行動參數(shù)智能傳感器、以太網(wǎng)絡(luò)、用電客戶管理軟件、供電公司管理平臺、環(huán)保部門監(jiān)控平臺組成，對于電網(wǎng)的電能監(jiān)控是一個革命，它可以實現(xiàn)超過一年以上的數(shù)據(jù)進行存儲，每一個周波的數(shù)據(jù)都可以被還原、顯示，多臺監(jiān)控平臺主機通過GPS或以太網(wǎng)進行時間同步，組成區(qū)域性的電能質(zhì)量監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，可以獨立配置在用戶現(xiàn)場進行測試、分析、記錄，解決了大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題。
文檔編號H02J13/00GK102931723SQ201110227658
公開日2013年2月13日 申請日期2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月9日
發(fā)明者何鵬飛, 梁智忠, 白云彥, 李炳光 申請人:何鵬飛, 梁智忠, 白云彥, 李炳光