一種電力系統(tǒng)負(fù)荷監(jiān)控與能耗管理系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電力系統(tǒng)負(fù)荷監(jiān)控與能耗管理系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，包括測試監(jiān)測單元、接口電路和處理中心；其中，測試監(jiān)測單元，用于完成電力負(fù)荷參數(shù)測試監(jiān)測，包括信號傳感單元、信號處理單元、變送器和控制模塊，信號傳感單元采集電力負(fù)荷的各項(xiàng)參數(shù)，進(jìn)行濾波后通過變送器轉(zhuǎn)化為可識別信號后，傳遞給控制模塊，控制模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲；接口電路，用于傳遞信號；連接測試監(jiān)測單元與處理中心；處理中心，連接接口電路，用于綜合分析數(shù)據(jù)；本發(fā)明實(shí)時監(jiān)測電力系統(tǒng)負(fù)荷能耗，提高系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠性；對電力系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒o功補(bǔ)償，可以穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，提高輸電網(wǎng)的傳輸能力，提高功率因數(shù)，提高設(shè)備利用率，減小網(wǎng)絡(luò)有功功率損耗。
【專利說明】一種電力系統(tǒng)負(fù)荷監(jiān)控與能耗管理系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力能效管理領(lǐng)域，尤其涉及一種電力系統(tǒng)負(fù)荷監(jiān)控與能耗管理系統(tǒng) 及其實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電網(wǎng)公司作為能源資源優(yōu)化配置的平臺，是關(guān)系國家能源安全和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的 國有重要骨干企業(yè)，也是對上下游企業(yè)節(jié)能減排起著一定引導(dǎo)作用的特殊企業(yè)，在節(jié)能減 排工作中有著義不容辭的責(zé)任。作為供電企業(yè)，貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展、節(jié)約發(fā)展的工作思路， 優(yōu)化、完善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高電網(wǎng)輸電能力和利用效率，降低輸配電損耗，扎實(shí)做好節(jié)能降耗 工作，是義不容辭的社會責(zé)任。針對電力系統(tǒng)所使用的大功率電力設(shè)備進(jìn)行節(jié)能降耗潛力 評估，研究電力系統(tǒng)中大功率電力設(shè)備的節(jié)能降損評估方法，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)能效測試和管理，為 電力系統(tǒng)節(jié)能降耗規(guī)劃和技術(shù)改造提供理論基礎(chǔ)和工程依據(jù)，現(xiàn)實(shí)意義重大。
[0003]能源信息系統(tǒng)在發(fā)達(dá)國家的應(yīng)用興起于七十年代，經(jīng)過幾十年的發(fā)展經(jīng)達(dá)到了較 高的水平。能源管理系統(tǒng)是國際上90年代中期發(fā)展起來的系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)，當(dāng)前的能源管理 系統(tǒng)主要應(yīng)用于鋼鐵、化工、電力等有大量能源消耗的流程企業(yè)。它利用生產(chǎn)過程控制技 術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、優(yōu)化理論和技術(shù)，對企業(yè)的能源系統(tǒng)進(jìn)行全面的監(jiān)控并為能源調(diào)度提供 依據(jù)，通過系統(tǒng)化管理而達(dá)到節(jié)約能源的目的。
[0004]在我國，電力系統(tǒng)節(jié)能降損評估還沒有形成正式的測試標(biāo)準(zhǔn)。以電廠變頻裝置為 例，變頻裝置性能試驗(yàn)包括變頻裝置節(jié)電效果測試、效率試驗(yàn)、功率因數(shù)測試、啟動性能試 驗(yàn)、諧波測試、靜態(tài)精度測試、輸出電壓不對稱度試驗(yàn)、電動機(jī)振動及噪音測試等。電廠除關(guān) 心節(jié)電效果之外，還十分關(guān)心變頻裝置效率，因?yàn)槭褂米冾l裝置的目的就是節(jié)電，如果變頻 裝置消耗的功率大了，使用變頻裝置就失去了意義。當(dāng)前變頻裝置效率試驗(yàn)存在如下問題: 絕大部分變頻裝置不帶專用功率測量裝置，在現(xiàn)場臨時加裝PT、CT取信號也有難度，因?yàn)?變頻裝置輸入輸出信號距離可能較遠(yuǎn)，用采樣方式都不容易做到同時讀數(shù)；功率儀表受到 頻率范圍的限制，因其電流、電壓信號為變頻、變幅值的信號；變頻裝置損耗較小，輸入輸出 功率必須準(zhǔn)確測量，因此在進(jìn)行效率試驗(yàn)時變頻裝置輸入輸出必須同時讀數(shù)。人工讀數(shù)存 在較大的誤差，不能滿足效率的精度要求，在實(shí)際試驗(yàn)時，用此方法測得的效率常常會出現(xiàn) 效率大于I的情況；變頻裝置前級變壓器一般為多抽頭，不好裝設(shè)PT、CT，不容易取電流、電 壓信號，不能準(zhǔn)確測試變頻器效率以及變壓器的效率，只能測試變頻裝置的整體效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提出一種電力系統(tǒng)負(fù)荷監(jiān)控與能耗管理系 統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測電力系統(tǒng)負(fù)荷終端，并在電力負(fù)荷超標(biāo)時，進(jìn)行管 制，有效地進(jìn)行能耗管理。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種電力系統(tǒng)負(fù)荷監(jiān)控與能耗管理系統(tǒng)，包括測試監(jiān)測單元、接口電路和處理中心；其中，
[0008]測試監(jiān)測單元，用于完成電力負(fù)荷參數(shù)測試監(jiān)測，包括信號傳感單元、信號處理單 元、變送器和控制模塊，信號傳感單元采集電力負(fù)荷的各項(xiàng)參數(shù)，將其傳遞給信號處理單元 進(jìn)行濾波、除雜、放大后通過變送器轉(zhuǎn)化為可識別信號后，傳遞給控制模塊，控制模塊對數(shù) 據(jù)進(jìn)行處理、存儲；
[0009]接口電路，用于傳遞信號，作為處理中心和測試監(jiān)測單元的交換信息的橋梁；連接 測試監(jiān)測單元與處理中心；
[0010]處理中心，連接接口電路，用于綜合分析數(shù)據(jù)、對電力負(fù)荷進(jìn)行管理；包括網(wǎng)絡(luò)管 理層和IPC控制層，
[0011]IPC控制層，用于集中管理測試監(jiān)測單元，與網(wǎng)絡(luò)管理層和接口電路相連接；
[0012]網(wǎng)絡(luò)管理層，用于管理IPC控制層的控制器，并通過內(nèi)部的集線器構(gòu)成以太局域 網(wǎng)，級聯(lián)至其它電力負(fù)荷管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。
[0013]所述控制模塊的處理器采用LPC2124，采用16/31位ARMHDM1-S核，多個32位定 時器，4路10位ADC。
[0014]所述信號傳感單元包括變壓器檢測單元、電動機(jī)監(jiān)測單元、變頻器監(jiān)測單元、無功 補(bǔ)償裝置監(jiān)測單元和傳輸線路參數(shù)監(jiān)測單元，分別對變壓器、負(fù)荷電動機(jī)、變頻器、無功補(bǔ) 償裝置和傳輸線路進(jìn)行參數(shù)監(jiān)測。
[0015]采用上述電力系統(tǒng)負(fù)荷監(jiān)控與能耗管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，具體包括以下步驟:
[0016](I)初始化:將系統(tǒng)各控制器、傳感器進(jìn)行初始化；
[0017](2)采集數(shù)據(jù):利用信號傳感單元的各采集、監(jiān)測單元對電力系統(tǒng)負(fù)荷中各組成部 分進(jìn)行參數(shù)采集；
[0018](3)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)參數(shù):通過初步采集數(shù)據(jù)以及對電力負(fù)荷詳細(xì)計(jì)算，設(shè)置電力負(fù)荷的 電流、電壓、功率和能耗參數(shù)的范圍，輸入控制模塊進(jìn)行存儲；
[0019](4)數(shù)據(jù)分析、處理:測試監(jiān)測單元將采集的數(shù)據(jù)傳輸給IPC控制層，IPC控制層的 核心控制器對其進(jìn)行分析計(jì)算，生成參數(shù)曲線并顯示；
[0020](5)效率測試:通過網(wǎng)絡(luò)管理層對各個局域網(wǎng)的電力負(fù)荷效率進(jìn)行對比、分析，對 不正常負(fù)荷進(jìn)行斷電、報警處理。
[0021]本發(fā)明的有益效果為:
[0022]1、實(shí)時監(jiān)測電力系統(tǒng)負(fù)荷能耗，提高系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠性；
[0023]2、對電力系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒o功補(bǔ)償，可以穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，提高輸電網(wǎng)的傳輸能力， 提聞功率因數(shù)，提聞設(shè)備利用率，減小網(wǎng)絡(luò)有功功率損耗；
[0024]3、對不同的用電設(shè)備、用電環(huán)境進(jìn)行不同的分析、處理，實(shí)現(xiàn)電能的優(yōu)化配置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明的流程圖。
[0027]其中，1、變壓器檢測單元；2、電動機(jī)監(jiān)測單元；3、變頻器監(jiān)測單元；4、無功補(bǔ)償裝 置監(jiān)測單元；5、傳輸線路參數(shù)監(jiān)測單元；6、信號處理單元；7、變送器；8、控制模塊；9、接口 電路；10、網(wǎng)絡(luò)管理層；11、IPC控制層?！揪唧w實(shí)施方式】:
[0028]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0029]如圖1所示，一種電力系統(tǒng)負(fù)荷監(jiān)控與能耗管理系統(tǒng)，包括測試監(jiān)測單元、接口電 路9和處理中心；其中，
[0030]測試監(jiān)測單元，用于完成電力負(fù)荷參數(shù)測試監(jiān)測，包括信號傳感單元、信號處理單 元6、變送器7和控制模塊8，信號傳感單元采集電力負(fù)荷的各項(xiàng)參數(shù)，將其傳遞給信號處理 單元6進(jìn)行濾波、除雜、放大后通過變送器7轉(zhuǎn)化為可識別信號后，傳遞給控制模塊8，控制 模塊8對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲；
[0031]接口電路9，用于傳遞信號，作為處理中心和測試監(jiān)測單元的交換信息的橋梁；連 接測試監(jiān)測單元與處理中心；
[0032]處理中心，連接接口電路9，用于綜合分析數(shù)據(jù)、對電力負(fù)荷進(jìn)行管理；包括網(wǎng)絡(luò) 管理層10和IPC控制層11，
[0033]IPC控制層10，用于集中管理測試監(jiān)測單元，與網(wǎng)絡(luò)管理層11和接口電路9相連 接；
[0034]網(wǎng)絡(luò)管理層11，用于管理IPC控制層10，并通過內(nèi)部的集線器構(gòu)成以太局域網(wǎng)，級 聯(lián)至其它電力負(fù)荷管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。
[0035]控制模塊8的處理器采用LPC2124，采用16/31位ARMHDM1-S核，多個32位定時 器，4路10位ADC。
[0036]信號傳感單元包括變壓器檢測單元1、電動機(jī)監(jiān)測單元2、變頻器監(jiān)測單元3、無功 補(bǔ)償裝置監(jiān)測單元4和傳輸線路參數(shù)監(jiān)測單元5，分別對變壓器、負(fù)荷電動機(jī)、變頻器、無功 補(bǔ)償裝置和傳輸線路進(jìn)行參數(shù)監(jiān)測。
[0037]如圖2所示，一種采用上述電力系統(tǒng)負(fù)荷監(jiān)控與能耗管理系統(tǒng)的控制流程，具體 包括以下步驟:
[0038](I)初始化:將系統(tǒng)各控制器、傳感器進(jìn)行初始化；
[0039](2)采集數(shù)據(jù):利用信號傳感單元的各采集、監(jiān)測單元對電力系統(tǒng)負(fù)荷中各組成部 分進(jìn)行參數(shù)采集；
[0040](3)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)參數(shù):通過初步采集數(shù)據(jù)以及對電力負(fù)荷詳細(xì)計(jì)算，設(shè)置電力負(fù)荷的 電流、電壓、功率和能耗參數(shù)的范圍，輸入控制模塊進(jìn)行存儲；
[0041](4)數(shù)據(jù)分析、處理:測試監(jiān)測單元將采集的數(shù)據(jù)傳輸給IPC控制層10，IPC控制 層10的核心控制器對其進(jìn)行分析計(jì)算，生成參數(shù)曲線并顯示；
[0042](5)效率測試:通過網(wǎng)絡(luò)管理層11對各個局域網(wǎng)的電力負(fù)荷效率進(jìn)行對比、分析， 對不正常負(fù)荷進(jìn)行斷電、報警處理。
[0043]接口電路9根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)接口總線轉(zhuǎn)換輸入、輸出信號供系統(tǒng)(或電路)使用， 在本系統(tǒng)中采用了 USB、CAN、PXI和DAQ共4種標(biāo)準(zhǔn)接口總線或標(biāo)準(zhǔn)接口
[0044]網(wǎng)絡(luò)管理層11的服務(wù)器軟件系統(tǒng)部分通過局域網(wǎng)或英特網(wǎng)自動或手動調(diào)度變電 站的各種數(shù)據(jù)，并可遠(yuǎn)程設(shè)置工控機(jī)各種參數(shù)和實(shí)時遠(yuǎn)程采集各測試點(diǎn)數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)無人 值守自動運(yùn)行；具有操作紀(jì)錄、故障記錄及報警功能，數(shù)據(jù)可以表格顯示、曲線顯示和制作 報表等。提供WEB服務(wù)，通過局域網(wǎng)或英特網(wǎng)對外發(fā)布數(shù)據(jù)和曲線，用戶可以使用IE瀏覽器直接瀏覽數(shù)據(jù)和曲線。
[0045]IPC控制層10的軟件系統(tǒng)部分主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、處理和分析，IPC控制層 10通過信號傳感單元采集各測試點(diǎn)的檢測數(shù)據(jù)，并對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。用戶可以 對測試點(diǎn)的各種相關(guān)參數(shù)和各類電氣設(shè)備的診斷參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；可以自動或?qū)崟r手動采集 測試點(diǎn)檢測數(shù)據(jù)；靈活設(shè)置各類電氣設(shè)備的采集周期和采樣頻率；各種操作均具有操作紀(jì) 錄、錯誤記錄及故障報警功能；對采集到的各測點(diǎn)數(shù)據(jù)可用表格和曲線顯示，并可制作報表 打印。
[0046]上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范 圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電力系統(tǒng)負(fù)荷監(jiān)控與能耗管理系統(tǒng)，其特征是:包括測試監(jiān)測單元、接口電路和處理中心；其中，測試監(jiān)測單元，用于完成電力負(fù)荷參數(shù)測試監(jiān)測，包括信號傳感單元、信號處理單元、 變送器和控制模塊，信號傳感單元采集電力負(fù)荷的各項(xiàng)參數(shù)，將其傳遞給信號處理單元進(jìn)行濾波、除雜、放大后通過變送器轉(zhuǎn)化為可識別信號后，傳遞給控制模塊，控制模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲；接口電路，用于傳遞信號，作為處理中心和測試監(jiān)測單元的交換信息的橋梁；連接測試監(jiān)測單元與處理中心；處理中心，連接接口電路，用于綜合分析數(shù)據(jù)、對電力負(fù)荷進(jìn)行管理；包括網(wǎng)絡(luò)管理層和IPC控制層，其中:IPC控制層，用于集中管理測試監(jiān)測單元，與網(wǎng)絡(luò)管理層和接口電路相連接； 網(wǎng)絡(luò)管理層，用于管理IPC控制器，并通過內(nèi)部的集線器構(gòu)成以太局域網(wǎng)，級聯(lián)至其它電力負(fù)荷管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電力系統(tǒng)負(fù)荷監(jiān)控與能耗管理系統(tǒng)，其特征是:所述控制模塊的處理器采用LPC2124，采用16/31位ARM7TDM1-S核，多個32位定時器，4路10位ADC。
3.如權(quán)利要求1所述的一種電力系統(tǒng)負(fù)荷監(jiān)控與能耗管理系統(tǒng)，其特征是:所述信號傳感單元包括變壓器檢測單元、電動機(jī)監(jiān)測單元、變頻器監(jiān)測單元、無功補(bǔ)償裝置監(jiān)測單元和傳輸線路參數(shù)監(jiān)測單元，分別對變壓器、負(fù)荷電動機(jī)、變頻器、無功補(bǔ)償裝置和傳輸線路進(jìn)行參數(shù)監(jiān)測。
4.一種采用上述電力系統(tǒng)負(fù)荷監(jiān)控與能耗管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是:具體包括以下步驟:(1)初始化:將系統(tǒng)各控制器、傳感器進(jìn)行初始化；(2)采集數(shù)據(jù):利用信號傳感單元的各采集、監(jiān)測單元對電力系統(tǒng)負(fù)荷中各組成部分進(jìn)行參數(shù)采集；(3)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)參數(shù):通過初步采集數(shù)據(jù)以及對電力負(fù)荷詳細(xì)計(jì)算，設(shè)置電力負(fù)荷的電流、電壓、功率和能耗參數(shù)的范圍，輸入控制模塊進(jìn)行存儲；(4)數(shù)據(jù)分析、處理:測試監(jiān)測單元將采集的數(shù)據(jù)傳輸給IPC控制層，IPC控制層的核心控制器對其進(jìn)行分析計(jì)算，生成參數(shù)曲線并顯示；(5)效率測試:通過網(wǎng)絡(luò)管理層對各個局域網(wǎng)的電力負(fù)荷效率進(jìn)行對比、分析，對不正常負(fù)荷進(jìn)行斷電、報警處理。
【文檔編號】H02J3/00GK103606918SQ201310612086
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】卞峰, 牛蔚然, 張巖 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院, 國網(wǎng)山東節(jié)能服務(wù)有限公司