專利名稱：電能監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)，尤其涉及一種電能監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術：
伴隨著港口吞吐能力的增加、技術的進步和港口生產(chǎn)自動化水平的提高，港口的用電負荷不斷增長，用電設備越來越多，電能計量點不斷增加，因此電能監(jiān)控與考核變得日益復雜。與此同時，港口作業(yè)班組生產(chǎn)效率的統(tǒng)計非常繁瑣且容易出錯，作業(yè)班組的考核也對電能管理系統(tǒng)提出新的要求?，F(xiàn)代經(jīng)濟條件下，如何提高電能利用效率，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟效益成為港口建設的重要工作。
準確、快速、經(jīng)濟地獲得電能計量裝置的各類數(shù)據(jù)，是進行負荷監(jiān)控、用電分析、班組考核、電費自動結(jié)算、表計運行狀況監(jiān)測、負荷計劃等應用管理的基礎。
以往手工抄報分析存在許多問題，如分析周期長，不便及時發(fā)現(xiàn)問題，造成較大電能損失；抄報時間不一致和手工抄報錄入存在誤差，造成分析計算誤差較大；人為因素較多，工作效率低，不能及時準確地反映電量信息；手工數(shù)據(jù)要錄入計算機再進行分析，人員工作量較大，效率低；而基于脈沖的自動抄表系統(tǒng)在實際應用中，常常發(fā)生脈沖丟失現(xiàn)象，采集的電能數(shù)據(jù)可信度低，采集的電能相關數(shù)據(jù)種類少，無法達到實用的要求，更不能滿足無人值班站對用電設備的高密度、大容量、多種類電能數(shù)據(jù)采集的要求。
在這樣的環(huán)境背景下，設計開發(fā)電能監(jiān)控與考核系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)崟r、自動采集、分析電能數(shù)據(jù)的電能監(jiān)控系統(tǒng)。
本發(fā)明的電能監(jiān)控系統(tǒng)包括電能表、采集器、網(wǎng)絡設備、服務器，其中，所述電能表用于檢測各電能計量點的電能數(shù)據(jù)；所述采集器與電能表連接，用于采集各電能表的電能數(shù)據(jù)；所述網(wǎng)絡設備與所述采集器連接，將所述采集器采集的電能數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒掌?；所述服務器用于接收所述電能?shù)據(jù)，并對所述電能數(shù)據(jù)進行計算與處理。
優(yōu)選地，所述服務器包括系統(tǒng)管理模塊、數(shù)據(jù)錄入模塊、計算分析模塊、綜合查詢模塊和系統(tǒng)診斷模塊。
優(yōu)選地，所述計算分析模塊包括站內(nèi)變壓器負載系數(shù)計算單元、功率因數(shù)計算單元、變電站日負荷率計算單元、變電站用電率計算單元、變電站內(nèi)電能利用率計算單元、變電所日負荷率計算單元、變電所功率因數(shù)計算單元中的至少一個或多個。
與傳統(tǒng)的手工抄報相比，本發(fā)明的電能監(jiān)控系統(tǒng)充分考慮了數(shù)據(jù)采集的實時性、精確性、效率性，采用先進的軟硬件設計方案實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集分析的自動化、智能化和網(wǎng)絡化。
圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施方式的電能監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構示意圖。
圖2是圖1所示電能監(jiān)控系統(tǒng)中服務器的架構圖； 圖3是圖2所示服務器中計算分析模塊的結(jié)構示意圖。
具體實施例方式 電能監(jiān)控分三步完成，第一步完成變電站內(nèi)電能表的數(shù)據(jù)采集，將數(shù)據(jù)建立在服務器上，實現(xiàn)對電能的初步分析和考核；第二步完成變電所數(shù)據(jù)的采集，通過局域網(wǎng)或光纖通信網(wǎng)絡傳送到服務器，完成對班組用電效能的考核；第三步將調(diào)度中心的操作信號傳送到服務器，實現(xiàn)對每個流程用電狀況的統(tǒng)計與考核。
圖1是優(yōu)選實施方式的電能監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構示意圖。本發(fā)明所述電能監(jiān)控系統(tǒng)包括電能表1、采集器2、網(wǎng)絡設備3、服務器4，其中，所述電能表1用于檢測各電能計量點的電能數(shù)據(jù)；所述采集器2與電能表1連接，用于采集各電能表1的電能數(shù)據(jù)；所述網(wǎng)絡設備3與所述采集器2連接，將所述采集器2采集的電能數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒掌?；所述服務器4用于接收所述電能數(shù)據(jù)，并對所述電能數(shù)據(jù)進行計算與處理。
其中，如圖2所示，服務器中的軟硬件架構是整個系統(tǒng)的核心。所述服務器包括系統(tǒng)管理模塊41、數(shù)據(jù)錄入模塊42、計算分析模塊43、綜合查詢模塊44和系統(tǒng)診斷模塊45。下面具體介紹各模塊 1.系統(tǒng)管理模塊41 系統(tǒng)管理模塊41主要實現(xiàn)通信資源管理、用戶管理、系統(tǒng)定時任務管理、系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)的定義和修改、數(shù)據(jù)及檔案備份與恢復、系統(tǒng)運行維護等，具體包括 a.在數(shù)據(jù)庫中設置不同權限的用戶和相應密碼，保證級別較低用戶不能越權操作數(shù)據(jù)庫和非法用戶不能使用數(shù)據(jù)庫；應用軟件中設置有系統(tǒng)管理員、專業(yè)操作員、一般用戶和臨時用戶四個層次，每個用戶的操作范圍和操作權限可以單獨設置和修改，系統(tǒng)的日常操作，參數(shù)設定，數(shù)據(jù)查詢等功能根據(jù)權限不同而不同，并提供完善的系統(tǒng)操作記錄和事件日志； b.設定抄表方案，即設置抄表時間間隔(如1小時)，系統(tǒng)即可進行自動抄表，為用戶提供連續(xù)、準確的各類數(shù)據(jù)；也可設定一個較小的時間間隔(如一分鐘)連續(xù)跟蹤某個或某兩個負荷的變化情況；或根據(jù)班組作業(yè)情況設定相應的定點抄表時間，以便統(tǒng)計各班組用電情況； c.操作人員登錄事件的記錄及其對系統(tǒng)修改的記錄，并生成日志文件； d.班組、部門和生產(chǎn)線的注冊及相應歸屬信息的定義，班組作業(yè)與時間的關聯(lián)； e.表號注冊，包括定義CT、PT變比； f.備份功能，系統(tǒng)支持自動和手動備份，可設置兩個獨立的原始數(shù)據(jù)庫，所有人工錄入、修改操作嚴格授權，并有詳細記錄，對人工干預的數(shù)據(jù)有明顯標志。
2.數(shù)據(jù)錄入模塊42 數(shù)據(jù)錄入模塊42主要用于錄入系統(tǒng)計算分析所需的數(shù)據(jù)，而監(jiān)控系統(tǒng)又無法自動獲得的數(shù)據(jù)，或系統(tǒng)能自動獲得但需要人工調(diào)整的數(shù)據(jù)。通過用戶終端錄入相關數(shù)據(jù)以便系統(tǒng)對采集的數(shù)據(jù)進行修正和進行相關統(tǒng)計計算。錄入例如 a.人工修改表碼數(shù)據(jù)； b.人工追加各種電量等事項； c.班組對應的設備故障、供電故障、計劃機械設備檢修、計劃供電設備檢修停電時間等。
3.計算分析模塊43 計算分析模塊43用于進行多層次的數(shù)據(jù)計算、統(tǒng)計和分析。統(tǒng)計計算包括綜合統(tǒng)計計算和單一統(tǒng)計計算，并根據(jù)計算結(jié)果繪制圖形和制作報表。例如包括 a.對部門或生產(chǎn)線的用電量按日、月、季、年進行統(tǒng)計； b.對全公司整體的用電量按日、月、季、年進行統(tǒng)計； c.對檢修停電或故障停電時間的統(tǒng)計； d.功能模塊所需要的計算，包括電能利用率計算、電能平衡計算、負荷分布計算及其他功能所要求的計算。
4.綜合查詢模塊44 該模塊的功能是實現(xiàn)不同操作人員對計算分析、考核結(jié)果、系統(tǒng)運行參數(shù)等的查詢，查詢方式可以包括歷史查詢和實時查詢。例如包括 a.實現(xiàn)電量、負荷、連續(xù)跟蹤監(jiān)測等信息的顯示和查詢。
b.提供相關信息查詢，包括負荷曲線、各計算分析結(jié)果等，并可以實現(xiàn)各種曲線圖表的顯示功能； c.異常數(shù)據(jù)的查詢； d.對通信失敗的計量點或線路的顯示和查詢。
5.系統(tǒng)診斷模塊45 此功能模塊實現(xiàn)系統(tǒng)自動檢查的功能，可以方便的檢查和確認系統(tǒng)是否存在異常，主要包括服務器及數(shù)據(jù)庫自檢、通信工作站及通道資源自檢、應用工作站及應用程序自檢、系統(tǒng)配置表參數(shù)自檢等，并可進行故障報警。
電能表采集的信息包括例如下列數(shù)據(jù)整點有功表底、無功表底、功率因數(shù)、電壓、電流等；跟蹤的采集有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電壓、電流等。
可統(tǒng)計的電量相關信息包括例如下列數(shù)據(jù)變電站1#、2#主變進線電量；變電站出線總饋電電量；站內(nèi)電容器饋電電量；站內(nèi)用電量；11個變電所內(nèi)各電表的電量相關數(shù)據(jù)。
優(yōu)選地，如圖3所示，所述計算分析模塊43包括站內(nèi)變壓器負載系數(shù)計算單元4301、功率因數(shù)計算單元4302、變電站日負荷率計算單元4303、變電站用電率計算單元4304、變電站內(nèi)電能利用率計算單元4305、變電所日負荷率計算單元4306、變電所功率因數(shù)計算單元4307中的至少一個或多個。
站內(nèi)變壓器負載系數(shù)計算單元4301用于計算站內(nèi)變壓器負載系數(shù)β，系統(tǒng)自動統(tǒng)計出變壓器投入運行的時間T，單位/h、運行期間變壓器負載側(cè)的有功電量Wp，單位/kW.h、運行期間變壓器負載側(cè)的無功電量Wq，單位/kvar.h、變壓器額定容量Se，單位/kVA。則可計算變壓器負載系數(shù)β 其中 功率因數(shù)計算單元4302用于計算以變電站為一個用電體系的功率因數(shù)cosφ，可選擇地，若電能表可以采集功率因數(shù)，則不必由功率因數(shù)計算單元4302計算。系統(tǒng)自動統(tǒng)計出供給變電站的總有功電量Wrp，單位/kW.h、供給變電站的總無功電量Wrq，單位/kvar.h。則可以計算變電站體系的功率因數(shù)cosφ 變電站日負荷率計算單元4303用于計算變電站的日負荷率Kf，系統(tǒng)自動計算出變電站在測試期內(nèi)實際用電平均有功負荷pp，單位/kW，其數(shù)值等于實際用電量除以用電小時數(shù)、變電站在測試期出現(xiàn)的最大小時平均有功負荷Pmax，單位/kW。則可計算出日負荷率Kf 變電站用電率計算單元4304用于計算變電站的站用電率α，系統(tǒng)分別自動統(tǒng)計出一個生產(chǎn)年度的站內(nèi)1#、2#、3#站用變電量Wp1、Wp2、Wp3和總用電量Wp，單位/kW.h，則可計算站用電率α 變電站內(nèi)電能利用率計算單元4305用于計算變電站內(nèi)電能利用率η，系統(tǒng)自動統(tǒng)計出變電站1#、2#主變進線電量WP，單位/kW.h、各所饋線電量wpi，站內(nèi)變壓器損失電量ΔWP，站用電量wpz、電容器饋線電量wpr、接地變及消弧線圈饋電wpj。可生成電能平衡圖和電能平衡表及站內(nèi)電能利用率η。則計算站內(nèi)電能利用率η 變電所日負荷率計算單元4306用于計算各變電所日負荷率Kfi，系統(tǒng)自動統(tǒng)計出各變電所測試期內(nèi)實際用電平均有功負荷pip，單位/kW，各變電所在測試期出現(xiàn)的最大小時平均有功負荷Pimax，單位/kW。則可計算出日負荷率Kfi 變電所功率因數(shù)計算單元4307用于計算以變電所為一個用電體系的功率因數(shù)cosφi，系統(tǒng)自動統(tǒng)計出各變電所饋線的總有功電量Wirp，單位/kW.h、變電所饋線的總無功電量Wirq，單位/kvar.h。則可計算變電所體系的功率因數(shù)為 優(yōu)選地，可以根據(jù)計算結(jié)果由系統(tǒng)自動生成計算報表，其內(nèi)容包括計算分析所得的所有結(jié)果。
盡管通過上述的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明進行了描述，但是本領域技術人員應該理解在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明做不同的變化和修改。
權利要求
1.一種電能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括電能表、采集器、網(wǎng)絡設備、服務器，其中，
所述電能表用于檢測各電能計量點的電能數(shù)據(jù)；
所述采集器與電能表連接，用于采集各電能表的電能數(shù)據(jù)；
所述網(wǎng)絡設備與所述采集器連接，將所述采集器采集的電能數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒掌鳎?br>
所述服務器用于接收所述電能數(shù)據(jù)，并對所述電能數(shù)據(jù)進行計算與處理。
2.根據(jù)權利要求1所述的電能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述服務器包括系統(tǒng)管理模塊、數(shù)據(jù)錄入模塊、計算分析模塊、綜合查詢模塊和系統(tǒng)診斷模塊。
3.根據(jù)權利要求2所述的電能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述計算分析模塊包括站內(nèi)變壓器負載系數(shù)計算單元、功率因數(shù)計算單元、變電站日負荷率計算單元、變電站用電率計算單元、變電站內(nèi)電能利用率計算單元、變電所日負荷率計算單元、變電所功率因數(shù)計算單元中的至少一個或多個。
4.根據(jù)權利要求3所述的電能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，站內(nèi)變壓器負載系數(shù)計算單元根據(jù)如下方式計算
所述站內(nèi)變壓器負載系數(shù)記作β，
其中
T為變壓器投入運行的時間，Wp為運行期間變壓器負載側(cè)的有功電量，Wq為運行期間變壓器負載側(cè)的無功電量，Se為變壓器額定容量。
5.根據(jù)權利要求3所述的電能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，功率因數(shù)計算單元根據(jù)如下方式計算
所述功率因數(shù)記作cosφ，
Wrp為供給變電站的總有功電量，Wrq為供給變電站的總無功電量。
6.根據(jù)權利要求3所述的電能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，變電站日負荷率計算單元根據(jù)如下方式計算
變電站日負荷率記作Kf，
Pp為變電站在測試期內(nèi)實際用電平均有功負荷，其數(shù)值等于實際用電量除以用電小時數(shù)，Pmax為變電站在測試期出現(xiàn)的最大小時平均有功負荷。
7.根據(jù)權利要求3所述的電能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，變電站的用電率計算單元根據(jù)如下方式計算
變電站用電率記作α，
Wp1、Wp2、Wp3分別為一個生產(chǎn)年度的第一、第二、第三變電站用變電量，Wp為總用電量。
8.根據(jù)權利要求3所述的電能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，變電站內(nèi)電能利用率計算單元根據(jù)如下方式計算
變電站內(nèi)電能利用率記作η
WP為變電站主變進線電量，wpi為各所饋線電量，wpz為站用電量、wpr為電容器饋線電量、wpj為接地變及消弧線圈饋電。
9.根據(jù)權利要求3所述的電能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，變電所日負荷率計算單元根據(jù)如下方式計算
變電所日負荷率記作Kfi，
Pip為各變電所測試期內(nèi)實際用電平均有功負荷，Pimax為各變電所在測試期出現(xiàn)的最大小時平均有功負荷。
10.根據(jù)權利要求3所述的電能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，變電所功率因數(shù)計算單元根據(jù)如下方式計算
變電所功率因數(shù)記作cosφi，
Wirp為各變電所饋線的總有功電量，Wirq為變電所饋線的總無功電量。
全文摘要
本發(fā)明公開的電能監(jiān)控系統(tǒng)包括電能表、采集器、網(wǎng)絡設備、服務器，其中，所述電能表用于檢測各電能計量點的電能數(shù)據(jù)；所述采集器與電能表連接，用于采集各電能表的電能數(shù)據(jù)；所述網(wǎng)絡設備與所述采集器連接，將所述采集器采集的電能數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒掌?；所述服務器用于接收所述電能?shù)據(jù)，并對所述電能數(shù)據(jù)進行計算與處理。本發(fā)明的電能監(jiān)控系統(tǒng)充分考慮了數(shù)據(jù)采集的實時性、精確性、效率性，采用先進的軟硬件設計方案實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集分析的自動化、智能化和網(wǎng)絡化。
文檔編號G06F19/00GK101771275SQ200810247410
公開日2010年7月7日 申請日期2008年12月31日 優(yōu)先權日2008年12月31日
發(fā)明者陳祖武, 韓亞慈, 潘攀, 懷全 申請人:中國神華能源股份有限公司, 神華黃驊港務有限責任公司