CN101789629A - 一种节电空间评估系统与方法 - Google Patents

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Abstract

一种节电空间评估系统与方法，节电空间评估系统由电能监测仪、智能传感器、互联网或企业局域网和系统服务器组成，电能监测仪、智能传感器分别通过互联网或企业局域网与系统服务器连接；在所述系统服务器中还设有数据采集系统、数据处理系统、标准库、数据库、决策库、显示模块和通信模块；所述数据采集系统的输出信号的流向依次为原始数据库、可视化处理模块、电能审计模块、设备与配网运行状况分析模块、单项节电空间分析模块和企业节电空间综合评估模块；所述决策库与显示模块、通信模块连接，双向传递信息，通信模块与互联网或企业局域网连接。

Description

一种节电空间评估系统与方法
技术领域
本发明涉及电力管理领域，特别涉及一种用于厂矿企业的节电空间评估系统和方法，通过对企业生产状况，以及企业电气设备、企业配电网运行状况的分析，综合评估企业所具有的最大节电空间，为企业制定节能增效措施提供科学依据。
背景技术
伴随着人们物质生活水平的不断提高，以及现代化生产的飞速发展，能源供应日趋紧张，节约能源是保证可持续发展的一个重要措施，而电能作为一种重要能源，研究如何节电以及电力用户具有多大的节电潜力已成为一个热门研究课题。目前出现的各种节电方法和节电管理系统，主要以某一具体的用电设备或输配电网络的某一项具体参数为研究对象，这方面的研究比较成熟，研究成果也较多，如如以电动机为研究对象的“三相交流电动机节电器”(专利发明人：谢锦鑫，中国公开(公告)号：CN1677834，公开(公告)日期；2005.10.05)，以及根据设备的运行与否来控制设备用电模式转换的“系统节电装置及方法”(专利发明人：崔明镐，中国专利公开(公告)号：CN1854982，公开(公告)日：2006.11.01)等。至于把企业的设备、配网、以及生产工艺等各种因素作为一个系统，从企业电能的输、配、用各个环节综合分析企业节电潜力，这方面的研究尚缺乏实用性的研究成果。
与本发明最为接近的技术是罗安等人的发明专利——“一种企业配电网综合节能方法”(发明人：罗安；彭双剑；帅智康；赵伟；方璐；杨晓；黄亮亮 中国专利公开(公告)号：CN101232185 公开(公告)日期：2008.07.30)，该发明主要通过改善电能质量、降低线损达到节电的目的。
本发明提供一种用于厂矿企业的节电空间评估方法与系统，具有企业配网运行状况实时监控、企业能耗审计、企业生产与设备运行状况分析、单项节电空间分析、企业总体节电空间评估等功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于厂矿企业的节电空间评估方法与系统，根据各监测点的电力参数和设备的工艺参数，分析设备、配网的运行状况，并分别考虑设备运行状况、电能质量、生产工艺参数等优化后对节电空间的贡献，最后综合评估企业的节电空间。
实现本发明目的的技术方案是：一种节电空间评估系统，该系统由电能监测仪、智能传感器、互联网或企业局域网和系统服务器组成；电能监测仪、智能传感器分别通过互联网或企业局域网与系统服务器连接；在所述系统服务器中还设有数据采集系统、数据处理系统、标准库、数据库、决策库、显示模块和通信模块；所述数据处理系统包括可视化处理、电能审计、设备与配网运行状况分析、单项节电空间分析、企业节电空间综合评估5个子模块；所述数据库包括原始数据库、设备档案库和企业生产工艺数据库；所述标准库包括设备能耗标准库、行业能耗标准库和电能质量标准库；所述决策库包括实时监控与显示信息、能耗审计报表、设备和配网运行状况分析报表、单项节电空间分析报表和企业综合节电空间评估报表；所述数据采集系统的输出信号的流向依次为原始数据库、可视化处理模块、电能审计模块、设备与配网运行状况分析模块、单项节电空间分析模块和企业节电空间综合评估模块；所述设备档案库和企业单项节电空间分析模块生产工艺数据库的信号输入运行状况分析模块；所述电能质量标准库的信号分别送入运行状况分析模块和单项节电空间分析模块，行业能耗标准库和设备能耗标准库的信号输出送入单项节电空间分析模块；可视化处理模块的输出分别送入显示、通信模块和实时监控信息库，能耗审计模块的输出送入能耗审计报表库，运行状况分析模块的输出送入运行状况分析报表库，单项节电空间分析模块的输出送入单项节电空间分析报表库，企业节电空间综合评估模块的输出送入企业节电空间综合评估报表库；所述决策库与显示模块、通信模块连接，双向传递信息，通信模块与互联网或企业局域网连接。
实现本发明目的的另一技术方案是：一种节电空间评估方法，该方法包括下列步骤：首先对电能监测仪采集的各监测点的电力参数进行分析，计算设备和企业的实际能耗；然后分析电机、各种设备、变压器、配网的运行状况，判断电气设备是处于空载、轻载、额定负载还是处于超载状态，以及电气设备、配网的实际运行状态与理想运行状态之间的偏差程度；接着结合标准库中设备能耗标准数据、行业能耗标准数据以及电能质量标准数据，对单台设备运行状态优化后以及采用新型节电设备后所具有的节电空间进行分析，并对配网电能质量和生产工艺分别优化后所具有的节电空间进行进一步分析；最后根据单项分析的结果，一方面，评估现有技术条件下，设备、配网、生产工艺均达到理想状态时企业具有的极限节电空间，另一方面，从企业生产的实际状况出发，综合考虑企业节电改造的投资与收益之间的比例关系，根据经济效益最大化的原则，评估企业具有的最大节电空间。
本发明的有益效果在于，企业电能管理人员以及企业决策者可通过互联网或局域网访问企业节电空间评估统服务器，通过系统的通信模块访问系统的决策库，查看和了解本企业的设备、配网运行状况、能耗状况以及节电空间状况，并参考相关分析报表制定节电改造方案好措施，从而实现节能增效的目的。
附图说明
图1企业节电空间评估系统硬件结构框图
1-配电网 2-企业配电网 3-变压器 4-电能监测仪 5-电动机 6-动力设备7-智能传感器 8-互联网或局域网 9-照明设备 10-电热设备 11-其他设备12-企业节电空间评估系统服务器
图2企业节电空间评估系统软件流程图
具体实施方式
下面结合附图具体说明本发明的具体实施过程。
实施例1，本发明的节电空间评估系统的硬件结构如图1所示，由安装在电气设备受电点和企业变压器二次侧的电能监测仪4、安装在各类生产设备上的智能传感器7、互联网或局域网8、企业节电空间评估系统服务器12组成。
如图2所示，系统服务器12中还设有数据采集系统、数据处理系统、标准库、数据库、决策库、显示模块和通信模块；所述数据处理系统包括可视化处理、电能审计、设备与配网运行状况分析、单项节电空间分析、企业节电空间综合评估5个子模块；所述数据库包括原始数据库、设备档案库和企业生产工艺数据库；所述标准库包括设备能耗标准库、行业能耗标准库和电能质量标准库；所述决策库包括实时监控与显示信息、能耗审计报表、设备和配网运行状况分析报表、单项节电空间分析报表和企业综合节电空间评估报表；所述数据采集系统的输出信号的流向依次为原始数据库、可视化处理模块、电能审计模块、设备与配网运行状况分析模块、单项节电空间分析模块和企业节电空间综合评估模块；所述设备档案库和企业单项节电空间分析模块生产工艺数据库的信号输入运行状况分析模块；所述电能质量标准库的信号分别送入运行状况分析模块和单项节电空间分析模块，行业能耗标准库和设备能耗标准库的信号输出送入单项节电空间分析模块；可视化处理模块的输出分别送入显示、通信模块和实时监控信息库，能耗审计模块的输出送入能耗审计报表库，运行状况分析模块的输出送入运行状况分析报表库，单项节电空间分析模块的输出送入单项节电空间分析报表库，企业节电空间综合评估模块的输出送入企业节电空间综合评估报表库；所述决策库与显示模块、通信模块连接，双向传递信息，通信模块与互联网或企业局域网连接。
本发明的具体实施过程如下：
1.基本电力参数的采集与传输：电能监测仪4二十四小时不间断的采集各监测点的三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率、谐波量等基本电力参数，并短时存储在电能监测仪4的存储器中，然后按一定时间间隔，通过互联网或局域网8向企业节电空间评估系统服务器12发送数据；
2.工艺参数的检测与传输：安装在各类生产设备上的智能传感器7检测相关工艺参数(如泵、风机等流体设备检测压力与流量等工艺参数，电热炉、制冷设备等检测温度参数，输送机等则检测瞬时重量和运行速度等工艺参数)，由智能传感器7内置的模数转换模块转换为数字量，并短时存储在智能传感器7的存储器中，然后按一定时间间隔，通过互联网或局域网8向企业节电空间评估系统服务器12发送数据；
3.数据接收：企业节电空间评估系统中的数据采集系统模块，以扫描方式与各监测点的电能监测仪4和智能传感器7进行通信，并根据相应的数据传输协议接收电能监测仪4和智能传感器7发送的数据，分类存入原始数据库中；
4.实时监控与可视化处理：
a、系统服务器从原始数据库中提取原始数据；
b、计算与分析：数据处理系统中的可视化处理模块根据基本电力参数，利用内嵌的数学模型计算各监测点的电压偏差、频率偏差、谐波含量、电压波动、三相电压不平衡、电量和线损、功率因数、三相总有功功率、三相总无功功率等计算电力参数；
c、由可视化处理系统生成各监测点的基本电力参数和计算电力参数以及各种工艺参数的实时动态显示图表，并存入决策库中的实时监控信息库中；
d、通过显示模块以图表形式实时显示配网中各监测点电力参数以及各种工艺参数，达到实时监控的目的。
5.能耗审计：数据处理系统中的能耗审计系统根据原始数据计算各用电设备、车间、企业的能耗，按日、周、旬、月、季、年方式生成各用电设备、车间、企业的能耗报表，并存入决策库中的能耗审计报表库；
6.运行状况分析：数据处理中的运行状况分析模块根据各监测点的电力参数(包括基本电力参数和计算电力参数)和工艺参数，对电力负荷状态、机械负荷状态、工艺状态以及配网的电能质量进行分析。
a.电力负荷状态分析：运行状况分析模块根据电力参数计算各电气设备(如电机、变压器、照明设备等)的实际电力负荷，并与数据库中设备档案库内同型号的电器设备的额定负载进行比较，判别该电器设备是处于空载、轻载、额定负载还是处于超载状态；
b.机械负荷状态分析：运行状况分析模块根据工艺参数计算生产设备的实际机械负荷(如根据泵与风机的流量与压力，计算泵与风机的实际输出功率等)，并与设备档案库内同型号设备的额定机械负荷进行比较，判别该生产设备是处于空载、轻载、额定负载还是处于超载状态；
c.工艺状态分析：运行状况分析模块将各设备的实际工艺参数以及实际机械负荷，与企业生产工艺数据库中对应的额定工艺参数以及根据额定工艺参数计算出来的额定负荷进行比较，一方面判别企业生产是处于限产、正常生产还是超产状态，另一方面判别设备的实际机械负荷相对于额定工艺负荷而言是处于空载、轻载、额定负载还是处于超载状态，并结合设备档案中该设备的额定机械负荷进一步判别该设备是否与实际生产需要相匹配；
d.电能质量分析：运行状况分析模块根据各监测点的电力参数计算电能质量的指标参数，然后与电能质量标准库中的同类企业所需电能质量标准数据进行比较，判断企业配网的电能质量水平，并进一步分析因电能质量指标参数超标引起的额外电能损耗；
e.运行状况分析模块根据电力负荷分析、机械负荷分析、工艺状态分析、电能质量分析的结果，生成运行状况分析报表，并存入决策库中的运行状况分析报表库。
7.单项节电空间分析：数据处理系统中的单项节电空间分析模块根据运行状况分析的结果，结合标准库中的设备能耗标准、行业能耗标准和电能质量标准，对各设备的节电空间进行分析，并对改善电能质量所具有的节电空间进行分析：
a.优化设备运行状态所具有的节电空间分析：单项节电空间分析模块根据各设备的运行状况分析的结果，分析各设备的电力负荷、机械负荷调整至额定负荷状态时的能耗，并与能耗标准库中的同类设备的平均能耗数据进行比较，确定该设备运行状态优化后所具有的节电空间；
b.设备选型优化后具有的节电空间分析：单项节电空间分析模块根据各设备的运行状况分析的结果，对于工艺状态分析中与实际生产需要不匹配的设备，根据实际生产需要的工艺参数，从设备档案库中选择合适的设备，然后计算新选设备的在额定工艺参数状态下的能耗，并与能耗标准库中同类设备的平均能耗数据进行比较，分析设备选型优化后具有的节电空间；
c.采用新型节能型设备所具有的节电空间分析：单项节电空间分析模块根据上面分析的结果，进一步分析如果将实际生产中所使用的设备更换为采用最新技术的节能型设备时，所具有的节电空间；
d.电能质量优化后所具有的节电空间分析：单项节电空间分析模块根据各设备的运行状况分析的结果，分析电能质量改善后企业所具有的节电空间；
e.工艺因素分析：单项节电空间分析模块将企业实际能耗与行业能耗标准库中同类行业的平均能耗数据进行比较，分析企业的能耗等级；并将运行状态、电能质量等优化后的企业能耗水平与同类行业的平均能耗数据进行比较，进一步分析除设备、电能质量等因素外，与同类行业相比，本企业的生产工艺是否属于节电型工艺。
f.单项节电空间分析模块根据上述分析的结果生产单项节电空间分析报表，并存入决策库中的单项节电空间分析报表库。
8.企业节电空间综合评估：数据处理系统中的企业节电空间综合评估模块，根据内嵌的数学模型，利用单项节电空间分析的结果，首先分析在设备运行状况、设备选型、电能质量、生产工艺等达到最优条件时，企业所具有的极限节电空间；然后按照经济效益最大化原则(综合考虑企业生产经营、节电改造的投入、节电改造后的收益以及投资回收的时间等)，综合分析企业的最大现实节电空间；最后由企业节电空间综合评估模块生产包含企业极限节电空间和最大现实节电空间的综合评估报表，并存入决策库中的企业节电空间综合评估报表库。

Claims (10)

1.一种节电空间评估系统，其特征是，该系统由电能监测仪、智能传感器、互联网或企业局域网和系统服务器组成，电能监测仪、智能传感器分别通过互联网或企业局域网与系统服务器连接；在所述系统服务器中还设有数据采集系统、数据处理系统、标准库、数据库、决策库、显示模块和通信模块；所述数据处理系统包括可视化处理、电能审计、设备与配网运行状况分析、单项节电空间分析、企业节电空间综合评估5个子模块；所述数据库包括原始数据库、设备档案库和企业生产工艺数据库；所述标准库包括设备能耗标准库、行业能耗标准库和电能质量标准库；所述决策库包括实时监控与显示信息、能耗审计报表、设备和配网运行状况分析报表、单项节电空间分析报表和企业综合节电空间评估报表；所述数据采集系统的输出信号的流向依次为原始数据库、可视化处理模块、电能审计模块、设备与配网运行状况分析模块、单项节电空间分析模块和企业节电空间综合评估模块；所述设备档案库和企业单项节电空间分析模块生产工艺数据库的信号输入运行状况分析模块；所述电能质量标准库的信号分别送入运行状况分析模块和单项节电空间分析模块，行业能耗标准库和设备能耗标准库的信号输出送入单项节电空间分析模块；可视化处理模块的输出分别送入显示、通信模块和实时监控信息库，能耗审计模块的输出送入能耗审计报表库，运行状况分析模块的输出送入运行状况分析报表库，单项节电空间分析模块的输出送入单项节电空间分析报表库，企业节电空间综合评估模块的输出送入企业节电空间综合评估报表库；所述决策库与显示模块、通信模块连接，双向传递信息，通信模块与互联网或企业局域网连接。
2.根据权利要求1所述的节电空间评估系统，其特征是，所述电能监测仪二十四小时不间断的采集各监测点的三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率、谐波量等基本电力参数，并短时存储在电能监测仪的存储器中，然后按一定时间间隔，通过互联网或局域网向企业节电空间评估系统服务器发送数据。
3.根据权利要求1所述的节电空间评估系统，其特征是，智能传感器检测包括泵、风机等流体设备检测压力与流量等工艺参数，电热炉、制冷设备等检测温度参数，输送机等则检测瞬时重量和运行速度在内的工艺参数，由智能传感器内置的模数转换模块转换为数字量，并短时存储在智能传感器的存储器中，然后按一定时间间隔，通过互联网或局域网向企业节电空间评估系统服务器发送数据。
4.根据权利要求1所述的节电空间评估系统，其特征是，所述数据采集系统模块以扫描方式与各监测点的电能监测仪和智能传感器进行通信，并根据相应的数据传输协议接收电能监测仪4和智能传感器发送的数据，分类存入原始数据库中。
5.根据权利要求1所述的节电空间评估系统，其特征是，所述节电空间评估系统实现实时监控与可视化处理步骤如下：
系统服务器从原始数据库中提取原始数据送入可视化处理模块后，进行下列步骤：
a、计算与分析：可视化处理模块根据基本电力参数，利用内嵌的数学模型计算各监测点的电压偏差、频率偏差、谐波含量、电压波动、三相电压不平衡、电量和线损、功率因数、三相总有功功率、三相总无功功率等计算电力参数；
b、由可视化处理系统生成各监测点的基本电力参数和计算电力参数以及各种工艺参数的实时动态显示图表，并存入决策库中的实时监控信息库中；
c、通过显示模块以图表形式实时显示配网中各监测点电力参数以及各种工艺参数，达到实时监控的目的。
6.根据权利要求1所述的节电空间评估系统，其特征是，所述能耗审计模块根据原始数据计算各用电设备、车间、企业的能耗，按日、周、旬、月、季、年方式生成各用电设备、车间、企业的能耗报表，并存入决策库中的能耗审计报表库。
7.根据权利要求1所述的节电空间评估系统，其特征是，所述运行状况分析模块根据各监测点的电力参数和工艺参数，对电力负荷状态、机械负荷状态、工艺状态以及配网的电能质量进行分析。
8.根据权利要求1所述的节电空间评估系统，其特征是，所述单项节电空间分析模块根据运行状况分析的结果，结合标准库中的设备能耗标准、行业能耗标准和电能质量标准，对各设备的节电空间进行分析，并对改善电能质量所具有的节电空间进行分析。
9.根据权利要求1所述的节电空间评估系统，其特征是，所述企业节电空间综合评估模块，根据内嵌的数学模型，利用单项节电空间分析的结果，首先分析在设备运行状况、设备选型、电能质量、生产工艺等达到最优条件时，企业所具有的极限节电空间；然后按照经济效益最大化原则，综合分析企业的最大现实节电空间；最后由企业节电空间综合评估模块生产包含企业极限节电空间和最大现实节电空间的综合评估报表，并存入决策库中的企业节电空间综合评估报表库。
10.一种节电空间评估方法，其特征是，该方法包括下列步骤：首先对电能监测仪采集的各监测点的电力参数进行分析，计算设备和企业的实际能耗；然后分析电机、各种设备、变压器、配网的运行状况，判断电气设备是处于空载、轻载、额定负载还是处于超载状态，以及电气设备、配网的实际运行状态与理想运行状态之间的偏差程度；接着结合标准库中设备能耗标准数据、行业能耗标准数据以及电能质量标准数据，对单台设备运行状态优化后以及采用新型节电设备后所具有的节电空间进行分析，并对配网电能质量和生产工艺分别优化后所具有的节电空间进行进一步分析；最后根据单项分析的结果，一方面，评估现有技术条件下，设备、配网、生产工艺均达到理想状态时企业具有的极限节电空间，另一方面，从企业生产的实际状况出发，综合考虑企业节电改造的投资与收益之间的比例关系，根据经济效益最大化的原则，评估企业具有的最大节电空间。
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