CN102298378B - 一种工业园区有序用电管理系统及方法 - Google Patents

一种工业园区有序用电管理系统及方法 Download PDF

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Abstract

一种工业园区有序用电管理系统及方法，其包括一总体调度模块、一网络传输模块、一片区调度模块、一配变管理模块、一现场控制模块。该总体模块用于对整个工业园区的有序用电进行统一管理和调度；该网络传输模块用于连接主站系统和各片区子系统、各配变管理模块、各现场管理模块；该片区调度模块，用于根据地理位置划分用电区域，进行分别管理和调度；该配变管理模块，用于对单个配变台区的用电进行管理；该现场控制模块，用于对用电现场的计量设备、控制设备进行管理和控制。对电力供应进行统一调度，降低总体能耗，提高供电质量的问题，有必要提供一种工业园区有序用电管理系统。

Description

一种工业园区有序用电管理系统及方法
技术领域
本发明涉及电管理，尤其涉及一种对各类工业区、开发区等进行有序用电管理的系统及控制方法。
背景技术
最近几年，我国的各类工业区、开发区等各类工业园区的数量增长迅速，工业产值快速增长，同时也带来用电量的快速增长。在这种情况下，迫切需要通过技术手段对工业园区的用电进行管理，采取错峰、避峰、轮休、让电、负控限电等一系列措施，避免无计划拉闸限电，规范用电秩序，将季节性、时段性电力供需矛盾给社会和企业带来的不利影响降至最低程度。
在工业园区用电的构成中，各类企业用电占了绝大部分的比例。同时，各种企业的用电性质有很大的区别；有的用电量很小，有的很大；有的需要长时间持续用电，有的为间歇性用电；有的是必需用电，有的可以灵活控制；有的对电能质量具有较高要求，有的则要求不高。
工业园区有序用电管理系统，就是专门为工业园区科学、有序管理用电而设计的。它可以充分利用各类通讯介质，使管理部门可以随时随地的掌握每个企业的用电量和用电趋势等信息，可以在设置调度方案，在电力紧张时优先保证重点行业和重点企业用电，对部分企业进行错峰供电，降低总体能源消耗，提高总体供电质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是提供一种工业园区有序用电管理系统，解决工业园区对辖区内企业进行用电管理，对电力供应进行统一调度，降低总体能耗，提高供电质量的问题，有必要提供一种工业园区有序用电管理系统。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种工业园区有序用电管理方法，解决工业园区对辖区内企业进行用电管理，对电力供应进行统一调度，降低总体能耗，提高供电质量的问题，有必要提供一种工业园区有序用电管理系统。
为解决上述技术问题之一，本发明的技术方案是：
一种工业园区有序用电管理系统，包括：
用于对整个工业园区的有序用电进行统一管理和调度的总体调度模块；
用于根据地理位置划分用电区域，进行分别管理和调度的片区调度模块；
用于对单个配变台区的用电进行管理的配变管理模块；
用于对用电现场的计量设备、控制设备进行管理和控制的现场控制模块；
用于连接主站系统的总体调度模块、各片区子系统的片区调度模块、各配变管理模块和各现场管理模块的网络传输模块；
所述总体调度模块通过网络传输模块控制各个片区调度模块；
每个片区调度模块控制若干个配变管理模块；
每个配变管理模块控制一个配变或一个台区的用电控制和用电监控；
每个配变管理模块控制一个或多个现场控制模块，每个现场控制模块负责直接操作电力设备、直接监控电力运行。
作为改进，所述有序用电管理系统还包括网络处理模块，所述总体调度模块指令通过所述网络处理模块传达至所述网络传输模块。
作为改进，所述网络处理模块适应各种不同的物理介质，包括有线局域网、无线网络、手机3G网络、互联网。
作为改进，所述网络处理模块适应多种物理通道，包括载波通讯、室内小无线、WIFI。
作为改进，所述现场控制模块包括：采用标准的电能计量芯片和计量电路对企业用电的情况进行实时采集的数据采集模块；根据预先设置的规则和调度中心发出的指令对企业的异常用电进行实时监测的异常监测模块；接收正确的控制指令后对有关用电开关进行开电/断电的操作的开关控制模块。
为解决上述技术问题之二，本发明的技术方案是：
一种工业园区有序用电管理方法，包括：
设有总体调度模块、片区调度模块、配变管理模块、现场控制模块和网络传输模块；
所述总体调度模块用于对整个工业园区的有序用电进行统一管理和调度；
所述片区调度模块用于根据地理位置划分用电区域，进行分别管理和调度；
所述配变管理模块用于对单个配变台区的用电进行管理；
所述现场控制模块用于对用电现场的计量设备、控制设备进行管理和控制；
所述网络传输模块用于连接主站系统的总体调度模块、各片区子系统的片区调度模块、各配变管理模块和各现场管理模块；
所述总体调度模块通过网络传输模块控制各个片区调度模块，片区调度模块接受总体调度模块的指令或独立运作；
每个片区调度模块控制若干个配变管理模块；
每个配变管理模块控制一个配变或一个台区的用电控制和用电监控；
每个配变管理模块控制一个或多个现场控制模块，每个现场控制模块负责直接操作电力设备、直接监控电力运行。
作为改进，所述有序用电管理系统还包括网络处理模块，所述总体调度模块指令通过所述网络处理模块传达至所述网络传输模块。
作为改进，所述网络处理模块适应各种不同的物理介质，包括有线局域网、无线网络、手机3G网络、互联网。
作为改进，所述网络处理模块适应多种物理通道，包括载波通讯、室内小无线、WIFI。
作为改进，所述现场控制模块包括数据采集模块、异常监测模块和开关控制模块；所述数据采集模块采用标准的电能计量芯片和计量电路对企业用电的情况进行实时采集；所述异常监测模块根据预先设置的规则和调度中心发出的指令对企业的异常用电进行实时监测；所述开关控制模块接收正确的控制指令后对有关用电开关进行开电/断电的操作。
本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：
本发明工业园区有序用电管理系统及远程控制的方法提供了一种高效、易用、可靠的工业园区有序用电管理的手段，提高园区内企业的透明度，精确掌握每个企业的用电情况，对园区用电进行精细化管理；本系统和方法可使工业园区更智能化的管理电力消耗，同时又可提高企业用电的安全性，提高企业科学用电的积极性；同时又有利于社会的科学用电，节能减排。
附图说明
图1为本发明系统框架图。
图2为本发明控制流程图。
具体实施方式
下面结合说明书对本发明做进一步说明。
在本发明实施例中，通过对工业园区的各类企业进行统一的用电管理，通过自动编制并优化用电方案，自动下达用电指标，远程控制用电负荷，有序用电事项的自动通知和自动反馈实现完整的工业园区有序用电管理的系统。
如图1所示，工业园区有序用电管理系统包括一总体调度模块10、一网络传输模块11、一片区调度模块12、一配变管理模块13和一现场控制模块14。所述总体调度模块10用于对整个工业园区的有序用电进行统一管理和调度；所述片区调度模块12用于根据地理位置划分用电区域，进行分别管理和调度；所述配变管理模块13用于对单个配变台区的用电进行管理；所述现场控制模块14用于对用电现场的计量设备、控制设备进行管理和控制；所述网络传输模块11用于连接主站系统的总体调度模块10、各片区子系统的片区调度模块12、各配变管理模块13和各现场管理模块14。
该总体调度模块10包括数据库系统和应用软件，利用各类数据接口和用户反馈通道，实时远程获得园区内企业的运行情况和用电量，并结合园区外供电情况和供电策略等，自动生成调度方案并进行优化，根据需要将调度指令经过加密后传送给该网络传输模块11。
该网络传输模块11采用获取到得到的调度指令，以密文的方式，安全可靠的传输给片区调度模块12，并通过电力载波通道活局域网传送给配变管理模块13。配变管理模块13根据预先设定的规则，对调度指令进行解析；并根据移动通讯领域通行的MD5/SHA1加解密算法，对指令进行解密；根据操作者输入的信息，验证其合法性，检查是否具有控制本台区开关的权限，如果不具备权限，则通过网络向操作者返回拒绝调度的信号，如果验证通过，则生成实际调度控制指令，发送给现场控制模块14。
该现场控制模块14包括至少一数据采集模块141、一异常监测模块142及一开关控制模块143。该数据采集模块141采用标准的电能计量芯片和计量电路，对企业用电的情况进行实时采集，包括企业在每个时段的用电量、有无功功率、电压、电流、功率因数等。该异常监测模块142根据预先设置的规则和调度中心发出的指令，对企业的异常用电进行实时监测，一旦发现有异常用电情况，即通过网络上报给调度中心。该开关控制模块143接收到正确的控制指令后，对有关用电开关进行开电/断电的操作，以启动其运行或停止其运行。
所述有序用电管理系统还包括网络处理模块，所述总体调度模块指令通过所述网络处理模块传达至所述网络传输模块。
如图2所示，所示工业园区有序用电管理系统的远程控制方法的流程图，该方法包括如下步骤：
步骤S101，生成用电方案；
在此步骤中，系统收集并分析园区内所有企业的用电历史记录，收集天气、生产计划、国家政策、突发事件等各类可能影响用电的因素，根据预先设置的规则自动生成有序用电方案。
步骤S102，优化用电方案；
在此步骤中，并对有序用电方案进行优化，也可由操作人员进行人为调整和优化。在对用电方案进行优化时，系统自动获取每个企业的用电性质和用电历史记录，并使用各类数据接口，收集可能影响电力供应和用电需求的天气、产业政策、节假日等因素，并对各类因素设置加权值，使用趋势外推、时间序列、回归分析等算法进行短期和中期负荷预测，得到最佳的用电方案。
步骤S103，下达用电指令；
该总体调度模块10将信号通过调度网络传输给网络传输模块11，信号的传输进入网络通道。该模块利用了先进的软件技术和数据库技术，以高效、并发的处理大批量用户的并发使用。该网络控制模块为多用户共享，可充分利用网络的传输带宽，最大限度的减少系统建设的投资。
工业园区有序用电管理系统在通讯通道上，跨越三大网络，即光纤网络、电力网和载波通道，将三者紧密联系，同时又各有分工。在控制指令从主站传出时，信号为光纤网络的方式；在进入片区模块后，信号在电力网上传输；在进入配变管理模块后，信号在载波通道上传输。正因为如此，系统在信号传输的可靠性、安全性上做了特别的处理，包括对信号报文进行加密、对使用者身份进行严格认证、对电力载波信号进行CRC校验等，从而保证控制信号能准确、安全的传输，避免信号丢失、误传，避免非法用户的使用。
本发明在系统构架(采用J2EE数据服务技术)与网络组织方式上具有一定的前瞻性，通信手段上无线通信网络和有线通信网络的结合，以保证系统的先进性和投资的有效性。
在整个数据通信过程中采用TCP/IP通信协议，可屏蔽各种中间层协议，从该调度模块10到该片区调度模块12的调度指令的通信可以视为在广域网中数据的传输。由于采用基于J2EE构架的数据WEB服务方式，可避免直接利用底层的Socket通信，符合HTTP1.1和DATA Service的相关国际标准，传输的数据能有效通过广域网中的各种安全设备，同时数据经过数字签名，本身的安全性和完整性也得到了保证。
数据并发传输解决方案：数据的并发传输是一般的网络应用系统的一大瓶颈，由于在实际应用中一个大的系统有数目巨大的基层应用(几万)，保证高传输成功率的前提是解决并发传输的通信阻塞。本发明采用J2EE+Web服务构成，即企业级的基于J2EE构架基础的数据采集和数据服务发布软件构架，该系统能支持高强度的数据并发传输和数据服务，支持海量数据查询，具有极高的实用性。其中包含有四大核心技术：
1、J2EE连接体系：J2EE连接体系提供了J2EE应用和企业内存在的EIS系统集成的标准框架。
2、JMS(Java信息服务)：Java信息服务是一个支持企业通信系统的标准编程接口，目的在于提供一个跨越不同类型通信系统的公共接口。Java应用程序利用JMS API和企业的通信系统连接后，应用程序就能利用通信系统提供的功能创建和发送消息，达到和其它应用系统异步通信的目的。
3、JDBC API：它是和关系型数据库系统集成的标准接口。应用程序用这个接口获得数据库连接、查询数据和执行其它的数据库功能。
4、Web Services：允许EIS提供一些服务访问点，新的应用通过这些点可以获取数据，也可以提交数据。
步骤S104，远程用电控制；
该现场控制模块根据预先设定的规则，对控制指令进行解析；并根据电力系统专用的加解密算法，对指令进行解密；根据操作者输入的信息，验证其合法性，检查是否具有控制用电开关的权限，如果不具备权限，则通过网络向操作者返回拒绝控制的信号，如果验证通过，则生成实际控制指令，控制用电开关的动作。
步骤S105，用电异常反馈；
该现场控制模块14可对企业的用电情况进行实时监测，一旦发现有电压越限、功率因数过低、功率超限等各类异常情况，即可根据设置上报到主站。用电异常的反馈可采用多种方式进行通讯，包括低压电力载波、小无线网络、WIFI网络等，可充分适应各种环境，利用已有网络通道。
步骤S106，用电效果评价；
在此步骤中，园区内的电力用户可通过现场设备，及时反映供电异常情况，并且对供电的质量、电力服务情况等进行评价，用户的评价通过系统网络上传到主站系统。
本发明工业园区有序用电管理系统1利用先进的通信技术、计算机及网络技术，为企业用户科学、有序管理用电提供了一个切实可行的解决方案。它可以充分利用各类通讯介质，使园区管理人员可以随时随地的掌握每个企业的用电量和用电趋势等信息，可以根据需要远程控制用电，也可以设定方案进行错峰平谷，降低能源消耗。本发明的应用对象主要为各类工业区、开发区、工业园等。
由上述可知，本发明基于J2EE构架的数据服务，解决并发传输瓶颈问题，提供强大的基于J2EE的Web Data Service的数据服务和数据验证。采用本发明，可使工业园区有序用电管理系统的运营成本极大的降低，可靠性和安全性得到极大的提高，使系统真正具有实用性，提高最终电力用户的用电自动化水平，促进供电、配电、用电各方的有序发展。
综上所述，本发明解决了现有技术中所存在的既要对各类企业用电进行全面监控、全面控制，有要解决通讯方式复杂，人员流动性较强等矛盾问题，同时解决当用户数量庞大时易引起网络阻塞的问题。在进行有序用电调度时，在通过网络发送控制指令前，先对控制指令进行密码验证和MD5/SHA1加密处理，在整个传输过程中均用密文方式，并充分利用3G网络、互联网、企业局域网等通道，从而充分利用网络资源，避免网络阻塞，同时充分保证控制指令的完整性和安全性。其中，主站系统采用J2EE+WebService的方法，用Weblogic中间件系统，可同时支持2～5万个最终用户的接入，适应国内所有地区的各类工业区、开发区、工业园。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种工业园区有序用电管理系统，其特征在于包括：
用于对整个工业园区的有序用电进行统一管理和调度的总体调度模块；
用于根据地理位置划分用电区域，进行分别管理和调度的片区调度模块；
用于对单个配变台区的用电进行管理的配变管理模块；
用于对用电现场的计量设备、控制设备进行管理和控制的现场控制模块，所述现场控制模块包括：采用标准的电能计量芯片和计量电路对企业用电的情况进行实时采集的数据采集模块；根据预先设置的规则和调度中心发出的指令对企业的异常用电进行实时监测的异常监测模块，所述异常用电包括：电压越限、功率因数过低或功率超限，所述异常监测模块还用于在发现异常用电时，通过网络上报给调度中心；接收正确的控制指令后对有关用电开关进行开电/断电的操作的开关控制模块；
用于连接主站系统的总体调度模块、各片区子系统的片区调度模块、各配变管理模块和各现场管理模块的网络传输模块；
所述总体调度模块通过网络传输模块控制各个片区调度模块，该总体调度模块包括数据库系统和应用软件，利用各类数据接口和用户反馈通道，实时远程获得园区内企业的运行情况和用电量，并结合园区外供电情况和供电策略等，自动生成调度方案并进行优化，根据需要将调度指令经过加密后传送给该网络传输模块；
每个片区调度模块控制若干个配变管理模块；
每个配变管理模块控制一个配变或一个台区的用电控制和用电监控；
每个配变管理模块控制一个或多个现场控制模块，每个现场控制模块负责直接操作电力设备、直接监控电力运行。
2.根据权利要求1所述的一种工业园区有序用电管理系统，其特征在于：
所述有序用电管理系统还包括网络处理模块，所述总体调度模块指令通过所述网络处理模块传达至所述网络传输模块。
3.根据权利要求2所述的一种工业园区有序用电管理系统，其特征在于：
所述网络处理模块适应各种不同的物理介质，包括有线局域网、无线网络、手机3G网络、互联网。
4.根据权利要求1所述的一种工业园区有序用电管理系统，其特征在于：
所述网络处理模块适应多种物理通道，包括载波通讯、室内小无线、WIFI。
5.根据权利要求1所述的一种工业园区有序用电管理系统，其特征在于：
所述系统还包括：
评价模块，所述评价模块对供电的质量或电力服务情况进行评价，所述评价通过网络上传到主站系统。
6.一种工业园区有序用电管理方法，其特征在于包括：
设有总体调度模块、片区调度模块、配变管理模块、现场控制模块和网络传输模块；
所述总体调度模块用于对整个工业园区的有序用电进行统一管理和调度；
所述片区调度模块用于根据地理位置划分用电区域，进行分别管理和调度；
所述配变管理模块用于对单个配变台区的用电进行管理；
所述现场控制模块用于对用电现场的计量设备、控制设备进行管理和控制，所述现场控制模块包括数据采集模块、异常监测模块和开关控制模块；所述数据采集模块采用标准的电能计量芯片和计量电路对企业用电的情况进行实时采集；所述异常监测模块根据预先设置的规则和调度中心发出的指令对企业的异常用电进行实时监测，所述异常用电包括：电压越限、功率因数过低或功率超限，所述异常监测模块还用于在发现异常用电时，通过网络上报给调度中心；所述开关控制模块接收正确的控制指令后对有关用电开关进行开电/断电的操作；
所述网络传输模块用于连接主站系统的总体调度模块、各片区子系统的片区调度模块、各配变管理模块和各现场管理模块；
所述总体调度模块通过网络传输模块控制各个片区调度模块，该总体调度模块包括数据库系统和应用软件，利用各类数据接口和用户反馈通道，实时远程获得园区内企业的运行情况和用电量，并结合园区外供电情况和供电策略等，自动生成调度方案并进行优化，根据需要将调度指令经过加密后传送给该网络传输模块；片区调度模块接受总体调度模块的指令或独立运作；
每个片区调度模块控制若干个配变管理模块；
每个配变管理模块控制一个配变或一个台区的用电控制和用电监控；
每个配变管理模块控制一个或多个现场控制模块，每个现场控制模块负责直接操作电力设备、直接监控电力运行。
7.根据权利要求6所述的一种工业园区有序用电管理方法，其特征在于：
所述有序用电管理系统还包括网络处理模块，所述总体调度模块指令通过所述网络处理模块传达至所述网络传输模块。
8.根据权利要求7所述的一种工业园区有序用电管理方法，其特征在于：
所述网络处理模块适应各种不同的物理介质，包括有线局域网、无线网络、手机3G网络、互联网。
9.根据权利要求6所述的一种工业园区有序用电管理方法，其特征在于：
所述网络处理模块适应多种物理通道，包括载波通讯、室内小无线、WIFI。
10.根据权利要求6所述的一种工业园区有序用电管理方法，其特征在于：
所述方法还包括：
通过评价模块对供电的质量或电力服务情况进行评价，所述评价通过网络上传到主站系统。
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