CN102299555B - 行政辖区电能管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明关于一种行政辖区电能管理系统，其包括通过网络连接的电能监控仪、电力用户端中央数据处理器及电能监管端中央数据处理器。电能监控仪用于采集数据并传送至电能监管端中央数据处理器。电能监管端中央数据处理器对数据进行标准解析后形成决策报告。行政辖区电能管理系统至少包括自动进行电能审计、配网诊断、电能耗水平评价、用电水平评价、电能质量分析、节能空间评估、电能优化方案、辖区节电方案与配网改造方案及优化效果监测之一的功能。本发明的行政辖区电能管理系统及时发现辖区内电能消费中的新情况和新问题，并提供政府节能减排措施的依据从而达到节约能源的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种电能管理系统，尤其涉及一种电力辖区管理领域的行政辖区电能管理系统。
背景技术
随着社会的进步、国民经济的发展，电能在经济生活中扮演越来越重要的角色。电能作为主要能源，是当今社会的必需消费品。由于电能产品的特殊性，其质量和消费过程历来无法被广大消费者重视。准确地审计、考核、管理能耗往往让电能管理人员显得心有余而力不足，国家从宏观上统计能耗指标，作为地方能耗管理部门就必须做好能耗具体的审计工作，做好抓好节电、提高电能效率和电能管理三方面的工作。而这三方面的一个共同的基础工作就是电力辖区(用电单位、个人)的产品、产量、人员能耗的检测与审计工作。
根据目前国内用电市场的调查，企业、宾馆、办公楼、政府机关的用电管理水平历来处于无法有效管理的状态。电能浪费、电效率低、电能质量下降、产品质量不稳定、重要设备无故重启等现象严重，这些都是用电管理不善的后果。此外，国内大多数单位都不设电能管理专业人员，致使用电管理水平低下，能耗居高不下。
现有的电能管理系统一般可分为两种类型，一种是用于家庭、学校、工厂、企业的电能管理系统，通过对用户用电设备的电压、电流等参数的检测，实现电器设备的安全保障、电量计费管理等。现有技术针对电能管理系统及管理方法提出了各种不同的方案。
如美国专利第6983210号揭示的了一种用于居民用电设备的电能管理系统，当用户更换新的节能设备时，该系统通过比较新旧设备的用电信息，提醒用户新设备是如何节能的。中国专利公开号CN101136546A揭示了一种用于家庭、办公及工业用电管理的智能化电能管理系统总装置，其具有实时电压、电流监控功能，避免过载、短路、过压损坏设备等功能，并通过定时自动开关电源达到节能的目的。中国专利公开号CN1451969A揭示的电能管理网设备可以实现网络化电能计费与收费管理、自动化电力网不正常损耗和窃电行为的监管、电网功率因素的监管与自动控制。美国专利第7216021号揭示了电能消费管理的方法、系统与计算机程序。该系统具有数据存储模块、计算模块、操作计划模块。其中存储模块存储受该系统管理的设备的操作记录，计算模块根据操作记录计算设备浪费的电能，并由操作计划模块提出操作计划。美国专利第6493643号提供了一种适用于家庭环境的电能管理方法，其针对家庭各设备的用电信息与总电量提出管理方案，可单独处理各设备的用电信息并决定是否更改其当前电力消费水平。
然而，上述专利提供的电能管理系统都是用于小范围或针对具体用电设备进行电能管理的。针对某一辖区内的所有需求侧及其用电设备提出系统的监测、优化及决策方案是符合中国当前节能降耗的宏观目标的。
这些电能管理系统归纳起来，其主要功能如图1所示。电能管理系统首先针对辖区实时监控，进行用电数据采集，然后储存到数据处理器中，最后给出数据分析。然而，仅有这些基本的功能，并不能满足中国当前节能降耗的目标。符合中国国情的电能管理系统，不仅要能够进行电能管理，还要能够提供电能服务。亦即不光是监测分析，还能够提供基于监测分析的数据基础上提供附加功能，如能耗审计、节电空间评估、电能优化与节电方案的生成及节电效果预测，提供政府参考，制定相应节能减排措施，从而从整体上达到节约能源的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种需求侧用电管理的电能管理系统，其能够在线监控需求侧辖区周电情况并能够提供政府或企业制定节能减排措施的科学依据。
为实现上述目的，本发明是关于一种行政辖区电能管理系统，其包括通过网络相互通信的电能监控仪、电力用户端中央数据处理器及电能监管端中央数据处理器；其中电能监控仪用于采集需求侧辖区的电能指标参数数据并与网络通信将数据传送至电力用户端中央数据处理器或电能监管中央数据处理器；电力用户端中央数据处理器接收从网络传来的电能监控仪采集的电能指标参数数据并与网络通信将电能指标参数数据传送至电能监管端中央数据处理器；电能监管端中央数据处理器包括数据库、专家库及决策库，其接收来自电能监控仪或者电力用户端中央数据处理器传送的电能指标参数数据，存入数据库，并调用专家库对数据库中的数据进行标准解析，形成可被查询或者传送的决策报告后送入决策库；其中行政辖区电能管理系统具有对需求侧辖区用电情况的在线监控功能，其还至少包括自动进行电能审计、配网诊断、电能耗水平评价、用电水平评价、电能质量分析、节能空间评估、辖区节电方案与配网改造方案及优化效果监测之一的功能；所述专家库包括至少一个如下子模块：电能可视化处理系统、配网诊断系统、能耗审计与评价专家系统、电能质量分析专家系统、节能空间评估专家系统、电能优化专家系统、配网安全性分析评价、配网可靠性分析评价、节能与配网改造方案专家系统；所述电能监管端中央数据处理器还包括标准库，其包括至少一个如下子库：电能优化方案库、用电水平评价标准库、电力污染水平评价标准库、电能质量标准库、节电方案库、企业电能耗标准库、产品电能耗标准库；其特征在于，所述行政辖区电能管理系统调用专家库和/或标准库，分别生成辖区能耗等级图表、电能审计报表、电能质量分析图表和电能等级、用电水平等级、电力污染等级图表、节能空间评估报告、辖区电能优化方案，然后根据这些内容生成辖区用电综合信息分析图表，送入决策库。
作为本发明的进一步改进，其还包括通过政府网或者互联网与电能监管端中央数据处理器通信的电能管理工作人员计算机，其用于接收或者查询电能监管端中央数据处理器提供的决策报告。
作为本发明的进一步改进，所述专家库具有可视化处理系统模块及配网诊断系统模块，系统调用该两个模块可对数据库中辖区用电总和信息分析数据进行处理，生成辖区实时电能消费信息图表和配网诊断图表的决策报告，并送入决策库。
作为本发明的进一步改进，所述配网诊断系统模块可针对辖区配网的电压波动、频率波动、负荷不平衡、电网过载、谐波畸变、电压凹陷、故障警告等实测数据进行电网的优化和对用电设备进行预防性维护，将电网设备或用电设备的损坏下降到最低限度。
作为本发明的进一步改进，所述专家库具有能耗审计与评价专家系统模块，标准库具有电能能耗标准库，所述系统先调用专家库中的能耗审计与评价专家系统模块，根据辖区电能消费信息数据对辖区电能耗进行审计生成辖区电能审计报表并送入决策库，然后从标准库中调用能耗电能标准，对辖区能耗水平进行评定，形成辖区能耗水平报表和能耗等级图表，并送入决策库。
作为本发明的进一步改进，所述辖区电能能耗报表和等级图表以日、周、月、季、年周期进行统计及公布。
作为本发明的进一步改进，所述专家库具有节能与配网改造方案专家系统模块，标准库具有节电方案库，其中系统调用节能与配网改造方案专家系统模块，根据辖区用电综合信息，调用节能方案标准库生成辖区节电方案与配网改造方案，并送入决策库。
作为本发明的进一步改进，所述行政辖区电能管理系统具有优化效果监测功能，对辖区节电方案与配网改造方案效果实时监测。
作为本发明的进一步改进，所述专家库具有节能空间评估专家系统模块，系统调用该模块对辖区节能空间进行分析，生成节能空间评估报告，并送入决策库。
作为本发明的进一步改进，所述专家库具有电能优化专家系统模块，系统根据辖区能耗水平、电能质量、用电水平、电能污染水平、节能空间信息进行辖区电能使用方案优化，并调用专家库的电能优化专家系统模块，生成辖区电能优化方案，送入决策库。
作为本发明的进一步改进，所述电能监控仪与中央数据处理器之间的通信方式采用递归主站系统概念，并结合多通信协议进行通信。
作为本发明的进一步改进，所述电能监管端中央数据处理器的数据库包括原始数据库及用户信息数据库，电能监管端中央数据处理器收到电能监控仪或电力用户端中央数据处理器传送的数据后，先存入原始数据库，然后对原始数据进行综合分析，生成辖区电能使用综合信息分析图表，并送入用户信息数据库。
作为本发明的进一步改进，所述辖区电能使用综合信息分析图表包括至少电能审计报告、配网诊断、电能质量、能耗等级、用户节电空间其中之一，其中专家库和/或标准库与用户信息数据库中的分析图表共同解析生成决策报告。
作为本发明的进一步改进，所述电能监管端中央数据处理器还具有修正模块，其可修正标准库的分析结果，并可累计学习后汇入标准库以不断完善标准库。
本发明的有益效果是：行政辖区电能管理系统及时发现需求侧辖区电能消费中的新情况和新问题，并为政府或企业制定节能减排措施提供科学依据从而达到节约能源的效果。
附图说明
图1是现有电能管理系统功能图；
图2是本发明行政辖区电能管理系统功能图；
图3是本发明行政辖区电能管理系统的硬件组成框图；
图4是本发明行政辖区电能管理系统的软件结构框图。
具体实施方式
请参阅图2，其为本发明的需求侧(DSM，Demand Side Management)电能管理系统100的功能图。该行政辖区电能管理系统100首先通过实时监控采集辖区内的配电网络设施和用电设备的用电数据，然后将数据存储至中央数据处理器，然后重复实时监控，对数据进行分析，然后通过专家库、标准库的标准解析给出各项指标的评估报告、解决方案及效果评价报告。这些报告可以提供辖区电能优化及改善的决策，同时也可以作为政府或企业对其辖区用电管理及改进的措施的科学依据。
本发明行政辖区电能管理系统100的硬件组成请参阅图3，行政辖区电能管理系统100由通过网络2、4分别相互通信的电能监控仪1、电能用户端中央数据处理器3、电能监管端中央数据处理器5、通过政府网或互联网6与电能监管端中央数据处理器5通信的电能监管人员工作计算机7等组成。本发明行政辖区电能管理系统100的软件组成请参阅图4，其包括中央数据处理系统、原始数据库、用户信息数据库、决策库、标准库、专家库及修正模块等组成。
本发明的行政辖区电能管理系统100中，系统通过安装在辖区配电网络中的电能监控仪1采集配网与用电设备电能参数，经网络传送至电能用户端中央数据处理器3汇总处理或者直接通过网络传输到安装在政府能源管理部门的电能监管端中央数据处理器5，然后对采集的数据进行分析处理，以图表形式实时动态显示辖区电能的输入、传输、消耗的全过程。
本发明的行政辖区电能管理系统100中，电能监控仪1与中央数据处理器3、5之间的通信方式，采用递归主站系统概念，结合多通信协议进行通信。
上述标准库具有电能优化方案库、用电水平评价标准库、电力污染平评价标准库、电能质量标准库、节电方案库、企业电能耗标准库、产品电能耗标准库等七个子库。专家库具有电能可视化处理系统、配网诊断系统、能耗审计与评价专家系统、电能质量分析专家系统、节能空间评估专家系统、电能优化专家系统、配网安全性分析评价、配网可靠性分析评价、节能与配网改造方案专家系统等九个子模块。此外，电能监管端中央数据处理器5还设置有完善标准库的修正模块，其可以修正标准库给出的分析结果，并可累计学习并汇入标准库中，以此来不断完善标准库。
本发明的行政辖区电能管理系统100具备能耗自动审计功能。通过行政辖区电能管理系统100的建设和运行，实现电能耗数据在线收集，并科学准确的审计用户以及整个区域的电能消耗，自动计算并公布用户和区域的日、周、月、季、年等不同统计周期的能耗指标和资料。
本发明的行政辖区电能管理系统100具备配网诊断功能。通过行政辖区电能管理系统100可及时全面了解了用户和区域配网的实际运行情况和存在的问题，如电压波动、频率波动、负荷不平衡、电网过载、谐波畸变、电压凹陷、故障警告。可以根据实测数据进行电网的优化和对用电设施进行预防性维护，将电网设备或用电设备损坏下降到最低限度。同时，通过系统提供的能效分析模型，分析用户和区域的用电水平，并评定其用电水平。
本发明的行政辖区电能管理系统100中具备电能质量分析功能。根据采集数据对用户及区域电网的频率偏差、电压偏差、电压波动和闪变、波形、功率因素、零序电流、无功补偿装置的效能、电压三相不平衡、非线性负载、谐波和间谐波等进行分析，从而对电能质量进行评价。
本发明的行政辖区电能管理系统100具备能耗评价功能。通过系统提供的国际、国内行业、产品的能耗水平数据对辖区的能耗水平作出科学的评价。并对辖区的电能质量、配网可靠性和用电安全进行I、II、III级等级评定。
本发明的行政辖区电能管理系统100具备节电空间评估功能。通过系统提供的节电空间评估模型，对辖区节电空间作出科学评估。指出辖区有多少节电空间、从哪些方面节电、用什么方法节电，并提供节电效益分析，为政府节能管理提供科学的决策数据。
本发明的行政辖区电能管理系统100具备自动生成电能优化和节能改造方案。根据电能质量分析、能耗评价分析、节电空间分析的结果，自动生成电能优化和节能改造方案。
本发明的行政辖区电能管理系统100具备电能调度功能。通过安装在辖区配电网络中各关口电能监控仪1采集的电能信息和实际电源负荷调度电能，合理电能使用。
本发明的具体实施过程如下：
1.电能辖区配电网络中各电能监控仪1采集电能信息后，通过网络2发送到电能用户端中央数据处理器3，然后通过网络4传输到辖区电能监管端中央数据处理器5；或直接电能由电能监控仪1通过网络4传输到辖区电能监管端中央数据处理器5。电能监控仪1所监测采集的电能信息，可以来自于辖区各居民用户，可以来自各企业，可以来自企业中具体的用电设备，还可以来自于受托管的变电站。
2.辖区电能监管端中央数据处理器5根据不同型号电能监控仪的所使用的数据传输规约进行规约解析，接受电能监控仪或辖区电能用户端中央数据处理器3传输来的数据，并存入原始数据库。
3.系统提取电能用户原始数据，对原始数据进行综合分析，生成用户电能使用综合信息分析图表，其中包括用户的电能审计报告、配网诊断、用户电能质量、能耗等级、用户节电空间等信息，并送入用户信息数据库。
4.系统从用户信息数据库中提取各用户电力使用综合信息数据，调用专家库中相应的专家系统模块和标准库中相应标准，对辖区配网电能消费情况进行分析：
1)系统调用专家库中的可视化处理系统模块和配网诊断系统模块，对配网内所有电能用户用电综合信息分析数据进行处理，生成辖区电能消费信息图表和配网诊断图表等决策报告，并送入决策库。
2)系统调用专家库中的能耗审计与评价专家系统模块，根据辖区电能消费信息数据对辖区电能耗进行审计，生成辖区电能审计报表，并送入辖区决策库；然后从能耗标准库中调用企业电能能耗标准，对辖区能耗水平进行评定，形成辖区能耗水平报表和区域能耗等级图表，并送入决策库。
3)系统调用专家库中电能质量分析专家系统模块，对辖区电能质量进行分析，并调用标准库中的电能质量标准、用电水平评价标准库、电力污染水平评价标准库，对辖区电能质量、用电水平、电力污染水平进行评估，从而生成辖区电能质量分析图表和电能质量等级、用电水平等级、电力污染等级图表，并送入决策库。
4)系统调用专家库中节能空间评估专家系统模块，对辖区节能空间进行分析，生成节能空间评估报告，并将辖区节能空间评估报告送入决策库。
5)系统调用专家库中电能优化专家系统模块，根据辖区能耗水平、电能质量、用电水平、电力污染水平、节能空间等对辖区电能使用方案进行优化，然后调用电能优化方案库，生成辖区电能优化方案，并送入决策库。
6)系统根据辖区能耗水平报表和辖区能耗等级图表、电能审计报表、电能质量分析图表和电能质量等级、用电水平等级、电力污染等级图表、节能空间评估报告、辖区电能优化方案等，生成辖区用电综合信息分析图表，并送入决策库。
7)系统调用节能与配网改造方案专家系统模块，根据辖区用电综合信息，调用节能方案标准库，生成辖区节电方案与配网改造方案，并送入决策库。
5.电能管理人员通过互联网或政府内部网登陆行政辖区电能管理系统，查看用户电能消费信息和辖区电能消费信息。系统还能够根据用户需求，以周报、月报甚至季报的形式，将用户的用电情况(包括具体的用电指标)发送给用户，同时也会将专家库、标准库形成的各种图表和优化方案发送给用户提供用户决策使用。
6.政府能源管理部门参考相关决策报告和决策方案，制定辖区节能减排措施。
特别需要指出的是，本发明具体实施方式中仅以该行政辖区电能管理系统作为示例，在实际应用中任何类型的行政辖区电能管理系统均适用本发明揭示的原理。对于本领域的普通技术人员来说，在本发明的教导下所作的针对本发明的等效变化，仍应包含在本发明权利要求所主张的范围中。
Claims (14)
1.一种行政辖区电能管理系统，包括：通过网络相互通信的电能监控仪、电力用户端中央数据处理器及电能监管端中央数据处理器；其中电能监控仪用于采集需求侧辖区的电能指标参数数据并与网络通信将数据传送至电力用户端中央数据处理器或电能监管中央数据处理器；电力用户端中央数据处理器接收从网络传来的电能监控仪采集的电能指标参数数据并与网络通信将电能指标参数数据传送至电能监管端中央数据处理器；电能监管端中央数据处理器包括数据库、专家库及决策库，其接收来自电能监控仪或者电力用户端中央数据处理器传送的电能指标参数数据，存入数据库，并调用专家库对数据库中的数据进行标准解析，形成可被查询或者传送的决策报告后送入决策库；其中行政辖区电能管理系统具有对需求侧辖区用电情况的在线监控功能，其还至少包括自动进行电能审计、配网诊断、电能耗水平评价、用电水平评价、电能质量分析、节能空间评估、辖区节电方案与配网改造方案及优化效果监测之一的功能；所述专家库包括至少一个如下子模块：电能可视化处理系统、配网诊断系统、能耗审计与评价专家系统、电能质量分析专家系统、节能空间评估专家系统、电能优化专家系统、配网安全性分析评价、配网可靠性分析评价、节能与配网改造方案专家系统；所述电能监管端中央数据处理器还包括标准库，其包括至少一个如下子库：电能优化方案库、用电水平评价标准库、电力污染水平评价标准库、电能质量标准库、节电方案库、企业电能耗标准库、产品电能耗标准库；其特征在于，所述行政辖区电能管理系统调用专家库和/或标准库，分别生成辖区能耗等级图表、电能审计报表、电能质量分析图表和电能等级、用电水平等级、电力污染等级图表、节能空间评估报告、辖区电能优化方案，然后根据这些内容生成辖区用电综合信息分析图表，送入决策库。
2.如权利要求1所述的行政辖区电能管理系统，其特征在于，其还包括通过政府网或互联网与电能监管端中央数据处理器通信的电能管理工作人员计算机，其用于接收或者查询电能监管端中央数据处理器提供的决策报告。
3.如权利要求1所述的行政辖区电能管理系统，其特征在于，所述专家库具有可视化处理系统模块及配网诊断系统模块，系统调用该两个模块可对数据库中辖区用电总和信息分析数据进行处理，生成辖区实时电能消费信息图表和配网诊断图表的决策报告，并送入决策库。
4.如权利要求3所述的行政辖区电能管理系统，其特征在于，所述配网诊断系统模块可针对辖区配网的电压波动、频率波动、负荷不平衡、电网过载、谐波畸变、电压凹陷、故障警告等七种实测数据进行电网的优化和对用电设备进行预防性维护，将电网设备或用电设备的损坏下降到最低限度。
5.如权利要求1所述的行政辖区电能管理系统，其特征在于，所述系统先调用专家库中的能耗审计与评价专家系统模块，根据辖区电能消费信息数据对辖区电能耗进行审计生成辖区电能审计报表并送入决策库，然后从标准库中调用电能能耗标准库，对辖区能耗水平进行评定，形成辖区能耗水平报表和能耗等级图表，并送入决策库。
6.如权利要求5所述的行政辖区电能管理系统，其特征在于，所述辖区能耗水平报表和能耗等级图表以日、周、月、季、年周期进行统计及公布。
7.如权利要求1所述的行政辖区电能管理系统，其特征在于，所述专家库具有节能与配网改造方案专家系统模块，标准库具有节电方案库，其中所述行政辖区电能管理系统调用节能与配网改造方案专家系统模块，根据辖区用电综合信息，调用节能方案标准库生成辖区节电方案与配网改造方案，并送入决策库。
8.如权利要求7所述的行政辖区电能管理系统，其特征在于，所述行政辖区电能管理系统具有优化效果监测功能，对辖区节电方案与配网改造方案效果实时监测。
9.如权利要求1所述的行政辖区电能管理系统，其特征在于，所述专家库具有节能空间评估专家系统模块，系统调用该模块对辖区节能空间进行分析，生成节能空间评估报告，并送入决策库。
10.如权利要求1所述的行政辖区电能管理系统，其特征在于，所述专家库具有电能优化专家系统模块，系统根据辖区能耗水平、电能质量、用电水平、电能污染水平、节能空间信息进行辖区电能使用方案优化，并调用专家库的电能优化专家系统模块，生成辖区电能优化方案，送入决策库。
11.如权利要求1所述的行政辖区电能管理系统，其特征在于，所述电能监控仪与中央数据处理器之间的通信方式采用递归主站系统概念，并结合多通信协议进行通信。
12.如权利要求1所述的行政辖区电能管理系统，其特征在于，所述电能监管端中央数据处理器的数据库包括原始数据库及用户信息数据库，电能监管端中央数据处理器收到电能监控仪或电力用户端中央数据处理器传送的数据后，先存入原始数据库，然后对原始数据进行综合分析，生成辖区电能使用综合信息分析图表，并送入用户信息数据库。
13.如权利要求12所述的行政辖区电能管理系统，其特征在于，所述辖区电能使用综合信息分析图表包括至少电能审计报告、配网诊断、电能质量、能耗等级、用户节电空间其中之一，其中专家库和/或标准库与用户信息数据库中的分析图表共同解析生成决策报告。
14.如权利要求1所述的行政辖区电能管理系统，其特征在于，所述电能监管端中央数据处理器还具有修正模块，其可修正标准库的分析结果，并可累计学习汇入标准库以完善标准库。
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