CN102847720B - 热轧生产线电耗分类采集及分析系统 - Google Patents

Abstract

一种热轧生产线电耗分类采集及分析系统，属测量领域。其设置一包括服务器、交换机以及其他外围计算机设备的局域网；该局域网与变电站综合自动化系统和生产线控制系统分别建立网络联系和数据交换；其通过生产线控制系统获得板坯信息及轧线位置等信号，通过变电站综合自动化系统进行各路出线实时电量的采集、计算并存入数据库，其对热轧生产过程中钢种类别和生产工序的耗电量进行分类统计，对轧钢能耗进行精确的记录，支持数据的查询和浏览，并以报表的方式进行输出，为热轧厂节能降耗提供详细数据分析，还可记录板坯轧制过程中功率变化情况，并以实时功率曲线方式输出，便于及时发现轧制过程中的异常情况。可广泛用于工业企业的能源管理领域。

Description

热轧生产线电耗分类采集及分析系统

技术领域

本发明属于测量领域，尤其涉及一种用于钢厂热轧系统的实时电能消耗采集和分析系统。

背景技术

钢厂热轧工程消耗了大量的电能，过去对于热轧过程耗电量的评测只能采取估算方式，凭经验及粗略的计算得出相关统计数值。而统计数值跟实际值相差多少，谁也估不准，也就很难为钢厂进行系统性的能耗分析提供详尽、准确、科学的决策数据。

热轧厂变电站装有变电站综合自动化系统，每路出线都装有保护测控装置，个别出线安装有电度表。大部分出线的电度由保护测控装置采集，少数出线的电度由电度表采集。

以前电度抄表主要采取人工抄表的方式，运行人员定时到各个变电站抄表，不仅浪费了大量的人力、物力，而且由于保护测控装置较多，经常会出现线路少抄或错抄的情况。

另外，由于没有钢种信息以及钢坯的重量等物料特征信息，工作人员只能拿到离线的生产数据进行分类统计，很多地方都要靠工作人员的估算来完成。不但浪费了大量的时间，计算出的电耗误差也较大，计算数据难以指导下一步的能耗分析及节能降耗措施的实施。

由于现有的变电站综合自动化系统与轧线控制系统都是一个实时控制系统，对可靠性和安全性要求很高。

例如，某一个变电站综合自动化系统控制整个35KV变电站和6个10KV变电站的所有断路器，稍有不慎会造成整个热轧厂停电，而轧线控制系统控制着整个热轧生产线各种机械的运作，数据错误或干扰会造成钢板的报废或机械的损坏。

而且，上述两个系统一个是属于电力控制系统，一个是属于机械控制系统，两个系统在物理距离上也相距很远，因此目前尚未看到将两系统数据进行有机整合的相关文献和报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种热轧生产线电耗分类采集及分析系统，其与变电站综合自动化系统和生产线控制系统相结合，在不影响现有变电站综合自动化系统和生产线控制系统的安全性的前提下，实现了钢厂钢板轧制生产的实时电能采集和电能分析，避免了电能采集系统重新进行设备间隔层的重复布线，解决了投资并简化了整个网络系统结构。

本发明的技术方案是：提供一种热轧生产线电耗分类采集及分析系统，包括变电站综合自动化系统和生产线控制系统，其变电站综合自动化系统提供变电所各路出线的电耗采集数据，其生产线控制系统控制着整个热轧生产线各种机械的运作，至少包括一台生产信息服务器，其特征是：设置一至少包括数据服务器A、数据服务器B、报表服务器、交换机以及其他外围计算机设备的热轧生产线电耗分类采集及分析系统；将所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统与变电站综合自动化系统和生产线控制系统分别建立网络联系和数据交换。其中，所述热轧生产线电耗分类采集及分析系统的数据服务器接入变电站综合自动化系统，所述热轧生产线电耗分类采集及分析系统的报表数据服务器接入生产线控制系统。

所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统通过与生产线控制系统的数据交换，获得板坯信息及轧线位置等信号，经过数据处理后，热轧生产线电耗分类采集及分析系统发出触发信号，触发变电站综合自动化系统进行各路出线实时电量的采集，热轧生产线电耗分类采集及分析系统进行数据采集及计算并存入数据库。

所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统对热轧生产过程中钢种类别和生产工序的耗电量进行分类统计，对轧钢能耗进行精确的记录，支持历史电度数据的查询和浏览，并以报表的方式进行打印输出，为热轧厂节能降耗提供详细的数据分析。

其中，所述的数据服务器A和数据服务器B同时工作，互为热备用，组成软硬件的冗余结构。

所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统采用两台工业级千兆以太网交换机作为骨干网交换机，实现双网、主备通道配置。

所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统通过变电站综合自动化系统的站控层及网络层的连接和变电站设备层的保护测控装置组成通信网络，通过DNP协议完成和保护测控装置的数据交换。

所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统作为变电站综合自动化系统的网络节点，通过系统的共享内存实时从变电站综合自动化系统服务器获得各保护测控装置的遥测及电度数据；通过触发采集现场高压柜保护测控装置的电流、电压及瞬时功率及功率因素变化情况，针对各相关回路CT、PT变比和CT计量精度的不同，引入了补偿系数，记录各回路的瞬时电度量，并将该数据存入系统历史数据库。

所述的生产线控制系统发送的触发信号以专用报文的形式发送给热轧生产线电耗分类采集及分析系统。

所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统在接收到生产线控制系统的触发报文后，向变电站设备层的保护测控装置发出电度量触发采集信号，变电站设备层的保护测控装置在接到触发信号后将电度数值发送给后台监控系统，热轧生产线电耗分类采集及分析系统将处理后的电度数据存入电度历史数据库。

进一步的，所述的生产线控制系统根据同一卷带钢在轧制过程中在轧线上经过每一个工位时产生的工位位置信号为触发信号，生产线控制系统将该工位的位置信号以电文形式发送到热轧生产线电耗分类采集及分析系统，所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统以此为触发信号采集变电站设备层的保护测控装置中所记录的电度量，并将采集数据存入电度历史数据库。

所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统包括主控程序及能量采集分析程序。

其主控程序用于完成和变电站自动化系统的无缝链接，实现电度的实时采集；在热轧生产线电耗分类采集及分析系统启动后，主控程序转为后台运行，在后台完成实时遥测数据及电度数据的更新以及和采集分析程序的数据交换。

其能耗采集及分析程序分为实时采集模块和数据分析模块。

其中的实时采集模块用于实现和主控程序的数据交换、生产线控制系统的实时通信、数据存储以及人机交互，在实时采集模块中完成手动、自动及定时触发参数的设置，并根据用户设置进行相应线路的数据触发并存入数据库。

其中的数据分析模块用于完成对存入系统数据库的数据进行分类查询及自动分析功能，其支持按时间查询、按钢种查询、按线路号查询等查询方式，并可将查询结果转换为EXCELL文件供用户进行进一步分析或打印。

其所述的触发信号包括手动、定时或自动三种发生方式，来触发变电站综合自动化系统采集现场高压柜保护测控装置的电流、电压及瞬时功率及功率因素变化情况，且这三种方式互不影响，可以并行触发处理。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1.可以在任意时间对生产线控制系统发出的触发电文进行分类，实时完成电耗数据的分类采集和处理。

2.可以手动、定时或自动来触发采集系统，而且这三种方式互不影响，可以并行触发处理。

3.采集和处理的数据可以定制，能以报表的方式来对数据进行显示和分析。

4.可以在不同计算机节点对电能数据进行分析。

5.建立的电量管理系统清楚地指出在不同的电量消耗中的损失、浪费以及异常，可以具体到记录一块板坯在轧制过程中的总电耗及在各工序上消耗的电耗，为有效的电量/电能管理铺平了道路。

6.可实时监测一条或多条线路的功率实时变化，并绘制功率曲线图。通过功率曲线的变化可初步判定板坯轧制过程是否正常。

附图说明

图1是本发明的系统硬件构成结构示意图；

图2是电度量采集原理框图；

图3是实时采集模块的主程序流程图；

图4为分析系统主程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1中，本热轧生产线电耗分类采集及分析系统(以下简称为ESCS系统，EnergySupervising and collecting System)包括变电站综合自动化系统(以下简称SCADA系统，Supervisory Control And Data Acquisition)和生产线控制系统(亦称为轧线控制系统，以下简称为L2系统)。

其变电站综合自动化系统(是以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统，可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能)提供变电所各路出线(实际上是各台参与轧钢工艺过程的设备)的电耗采集数据。

其生产线控制系统控制着整个热轧生产线各种机械的运作，至少包括一台生产信息服务器。

本技术方案的发明点在于：设置一至少包括数据服务器A、数据服务器B、报表服务器、交换机以其他外围计算机设备的热轧生产线电耗分类采集及分析系统；将所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统与变电站综合自动化系统和生产线控制系统分别建立网络联系和数据交换。其中，所述热轧生产线电耗分类采集及分析系统的数据服务器接入变电站综合自动化系统，所述热轧生产线电耗分类采集及分析系统的报表数据服务器接入生产线控制系统。

所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统通过与生产线控制系统的数据交换，获得板坯信息及轧线位置等信号，经过数据处理后，热轧生产线电耗分类采集及分析系统发出触发信号，触发变电站综合自动化系统进行各路出线实时电量的采集，热轧生产线电耗分类采集及分析系统进行数据采集及计算并存入数据库。

所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统对热轧生产过程中钢种类别和生产工序的耗电量进行分类统计，对轧钢能耗进行精确的记录，支持历史电度数据的查询和浏览，并以报表的方式进行打印输出，为热轧厂节能降耗提供详细的数据分析。

其中，所述的数据服务器A和数据服务器B同时工作，互为热备用，组成软硬件的冗余结构。

所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统采用两台工业级千兆以太网交换机作为骨干网交换机，实现双网、主备通道配置。

所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统通过变电站综合自动化系统的站控层及网络层的连接和变电站设备层的保护测控装置组成通信网络，通过DNP协议完成和保护测控装置的数据交换。

由图可知，变电站综合自动化系统由监控层当地监控系统和间隔层保护、测量和控制装置组成。监控层当地监控系统采用双机冗余配置、互为热备用；采用现场总线的网络构架，数据通过光纤传输，采用以太网的方式和后台监控系统直接通信。

L2系统网络由一台专用服务器，通过以太网和变电站综合自动化系统服务器进行网络通信。

在本系统中，电能的采集无需电度表，可通过变电站综合自动化系统中的保护测控装置来进行。

现场间隔层测控和保护装置可采用带有通信端口的微机型继电保护装置，通过10M/100M双以太网，运用DNP3.0规约实现与当地监控系统直接通信。

本系统不是简单的将变电站综合自动化系统与轧线控制系统进行硬件层面上简单的结合。

传统意义上的电能采集系统是将各个变电站出线的电度表数据进行定时采集(例如一个小时)并汇总及存储，而本热轧生产线电耗分类采集及分析系统是个电能采集系统，却没有直接连接电度表及测控装置，通过建立局域网接入变电站综合自动化系统服务器，通过数据交换实时获得从SCADA系统(数据采集及分析)采集的电流、功率、电度等数据。

通过将轧线控制系统客户端接入热轧生产线电耗分类采集及分析系统局域网将热轧生产线电耗分类采集及分析系统与轧线控制系统有机结合起来，并通过规约控制等方式达到既能获得实时数据又不发送控制数据，保证了轧线控制系统不受热轧生产线电耗分类采集及分析系统的影响。

热轧生产线电耗分类采集及分析系统包括触发、采集、存储、查询、打印共五个部分。触发包括手动触发，定时触发及信号触发(远方触发)三种触发方式。电度采集是指系统接收到触发信号后从SCADA系统采集相应变电站内确定线路的电度信息并记录电度数据及时间。存储包括当前电度的存储和历史数据的存储。查询和打印是在历史数据库的基础上支持各种查询和相应报表的打印。

本系统具有以下特点：

A.支持双服务器热冗余，实时通讯功能独立，某一个信道的通讯质量不会影响到整个系统的运行。

B.采用的核心数据统一处理机制，数据同步网络发布和双机热备份。使系统从采集、处理到存储全过程中保持全系统数据的准确性和统一性；

C.采用网络控制技术、软总线技术、历史数据访问技术，实现系统数据在不同平台、不同节点中充分共享。实时数据跨平台共享，为系统所有模块提供统一的实时数据，保证了不同平台不同节点数据的实时性、稳定性、一致性及开放性；

D.系统采用组态模式，功能模块化，不会因为某一功能而影响了整个系统，增强了软件的稳定性；

E.优化网络数据结构，避免网络通道堵塞采用组播的方式来传递广播报文，所有UDP报文，只能在后台系统各个节点传播，保护、中央控制单元等设备不能收到报文，减少了通道报文流量，防止了网络阻塞，保证了各个通道的正常运行。系统网络报文分为数据报文报，控制报文报以及数据流报文，运行在不同的端口，保证了数据互不干扰，数据报采用变化数据传输方式，减少了网络流量。同时网络具有重发机制，保证报文传输的可靠性；

F.为提高系统对数据库的响应能力，采用ADO方式进行数据库连接，极大的提高了数据库访问性能，不需要进行繁琐的配置，方便了用户的维护。对系统存盘方式进行了优化，在打开报表时进行判断来读取数据，提高报表的响应速度；

G.开发系统维护工具，不但可以对通道报文进行查看和保存，而且对系统网络的各类报文都可以进行监视和对数据的保存。能对系统中的通道和脚本的调试信息进行输出显示，方便对系统的维护。

由图可知，本热轧生产线电耗分类采集及分析系统局域网主要由具有双冗余的数据服务器A、数据服务器B、报表服务器以及交换机、打印机等设备组成，A网和B网经过光电转换器和光缆，与现有的变电站综合自动化系统和生产线控制系统进行硬件上的连接和数据交换。

同时，该系统数据服务器接入变电站综合自动化系统，报表数据服务器接入生产线控制系统。

其数据服务器通过控制变电站综合自动化系统的SCADA服务器进行功率及电能数据的采集，从而避免了电能采集系统重新进行设备间隔层的重复布线，解决了投资并简化了系统。

本热轧生产线电耗分类采集及分析系统的两台数据服务器同时工作，互为热备用，组成软硬件的冗余结构。

整个局域网系统，采用两台工业级千兆以太网交换机作为骨干网交换机，实现双网、主备通道配置；保证了从设备层发来的数据不会阻塞，保证了系统网络的实时性和可用性。

由于各个变电站仅有个别出线有电度表，因此本热轧生产线电耗分类采集及分析系统的电能采集通过保护测控装置来进行。

在变电所的现场，采用美国SEL公司的SEL351保护测控装置，该装置不仅具有传统保护装置的各种保护功能，还有测量及电度计量功能。因此本热轧生产线电耗分类采集及分析系统通过数据服务器和现场间隔层的SEL351保护测控装置进行数据交换，获得所需的功率及电能数据。

生产线控制系统(生产信息服务器)由一台单独的服务器构成，将热轧生产线的实时数据通过以太网形式，发送给热轧生产线电耗分类采集及分析系统报表服务器。

图2中，本热轧生产线电耗分类采集及分析系统作为变电站综合自动化系统的网络节点，通过系统的共享内存实时从变电站综合自动化系统服务器获得各保护测控装置的遥测及电度数据。

生产线控制系统发送的触发信号以专用报文的形式发送给热轧生产线电耗分类采集及分析系统。

进一步的，生产线控制系统根据同一卷带钢在轧制过程中在轧线上经过每一个工位时产生的工位位置信号为触发信号，生产线控制系统将该工位的位置信号以电文形式发送到热轧生产线电耗分类采集及分析系统。

本热轧生产线电耗分类采集及分析系统以此为触发信号采集变电站设备层的保护测控装置中所记录得电度量，并将采集数据存入电度历史数据库。

热轧生产线电耗分类采集及分析系统在接收到生产线控制系统的触发报文后，向变电站设备层的保护测控装置发出电度量触发采集信号，变电站设备层的保护测控装置在接到触发信号后将电度数值发送给后台监控系统，

进一步的，变电站综合自动化系统接收到触发信号后，采集现场高压柜保护测控装置的电流、电压及瞬时功率及功率因素变化情况，针对各相关回路CT、PT变比和CT计量精度的不同，引入了补偿系数，记录各回路的瞬时电度量，并将该数据存入系统历史数据库。

所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统包括主控程序及能量采集分析程序。

其主控程序用于完成和变电站自动化系统的无缝链接，实现电度的实时采集；在热轧生产线电耗分类采集及分析系统启动后，主控程序转为后台运行，在后台完成实时遥测数据及电度数据的更新以及和采集分析程序的数据交换。

其能耗采集及分析程序分为实时采集模块和数据分析模块。

其中的实时采集模块用于实现和主控程序的数据交换、生产线控制系统的实时通信、数据存储以及人机交互，在实时采集模块中完成手动、自动及定时触发参数的设置，并根据用户设置进行相应线路的数据触发并存入数据库。

其中的数据分析模块用于完成对存入系统数据库的数据进行分类查询及自动分析功能，其支持按时间查询、按钢种查询、按线路号查询等查询方式，并可将查询结果转换为EXCELL文件供用户进行进一步分析或打印。

其所述的触发信号包括手动、定时或自动三种发生方式，来触发变电站综合自动化系统采集现场高压柜保护测控装置的电流、电压及瞬时功率及功率因素变化情况，且这三种方式互不影响，可以并行触发处理。

本系统与L2系统之间采用以太网通信方式，网络层采用标准的TCP/IP协议，应用层采用自定义的通信报文体。

本ESCS系统由L2系统提供触发采集信号，触发信号可分为热轧生产过程中的钢种分类信号和带钢在各工位的位置信号。

L2系统发送的触发信号以专用报文的形式发送给ESCS系统，ESCS作为客户端，L2系统作为服务器端。

为保证系统的稳定性，ESCS系统只接受L2系统发送的心跳报文(报文包含钢卷号、钢种、钢卷重量、日期时间、带钢在轧制工位的位置信号等)，通过严格的数据校验来保证接收数据的准确性。

本技术方案中的应用层报文格式如下：

报文头	报文体	结束字符
			40bytes	应用层数据，最大2000bytes	1byte，固定HEX‘03’

其中报文头内容如下：

具体报文体内容如下：

ESCS系统在接收到L2系统的触发报文后，可按不同方式向设备层的保护测控装置发出电度量触发采集信号，设备层的保护测控装置在接到触发信号后将电度数值发送给后台监控系统，系统将处理后的电度数据存入电度历史数据库。

这样，L2系统不断的发送触发报文，ESCS系统按系统设定不断的向设备层的保护测控装置发出电度量触发采集信号，并不断的将设备层的保护测控装置送来的电度数据存入电度历史数据库。

由于上述过程中的数据校验、应用层报文、报文头定义、报文体内容、触发报文以及数据的传输和数据库操作，均为现有技术，本领域的技术人员，在掌握了本技术方案解决问题的思路和方法后，完全无需经过创造性的劳动，即可再现本技术方案和达到其技术效果，故在此对上述技术手段的含义和实现方法不再进行叙述。

本系统功能的实现：

A、电度量的采集：

本系统通过站控层和网络层的连接和设备层的保护测控装置组成通信网络，通过DNP协议完成和保护测控装置的数据交换。

本系统作为变电站综合自动化系统的网络节点，通过系统的共享内存实时从系统服务器获得各保护测控装置的遥测及电度数据。

本系统通过触发采集现场高压柜保护测控装置的电流、电压及瞬时功率及功率因素变化情况，针对各相关回路CT、PT变比和CT计量精度的不同，引入了补偿系数，来记录各回路的瞬时电度量，并将该数据存入系统历史数据库。

其中，电度量按照下列公式进行计算：

电度量＝回路中电流变化×电压变化×功率因素变化×变比×补偿系数

本系统由生产线控制系统提供触发采集信号，触发信号可分为热轧生产过程中的钢种分类信号和带钢在各工位的位置信号。生产线控制系统发送的触发信号以专用报文的形式发送给热轧生产线电耗分类采集及分析系统，本系统作为客户端，生产线控制系统作为服务器端。为保证系统的稳定性，本系统只接受生产线控制系统发送的心跳报文(报文包含钢卷号、钢种、钢卷重量、日期时间、带钢在轧制工位的位置信号等)，通过严格的数据校验来保证接收数据的准确性。

本系统在接收到生产线控制系统的触发报文后，可按不同方式向设备层的保护测控装置发出电度量触发采集信号，设备层的保护测控装置在接到触发信号后将电度数值发送给后台监控系统，系统将处理后的电度数据存入电度历史数据库。这样生产线控制系统不断的发送触发报文，本系统按系统设定不断的向设备层的保护测控装置发出电度量触发采集信号，并不断的将设备层的保护测控装置送来的电度数据存入电度历史数据库。

B、电度量的分类：

本系统可按设定要求，对热轧生产过程中钢种类别和生产工序的耗电量进行分类统计。

1)同钢种类别的耗电量：

各类型钢种在轧制过程中，生产线控制系统将各批次的钢种信号以电文形式发送到本系统，系统以此为触发信号采集设备层的保护测控装置中记录电度量，并将采集数据存入电度历史数据库。

本系统在分析各类钢种耗电量时，将同一批次、同一钢种的轧制结束的触发电度量减去该批次同一钢种的轧制初期触发电度量即得到该批次、该类别的钢种耗电量。

同时，在该批次钢种的轧制过程中，本分析系统同时接受并保存了该批次钢种的累计重量，系统通过将该批次钢种的耗电量除以该批次钢种的累计重量可得到该类钢种的吨钢耗电量。

2)带钢轧制过程中各工位的耗电量：

同一卷带钢在轧制过程中，在轧线上经过每一个工位，生产线控制系统即将该工位的位置信号以电文形式发送到本系统，系统以此为触发信号采集设备层的保护测控装置中记录电度量，并将采集数据存入电度历史数据库。

本系统在分析单独一卷钢种耗电量时，将该钢卷后到工位触发电度量减去该钢卷前道工位的触发电度量即得到该钢卷在该工位的耗电量。

同理，将该钢卷末到工位的触发电度量减去该钢卷初始工位的触发电度量即得到该钢卷在整个轧制工序的耗电量。此时，系统将该钢卷的工序耗电量除以该钢卷的重量，即钢卷在整个轧制工序中的吨钢耗电量。

进一步的，本系统还可输出生产线各设备的单台实时功率曲线或整体生产线总的实时功率曲线，其功率曲线的实现可以通过和变电站自动化系统的实时数据交换及曲线的动态刷新来实现。

本系统能够对全厂的电度进行实时采集，对轧钢能耗有精确的记录，系统支持历史电度数据的查询和浏览，并能以报表的方式进行打印输出，方便对轧钢电耗的统计分析，为热轧厂节能降耗提供详细的数据分析。

实施例：

热轧生产线电耗分类采集及分析系统包括触发、采集、存储、查询、打印共五个部分，其中：

触发包括手动触发，定时触发及自动触发(远方触发)三种触发方式。

电度采集是指系统接收到触发信号后从变电站自动化系统采集相应变电站内确定线路的电度信息并记录电度数据及时间。

存储包括当前电度的存储和历史数据的存储。

查询和打印是在历史数据库的基础上支持各种查询和相应报表的打印。

整个热轧生产线电耗分类采集及分析系统从结构上分为两大部分：主控程序及能量采集分析程序。

主控程序主要完成和变电站自动化系统的无缝链接，即电度的实时采集。系统启动后主控程序转为后台运行，在后台完成实时遥测数据及电度数据的更新以及和采集分析程序的数据交换。

能耗采集及分析程序分为实时采集模块和数据分析模块。

实时采集模块的主程序流程图如图3所示。

本分析系统数据分析模块的主程序流程图如图4所示。

在本申请所给出的图3、图4中，均采用计算机软件行业常用的流程图绘制方法和标准图形定义，相关领域的技术人员完全可以理解和领会其所表达的技术含义、流程走向、选择条件和跳转方向，故在此不再进行详细的分步解释和叙述。

由图可知，实时采集模块主要完成和主控程序的数据交换和与生产线控制系统的实时通信、数据存储以及人机交互等几部分。

在实时采集模块中完成手动、自动及定时触发参数的设置，并根据用户设置进行相应线路的数据触发并存入数据库。

用户也可通过自动分析来获得不同钢种的吨钢电耗，以及轧线各工序的电耗分布等相关统计/分析结果。

图5给出了板坯电耗查询界面的示意图。

由图可见，通过数据分析模块，用户可查询某一块板坯的轧制电耗及吨钢耗，只需要输入计划号及卷号，系统即可从数据库中查询相应的电耗数据及板坯信息，包括钢种、重量、触发时间等。

本发明之系统与现有的变电站综合自动化系统和热轧生产线自动控制系统有机地结合起来，来完成不同工序的电耗采集及能耗分析，为钢铁企业的节能减排的有效实施提供数据分析平台，只要编写相应的规约并修改部分模块，该系统就可广泛应用于工业企业尤其是重工业企业中的能耗采集及分析。

本技术方案建立了一套实时的电耗采集/统计/分析系统，可以记录一块板坯在轧制过程中的总电耗及在各工序上消耗的电耗，在电能采集过程中同时记录板坯轧制的各种参数，如钢种、卷号、重量等信息，从而计算出不同钢种的每卷电耗和吨钢电耗。

本技术方案可针对不同情况可采用手动触发、定时触发、自动触发等方式进行电耗采集，并能自动进行不同工序的电耗分析，自动分析可生成吨钢电耗。

此外，本系统还可记录板坯轧制过程中的功率变化情况，并以实时功率曲线的方式输出，便于运行人员及时发现轧制过程的异常情况。

本发明可广泛用于工业企业，尤其是重工业企业中的能耗采集及分析领域。

Claims (10)

1.一种热轧生产线电耗分类采集及分析系统，包括变电站综合自动化系统和生产线控制系统，其变电站综合自动化系统提供变电所各路出线的电耗采集数据，其生产线控制系统控制着整个热轧生产线各种机械的运作，至少包括一台生产信息服务器，其特征是：

设置一至少包括数据服务器A、数据服务器B、报表服务器、交换机以及其他外围计算机设备的热轧生产线电耗分类采集及分析系统；

将所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统与变电站综合自动化系统和生产线控制系统分别建立网络联系和数据交换；

其中，所述热轧生产线电耗分类采集及分析系统的数据服务器接入变电站综合自动化系统，所述热轧生产线电耗分类采集及分析系统的报表数据服务器接入生产线控制系统；

所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统通过与生产线控制系统的数据交换，获得板坯信息及轧线位置等信号，经过数据处理后，热轧生产线电耗分类采集及分析系统发出触发信号，触发变电站综合自动化系统进行各路出线实时电量的采集，热轧生产线电耗分类采集及分析系统进行数据采集及计算并存入数据库；

所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统对热轧生产过程中钢种类别和生产工序的耗电量进行分类统计，对轧钢能耗进行精确的记录，支持历史电度数据的查询和浏览，并以报表的方式进行打印输出，为热轧厂节能降耗提供详细的数据分析。

2.按照权利要求1所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统，其特征是所述的数据服务器A和数据服务器B同时工作，互为热备用，组成软硬件的冗余结构。

3.按照权利要求1所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统，其特征是所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统采用两台工业级千兆以太网交换机作为骨干网交换机，实现双网、主备通道配置。

4.按照权利要求1所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统，其特征是所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统通过变电站综合自动化系统的站控层及网络层的连接和变电站设备层的保护测控装置组成通信网络，通过DNP协议完成和保护测控装置的数据交换。

5.按照权利要求4所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统，其特征是所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统作为变电站综合自动化系统的网络节点，通过系统的共享内存实时从变电站综合自动化系统服务器获得各保护测控装置的遥测及电度数据；通过触发采集现场高压柜保护测控装置的电流、电压及瞬时功率及功率因素变化情况，针对各相关回路CT、PT变比和CT计量精度的不同，引入了补偿系数，记录各回路的瞬时电度量，并将该数据存入系统历史数据库。

6.按照权利要求1所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统，其特征是所述的生产线控制系统发送的触发信号以专用报文的形式发送给热轧生产线电耗分类采集及分析系统。

7.按照权利要求1所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统，其特征是所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统在接收到生产线控制系统的触发报文后，向变电站设备层的保护测控装置发出电度量触发采集信号，变电站设备层的保护测控装置在接到触发信号后将电度数值发送给后台监控系统，热轧生产线电耗分类采集及分析系统将处理后的电度数据存入电度历史数据库。

8.按照权利要求7所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统，其特征是所述的生产线控制系统根据同一卷带钢在轧制过程中在轧线上经过每一个工位时产生的工位位置信号为触发信号，生产线控制系统将该工位的位置信号以电文形式发送到热轧生产线电耗分类采集及分析系统，所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统以此为触发信号采集变电站设备层的保护测控装置中所记录得电度量，并将采集数据存入电度历史数据库。

9.按照权利要求1所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统，其特征是所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统包括主控程序及能量采集分析程序；

其主控程序用于完成和变电站自动化系统的无缝链接，实现电度的实时采集；在热轧生产线电耗分类采集及分析系统启动后，主控程序转为后台运行，在后台完成实时遥测数据及电度数据的更新以及和采集分析程序的数据交换；

其能耗采集及分析程序分为实时采集模块和数据分析模块，其中的实时采集模块用于实现和主控程序的数据交换、生产线控制系统的实时通信、数据存储以及人机交互，在实时采集模块中完成手动、自动及定时触发参数的设置，并根据用户设置进行相应线路的数据触发并存入数据库；

其中的数据分析模块用于完成对存入系统数据库的数据进行分类查询及自动分析功能，其支持按时间查询、按钢种查询、按线路号查询等查询方式，并可将查询结果转换为EXCELL文件供用户进行进一步分析或打印。

10.按照权利要求1所述的热轧生产线电耗分类采集及分析系统，其特征是所述的触发信号包括手动、定时或自动三种发生方式，来触发变电站综合自动化系统采集现场高压柜保护测控装置的电流、电压及瞬时功率及功率因素变化情况，且这三种方式互不影响，可以并行触发处理。