CN103400205B - 一种基于无功优化协调控制的配电网能效管理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于无功优化协调控制的配电网能效管理系统，包括数据采集层、区域数据集中层以及主站层，所述数据采集层由若干个一体化配电台区、补偿装置等终端设备组成，数据采集层对公用配电台区的综合电量数据及工作状态进行实时采集；所述区域数据集中层为以城市或者其它单位建立的若干个数据转发中心子站；所述主站层由若干个海量数据库服务器、磁盘阵列、若干应用服务器、WEB服务器、若干工作站及接口服务器组成。本发明从电网能力、技术、管理三个维度全方位实现配电网节能评估、能效监测、能效分析、能效调节、新能源接入贡献率评估、电动汽车充换电站效能贡献率评估，为国家、电网公司节能减排提供基础支撑平台。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统，特别是一种基于无功优化协调控制的配电网能效管理系统及方法。
背景技术
综合治理配电网“三率(线损率、电压合格率、供电可靠率)”、新能源的接入与消纳、能源形式的管理以及电网自身节能降损是一个系统工程，涉及电网建设、技术改造、运营维护、用电营销等全过程，系统地解决电力能源有效监测、有效分析、有效调节、有效控制与有效评估是当前备受关注和亟待解决的课题。
建设节能降损体系，推进节能减排是国家电网公司、省电网公司一项关键业务与一项中心工作，同时还需建立第三方能效测评机构对该项工作进行节能量测评与认定。因此，为有效推动该项业务工作，为社会监督电网公司节能减排实施效果、新能源消纳能力等提供基础数据和监督平台，需要建立一套完善的配电网能效管理体系。通过构建配电网能效管理系统，从电网能力、技术、管理三个维度全方位实现配电网节能评估、能效监测、能效分析、能效调节、新能源接入贡献率评估、电动汽车充换电站效能贡献率评估等社会关注的重点与热点问题，为国家、电网公司节能减排提供基础支撑平台，实现节能服务信息化，促进和保证节能服务标准化、规范化，不断提升节能水平以及节能服务水平，更好地促进国家节能减排目标的顺利实现，为推动国家经济发展方式转变做出重要贡献。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于无功优化协调控制的配电网能效管理系统，实现了面向配电网全环节的能效、能耗数据的一体化采集与监测，是为配电网“三率”、降损节能提供基础的技术支撑平台。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于无功优化协调控制的配电网能效管理系统，包括数据采集层、区域数据集中层以及主站层，所述数据采集层由若干个一体化配电台区、补偿装置等终端设备组成，数据采集层对公用配电台区的综合电气、电量数据及工作状态进行实时采集，采集的数据通过GPRS或CDMA无线网络上传至所述区域数据集中层；所述区域数据集中层为以城市或者其它单位建立的若干个数据转发中心子站，每个子站由转发服务器、反向隔离装置及前置服务器组成，所述转发服务器通过反向隔离装置将数据采集层采集到的实时数据集中到各城市的前置服务器；所述主站层由若干个海量数据库服务器、磁盘阵列、若干应用服务器、WEB服务器、若干工作站及接口服务器组成，所述区域数据集中层的前置服务器通过有线传输网将收集的数据传到主站层的海量数据库服务器，该服务器部署海量实时/历史数据管理平台，实现对各地市能效实时、历史数据的存储与处理，所述磁盘阵列用于数据存储，实现历史数据的长时间存储，所述应用服务器部署能效的实时监视、能效分析，实现节电量、投入容量、线损率的在线监测，实现能效数据的统计分析、评估与管理，所述WEB服务器将配网能效管理系统发布出来，供不同的用户使用，所述工作站实现配网能效管理系统的维护，所述接口服务器实现其他系统的数据与配网能效管理系统之间的接口。
利用上述管理系统对配电网能效管理方法为：建立能效监测与管理中心、能效分析与评估中心、能效调节与治理中心、能效高级应用中心，通过各个中心的任务的综合及协调实现配电网能效管理，包括如下步骤：
步骤[1]能效监测与管理中心：将所述数据采集层的终端设备所采集的用能数据及电能质量参数等数据进行汇总和展示，对配电网能源消耗情况进行记录和分析，包括各相负载情况、运行效率、功率因数、电能质量、电能损耗状况，并通过界面展示，为配电网运行和管理人员提供实时决策分析的依据，满足管理人员对设备运行状态、系统运行工况的全面了解，便于管理人员进行综合管理；
步骤[2]能效分析与评估中心：借助图形、报表等多种展示工具，对已存储的系统运行数据综合分析，制定运行系统的能耗标准，通过与标准的对比，发现可能的节能潜力，从而不断提高系统的能效水平，其中包括能效统计分析、线路监测分析、台区监测分析、线损分析、电能质量分析、能效评估；
步骤[3]能效调节及治理中心：通过对系统的综合分析，由无功优化及协调控制设备对系统中所存在的对象如：变电站环节、线路、台区以及0.4kV配电系统的电能补偿设备的运行参数进行调整，实现变电站、线路、配电台区的三级无功补偿的联调联动，实现区域无功优化综合调节功能，以便最大程度的改善系统电能质量，提高能效水平。包括以下四个方面：
①变电站环节治理：在变电站通过无功补偿设备和有载调压主变的有机配合，以及设备间运行参数及方式的调整，实现对变电站环节“三率”综合治理；
②10kV线路治理：根据变压器10kV出线线路的拓扑结构以及各配变的负荷情况，调整线路无功补偿和线路调压的运行参数，有效提高线路电压及线路功率因数；
③配电台区治理：通过对自动补偿功能和功率平衡功能参数调整，来提高台区的出线电压，提高功率因数，改善供电质量；
④0.4kV配电治理：对线路的台区侧末端电压提升装置设定参数，解决0.4kV线路由于负荷不均衡产生的低电压问题；
步骤[4]能效高级应用中心：所述配电网能效管理系统提供能效管理高级应用，不断将新的节能技术、节能方法以及节能产品完善到系统中去，从而不断提高系统效率。
本发明的积极效果：本发明提供的基于无功优化协调控制的配电网能效管理系统从电网能力、技术、管理三个维度全方位实现配电网节能评估、能效监测、能效分析、能效调节、新能源接入贡献率评估、电动汽车充换电站效能贡献率评估，为国家、电网公司节能减排提供基础支撑平台。通过建立配电网能效管理系统，实现配电网能源全过程透明监测与管理，实现能效的有效分析并进行有效调节，达到能效的在控、可控。便于运行人员掌握配电网运行能效情况，有针对性地指导配电网建设及改造项目，保证配电网可靠、高效、经济的运行。通过配电网能效管理系统达到：一治理：“三率”(线损率、电压合格率、供电可靠率)治理；两透明：能效透明监测、能效透明管理；三有效：能效有效分析、能效有效调节、能效有效评估，实现能效管理自动化、信息化，促进和保证节能服务标准化、规范化，不断提升节能服务能力水平。
附图说明
图1是本发明一种基于无功优化协调控制的配电网能效管理系统的结构图；
图2是本发明配电网能效管理系统的功能结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
参照图1，本发明优选实施例提供一种基于无功优化协调控制的配电网能效管理系统，包括数据采集层、区域数据集中层以及主站层，所述数据采集层由若干个一体化配电台区、补偿装置等终端设备组成，数据采集层对公用配电台区的综合电气、电量数据及工作状态进行实时采集，采集的数据通过GPRS或CDMA无线网络上传至所述区域数据集中层；所述区域数据集中层为以城市或者其它单位建立的若干个数据转发中心子站，每个子站由转发服务器、反向隔离装置及前置服务器组成，所述转发服务器通过反向隔离装置将数据采集层采集到的实时数据集中到各城市的前置服务器；所述主站层由若干个海量数据库服务器、磁盘阵列、若干应用服务器、WEB服务器、若干工作站及接口服务器组成，所述区域数据集中层的前置服务器通过有线传输网将收集的数据传到主站层的海量数据库服务器，该服务器部署海量实时/历史数据管理平台，实现对各地市能效实时、历史数据的存储与处理，所述磁盘阵列用于数据存储，实现历史数据的长时间存储，所述应用服务器部署能效的实时监视、能效分析，实现节电量、投入容量、线损率的在线监测，实现能效数据的统计分析、评估与管理，所述WEB服务器将配网能效管理系统发布出来，供不同的用户使用，所述工作站实现配网能效管理系统的维护，所述接口服务器实现其他系统的数据与配网能效管理系统之间的接口。
以上述配电网能效管理系统为基础，为实现配电网能源全过程透明监测与管理，实现能效的有效分析并进行有效调节，达到能效的在控、可控，便于运行人员掌握配电网运行能效情况，有针对性地指导配电网建设及改造项目，保证配电网可靠、高效、经济的运行，如图2所示建立能效监测与管理中心、能效分析与评估中心、能效调节与治理中心、能效高级应用中心四大部分，利用所述管理系统对配电网能效管理方法为：
步骤[1]能效监测与管理中心：实现将终端设备所采集的数据进行汇总和展示，通过界面展示，满足管理人员对设备运行状态、系统运行工况的全面了解，便于管理人员进行综合管理。
步骤[2]能效分析与评估中心：借助图形、报表等多种展示工具，对已存储的系统运行数据综合分析，制定运行系统的能耗标准，通过与标准的对比，发现可能的节能潜力，从而不断提高系统的能效水平。包括能效统计分析、线路监测分析、台区监测分析、线损分析、电能质量分析、能效评估。
步骤[3]能效调节及治理中心：通过对系统的综合分析，由无功优化及协调控制设备对系统中所存在的对象如：变电站环节、线路、台区以及0.4kV配电系统的电能补偿设备的运行参数进行调制，实现变电站、线路、配电台区的三级无功补偿的联调联动，实现区域无功优化综合调节功能，以便最大程度的改善系统电能质量，提高能效水平。包括以下四个方面：
(1)变电站环节治理：在变电站通过无功补偿设备和有载调压主变的有机配合，以及设备间运行参数及方式的调整，实现对变电站环节“三率”综合治理。
(2)10kV线路治理：根据变压器10kV出线线路的拓扑结构以及各配变的负荷情况，调整线路无功补偿和线路调压的运行参数，有效提高线路电压及线路功率因数。
(3)配电台区治理：通过对自动补偿功能和功率平衡功能参数调整，来提高台区的出线电压，提高功率因数，改善供电质量。
(4)0.4kV配电治理：对线路的台区侧末端电压提升装置设定参数，解决0.4kV线路由于负荷不均衡产生的低电压问题。
其中调节与治理的无功优化及协调控制设备集无功自动优化、电压平衡、远程通讯、用电信息采集、供电质量监控、台区状态监测及负荷分配等多种功能于一体，能够综合治理“低电压”、“低功率因数”等问题，降低台区变压器及线路损耗，满足未来对台区信息化管控的需求，实现配电网自身的节能降耗。该设备具有以下特点：
功能一体化，即“无功自动优化、电压平衡、远程通讯、用电信息采集、供电质量监控、台区状态监测及负荷分配等功能于一体”。
“两低”治理一体化，即“低功率因数治理与低电压治理一体化”，采用无功优化与低电压治理综合控制的一体化策略和措施，设备通过实时采集计算系统电压和无功电流，并根据系统无功和电压情况进行精确跟踪计算，采用多种策略综合控制，同时解决低功率因数和低电压问题。
信息连接一体化，即与配电网调控分站或主站信息远传一体化。台区具备远程无线通讯功能，满足未来对台区信息化管控的功能需求，能够将设备的运行数据、即时状态参数、电能质量数据、非正常运行工况等通过无线的方式将数据上传至控制中心，与配电网调控分站或主站无缝连接，实现对台区远程控制、用户用电信息管理等管理功能。
步骤[4]能效高级应用中心：系统提供能效管理高级应用，不断将新的节能技术、节能方法以及节能产品完善到系统中去，从而不断提高系统效率。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所应理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种利用基于无功优化协调控制的配电网能效管理系统对配电网能效进行管理的方法为：建立能效监测与管理中心、能效分析与评估中心、能效调节与治理中心、能效高级应用中心，通过各个中心的任务的综合及协调实现配电网能效管理，包括如下步骤：
步骤[1]能效监测与管理中心：将数据采集层的终端设备所采集的用能数据及电能质量参数进行汇总和展示，对配电网能源消耗情况进行记录和分析，包括各相负载情况、运行效率、功率因数、电能质量、电能损耗状况，并通过界面展示，为配电网运行和管理人员提供实时决策分析的依据，满足管理人员对设备运行状态、系统运行工况的全面了解，便于管理人员进行综合管理；
步骤[2]能效分析与评估中心：借助图形、报表展示工具，对已存储的系统运行数据综合分析，制定运行系统的能耗标准，通过与标准的对比，发现可能的节能潜力，从而不断提高系统的能效水平，其中包括能效统计分析、线路监测分析、台区监测分析、线损分析、电能质量分析、能效评估；
步骤[3]能效调节及治理中心：通过对系统的综合分析，由无功优化及协调控制设备对系统中所存在的对象：变电站环节、线路、台区以及0.4kV配电系统的电能补偿设备的运行参数进行调制，实现变电站、线路、配电台区的三级无功补偿的联调联动，实现区域无功优化综合调节功能，以便最大程度的改善系统电能质量，提高能效水平,包括以下四个方面：
①变电站环节治理：在变电站通过无功补偿设备和有载调压主变的有机配合，以及设备间运行参数及方式的调整，实现对变电站环节“三率”综合治理；
②10kV线路治理：根据变压器10kV出线线路的拓扑结构以及各配变的负荷情况，调整线路无功补偿和线路调压的运行参数，有效提高线路电压及线路功率因数；
③配电台区治理：通过对自动补偿功能和功率平衡功能参数调整，来提高台区的出线电压，提高功率因数，改善供电质量；
④0.4kV配电治理：对线路的台区侧末端电压提升装置设定参数，解决0.4kV线路由于负荷不均衡产生的低电压问题；
步骤[4]能效高级应用中心：所述配电网能效管理系统提供能效管理高级应用，不断将新的节能技术、节能方法以及节能产品完善到系统中去，从而不断提高系统效率；
其中，所述基于无功优化协调控制的配电网能效管理系统，包括数据采集层、区域数据集中层以及主站层，所述数据采集层由若干个一体化配电台区、补偿装置组成，数据采集层对公用配电台区的综合电量数据及工作状态进行实时采集，采集的数据通过GPRS或CDMA无线网络上传至所述区域数据集中层；所述区域数据集中层为以城市或者其它单位建立的若干个数据转发中心子站，每个子站由转发服务器、反向隔离装置及前置服务器组成，所述转发服务器通过反向隔离装置将数据采集层采集到的实时数据集中到各城市的前置服务器；所述主站层由若干个海量数据库服务器、磁盘阵列、若干应用服务器、WEB服务器、若干工作站及接口服务器组成，所述区域数据集中层的前置服务器通过有线传输网将收集的数据传到主站层的海量数据库服务器，该服务器部署海量实时/历史数据管理平台，实现对各地市能效实时、历史数据的存储与处理，所述磁盘阵列用于数据存储，实现历史数据的长时间存储，所述应用服务器部署能效的实时监视、能效分析，实现节电量、投入容量、线损率的在线监测，实现能效数据的统计分析、评估与管理，所述WEB服务器将配网能效管理系统发布出来，供不同的用户使用，所述工作站实现配网能效管理系统的维护，所述接口服务器实现其他系统的数据与配网能效管理系统之间的接口。
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