CN107451930B - 一种企业电力负荷自检及调节系统及方法 - Google Patents

一种企业电力负荷自检及调节系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种企业电力负荷自检及调节系统及方法，对各数据进行处理的集中控制模块，对电网终端进行监控的负荷监控模块，根据负荷监控模块及契约用电负荷的指标进行控制的符合平衡模块；还包括对单元内的电容量进行监控的变压器容量监控模块；还包括对电网内的用电设备进行监控的设备监控模块；还包括对电网的用电异常情况进行检测的电网诊断模块；对电网内的异常情况进行修复的电网修复模块。本发明设定浮动范围，该浮动范围的值包含契约负荷值，在该区间内的负荷值为最佳的用电方案；在超出该范围时，负荷平衡模块对用电终端的用电情况进行调整。

Description

一种企业电力负荷自检及调节系统及方法
技术领域
本发明涉及电量管理领域，尤其涉及一种企业电力负荷自检及调节系统及方法。
背景技术
MD---契约用电负荷,也叫“最大需量”(单位：kW)，是指客户在一个电费结算周期内，每单位时间用电平均负荷的最大值。也是电力用户在某一时刻使用电能的最大有功功率值。契约负荷管理直接反映出企业用电管理水平，实际用电负荷与契约用电负荷的差距越大，用电的成本就越高。低于契约负荷就要多付多余部分的基本电费，而高于契约负荷，高出部分就要加倍付费。
因此，对实际企业和用户而言，企业电力负荷需要实时自检，并控制在契约用电负荷之内，根据用电量的变化，自动对电网进行调节是很有必要的。
鉴于上述缺陷，本发明创造者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种企业电力负荷自检及调节系统及方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种企业电力负荷自检及调节系统,对各数据进行处理的集中控制模块，对电网终端进行监控的负荷监控模块，根据负荷监控模块及契约用电负荷的指标进行控制的符合平衡模块；
还包括对单元内的电容量进行监控的变压器容量监控模块；
还包括对电网内的用电设备进行监控的设备监控模块；
还包括对电网的用电异常情况进行检测的电网诊断模块；以及相应的对电网内的异常情况进行修复的电网修复模块；在实际用电远低于契约负荷时，需要通过电网诊断模块对电网内的异常情况进行检测，以避免使用者支付远超实际使用的用电费用。
还包括电量计算模块，其根据电网的实际使用情况，对调整前后的电量使用情况进行计算，最终评估调整后的节电情况；
负荷监控模块，通过实时获取用电终端的有用功率，获取用电终端的负荷使用情况，采用某一时间段内的负荷平均值；
所述的负荷监控模块在采样时，每次取连续的N1个周期，采样M1次，在每一周期内取一瞬时值i，按照下述公式进行计算得出Im，
Figure BDA0001006923170000011
式中，i表示任意周期内的一瞬时值，Im0k表示在N1个周期内的电流平均幅值，Im表示计算所得电流幅值，N1表示每次取样周期，M1表示取样次数，w表示信号传输频率。
经上述计算得到在该周期范围内的电流幅值Im，由于在确定的供电终端，确定的供电时间的电压是恒定的，通过采用功率与电流之间的线性关系，计算得出实际负荷值；
所述的负荷监控模块将获取的实际负荷传输至所述的集中控制模块中，与标准的预设的契约负荷进行比较；
当实际负荷超出最佳范围时，系统对各个变压器容量信息进行采集，并切换至具有最佳容量空间的变压器；在所述的试剂负荷远低于契约负荷最佳范围时，所述的设备监控模块和电网诊断模块对全电网进行诊断，判定是否存在故障发生。在诊断过程中，分别对用电终端和电网线路的电流及电压进行检测，判定是否存在异常，在存在异常的位置，系统首先进行临时性的修复，确保短时间内的实际负荷在最佳的范围内；之后，进行排查修复。
进一步地，电网系统中设置有偶数m个电容采集传感器，m≥6，在同一电力终端，如同一变压器内设置有两个电容采集传感器，该同一电力终端内的两个电容采集传感器为同一组。
在所述的集中控制模块包括一数据采集模块、一比较模块、一存储模块和一逻辑控制模块，所述数据采集模块将上述各电容采集传感器内的电流信号进行采集并传输至所述比较模块；所述数据采集模块内包括一分组单元，其将上述相邻区域内设置的两个电容采集传感器的电流进行分组整理，电容量检测信息分别形成m/2组二维电流矩阵。
所述比较单元将上述m/2组二维电流矩阵中的每两组进行实际电容量判断，并将结果传输至所述逻辑控制模块，其按下述公式计算第一、二两组的实际电容量P21，
Figure BDA0001006923170000021
式中，P21表示每两组电流的实际电容量，i1和i2分别表示第一组二维电流矩阵的电流值，i1表示第一电容采集传感器的采样值，i2表示第二电容采集传感器的采样值；i3和i4分别表示第二组二维电流矩阵的电流值，i3表示第三电容采集传感器的采样值，i4表示第四电容采集传感器的采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算；
所述存储模块内设置有一额定电容量阈值P0；所述逻辑控制模块将所述计算所得的两两实际电容量绝对值差值与额定电容量阈值P0进行比对，若所述实际电容量绝对值差值小于阈值，则断定其中两组电容采集传感器的位置处的电容量有一定空间容量；将所有计算所得实际电容量分别与实际电容量阈值P0进行比对，则可断定确定的某一组电容采集传感器中检测的电容量空间容量最大。
进一步地，所述的电网修复模块根据异常位置的用电情况进行修复，采用终端用电逆向修复的方式，电网修复模块包括采样单元，其对所述故障出现时刻至自愈时刻的时间间隔t内的信号进行采样，时间间隔t内，平均分配为N2个区间，在每个区间内选择M2个完整的波形，在每一周期内选择间断的X2个点，记录每个点的瞬时电流值i0。
进一步地，还包括所述信号处理单元，其按照预设的参数对该信号进行修正发送至所述修正电路；修正电路，生成修正后的信号波形；
所述信号处理单元对选择的每个点进行修正，按下述公式(2)进行修正；
im＝ρ×i0 (2)
其中，im表示修正后的采样点的瞬时电流值，ρ表示修正系数，i0表示采样点的瞬时电流值；修正系数ρ按下述公式(3)计算，其值由故障位置处决定；
Figure BDA0001006923170000031
式中，ρ表示修正系数，i01和i02表示出现故障时，所述故障位置处的两个点的瞬时电流采样值，N表示采样次数，k表示采样序列。
进一步地，所述的集中控制模块通过电量计算模块确定根据调整后的负荷使用情况计算所得的模拟电费使用，若该模拟计算所得的电费与实际的电费使用能够在确定的误差范围内，则该调整合适。
本发明还提供一种企业电力负荷分析及最大需量的管理方法，
负荷监控模块对电网终端进行监控，根据负荷监控模块及契约用电负荷的指标进行控制的符合平衡模块；
集中控制模块对采集的各数据进行处理；
负荷监控模块，通过实时获取用电终端的有用功率，获取用电终端的负荷使用情况，采用某一时间段内的负荷平均值；所述的负荷监控模块将获取的实际负荷传输至所述的集中控制模块中，与标准的预设的契约负荷进行比较；
当实际负荷超出最佳范围时，系统对各个变压器容量信息进行采集，并切换至具有最佳容量空间的变压器；在所述的试剂负荷远低于契约负荷最佳范围时，所述的设备监控模块和电网诊断模块对全电网进行诊断，判定是否存在故障发生。在诊断过程中，分别对用电终端和电网线路的电流及电压进行检测，判定是否存在异常，在存在异常的位置，系统首先进行临时性的修复，确保短时间内的实际负荷在最佳的范围内；之后，进行排查修复。
与现有相比本发明的有益效果在于：本发明设定浮动范围，该浮动范围的值包含契约负荷值，在该区间内的负荷值为最佳的用电方案。在超出该范围时，负荷平衡模块对用电终端的用电情况进行调整。
当实际负荷超出最佳范围时，系统对各个变压器容量信息进行采集，并切换至具有最佳容量空间的变压器在所述的试剂负荷远低于契约负荷最佳范围时，所述的设备监控模块和电网诊断模块对全电网进行诊断，判定是否存在故障发生。在诊断过程中，分别对用电终端和电网线路的电流及电压进行检测，判定是否存在异常，在存在异常的位置，系统首先进行临时性的修复，确保短时间内的实际负荷在最佳的范围内；之后，进行排查修复。
经过短时间内的维护，避免在该段时间内对负荷检测造成电费值过高；因此，本系统能够避免出现长时间的故障风险造成的电费激增。
本发明的电量计算模块，作为最终的检验模块，保证本发明的管理方法是有效并且能够实际应用的。
附图说明
图1为本发明的企业电力负荷自检及调节系统的功能框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
请参阅图1所示，其为企业电力负荷自检及调节系统的功能框图，本发明系统包括对各数据进行处理的集中控制模块，对电网终端进行监控的负荷监控模块，根据负荷监控模块及契约用电负荷的指标进行控制的符合平衡模块；
还包括对单元内的电容量进行监控的变压器容量监控模块；
还包括对电网内的用电设备进行监控的设备监控模块；
还包括对电网的用电异常情况进行检测的电网诊断模块；以及相应的对电网内的异常情况进行修复的电网修复模块；在实际用电远低于契约负荷时，需要通过电网诊断模块对电网内的异常情况进行检测，以避免使用者支付远超实际使用的用电费用。
还包括电量计算模块，其根据电网的实际使用情况，对调整前后的电量使用情况进行计算，最终评估调整后的节电情况。
本实施例的负荷监控模块，通过实时获取用电终端的有用功率，获取用电终端的负荷使用情况。由于契约负荷采用的评价标准为确定的某段时间内的负荷的平均值，在本实施例中，获取实际负荷的使用情况也采用某一时间段内的负荷平均值。
所述的负荷监控模块在采样时，每次取连续的N1个周期，采样M1次，在每一周期内取一瞬时值i，按照下述公式进行计算得出Im，
Figure BDA0001006923170000051
式中，i表示任意周期内的一瞬时值，Im0k表示在N1个周期内的电流平均幅值，Im表示计算所得电流幅值，N1表示每次取样周期，M1表示取样次数，w表示信号传输频率。
经上述计算得到在该周期范围内的电流幅值Im，由于在确定的供电终端，确定的供电时间的电压是恒定的，通过采用功率与电流之间的线性关系，计算得出实际负荷值。
所述的负荷监控模块将获取的实际负荷传输至所述的集中控制模块中，与标准的预设的契约负荷进行比较，即可确定实际用电情况；在本实施例中，设定浮动范围，该浮动范围的值包含契约负荷值，在该区间内的负荷值为最佳的用电方案。在超出该范围时，所述的负荷平衡模块对用电终端的用电情况进行调整。
当实际负荷超出最佳范围时，系统对各个变压器容量信息进行采集，并切换至具有最佳容量空间的变压器；在实际终端用电过程中，电网系统中设置有偶数m个电容采集传感器，m≥6，在同一电力终端，如同一变压器内设置有两个电容采集传感器，该同一电力终端内的两个电容采集传感器为同一组。
在所述的集中控制模块包括一数据采集模块、一比较模块、一存储模块和一逻辑控制模块，所述数据采集模块将上述各电容采集传感器内的电流信号进行采集并传输至所述比较模块；所述数据采集模块内包括一分组单元，其将上述相邻区域内设置的两个电容采集传感器的电流进行分组整理，电容量检测信息分别形成m/2组二维电流矩阵。
所述比较单元将上述m/2组二维电流矩阵中的每两组进行实际电容量判断，并将结果传输至所述逻辑控制模块，其按下述公式计算第一、二两组的实际电容量P21，
Figure BDA0001006923170000052
式中，P21表示每两组电流的实际电容量，i1和i2分别表示第一组二维电流矩阵的电流值，i1表示第一电容采集传感器的采样值，i2表示第二电容采集传感器的采样值；i3和i4分别表示第二组二维电流矩阵的电流值，i3表示第三电容采集传感器的采样值，i4表示第四电容采集传感器的采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算。
所述的比较单元按照下述公式计算第一组二维电流矩阵和第三组二维电流矩阵的实际电容量P31，
Figure BDA0001006923170000061
式中，P31表示每两组电流的实际电容量，i1和i2分别表示所述第一组二维电流矩阵的电流值，i1表示第一电容采集传感器的采样值，i2表示第二电容采集传感器的采样值；i5和i6分别表示所述第三组二维电流矩阵的电流值，i5表示第五电容采集传感器的采样值，i6表示第六电容采集传感器的采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算。
所述的比较单元按照下述公式计算第二组二维电流矩阵和第三组二维电流矩阵的实际电容量P32，
Figure BDA0001006923170000062
式中，P32表示每两组电流的实际电容量，i3和i4分别表示所述第二组二维电流矩阵的电流值，i3表示第一电容采集传感器的采样值，i4表示第二电容采集传感器的采样值；i5和i6分别表示所述第三组二维电流矩阵的电流值，i5表示第五电容采集传感器的采样值，i6表示第六电容采集传感器的采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算。
所述存储模块内设置有一额定电容量阈值P0；所述逻辑控制模块将所述计算所得的两两实际电容量绝对值差值与额定电容量阈值P0进行比对，若所述实际电容量绝对值差值小于阈值，则断定其中两组电容采集传感器的位置处的电容量有一定空间容量；将所有计算所得实际电容量分别与实际电容量阈值P0进行比对，则可断定确定的某一组电容采集传感器中检测的电容量空间容量最大。
在所述的试剂负荷远低于契约负荷最佳范围时，所述的设备监控模块和电网诊断模块对全电网进行诊断，判定是否存在故障发生。在诊断过程中，分别对用电终端和电网线路的电流及电压进行检测，判定是否存在异常，在存在异常的位置，系统首先进行临时性的修复，确保短时间内的实际负荷在最佳的范围内；之后，进行排查修复。
所述的电网修复模块根据异常位置的用电情况进行修复，采用终端用电逆向修复的方式，电网修复模块包括采样单元，其对所述故障出现时刻至自愈时刻的时间间隔t内的信号进行采样，时间间隔t内，平均分配为N2个区间，在每个区间内选择M2个完整的波形，在每一周期内选择间断的X2个点，记录每个点的瞬时电流值i0。
还包括所述信号处理单元，其按照预设的参数对该信号进行修正发送至所述修正电路；修正电路，生成修正后的信号波形。
所述信号处理单元对选择的每个点进行修正，按下述公式(4)进行修正；
im＝ρ×i0 (4)
其中，im表示修正后的采样点的瞬时电流值，ρ表示修正系数，i0表示采样点的瞬时电流值；修正系数ρ按下述公式(5)计算，其值由故障位置处决定。
Figure BDA0001006923170000071
式中，ρ表示修正系数，i01和i02表示出现故障时，所述故障位置处的两个点的瞬时电流采样值，N表示采样次数，k表示采样序列。
该信号修正模块的运用，结合故障点处的信息，将修正的信号进行重新发送，信号修正以电流为依据，对电流进行修正使用一修正系数，保证信号还原具有较高的准确性。
经过短时间内的维护，避免在该段时间内对负荷检测造成电费值过高；因此，本系统能够避免出现长时间的故障风险造成的电费激增。
在调整完成之后，所述的集中控制模块通过电量计算模块确定根据调整后的负荷使用情况计算所得的模拟电费使用，若该模拟计算所得的电费与实际的电费使用能够在确定的误差范围内，则该调整为合适的。若差值较大，则需重新进行调整。
本发明的电量计算模块，作为最终的检验模块，保证本发明的管理方法是有效并且能够实际应用的。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种企业电力负荷自检及调节系统，其特征在于，对各数据进行处理的集中控制模块，对电网终端进行监控的负荷监控模块，根据负荷监控模块及契约用电负荷的指标进行控制的符合平衡模块；
还包括对单元内的电容量进行监控的变压器容量监控模块；
还包括对电网内的用电设备进行监控的设备监控模块；
还包括对电网的用电异常情况进行检测的电网诊断模块；以及相应的对电网内的异常情况进行修复的电网修复模块；在实际用电远低于契约负荷时，需要通过电网诊断模块对电网内的异常情况进行检测，以避免使用者支付远超实际使用的用电费用；
还包括电量计算模块，其根据电网的实际使用情况，对调整前后的电量使用情况进行计算，最终评估调整后的节电情况；
负荷监控模块，通过实时获取用电终端的有用功率，获取用电终端的负荷使用情况，采用某一时间段内的负荷平均值；
所述的负荷监控模块在采样时，每次取连续的N1个周期，采样M1次，在每一周期内取一瞬时值i，按照下述公式进行计算得出Im，
Figure FDA0002739003460000011
式中，i表示任意周期内的一瞬时值，Im0k表示在N1个周期内的电流平均幅值，Im表示计算所得电流幅值，N1表示每次取样周期，M1表示取样次数，w表示信号传输频率；
经上述计算得到在该周期范围内的电流幅值Im，由于在确定的供电终端，确定的供电时间的电压是恒定的，通过采用功率与电流之间的线性关系，计算得出实际负荷值；
所述的负荷监控模块将获取的实际负荷传输至所述的集中控制模块中，与标准的预设的契约负荷进行比较；
当实际负荷超出最佳范围时，系统对各个变压器容量信息进行采集，并切换至具有最佳容量空间的变压器；在所述实际负荷远低于契约负荷最佳范围时，所述的设备监控模块和电网诊断模块对全电网进行诊断，判定是否存在故障发生；在诊断过程中，分别对用电终端和电网线路的电流及电压进行检测，判定是否存在异常，在存在异常的位置，系统首先进行临时性的修复，确保短时间内的实际负荷在最佳的范围内；之后，进行排查修复。
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