CN109256862A - 基于节能提效的用电安全服务系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种基于节能提效的用电安全服务系统，包括客户端、ERP系统和中央控制系统；ERP系统包括接案单元、核算单元、生产监测单元，客户端向接案单元发送服务需求，接案单元根据服务需求进行分类，核算单元根据已分类的服务需求进行核算报价，并将报价结果发送至客户端，客户端对报价进行确认；客户端对报价确认后，生产监测单元根据服务需求建立监测模型，对企业用电能耗及用电安全进行周期性监控，以获取企业电表的电参数和三级系统的监测数据，并生成分析报告；中央控制系统根据分析报告向电气设备发送控制命令，以实现节能提效的目的。

Description

基于节能提效的用电安全服务系统
技术领域
本发明涉及用电服务系统技术领域，具体涉及基于节能提效的用电安全服务系统。
背景技术
电力能源在现今的工业发展中有着非常重要的作用，其直接影响到整个企业是否可以顺利的工作，在对能源的消耗上也是非常巨大的。随着我国电力行业的快速发展，各种智能电力设备被广泛使用，为了降低成本，提高效率，现有的配用电管理综合监测系统对中低压电网运行状态进行实时监测、保护，及时获得中低压电网运行的信息，适时根据供电需求的增长调整电网负荷，保证供电质量，降低运行成本。
而现有的用电服务系统只考虑了用电安全这一因素，如何在已有电气设备的基础上实现节能提效是未来用电安全服务系统的发展方向。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于节能提效的用电安全服务系统，首先对企业配用电全套设备进行监测和分析，然后通过中央控制系统对电气设备发送控制指令以实现节能提效的目的。
本发明提供的一种基于节能提效的用电安全服务系统，包括客户端、ERP系统和中央控制系统；ERP系统包括接案单元、核算单元、生产监测单元，客户端向接案单元发送服务需求，接案单元根据服务需求进行分类，核算单元根据已分类的服务需求进行核算报价，并将报价结果发送至客户端，客户端对报价进行确认；客户端对报价确认后，生产监测单元根据服务需求建立监测模型，对企业用电能耗及用电安全进行周期性监控，以获取企业电表的电参数和三级系统电气设备的监测数据，并生成分析报告；中央控制系统根据分析报告向电气设备发送控制命令。
进一步的，三级系统为10kV电源系统、400V电源系统和380V用电设备系统。
进一步的，三级系统的监测数据为对启动柜的电压和电流、直流电容的数据、以及考核点的电流和电压进行监测，和对负载电机的电流、电压、转速、压力、流量和温度信号进行监测。
进一步的，分析报告为根据获取企业电表的电参数和三级系统的监测数据，计算出有功负荷、无功负荷、功率因数、频率、电量、最大需量和谐波，然后给出用电能耗评价结果和用电安全评价结果；若电能能耗评价结果较高时，对10kV电源系统和/或400V电源系统和/或380V用电设备加装节能装置。
进一步的，对10kV电源系统加装的节能装置为SVG动态无功补偿装置，动态无功补偿装置包括依顺次连接的电抗器、启动柜和功率柜，启动柜包括接触器、旁路电阻、电压互感器和电流互感器，旁路电阻与接触器并联；功率柜包括IGBT模块、直流电容、放电电阻和触发板，IGBT模块、直流电容和放电电阻并联连接；中央控制系统根据生产监测单元计算得到的功率因素向触发板发送触发信号以控制IGBT模块的导通和关断。
进一步的，对400V电源系统加装的节能装置为低压无功补偿装置，低压无功补偿装置与400V开关柜相连接，低压无功补偿装置包括主母排，主母排下端设置有隔离开关熔断器组，隔离开关熔断器组下端分别装有第一断路器和第二断路器，在第一断路器下端依顺次设置有第一晶闸管无触点开关、电抗器和三相共补电容器，在第二断路器下端依顺次设置有第二晶闸管无触点开关、电抗器和三相分补电容器；低压无功动态补偿装置与负载电机相连接，第一晶闸管无触点开关、第二晶闸管无触点开关分别与中央控制系统相连接，中央控制系统根据生产监测单元计算的功率因数结果分别向第一晶闸管无触点开关、第二晶闸管无触点开关发送控制命令。
进一步的，对380V用电设备加装的节能装置为电动机节能控制柜，电动机节能控制柜与负载电机相连接，电动机节能控制柜包括第一IGBT模块、第二IGBT模块和PID调节器，负载电机、第一IGBT模块和三相电源依顺次连接；第二IGBT模块与第一IGBT模块电连接；PID调节器分别与第一IGBT模块、第二IGBT模块相连接；中央控制系统与PID调节器相连接，中央控制系统通过PID调节器输出运行指令控制第一IGBT输出满足电机经济运行的电流和电压信号；所述中央控制系统通过PID调节器向第二IGBT模块发出控制信号，控制第二IGBT模块输出无功电流对电机运行产生的无功功率进行补偿。
进一步的，EPR系统还包括会员管理单元，会员管理单元将会员分为不同的级别；企业中控室对网络内的各电表远程自动抄表的周期根据会员级别的不同而不同。
进一步的，ERP系统还包括存储单元和报警单元，存储单元内存储有三级系统电气设备的参数标准阈值范围，生产监测单元根据监测的数据和标准阈值进行比较，若超过阈值范围，报警单元进行报警提示。
由上述技术方案可知，本发明的有益效果：
本发明提供一种基于节能提效的用电安全服务系统，包括客户端、ERP系统和中央控制系统；ERP系统包括接案单元、核算单元、生产监测单元，客户端向接案单元发送服务需求，接案单元根据服务需求进行分类，核算单元根据已分类的服务需求进行核算报价，并将报价结果发送至客户端，客户端对报价进行确认；客户端对报价确认后，生产监测单元根据服务需求建立监测模型，对企业用电能耗及用电安全进行周期性监控，以获取企业电表的电参数和三级系统的监测数据，并生成分析报告；中央控制系统根据分析报告向电气设备发送控制命令，以实现节能提效的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明基于节能提效的用电安全服务系统结构框图。
图2为本发明中SVG动态无功补偿装置的结构框图。
图3为本发明中低压无功补偿装置的结构框图。
图4为本发明中电动机节能控制柜的结构框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
请参阅图1至图4，本实施例提供的一种基于节能提效的用电安全服务系统，包括客户端、ERP系统和中央控制系统；ERP系统包括接案单元、核算单元、生产监测单元，客户端向接案单元发送服务需求，接案单元根据服务需求进行分类，核算单元根据已分类的服务需求进行核算报价，并将报价结果发送至客户端，客户端对报价进行确认；客户端对报价确认后，生产监测单元根据服务需求建立监测模型，对企业用电能耗及用电安全进行周期性监控，以获取企业电表的电参数和三级系统电气设备的监测数据，并生成分析报告；中央控制系统根据分析报告向电气设备发送控制命令。
三级系统为10kV电源系统、400V电源系统和380V用电设备系统。
三级系统的监测数据为对高压开关柜的电压和电流和考核点的电流和电压进行监测，和对负载电机的电流、电压、转速、压力、流量和温度信号进行监测。
分析报告为根据获取企业电表的电参数和三级系统的监测数据，计算出有功负荷、无功负荷、功率因数、频率、电量、最大需量和谐波，然后给出用电能耗评价结果和用电安全评价结果；若电能能耗评价结果较高时，对10kV电源系统和/或400V电源系统和/或380V用电设备加装节能装置。
对10kV电源系统加装的节能装置为SVG动态无功补偿装置，SVG动态无功补偿装置和10KV高压开关柜相连接，动态无功补偿装置包括依顺次连接的电抗器、启动柜和功率柜，启动柜包括接触器KM、旁路电阻R、电压互感器PT和电流互感器CT，旁路电阻与接触器并联；功率柜包括IGBT模块、直流电容、放电电阻和触发板，IGBT模块、直流电容和放电电阻并联连接；生产监测单元监测启动柜的电流和电压，以及功率柜呢直流电容的参数，中央控制系统根据生产监测单元计算得到的功率因素向触发板发送触发信号以控制IGBT模块的导通和关断。
加装的SVG动态无功补偿装置为采用可关断电力电子器件IGBT组成自换相桥式电路，经过电抗器并联在10kV电网上，通过调节IGBT的导通与关断控制交流电压的频率、幅值和相位，从而产生电流，迅速吸收或者发出所需的无功功率，实现快速动态调节无功的目的。由于不需采用大容量的电容、电感器件，而是通过可关断大功率电力电子器件IGBT将直流侧电压转换成交流测与电网同频率的输出电压，实现无功能量的交换，补偿基波无功。在考虑谐波补偿时，SVG动态无功补偿装置相当于一个可控的谐波源，可根据系统情况，进行主动式跟踪补偿。故而可同时对无功功率和谐波进行补偿，提高电气设备利用率，提高单位时间内注入设备的有功功率，实现节能降耗的目的。
对400V电源系统加装的节能装置为低压无功补偿装置，低压无功补偿装置与400V开关柜相连接，低压无功补偿装置包括主母排，主母排下端设置有隔离开关熔断器组，隔离开关熔断器组下端分别装有第一断路器和第二断路器，在第一断路器下端依顺次设置有第一晶闸管无触点开关、电抗器和三相共补电容器，在所述第二断路器下端依顺次设置有第二晶闸管无触点开关、电抗器和三相分补电容器；
低压无功动态补偿装置与负载电机相连接，第一晶闸管无触点开关、第二晶闸管无触点开关分别与中央控制系统相连接，中央控制系统根据生产监测单元计算的功率因数结果分别向第一晶闸管无触点开关、第二晶闸管无触点开关发送控制命令。
加装的低压无功动态补偿装置通过采集负载电压的实时电流和电压，生产监测单元对功率因素进行计算，分析后判断三相负载是否均衡，根据三相负载是否均衡提出负载的无功需求，再根据负载实际无功需求情况通过中央控制系统对第一晶闸管无触点开关和第二晶闸管无触点开关发出投、切信号，完成对负载的无功补偿。
对380V用电设备加装的节能装置为电动机节能控制柜，电动机节能控制柜与负载电机相连接，电动机节能控制柜包括第一IGBT模块、第二IGBT模块和PID调节器，负载电机、第一IGBT模块和三相电源依顺次连接；第二IGBT模块与第一IGBT模块电连接；所述PID调节器分别与第一IGBT模块、第二IGBT模块相连接；
中央控制系统与PID调节器相连接，中央控制系统通过PID调节器输出运行指令控制第一IGBT输出满足电机经济运行的电流和电压信号；中央控制系统通过PID调节器向第二IGBT模块发出控制信号，控制第二IGBT模块输出无功电流对电机运行产生的无功功率进行补偿。
EPR系统还包括会员管理单元，会员管理单元将会员分为不同的级别；所述企业中控室对网络内的各电表远程自动抄表的周期根据会员级别的不同而不同。
ERP系统还包括存储单元和报警单元，存储单元内存储有三级系统电气设备的参数标准阈值范围，生产监测单元根据监测的数据和标准阈值进行比较，若超过阈值范围，报警单元进行报警提示。
对重庆市永川区某污水处理厂进行监测后，对其400V电源系统加装了一套SVG动态无功补偿装置，并没有对该项目的10KV电源系统进行任何改造，也没有对该项目的荷载设备进行节能控制改造，因此在确保技改前后的负载、负荷不变及相同时间、相同环境的前提条件下，获得节电效益数据如下：
本项目所检测的单位配电室变压器800KVA及其系统，节约电费每年21.50元，减碳排量每年至少达196.607kg CO2，折算为标准煤每年至少91.75吨决方案产生的碳效益收益、用电设备寿命延长、维修费用降低、设备更换等投资，则收益更大。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种基于节能提效的用电安全服务系统，其特征在于：包括客户端、ERP系统和中央控制系统；
所述ERP系统包括接案单元、核算单元、生产监测单元，所述客户端向接案单元发送服务需求，所述接案单元根据服务需求进行分类，所述核算单元根据已分类的服务需求进行核算报价，并将报价结果发送至客户端，所述客户端对报价进行确认；所述客户端对报价确认后，所述生产监测单元根据服务需求建立监测模型，对企业用电能耗及用电安全进行周期性监控，以获取企业电表的电参数和三级系统电气设备的监测数据，并生成分析报告；所述中央控制系统根据分析报告向电气设备发送控制命令。
2.根据权利要求1所述的基于节能提效的用电安全服务系统，其特征在于：所述三级系统为10kV电源系统、400V电源系统和380V用电设备系统。
3.根据权利要求2所述的基于节能提效的用电安全服务系统，其特征在于： 所述三级系统的监测数据为对高压开关柜的电压、电流和考核点的电流和电压进行监测，和对负载电机的电流、电压、转速、压力、流量和温度信号进行监测。
4.根据权利要求3所述的基于节能提效的用电安全服务系统，其特征在于：所述分析报告为根据获取企业电表的电参数和三级系统的监测数据，计算出有功负荷、无功负荷、功率因数、频率、电量、最大需量和谐波，然后给出用电能耗评价结果和用电安全评价结果；
若电能能耗评价结果较高时，对10kV电源系统和/或400V电源系统和/或380V用电设备加装节能装置。
5.根据权利要求4所述的基于节能提效的用电安全服务系统，其特征在于：对10kV电源系统加装的节能装置为SVG动态无功补偿装置，所述动态无功补偿装置包括依顺次连接的电抗器、启动柜和功率柜，所述启动柜包括接触器、旁路电阻、电压互感器和电流互感器，所述旁路电阻与接触器并联；所述功率柜包括IGBT模块、直流电容、放电电阻和触发板，所述IGBT模块、直流电容和放电电阻并联连接；
所述中央控制系统根据生产监测单元计算得到的功率因素向触发板发送触发信号以控制IGBT模块的导通和关断。
6.根据权利要求4所述的基于节能提效的用电安全服务系统，其特征在于：对400V电源系统加装的节能装置为低压无功补偿装置，所述低压无功补偿装置与400V开关柜相连接，所述低压无功补偿装置包括主母排，所述主母排下端设置有隔离开关熔断器组，所述隔离开关熔断器组下端分别装有第一断路器和第二断路器，在所述第一断路器下端依顺次设置有第一晶闸管无触点开关、电抗器和三相共补电容器，在所述第二断路器下端依顺次设置有第二晶闸管无触点开关、电抗器和三相分补电容器；
所述低压无功动态补偿装置与负载电机相连接，所述第一晶闸管无触点开关、第二晶闸管无触点开关分别与中央控制系统相连接，所述中央控制系统根据生产监测单元计算的功率因数结果分别向第一晶闸管无触点开关、第二晶闸管无触点开关发送控制命令。
7.根据权利要求4所述的基于节能提效的用电安全服务系统，其特征在于：对380V用电设备加装的节能装置为电动机节能控制柜，所述电动机节能控制柜与负载电机相连接，所述电动机节能控制柜包括第一IGBT模块、第二IGBT模块和PID调节器，所述负载电机、第一IGBT模块和三相电源依顺次连接；所述第二IGBT模块与第一IGBT模块电连接；所述PID调节器分别与第一IGBT模块、第二IGBT模块相连接；
所述中央控制系统与PID调节器相连接，所述中央控制系统通过PID调节器输出运行指令控制第一IGBT输出满足电机经济运行的电流和电压信号；所述中央控制系统通过PID调节器向第二IGBT模块发出控制信号，控制第二IGBT模块输出无功电流对电机运行产生的无功功率进行补偿。
8.根据权利要求1所述的基于节能提效的用电安全服务系统，其特征在于：所述EPR系统还包括会员管理单元，所述会员管理单元将会员分为不同的级别；所述企业中控室对网络内的各电表远程自动抄表的周期根据会员级别的不同而不同。
9.根据权利要求1所述的基于节能提效的用电安全服务系统，其特征在于：所述ERP系统还包括存储单元和报警单元，所述存储单元内存储有三级系统电气设备的参数标准阈值范围，所述生产监测单元根据监测的数据和标准阈值进行比较，若超过阈值范围，所述报警单元进行报警提示。
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