CN112180797A - 一种综合能源系统的测控装置及测控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种综合能源系统的测控装置及测控方法，综合能源系统的测控装置包括数据采集模块、能源监测模块、第一传输模块、控制终端模块、第二传输模块、警报模块、数据储存模块、对比分析模块、执行控制模块和显示模块，数据采集模块采集数据，经由能源监测模块并通过第一传输模块传输到控制终端模块；控制终端模块处理，若数据异常，则警报模块发出警报警示，若数据正常，则数据经由显示模块显示，并传输至数据储存模块进行储存；对于存在差距的情况，通过自动控制模块及时关闭综合能源系统的相应管道，并由手动控制模块进行调控后再次打开。本发明可以使测控装置更加便于工作人员监控操作，并且可以高效准确的反映近期的能源使用情况。

Description

一种综合能源系统的测控装置及测控方法

技术领域

本发明属于综合能源系统多能信息采集及控制技术领域，涉及一种综合能源系统的测控装置及测控方法。

背景技术

目前，能源是社会和经济发展的动力和基础。由于传统化石能源日益枯竭，提高能源利用效率、开发新能源、加强能源协调互补成为解决社会经济发展过程中的能源需求增长与能源紧缺之间矛盾的必然选择。

综合能源系统并非一个全新的概念，因为在能源领域中，长期存在着不同能源形式协同优化的情况，发电机组通过高低品位热能与电能的协调优化，以达到燃料利用效率提升的目的；冰蓄冷设备则协调电能和冷能，也可视为一种热能，以达到电能削峰填谷的目的。本质上讲，发电机和冰蓄冷设备都属于局部的综合能源系统。事实上，综合能源系统的概念最早来源于热电协同优化领域的研究。

综合能源系统特指在规划、建设和运行等过程中，通过对能源的产生、传输与分配能源网络、转换、存储、消费等环节进行有机协调与优化后，形成的能源产供销一体化系统。它主要由供能网络，如供电、供气、供冷/热等网络，能源交换环节，如发电机组、锅炉、空调、热泵等，能源存储环节，如储电、储气、储热、储冷等，终端综合能源供用单元，如微网，和大量终端用户共同构成。

中国的发电站普遍采用水利发电、风力发电或火力发电，而水利发电和风力发电都需要依赖当地特有的生态资源，其适应性不足，而火力发电对环境的破坏极大，是急需被替代的发电形式。

因此，需要考虑根据县、镇、村自身的基础条件，地域周围环境不同的特征，依据因地制用的原则，对当地的清洁能源，例如：具有普遍性的太阳能和生物质能源，进行有效组合利用。

在传统的能源行业中，由于不同能源的本质差异，社会供能系统中，供电、供气、供热/冷环节往往单独规划、单独设计和独立运行，彼此缺乏协调，被认为是造成社会供能系统安全性低、可靠性差、能效低下的一个重要原因。

提出综合能源系统有三重意义，第一，创新管理体制。实现多种能源子系统的统筹管理和协调规划，打破体制壁垒。第二，创新技术。通过研究研发异质能源物理特性，明晰各种能源之间的互补性以及它的可替代性。开发转换和存储新技术，提高能源开发和利用效率，打破技术壁垒。第三，创新市场模式。建立统一的市场价值衡量标准，以及价值的转换媒介。使得能源的转换和互补能够体现出经济和社会价值，不断挖掘新的潜在市场。

综合能源系统是一个多能互补、集成优化的能源系统，涵盖了以电、热、气为主等多种能源系统。实现不同类型能源的有机协调和协同优化，将成为适应社会能源领域变革，确保社会用能安全和可持续发展的必由之路。

综合能源系统对提高社会能源利用效率，促进可再生能源规模化开发，提高社会基础设施利用率和能源供应安全，以及实现中国节能减排目标具有重要意义，已成为国际能源领域重要的战略研究方向。

综合能源系统是符合国家重大战略发展需求的重要研究课题。围绕综合能源系统规划和运行优化这一专题，分别对综合能源系统的通用建模理论，综合仿真理论与方法，规划理论与方法，安全性理论与方法，运行优化与控制，效益评估与运营机制等方面问题进行了系统归纳，对各问题所涉及的国内外研究方向和现状，存在的问题分别进行了概括和分析。

随着热电联产系统、中央空调及燃气锅炉的广泛使用，综合能源系统中电力、天然气和热力系统的耦合和联系日益紧密。

为充分反映不同能源系统之间的交互影响，基于能源集线器理论，构建热电联产系统模型；科学考虑不同耦合形式和能源供应模式下电力网络和燃气管网的相关约束，给出综合能源系统的完全解耦、部分耦合以及完全耦合的运行模式，并提出适用的混合潮流算法。

建设完善的社会综合能源系统是低碳经济背景下解决我国社会供能系统安全性低，自愈能力差，设备利用率低下等一系列问题的一种可能解决方案。

现有技术(李瑞月；刘春明.综合能源系统的优化调度方法和系统[P].中国专利:CN111404180A,2020-07-10)公开了一种综合能源系统的优化调度方法和系统，通过利用综合能源系统的协同运作可以提高新能源电力的接纳能力，展现了多能源互补的优势，实现电热储能和风电消纳在内的综合能源系统进行优化调度；

然而，通过综合能源系统虽然可以实现综合能源的协调控制，提高能源利用率，但还缺少能够实现综合能源系统的协调优化运行的装置，即无法对综合能源系统进行及时的测控，因此若发生能源的泄漏或能源的未输送等情况，无法做到及时发现及时处理，另外，针对综合能源系统的能源输送情况，也无法进行相应的调控。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供了一种综合能源系统的测控装置及测控方法，该综合能源系统的测控装置设计合理，并且设置两者模式对综合能源系统进行操控，使控制人员能够根据情况选择相应模式，使该测控装置更为智能化，并且测控方法可以高效准确的反映近期的能源使用情况。

本发明采用如下的技术方案：

一种综合能源系统的测控装置，包括：数据采集模块、能源监测模块、第一传输模块、控制终端模块、第二传输模块、警报模块、数据储存模块、对比分析模块、执行控制模块和显示模块，

所述数据采集模块包括安装在相应能源管道上的数据测量采集装置；

所述能源监测模块的输入端与数据采集模块的输出端相连，所述能源监测模块对所采集到的能源数据进行汇总并整合；

所述第一传输模块的输入端与能源监测模块的输出端相连，所述第一传输模块的输出端与所述控制终端模块的输入端相连，所述第一传输模块将能源监测模块汇总后的能源数据传输至控制终端模块；

所述控制终端模块用于接收所采集到的能源数据，并对所接收的数据进行处理；

所述第二传输模块的输入端与控制终端模块的输出端相连接，所述第二传输模块传输控制终端模块处理后的能源数据；

所述第二传输模块分别与警报模块、数据储存模块、对比分析模块、执行控制模块和显示模块连接；

所述警报模块，当所采集的数据中缺少任一能源的数据时，警报模块发出警报；

所述数据储存模块将所述控制终端模块处理分析后的能源数据上传至大数据云平台，并进行储存；

所述对比分析模块将每次所采集到的能源数据与数据储存模块内的历史能源数据进行对比分析，通过分别对比每次所采集到的能源数据与数据储存模块内的历史能源数据的最大值、最小值以及平均值，根据它们是否相同，分析本次的能源使用情况；

所述执行控制模块根据控制终端模块对能源数据处理后的结果，进行相应的执行操作，当能源使用量增大时，则增加能源输送量，当能源使用量减少时，则降低能源输送量；

所述显示模块对控制终端模块处理后的能源数据进行显示。

所述数据采集模块所采集的能源数据包括水能、电能、燃气能的使用数据。

水能、电能以及燃气能的使用数据的分别利用电能数据采集模块、水能数据采集模块以及燃气热能数据采集模块采集。

所述电能数据采集模块、水能数据采集模块以及燃气热能数据采集模块呈并联式设置。

所述能源监测模块中汇总为将每日采集到的水能、电能、燃气能的使用数据汇集到表格上。

所述能源监测模块中整合为将一个月内每天的汇总的数据按照数值大小的顺序进行排列整理。

所述第一传输模块和第二传输模块均采用无线信号传输数据。

所述控制终端模块处理后的能源数据，以日期为横坐标，能源数据为纵坐标绘制折线图，获得每月能源数据的最大值和最小值，以及平均值。

所述执行控制模块包括手动控制模块和自动控制模块，且手动控制模块对能源系统的输送进行开闭控制，并调节输送量，自动控制模块对能源系统的输送进行开闭控制，设置两种模式对能源系统进行操控。

所述对比分析模块中数据对比所选用的数据储存模块内的历史能源数据为当前时间的上一个月所采集数据的最大值、最小值以及平均值。

所述显示模块以字符串01的数字形式显示能源数据。

一种利用综合能源系统的测控装置的综合能源系统测控方法，包括以下步骤：

步骤一、通过数据采集模块分别采集选定的企业或地区的电能、水能以及燃气能的使用数据，经由能源监测模块进行汇总后，将各数据通过第一传输模块传输到控制终端模块；

步骤二、控制终端模块对所采集的数据进行处理，首先通过对比分析模块将所采集到的数据与历史能源数据进行分析，当所采集到的数据与历史能源数据平均值的数值差距大于阈值，则经由警报模块发出警报进行警示，当所采集到的数据与历史能源数据平均值的数值差距在正常范围，则数据经由显示模块进行显示，并传输至数据储存模块进行储存；

步骤三、对于所采集到的数据与历史数据大于阈值的情况，由执行控制模块进行控制处理。

所述步骤二中电能阈值为100千瓦时、水能阈值为100升以及燃气能阈值为100标准立方米。

所述步骤二中所采集到的数据与历史能源数据平均值存在的数值差距的正常范围为：电能数值差距正常范围为0-100千瓦时、水能数值差距正常范围为0-100升以及燃气能数值差距正常范围为0-100标准立方米。

所述步骤三中，当所采集到的数据与历史数据存在差距时，通过自动控制模块暂停综合能源系统的输送，并由手动控制模块进行调控输送量后再次打开；

当输送量小于历史数据值时，手动增加输送量，当输送量大于历史数据值时，则手动降低输送量。

相当于现有技术，本发明能取得以下有益的技术效果：

该综合能源系统的测控装置及测控方法设计合理，数据采集模块呈并联状设置有三个，且分别为电能数据采集模块、水能数据采集模块以及燃气热能数据采集模块，能够实现对电、水以及热能进行综合的能源数据采集，同时相互之间不会受到影响，电能数据采集模块、水能数据采集模块以及燃气热能数据采集模块分别选用电能表、水表以及燃气表，且在能源输送管道的主管道和分管道上均安装有相应的采集表，使采集到的数据更为精准，以使该测控装置能够得到较为真实的采集数据，第一传输模块和第二传输模块均为采用无线信号传输，在保证信号能够快速传输的同时，也可不受环境以及安装位置的限制进行数据信号的传输，执行控制模块包括手动控制模块和自动控制模块，且手动控制模块能源系统的输送进行开闭控制以及输送量进行调节，自动控制模块可对能源系统的输送量进行开闭控制，设置两者模式对综合能源系统进行操控，使控制人员能够根据情况选择相应模式，使该测控装置更为智能化，对比分析模块进行数据对比时所选用数据储存模块内的历史能源数据为最近一个月采集数据的最大值、最小值以及平均值，即用于对比的数据更具有代表性，以反映近期的能源使用情况。

附图说明

图1为本发明测控装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。本申请所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部实施例。基于本发明精神，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，一种综合能源系统的测控装置，包括：数据采集模块、能源监测模块、第一传输模块、控制终端模块、第二传输模块、警报模块、数据储存模块、对比分析模块、执行控制模块和显示模块，

数据采集模块包括安装在相应能源管道上的数据测量采集装置；数据采集模块中数据测量采集装置用于采集水能、电能、燃气能的使用数据。

数据采集模块呈并联式设置三个模块，包括电能数据采集模块、水能数据采集模块以及燃气热能数据采集模块，水能、电能以及燃气能的使用数据的分别利用电能数据采集模块、水能数据采集模块以及燃气热能数据采集模块采集。

能源监测模块的输入端与数据采集模块的输出端相连，能源监测模块对所采集到的能源数据进行汇总并整合；能源监测模块中汇总为将每日采集到的水能、电能、燃气能的使用数据汇集到统一表格上。能源监测模块中整合为将一个月内每天的汇总的数据按照数值大小的顺序进行排列整理。

第一传输模块的输入端与能源监测模块的输出端相连，第一传输模块的输出端与控制终端模块的输入端相连，第一传输模块将能源监测模块汇总后的能源数据传输至控制终端模块；第一传输模块和第二传输模块均为采用无线信号传输数据，在保证信号能够传输的同时，不受环境以及安装位置的限制进行数据信号的传输。

控制终端模块用于接收所采集到的能源数据，并对所接收的数据进行处理；控制终端模块处理后的能源数据，以日期为横坐标，能源数据为纵坐标绘制折线图，获得每月能源数据的最大值和最小值，以及平均值。

第二传输模块的输入端与控制终端模块的输出端相连接，第二传输模块传输控制终端模块处理后的能源数据；

第二传输模块分别与警报模块、数据储存模块、对比分析模块、执行控制模块和显示模块连接；

警报模块，当所采集的数据中缺少任一能源的数据时，警报模块发出警报；

数据储存模块将控制终端模块处理分析后的能源数据上传至大数据云平台，并进行储存；

对比分析模块将每次所采集到的能源数据与数据储存模块内的历史能源数据进行对比分析，通过分别对比每次所采集到的能源数据与数据储存模块内的历史能源数据的最大值、最小值以及平均值，根据它们是否相同，分析本次的能源使用情况；对比分析模块中进行数据对比所选用的数据储存模块内的历史能源数据为研究时间的上个月所采集数据的平均值。

执行控制模块根据控制终端模块对能源数据处理后的结果，进行相应的执行操作，当能源使用量增大时，则增加能源输送量，当能源使用量减少时，则降低能源输送量；执行控制模块包括手动控制模块和自动控制模块，且手动控制模块对能源系统的输送进行开闭控制，并调节输送量，自动控制模块对能源系统的输送进行开闭控制，设置两者模式对能源系统进行操控。

显示模块对控制终端模块处理后的能源数据进行显示。

显示模块以字符串01的数字形式显示能源数据。

一种利用综合能源系统的测控装置的综合能源系统测控方法，其综合能源系统测控方法包括以下步骤：

步骤一、通过数据采集模块分别采集选定的企业或地区的电能、水能以及燃气能的使用数据，经由能源监测模块进行汇总后，将各数据通过第一传输模块传输到控制终端模块；

步骤二、控制终端模块对所采集的数据进行处理，首先通过对比分析模块将所采集到的数据与历史数据进行分析，当数据数值差距大于阈值100，则经由警报模块发出警报进行警示，即电能阈值为100千瓦时、水能阈值为100升以及燃气能阈值为100标准立方米；

当数据数值差距在正常范围为0-100，则数据经由显示模块进行显示，并传输至数据储存模块进行储存；

所采集到的数据与历史能源数据平均值存在的数值差距的正常范围为：电能数值差距正常范围为0-100千瓦时、水能数值差距正常范围为0-100升以及燃气能数值差距正常范围为0-100标准立方米；

步骤三、对于所采集到的数据与历史数据存在差距的情况，由执行控制模块进行控制处理。当所采集到的数据与历史数据存在差距时，通过自动控制模块暂停综合能源系统的输送，并由手动控制模块进行调控输送量后再次打开；当输送量小于历史数据值时，手动增加输送量，当输送量大于历史数据值时，则手动降低输送量。

一种利用综合能源系统的测控装置的综合能源系统测控方法的工作原理：在使用该综合能源系统的测控装置及测控方法时，通过数据采集模块采集电能、水能以及燃气能的使用数据，然后经由第一传输模块将数据输送至控制终端模块，控制终端模块通过对比分析模块将所采集到的数据与历史数据进行分析，若数据存在较大差距，则经由警报模块发出警报进行警示，再由执行控制模块进行控制处理，通过自动控制模块及时关闭综合能源系统的相应管道，并由手动控制模块进行调控后再次打开，若数据在正常范围，则数据经由显示模块进行显示，以便于查看，同时传输至数据储存模块进行储存。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种综合能源系统的测控装置，包括：数据采集模块、能源监测模块、第一传输模块、控制终端模块、第二传输模块、警报模块、数据储存模块、对比分析模块、执行控制模块和显示模块，其特征在于：

所述数据采集模块包括安装在相应能源管道上的数据测量采集装置；

所述能源监测模块的输入端与数据采集模块的输出端相连，所述能源监测模块对所采集到的能源数据进行汇总并整合；

所述第一传输模块的输入端与能源监测模块的输出端相连，所述第一传输模块的输出端与所述控制终端模块的输入端相连，所述第一传输模块将能源监测模块汇总后的能源数据传输至控制终端模块；

所述控制终端模块用于接收所采集到的能源数据，并对所接收的数据进行处理；

所述第二传输模块的输入端与控制终端模块的输出端相连接，所述第二传输模块传输控制终端模块处理后的能源数据；

所述第二传输模块分别与警报模块、数据储存模块、对比分析模块、执行控制模块和显示模块连接；

所述警报模块，当所采集的数据中缺少任一能源的数据时，警报模块发出警报；

所述数据储存模块将所述控制终端模块处理分析后的能源数据上传至大数据云平台，并进行储存；

所述对比分析模块将每次所采集到的能源数据与数据储存模块内的历史能源数据进行对比分析，通过分别对比每次所采集到的能源数据与数据储存模块内的历史能源数据的最大值、最小值以及平均值，根据它们是否相同，分析本次的能源使用情况；

所述执行控制模块根据控制终端模块对能源数据处理后的结果，进行相应的执行操作，当能源使用量增大时，则增加能源输送量，当能源使用量减少时，则降低能源输送量；

所述显示模块对控制终端模块处理后的能源数据进行显示。

2.根据权利要求1所述的一种综合能源系统的测控装置，其特征在于：

所述数据采集模块所采集的能源数据包括水能、电能、燃气能的使用数据。

3.根据权利要求2所述的一种综合能源系统的测控装置，其特征在于：

水能、电能以及燃气能的使用数据的分别利用电能数据采集模块、水能数据采集模块以及燃气热能数据采集模块采集；

所述电能数据采集模块、水能数据采集模块以及燃气热能数据采集模块呈并联式设置；

所述能源监测模块中汇总为将每日采集到的水能、电能、燃气能的使用数据汇集到表格上。

4.根据权利要求1所述的一种综合能源系统的测控装置，其特征在于：

所述能源监测模块中整合为将一个月内每天的汇总的数据按照数值大小的顺序进行排列整理；

所述第一传输模块和第二传输模块均采用无线信号传输数据。

5.根据权利要求1所述的一种综合能源系统的测控装置，其特征在于：

所述控制终端模块处理后的能源数据，以日期为横坐标，能源数据为纵坐标绘制折线图，获得每月能源数据的最大值和最小值，以及平均值；

所述执行控制模块包括手动控制模块和自动控制模块，且手动控制模块对能源系统的输送进行开闭控制，并调节输送量，自动控制模块对能源系统的输送进行开闭控制，设置两种模式对能源系统进行操控。

6.根据权利要求1所述的一种综合能源系统的测控装置，其特征在于：

所述对比分析模块中数据对比所选用的数据储存模块内的历史能源数据为当前时间的上一个月所采集数据的最大值、最小值以及平均值；

所述显示模块以字符串01的数字形式显示能源数据。

7.一种利用权利要求1-6任一权利要求所述的一种综合能源系统的测控装置的综合能源系统测控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、通过数据采集模块分别采集选定的企业或地区的电能、水能以及燃气能的使用数据，经由能源监测模块进行汇总后，将各数据通过第一传输模块传输到控制终端模块；

步骤二、控制终端模块对所采集的数据进行处理，首先通过对比分析模块将所采集到的数据与历史能源数据进行分析，当所采集到的数据与历史能源数据平均值的数值差距大于阈值，则经由警报模块发出警报进行警示，当所采集到的数据与历史能源数据平均值的数值差距在正常范围，则数据经由显示模块进行显示，并传输至数据储存模块进行储存；

步骤三、对于所采集到的数据与历史数据大于阈值的情况，由执行控制模块进行控制处理。

8.根据权利要求7所述的综合能源系统测控方法，其特征在于：

所述步骤二中电能阈值为100千瓦时、水能阈值为100升以及燃气能阈值为100标准立方米。

9.根据权利要求7所述的综合能源系统测控方法，其特征在于：

所述步骤二中所采集到的数据与历史能源数据平均值存在的数值差距的正常范围为：电能数值差距正常范围为0-100千瓦时、水能数值差距正常范围为0-100升以及燃气能数值差距正常范围为0-100标准立方米。

10.根据权利要求9所述的综合能源系统测控方法，其特征在于：

所述步骤三中，当所采集到的数据与历史数据存在差距时，通过自动控制模块暂停综合能源系统的输送，并由手动控制模块进行调控输送量后再次打开；

当输送量小于历史数据值时，手动增加输送量，当输送量大于历史数据值时，则手动降低输送量。

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