CN116795009A - 一种变流变压给水机组节能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变流变压给水机组节能控制系统，具体涉及给水机组控制技术领域，用于解决现有的给水机组的节能控制问题；是通过采集变频器的各项参数建立变频器状态系数，通过变频器状态系数生成排序表一，通过采集给水机组的各项参数建立给水机组状态系数，通过给水机组状态系数生成排序表二，根据排序表一和排序表二排序顺序将变频器和给水机组进行连接，进而实现能效提升，减少能源浪费和系统损耗，以此来达到节能的目的，并且在重新连接后对连接后的效果进行监督，以便于根据实际连接效果及时进行调控，及时发现问题并解决问题，实现对给水机组节能更好的管理。

Description

一种变流变压给水机组节能控制系统

技术领域

本发明涉及给水机组控制技术领域，更具体地说，本发明涉及一种变流变压给水机组节能控制系统。

背景技术

在大型的供水站里面，分布有多个给水机组，每个给水机组由单独的一台变频器控制，通过变频器控制电源的频率来实现给水机组的节能运行，变频器和给水机组之间通过断路器进行电路连接，控制系统再通过监测给水组件的状态，实现稳定运行的目的。

但是现在的控制系统在控制变频器和给水机组之间的通断时，只是在监测到变频器或给水机组某一个项发生故障时，再通过断路器实现切换，在作出相应的调节，后知后觉，容易延误给排水，但是无法在实际环境中将最佳的变频器和最佳的给水机组绑定在一起，从而降低给水机组的节能和给水效果。

为了解决上述问题，现提供一种技术方案。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种变流变压给水机组节能控制系统以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

包括第一参数采集模块、第一判断模块、第二参数采集模块、第二判断模块、配对连接模块、配对分析模块；

第一参数采集模块用于采集变频器的各项参数建立变频器状态系数；第一参数采集模块生成状态信号一并发送至第一判断模块；

第一判断模块根据变频器状态系数以及变频器状态系数阈值对变频器进行筛选判断，并生成排序表一；第一判断信号生成排序信号一发送至配对连接模块；

第二参数采集模块用于采集给水机组的各项参数建立给水机组状态系数：第二参数采集模块生成状态信号二并发送至第二判断模块；

第二判断模块根据给水机组状态系数以及给水机组状态系数阈值对给水机组进行筛选判断；第二判断模块生成排序信号二并发送至配对连接模块；

配对连接模块根据排序表一和排序表二将变频器与给水机组进行一一对应连接；配对连接模块生成配对信号并发送至配对分析模块；

配对分析模块采集重新连接的变频器和给水机组的各项参数建立匹配评估系数，根据匹配评估系数评估重新连接后效果并对应作出进一步的调整。

在一个优选的实施方式中，第一参数采集模块的具体运行过程包括：

采集变频器的谐波失真、运行故障程度、输出频率稳定性，将谐波失真、运行故障程度以及输出频率稳定性依次标记为THD、FFR、OFS；

将谐波失真、运行故障程度、输出频率稳定性通过归一化公式建立变频器状态系数，表达式为：

式中，VCI为变频器状态系数，k₁、k₂、k₃分别为谐波失真、运行故障程度、输出频率稳定性的比例系数，且k₁、k₂、k₃均大于0；

第一参数采集模块生成状态信号一并发送至第一判断模块。

在一个优选的实施方式中，谐波失真度表示变频器输出电压或电流中存在的谐波成分的程度，用于体现评估变频器输出质量；谐波失真度的计算公式为：THD＝(sqrt(Vh^2+Vh^2+...+Vn^2)/V1)，其中，Vh表示各谐波分量的电压或电流幅值，Vn表示第n个谐波分量的幅值，V1表示基波分量的电压或电流幅值；

运行故障程度表示变频器在使用过程中出现故障的频率、严重程度和影响范围，用于评估变频器的可靠性和稳定性；运行故障程度＝(故障发生次数×维修时间)/运行时间；

输出频率稳定性表示变频器在工作过程中能够维持所需的输出频率的程度，体现变频器控制电机转速的精度和稳定性；输出频率稳定性＝1-(输出频率波动/平均输出频率)。

在一个优选的实施方式中，第一判断模块的具体运行过程包括：

设置变频器状态系数阈值，将变频器状态系数与变频器状态系数阈值进行比较，若变频器状态系数大于或等于变频器系数阈值，说明变频器使用状态良好，标记为合格变频器，按照变频器状态系数从大到小生成排序表一；若变频器状态系数阈值小于变频器状态系数阈值，说明变频器使用状态低于预期，标记为不良变频器，发出警报，提示相关人员到场维护或更换；

第一判断信号生成排序信号一发送至配对连接模块。

在一个优选的实施方式中，第二参数采集模块的具体运行过程包括：

采集给水机组的电流跳动值、润滑液变质速度、振动恶化指数、供水压力异常频次，将电流跳动值、润滑液变质速度、振动恶化指数、供水压力异常率依次标记为：ACF、QLC、VD I、WPPFC；

将电流跳动值、润滑液变质速度、振动恶化指数、供水压力异常率通过归一化公式建立给水机组状态系数，表达式为：

式中，MCI为给水机组状态系数，a₁、a₂、a₃、a₄分别为电流跳动值、润滑液变质速度、振动恶化指数、供水压力异常率的比例系数，且a₁、a₂、a₃、a₄均大于0；

第二判断模块生成排序信号二并发送至配对连接模块。

在一个优选的实施方式中，电流跳动值表示电流在一定时间范围内的波动程度。它用于衡量给水机组电流的稳定性和变化情况；电流跳动值的计算步骤为：

S1，将收集到的电流数据求平均值，即所有数据点的总和除以数据点的数量，得到平均电流值；

S2，对每个电流数据点，计算其与平均电流值之间的偏差，即数据点减去平均值的结果；

S3，对每个偏差值进行平方运算，得到偏差平方值；

S4，将所有偏差平方值相加，并除以数据点的数量，得到方差；

润滑液变质速度表示润滑液在使用过程中发生变质的速度或程度，用于体现给水机组的机械密封性能；通过润滑液指标的差异除以恶化时间间隔得到变质速度；

振动恶化指数是用来评估机组振动情况的指标，它表示机组振动引起的设备恶化程度；对采集到的振动数据进行收集，记录给水机组初始时间阶段的加速度振动值，采集给水机组当前阶段的加速度振动值，计算初始施加和当前阶段的时间间隔，将当前阶段的加速度振动值减去初始阶段的加速度振动值后再除以时间得到振动恶化指数；

供水压力异常率表示供水系统在一定时间范围内发生压力异常的频率或比例，用于评估供水系统的稳定性和压力控制能力；根据定义的异常压力范围，统计在单位时间内出现的异常压力事件的频次；将异常压力事件的频次减去异常压力事件的频次标准值后再除去异常压力事件的频次标准值得到供水压力异常率。

在一个优选的实施方式中，第二判断模块的具体运行内容包括：

设置给水机组状态系数阈值，将给水机组状态系数与给水机组状态系数阈值进行比较，若给水机组状态系数小于给水机组系数阈值，说明给水机组使用状态良好，标记为合格给水机组，按照给水机组状态系数从小到大生成排序表二；若给水机组状态系数阈值大于或等于给水机组状态系数阈值，说明给水机组使用状态低于预期，标记为不良给水机组，发出警报，提示相关人员到场维护或更换；

第二判断模块生成排序信号二并发送至配对连接模块。

在一个优选的实施方式中，配对连接模块根据的具体运行过程包括：

获取排序表一和排序表二后，变频器以及给水机组依据排序表一和排序表二顺序进行连接，变频器和给水机组之间的通断通过控制断路器执行；

配对连接模块生成配对信号并发送至配对分析模块。

在一个优选的实施方式中，配对分析模块的具体运行过程包括：

在一个特定的时间点采集变频器和给水机组重新连接过后的电能转化偏差率，供水压力稳定指数，将电能转化偏差率、供水压力稳定指数分别标记为PEC、WPSI；

将电能转化偏差率、供水压力稳定指数通过归一化公式建立匹配评估系数，表达式为：mac＝αPEC+βWPSI，式中，MAC为匹配评估系数，α、β分别为电能转化偏差率、供水压力稳定指数的比例系数，且α、β均大于0。

在一个优选的实施方式中，电能转化偏差率表示电能在转化过程中的偏差程度，用于衡量给水机组在将输入的电能转化为机械能时，与理论预期值之间的差异；电能转化偏差率＝|(输出机械功-输入电能)/输入电能|；

供水压力稳定指数用于体现供水系统中水压的稳定性，用于表示供水系统在一定时间范围内供水压力的波动情况；供水压力稳定指数＝供水压力标准差/供水压力均值。

在一个优选的实施方式中，获取一段时间内的若干个匹配评估系数，将获取的匹配评估系数建立数据集合，将数据集合标记为B，B＝{mac1、mac2、mac3、......、macN}，N表示数据集合内匹配评估系数的数量，j为数据集合内匹配评估系数的数量，j＝{1、2、3、......、N}，且N为正整数；

求出数据集合的平均值和离散程度值，数据集合的离散程度值的计算公式为：式中，macLS为数据集合的离散程度值，/>为数据集合的平均值，分别设置数据集合的平均值阈值和离散程度阈值，将数据集合的平均值和数据集合的平均值阈值进行比较，数据集合的离散程度值和离散程度阈值进行比较；

若数据集合的平均值小于数据集合的平均值阈值，表示变频器和给水机组重新连接后节能效果优于预期，生成连接成功信号；

若数据集合的平均值大于或等于数据集合的平均值阈值，且数据集合的离散程度值大于或等于离散程度阈值，表示变频器和给水机组重新连接后节能效果不稳定，生成连接不稳定信号；

若数据集合的平均值大于或等于数据集合的平均值阈值，且数据集合的离散程度值小于离散程度阈值，表示变频器和给水机组重新连接后节能效果差，生成连接失败信号。

有益效果：

1.通过采集变频器谐波失真、运行故障程度、输出频率稳定性通过归一化公式建立变频器状态系数，通过将变频器状态系数与变频器状态系数阈值进行比较，对变频器状态系数大于或等于变频器状态系数阈值的变频器进行排序，对变频器状态系数小于变频器状态系数阈值的进行预警，以便于及时采取措施，方便及时发现和解决潜在的问题，提高变频器的可靠性和安全性；通过采集电流跳动值、润滑液变质速度、振动恶化指数、供水压力异常率通过归一化公式建立给水机组状态系数，通过将给水机组状态系数与给水机组状态系数阈值进行比较，对给水机组状态系数小于给水机组系数阈值的给水机组进行排序表；对给水机组状态系数阈值大于或等于给水机组状态系数阈值进行预警，以便于及时采取措施，方便及时发现和解决潜在的问题，提高给水机组的可靠性和安全性；

2.通过获取变频器的变频器状态系数以及给水机组的给水机组状态系数，分析变频器以及给水机组的状态情况，并依此对生成排序表一和排序表二，通过将排序表一和排序表二的排序将变频器和给水机组一一对应重新搭配到一起，有利于提高给水机组的能源利用率，更加节能高效；

3.通过采集变频器和给水机组重新连接过后的电能转化偏差率，供水压力稳定指数建立匹配评估系数，根据匹配评估系数对变频器和给水机组重新连接过后的效果进行判断，根据判断信号做出相应的决策，当变频器和给水机组重新连接过后节能效果不稳定时，根据节能效果进行进一步的调整，当变频器和给水机组重新连接过后节能效果差时，重新分配变频器与给水机组进行连接，进而能够对重新分配连接后效果进行监督，及时发现问题并解决问题，实现对给水机组节能更好的管理。

附图说明

图1为本发明一种变流变压给水机组节能控制系统的结构示意图。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明一种变流变压给水机组节能控制系统。

图1给出了本发明一种变流变压给水机组节能控制系统，包括第一参数采集模块、第一判断模块、第二参数采集模块、第二判断模块、配对连接模块、配对分析模块；

第一参数采集模块用于采集变频器的各项参数建立变频器状态系数；第一参数采集模块生成状态信号一并发送至第一判断模块；

第一判断模块根据变频器状态系数以及变频器状态系数阈值对变频器进行筛选判断，并生成排序表一；第一判断信号生成排序信号一发送至配对连接模块；

第二参数采集模块用于采集给水机组的各项参数建立给水机组状态系数：第二参数采集模块生成状态信号二并发送至第二判断模块；

第二判断模块根据给水机组状态系数以及给水机组状态系数阈值对给水机组进行筛选判断；第二判断模块生成排序信号二并发送至配对连接模块；

配对连接模块根据排序表一和排序表二将变频器与给水机组进行一一对应连接；配对连接模块生成配对信号并发送至配对分析模块；

配对分析模块采集重新连接的变频器和给水机组的各项参数建立匹配评估系数，根据匹配评估系数评估重新连接后效果并对应作出进一步的调整。

第一参数采集模块的具体运行过程包括：

为时间对给水机组的更好控制作用和节能作用，现有的给水机组都搭配单独的变频器进行使用，变频器可以根据实际需求调整给水机组的运行速度和输出功率，使其能够在不同负荷情况下自动调节运行频率，变频器能够根据管网压力的实时变化，智能调节给水机组的运行速度，保持恒定的水压稳定性，通过变频器调整给水机组的启停频率和运行速度，可以减少设备的启停次数，减轻电机和机械设备的磨损，因此变频器状态好坏对给水机组运行起到至关重要的作用。

采集变频器的谐波失真、运行故障程度、输出频率稳定性，将谐波失真、运行故障程度以及输出频率稳定性依次标记为THD、FFR、OFS；

将谐波失真、运行故障程度、输出频率稳定性通过归一化公式建立变频器状态系数，表达式为：

式中，VCI为变频器状态系数，k₁、k₂、k₃分别为谐波失真、运行故障程度、输出频率稳定性的比例系数，且k₁、k₂、k₃均大于0；

变频器状态系数用于体现变频器的整体运行状态和性能水平，变频器状态系数越大说明变频器的谐波失真较低、运行故障程度较小、输出频率稳定性较好，这意味着变频器运行得更为稳定、可靠，输出频率的精确性和稳定性较高。

第一参数采集模块生成状态信号一并发送至第一判断模块。

谐波失真度的获取逻辑为：

谐波失真度表示变频器输出电压或电流中存在的谐波成分的程度，用于体现评估变频器输出质量；

变频器的谐波失真计算需要采集基波和各谐波分量的电压或电流信号。

具体而言，需要采集以下参数：

1.基波分量的电压或电流幅值(V1)：表示主要频率分量的幅值；

2.各谐波分量的电压或电流幅值(Vh)：表示对应谐波频率分量的幅值。

这些参数可以通过使用专用的电压或电流传感器：通过安装在变频器输出端口的传感器来测量基波和谐波分量的幅值；

谐波失真的计算公式为:THD＝(sqrt(Vh^2+Vh^2+...+Vn^2)/V1)

其中，Vh表示各谐波分量的电压或电流幅值，Vn表示第n个谐波分量的幅值，V1表示基波分量的电压或电流幅值；

谐波失真越小越好，因为较小的谐波失真意味着变频器输出的电压或电流中的谐波分量较小，信号质量较高。高谐波失真可能会导致电力系统中的谐波问题，如设备运行不稳定、产生干扰、损坏设备等。因此，较小的谐波失真对于保证变频器及其接入系统的正常运行非常重要，因此谐波失真和变频器状态系数成正比关系。

运行故障程度的获取逻辑为：

运行故障程度表示变频器在使用过程中出现故障的频率、严重程度和影响范围，用于评估变频器的可靠性和稳定性；

所需采集的参数：

1.故障发生次数：记录在一定时间内发生的故障次数；

2.运行时间：记录变频器的总运行时间；

3.维修时间：记录进行维修或修复故障所花费的时间；

这些参数可以通过以下方式进行采集和计算：

1.故障发生次数：在变频器中安装故障记录器或故障监测系统，记录每次故障发生的时间和类型。通过统计故障记录的次数可以得到故障发生次数；

2.运行时间：使用变频器自带的运行时间计数器或使用外部计时器来记录变频器的总运行时间；

3.维修时间：当发生故障并进行维修时，记录维修开始时间和结束时间。通过计算维修结束时间减去维修开始时间，可以得到维修时间；

计算变频器的运行故障程度可以使用以下公式：

运行故障程度＝(故障发生次数×维修时间)/运行时间；

运行故障程度的计算公式考虑了故障发生的频率和故障修复所需的时间。通过将故障发生次数乘以维修时间，并除以总运行时间，可以得到一个指示变频器运行故障程度的指标；

运行故障程度越大表示变频器的故障频率较高，并且修复所需的时间较长。这可能意味着变频器的可靠性较低，需要更多的维护和关注。相反，运行故障程度越小表示变频器的故障频率较低，并且修复所需的时间较短，说明变频器的可靠性较高。根据实际需求，可以设定一定的阈值来判断运行故障程度的好坏，因此运行故障程度和变频器状态系数成正比关系。

输出频率稳定性的获取逻辑为：

输出频率稳定性表示变频器在工作过程中能够维持所需的输出频率的程度，体现变频器控制电机转速的精度和稳定性；

所需采集的参数：

输出频率波动：记录在单位时间内输出频率的变化情况

这个参数可以通过以下方式进行采集和计算：

输出频率波动：使用频率计或振动传感器等测量设备，以一定时间间隔采集变频器的输出频率数据。通过计算采集数据的标准差，得到输出频率的波动程度；

计算输出频率稳定性可以使用以下公式：

输出频率稳定性＝1-(输出频率波动/平均输出频率)

输出频率稳定性的计算公式考虑了输出频率的波动程度与平均输出频率之间的比值。通过将输出频率波动除以平均输出频率，并用1减去这个比值，可以得到一个指示输出频率稳定性的指标；

输出频率稳定性越大表示变频器的输出频率变化较小，稳定性较高。这意味着变频器可以提供更可靠、精确地输出频率，适用于对频率稳定性要求较高的应用。相反，输出频率稳定性越小表示变频器的输出频率变化较大，稳定性较低。这可能导致输出频率的不准确或波动较大，不适合对频率稳定性要求较高的应用，因此输出频率稳定性和变频器状态系数成反比关系。

第一判断模块的具体运行过程包括：

设置变频器状态系数阈值，将变频器状态系数与变频器状态系数阈值进行比较，若变频器状态系数大于或等于变频器系数阈值，说明变频器使用状态良好，标记为合格变频器，按照变频器状态系数从大到小生成排序表一；若变频器状态系数阈值小于变频器状态系数阈值，说明变频器使用状态低于预期，标记为不良变频器，发出警报，提示相关人员到场维护或更换；

本申请通过采集变频器谐波失真、运行故障程度、输出频率稳定性通过归一化公式建立变频器状态系数，通过将变频器状态系数与变频器状态系数阈值进行比较，对变频器状态系数大于或等于变频器状态系数阈值的变频器进行排序，对变频器状态系数小于变频器状态系数阈值的进行预警，以便于及时采取措施，方便及时发现和解决潜在的问题，提高变频器的可靠性和安全性。

给水机组的正常运行是实现优质供水服务的前提，如果给水机组存在故障、损坏或设计不合理等问题，即使使用变频器也无法彻底解决这些问题。在搭配变频器之前，确保给水机组本身处于最佳状态非常重要，因此，在使用变频器之前，需要确保给水机组经过充分的维护和检修，为此需要对给水机组的使用状态进行评估。

第一判断信号生成排序信号一发送至配对连接模块。

第二参数采集模块的具体运行过程包括：

采集给水机组的电流跳动值、润滑液变质速度、振动恶化指数、供水压力异常频次，将电流跳动值、润滑液变质速度、振动恶化指数、供水压力异常率依次标记为：ACF、QLC、VD I、WPPFC；

将电流跳动值、润滑液变质速度、振动恶化指数、供水压力异常率通过归一化公式建立给水机组状态系数，表达式为：

式中，MCI为给水机组状态系数，a₁、a₂、a₃、a₄分别为电流跳动值、润滑液变质速度、振动恶化指数、供水压力异常率的比例系数，且a₁、a²、a₃、a₄均大于0；

第二判断模块生成排序信号二并发送至配对连接模块。

给水机组状态系数用于体现该机组的整体状态或健康程度，较小的状态系数表示机组状态较好，健康程度较高。这意味着机组的各项指标、参数或特征处于正常范围内，不存在明显的故障、损坏或异常情况；相反，较大的状态系数暗示机组存在一定的问题或异常，这意味着机组的某些指标、参数或特征偏离了正常范围，存在故障、损坏、磨损或其他不良情况。

电流跳动值的获取逻辑为：

电流跳动值表示电流在一定时间范围内的波动程度。它用于衡量给水机组电流的稳定性和变化情况；

收集电流数据：通过传感器或电流监测设备获取给水机组的电流数据。可以选择适当的时间间隔进行采样，以获得足够的数据点；

计算平均值：将收集到的电流数据求平均值，即所有数据点的总和除以数据点的数量，得到平均电流值；

计算偏差值：对每个电流数据点，计算其与平均电流值之间的偏差，即数据点减去平均值的结果；

计算偏差平方值：对每个偏差值进行平方运算，得到偏差平方值；

计算方差：将所有偏差平方值相加，并除以数据点的数量，得到方差；

方差作为衡量电流数据跳动离散程度的指标，较大的方差或标准差表示电流数据的离散程度较高，即电流波动较大；

润滑液变质速度的获取逻辑为：

润滑液变质速度表示润滑液在使用过程中发生变质的速度或程度，用于体现给水机组的机械密封性能；

初始润滑液质量评估：对初始润滑液样本进行质量评估，包括酸碱度的测量和观察。记录下初始润滑液的质量状态；

定期润滑液质量测量：在一定时间间隔内，定期对润滑液进行质量测量；

比较质量指标变化：将每次测量得到的润滑液指标与初始润滑液指标进行比较。观察润滑液酸碱度指标的变化情况；

计算变质速度：根据润滑液指标的变化情况和时间间隔，计算润滑液的变质速度。通过润滑液指标的差异除以恶化时间间隔得到变质速度；

润滑液变质速度越大说明润滑液质量下降速度越快，说明给水机组出现了某种问题，会影响给水机组的健康状态，因此润滑液变质速度和给水机组状态系数成；

振动恶化指数的获取逻辑为：

振动恶化指数是用来评估机组振动情况的指标，它表示机组振动引起的设备恶化程度；

振动数据采集：使用振动传感器对给水机组进行振动数据的采集。振动传感器通常安装在机组的泵体位置，以获取机组振动的实时数据；

数据处理和分析：对采集到的振动数据进行收集，记录给水机组初始时间阶段的加速度振动值，采集给水机组当前阶段的加速度振动值，计算初始施加和当前阶段的时间间隔，将当前阶段的加速度振动值减去初始阶段的加速度振动值后再除以时间得到振动恶化指数；其中，加速度振动值表示物体在单位时间内发生的速度变化，通常以米/秒²(m/s²)为单位；

振动恶化指数越高，说明给水机组在间隔时间内的振动变化越大，说明给水机组的部件存在磨损、损坏的情况，老化速度加快，因此振动恶化指数和给水机组状态系数成正比关系；

供水压力异常率的获取逻辑为：

供水压力异常率表示供水系统在一定时间范围内发生压力异常的频率或比例，用于评估供水系统的稳定性和压力控制能力；

压力传感器数据采集：在给水机组的供水管道上安装压力传感器，对给水机组的供水压力进行实时监测和数据采集；

定义异常压力：根据给水机组的工作要求和设定的压力范围，定义正常供水压力的范围；

异常压力频次计算：根据定义的异常压力范围，统计在单位时间内出现的异常压力事件的频次；将异常压力事件的频次减去异常压力事件的频次标准值后再除去异常压力事件的频次标准值得到供水压力异常率；

第二判断模块的具体运行内容包括：

设置给水机组状态系数阈值，将给水机组状态系数与给水机组状态系数阈值进行比较，若给水机组状态系数小于给水机组系数阈值，说明给水机组使用状态良好，标记为合格给水机组，按照给水机组状态系数从小到大生成排序表二；若给水机组状态系数阈值大于或等于给水机组状态系数阈值，说明给水机组使用状态低于预期，标记为不良给水机组，发出警报，提示相关人员到场维护或更换；

第二判断模块生成排序信号二并发送至配对连接模块。

本申请通过采集电流跳动值、润滑液变质速度、振动恶化指数、供水压力异常率通过归一化公式建立给水机组状态系数，通过将给水机组状态系数与给水机组状态系数阈值进行比较，对给水机组状态系数小于给水机组系数阈值的给水机组进行排序表；对给水机组状态系数阈值大于或等于给水机组状态系数阈值进行预警，以便于及时采取措施，方便及时发现和解决潜在的问题，提高给水机组的可靠性和安全性。

配对连接模块根据的具体运行过程包括：

获取排序表一和排序表二后，变频器以及给水机组依据排序表一和排序表二顺序进行连接，变频器和给水机组之间的通断通过控制断路器执行；

配对连接模块生成配对信号并发送至配对分析模块。

例如，假设有排序表一有排序为变频器1、变频器2、变频器3的三台变频器，排序表2有排序为给水机组1、给水机组2、给水机组3的三台给水机组，现在根据排序顺序，将变频器1与给水机组1、变频器2与给水机组2、变频器3与给水机组3分别单独相连。

本申请通过获取变频器的变频器状态系数以及给水机组的给水机组状态系数，分析变频器以及给水机组的状态情况，并依此对生成排序表一和排序表二，通过将排序表一和排序表二的排序将变频器和给水机组一一对应重新搭配到一起，有利于提高给水机组的能源利用率，更加节能高效。

配对分析模块的具体运行过程包括：

在一个特定的时间点采集变频器和给水机组重新连接过后的电能转化偏差率，供水压力稳定指数，将电能转化偏差率、供水压力稳定指数分别标记为PEC、WPSI；

将电能转化偏差率、供水压力稳定指数通过归一化公式建立匹配评估系数，表达式为：mac＝αPEC+βWPSI，式中，MAC为匹配评估系数，α、β分别为电能转化偏差率、供水压力稳定指数的比例系数，且α、β均大于0；

电能转化偏差率的获取逻辑为：

电能转化偏差率表示电能在转化过程中的偏差程度，用于衡量给水机组在将输入的电能转化为机械能时，与理论预期值之间的差异；

确定输入电能和输出机械功：确定给水机组的输入电能，即电源供给的电能，以及输出机械功，即水泵提供的机械功率；

测量输入电能：使用电表，测量给水机组的输入电能。测量输入电压和电流；

测量输出机械功：测量给水机组的输出机械功，通过测量给水机组的电流和电压，并计算输出功率；

计算电能转化偏差率：将输出机械功与输入电能进行比较，并计算电能转化偏差率；

电能转化偏差率＝|(输出机械功-输入电能)/输入电能|

电能转化偏差率越低：表示给水机组在电能转化过程中的损耗或误差较小，这意味着机组能够较高效地将输入的电能转化为输出的机械功，能量损失较少；

电能转化偏差率越高：表示给水机组在电能转化过程中的损耗或误差较大，这意味着机组在将输入电能转化为输出机械功时存在较大的能量损失或转化效率较低；

供水压力稳定指数的获取逻辑为：

供水压力稳定指数用于体现供水系统中水压的稳定性，用于表示供水系统在一定时间范围内供水压力的波动情况；

收集一定时间范围内的供水压力数据，例如每小时或每日记录的压力值；

计算这些压力数据的均值和标准差；

供水压力稳定指数＝供水压力标准差/供水压力均值

较低的供水压力稳定指数表示供水系统的压力稳定性较好，水压波动较小，用户的供水需求能够得到稳定满足；较高的供水压力稳定指数则可能表示供水系统存在较大的压力波动，用户可能面临水压不稳定的问题。

获取一段时间内的若干个匹配评估系数，将获取的匹配评估系数建立数据集合，将数据集合标记为B，B＝{mac1、mac2、mac3、......、macN}，N表示数据集合内匹配评估系数的数量，j为数据集合内匹配评估系数的数量，j＝{1、2、3、......、N}，且N为正整数；

求出数据集合的平均值和离散程度值，数据集合的离散程度值的计算公式为：式中，macLS为数据集合的离散程度值，/>为数据集合的平均值，分别设置数据集合的平均值阈值和离散程度阈值，将数据集合的平均值和数据集合的平均值阈值进行比较，数据集合的离散程度值和离散程度阈值进行比较；

若数据集合的平均值小于数据集合的平均值阈值，表示变频器和给水机组重新连接后节能效果优于预期，生成连接成功信号，提示继续连接在一块；

若数据集合的平均值大于或等于数据集合的平均值阈值，且数据集合的离散程度值大于或等于离散程度阈值，表示变频器和给水机组重新连接后节能效果不稳定，生成连接不稳定信号，提示需要根据节能效果进行进一步的调整；

若数据集合的平均值大于或等于数据集合的平均值阈值，且数据集合的离散程度值小于离散程度阈值，表示变频器和给水机组重新连接后节能效果差，生成连接失败信号，提示需要重新分配变频器与给水机组进行连接。

本申请通过采集变频器和给水机组重新连接过后的电能转化偏差率，供水压力稳定指数建立匹配评估系数，根据匹配评估系数对变频器和给水机组重新连接过后的效果进行判断，根据判断信号做出相应的决策，当变频器和给水机组重新连接过后节能效果不稳定时，根据节能效果进行进一步的调整，当变频器和给水机组重新连接过后节能效果差时，重新分配变频器与给水机组进行连接，进而能够对重新分配连接后效果进行监督，及时发现问题并解决问题，实现对给水机组节能更好的管理。

上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数以及阈值选取由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。

上述实施例，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时，上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令或计算机程序。在计算机上加载或执行所述计算机指令或计算机程序时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以为通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集合的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质。半导体介质可以是固态硬盘。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，ROM)、随机存取存储器(randomaccessmemory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或更换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同更换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种变流变压给水机组节能控制系统，其特征在于，包括第一参数采集模块、第一判断模块、第二参数采集模块、第二判断模块、配对连接模块、配对分析模块；

第一参数采集模块用于采集变频器的各项参数建立变频器状态系数；第一参数采集模块生成状态信号一并发送至第一判断模块；

第一判断模块根据变频器状态系数以及变频器状态系数阈值对变频器进行筛选判断，并生成排序表一；第一判断信号生成排序信号一发送至配对连接模块；

第二参数采集模块用于采集给水机组的各项参数建立给水机组状态系数：第二参数采集模块生成状态信号二并发送至第二判断模块；

第二判断模块根据给水机组状态系数以及给水机组状态系数阈值对给水机组进行筛选判断；第二判断模块生成排序信号二并发送至配对连接模块；

配对连接模块根据排序表一和排序表二将变频器与给水机组进行一一对应连接；配对连接模块生成配对信号并发送至配对分析模块；

配对分析模块采集重新连接的变频器和给水机组的各项参数建立匹配评估系数，根据匹配评估系数评估重新连接后效果并对应作出进一步的调整。

2.根据权利要求1所述的一种变流变压给水机组节能控制系统，其特征在于：第一参数采集模块的具体运行过程包括：

采集变频器的谐波失真、运行故障程度、输出频率稳定性，将谐波失真、运行故障程度以及输出频率稳定性依次标记为THD、FFR、OFS；

将谐波失真、运行故障程度、输出频率稳定性通过归一化公式建立变频器状态系数，表达式为：

式中，VCI为变频器状态系数，k₁、k₂、k₃分别为谐波失真、运行故障程度、输出频率稳定性的比例系数，且k₁、k₂、k₃均大于0；

第一参数采集模块生成状态信号一并发送至第一判断模块。

3.根据权利要求2所述的一种变流变压给水机组节能控制系统，其特征在于：

谐波失真度表示变频器输出电压或电流中存在的谐波成分的程度，用于体现评估变频器输出质量；谐波失真度的计算公式为：THD＝(sqrt(Vh^2+Vh^2+...+Vn^2)/V1)，其中，Vh表示各谐波分量的电压或电流幅值，Vn表示第n个谐波分量的幅值，V1表示基波分量的电压或电流幅值；

运行故障程度表示变频器在使用过程中出现故障的频率、严重程度和影响范围，用于评估变频器的可靠性和稳定性；运行故障程度＝(故障发生次数×维修时间)/运行时间；

输出频率稳定性表示变频器在工作过程中能够维持所需的输出频率的程度，体现变频器控制电机转速的精度和稳定性；输出频率稳定性＝1-(输出频率波动/平均输出频率)。

4.根据权利要求5所述的一种变流变压给水机组节能控制系统，其特征在于：第一判断模块的具体运行过程包括：

设置变频器状态系数阈值，将变频器状态系数与变频器状态系数阈值进行比较，若变频器状态系数大于或等于变频器系数阈值，说明变频器使用状态良好，标记为合格变频器，按照变频器状态系数从大到小生成排序表一；若变频器状态系数阈值小于变频器状态系数阈值，说明变频器使用状态低于预期，标记为不良变频器，发出警报，提示相关人员到场维护或更换；

第一判断信号生成排序信号一发送至配对连接模块。

5.根据权利要求4所述的一种变流变压给水机组节能控制系统，其特征在于：第二参数采集模块的具体运行过程包括：

采集给水机组的电流跳动值、润滑液变质速度、振动恶化指数、供水压力异常频次，将电流跳动值、润滑液变质速度、振动恶化指数、供水压力异常率依次标记为：ACF、QLC、VDI、WPPFC；

将电流跳动值、润滑液变质速度、振动恶化指数、供水压力异常率通过归一化公式建立给水机组状态系数，表达式为：

式中，MCI为给水机组状态系数，a₁、a₂、a₃、a₄分别为电流跳动值、润滑液变质速度、振动恶化指数、供水压力异常率的比例系数，且a₁、a₂、a₃、a₄均大于0；

第二判断模块生成排序信号二并发送至配对连接模块。

6.根据权利要求5所述的一种变流变压给水机组节能控制系统，其特征在于：

电流跳动值表示电流在一定时间范围内的波动程度。它用于衡量给水机组电流的稳定性和变化情况；电流跳动值的计算步骤为：

S1，将收集到的电流数据求平均值，即所有数据点的总和除以数据点的数量，得到平均电流值；

S2，对每个电流数据点，计算其与平均电流值之间的偏差，即数据点减去平均值的结果；

S3，对每个偏差值进行平方运算，得到偏差平方值；

S4，将所有偏差平方值相加，并除以数据点的数量，得到方差；

润滑液变质速度表示润滑液在使用过程中发生变质的速度或程度，用于体现给水机组的机械密封性能；通过润滑液指标的差异除以恶化时间间隔得到变质速度；

振动恶化指数是用来评估机组振动情况的指标，它表示机组振动引起的设备恶化程度；对采集到的振动数据进行收集，记录给水机组初始时间阶段的加速度振动值，采集给水机组当前阶段的加速度振动值，计算初始施加和当前阶段的时间间隔，将当前阶段的加速度振动值减去初始阶段的加速度振动值后再除以时间得到振动恶化指数；

供水压力异常率表示供水系统在一定时间范围内发生压力异常的频率或比例，用于评估供水系统的稳定性和压力控制能力；根据定义的异常压力范围，统计在单位时间内出现的异常压力事件的频次；将异常压力事件的频次减去异常压力事件的频次标准值后再除去异常压力事件的频次标准值得到供水压力异常率。

7.根据权利要求6所述的一种变流变压给水机组节能控制系统，其特征在于：第二判断模块的具体运行内容包括：

设置给水机组状态系数阈值，将给水机组状态系数与给水机组状态系数阈值进行比较，若给水机组状态系数小于给水机组系数阈值，说明给水机组使用状态良好，标记为合格给水机组，按照给水机组状态系数从小到大生成排序表二；若给水机组状态系数阈值大于或等于给水机组状态系数阈值，说明给水机组使用状态低于预期，标记为不良给水机组，发出警报，提示相关人员到场维护或更换；

第二判断模块生成排序信号二并发送至配对连接模块。

8.根据权利要求7所述的一种变流变压给水机组节能控制系统，其特征在于：配对连接模块根据的具体运行过程包括：

获取排序表一和排序表二后，变频器以及给水机组依据排序表一和排序表二顺序进行连接，变频器和给水机组之间的通断通过控制断路器执行；

配对连接模块生成配对信号并发送至配对分析模块。

9.根据权利要求8所述的一种变流变压给水机组节能控制系统，其特征在于：配对分析模块的具体运行过程包括：

在一个特定的时间点采集变频器和给水机组重新连接过后的电能转化偏差率，供水压力稳定指数，将电能转化偏差率、供水压力稳定指数分别标记为PEC、WPSI；

将电能转化偏差率、供水压力稳定指数通过归一化公式建立匹配评估系数，表达式为：mac＝αPEC+βWPSI，式中，MAC为匹配评估系数，α、β分别为电能转化偏差率、供水压力稳定指数的比例系数，且α、β均大于0。

10.根据权利要求9所述的一种变流变压给水机组节能控制系统，其特征在于：

电能转化偏差率表示电能在转化过程中的偏差程度，用于衡量给水机组在将输入的电能转化为机械能时，与理论预期值之间的差异；电能转化偏差率＝|(输出机械功-输入电能)/输入电能|；

供水压力稳定指数用于体现供水系统中水压的稳定性，用于表示供水系统在一定时间范围内供水压力的波动情况；供水压力稳定指数＝供水压力标准差/供水压力均值。

11.根据权利要求10所述的一种变流变压给水机组节能控制系统，其特征在于：

获取一段时间内的若干个匹配评估系数，将获取的匹配评估系数建立数据集合，将数据集合标记为B，B＝{mac1、mac2、mac3、......、macN}，N表示数据集合内匹配评估系数的数量，j为数据集合内匹配评估系数的数量，j＝{1、2、3、......、N}，且N为正整数；

求出数据集合的平均值和离散程度值，数据集合的离散程度值的计算公式为：式中，macLS为数据集合的离散程度值，/>为数据集合的平均值，分别设置数据集合的平均值阈值和离散程度阈值，将数据集合的平均值和数据集合的平均值阈值进行比较，数据集合的离散程度值和离散程度阈值进行比较；

若数据集合的平均值小于数据集合的平均值阈值，表示变频器和给水机组重新连接后节能效果优于预期，生成连接成功信号；

若数据集合的平均值大于或等于数据集合的平均值阈值，且数据集合的离散程度值大于或等于离散程度阈值，表示变频器和给水机组重新连接后节能效果不稳定，生成连接不稳定信号；

若数据集合的平均值大于或等于数据集合的平均值阈值，且数据集合的离散程度值小于离散程度阈值，表示变频器和给水机组重新连接后节能效果差，生成连接失败信号。