CN117200463B - 一种智慧电力监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及能源监测技术领域，提供一种智慧电力监控系统及方法，通过自学习用电设备的用电规律，并根据用电设备之间的优先级及业务关联关系，对用电设备的运行进行控制，已达到节约能耗的目的，另外本发明还可以通过能源分配中心，对各种备用能源进行监测评估，匹配给相适应的用电设备，从而实现能源再利用，更近一步地缩小了用电系统的能耗。

Description

一种智慧电力监控系统及方法

技术领域

本发明涉及能源监测技术领域，尤其涉及一种智慧电力监控系统及方法。

背景技术

随着全球资源和环境压力不断增大，可再生电能占终端能源消费比重逐年增高，预计到2025年，比重将突破30%，用户对供电可靠性和电能质量的要求不断提升，灵活、简洁、安全、经济、节能的智能电网将是未来发展方向，也是所有电力用户的迫切需求。

目前商业楼宇、工厂、小区等都是用电大户，能耗高、供电可靠性要求高，配电房内的电气运行维护通常由传统人工巡检方式进行，由于运维人员专业能力及检测手段有限，配电房内的电气设备异常情况不能及时发现；因为测量设备监测范围的局限性，设备运行过程中存在的安全隐患也无法及时预警和干预。

传统的配电网络是初次建设时配置好后，日常运行过程中对设备运行缺乏实施监管，也不能针对各设备的运行情况进行调整，能源消耗大，造成不必要的能源浪费。另一方面，面临地球能源越来也匮乏的现状，各界呼吁要充分利用各种能源，希望能够将各种其他的能源转化为电能，供各用电大户使用，实现能源再利用。

发明内容

本发明针对上述用电系统不够节能的问题，通过对配电室内电气设备、能耗计量采集及用电环境的全面监测，利用大数据、云计算、AI分析、互联网等技术对配电设备进行远程数据采集和智能监测，能及时有效地发现异常数据，从而能及时地对设备隐患和故障等提供预警和干预，为安全、可靠用电提供保障。

为实现上述目的，本发明提出一种集智能配电监控运维服务、综合能源服务和智能售配电一体化服务的智慧电力监控系统及方法，具体的技术方案如下：

一种智慧电力监控系统，包括多个用电设备、传感器、通信系统、监测中心、供电系统，所述供电系统包括控制中心，所述多个用电设备包括多个用电设备组，所述用电设备组之间存在第一业务关联关系，所述用电设备组内的用电设备之间存在第二业务关联关系，所述控制中心包括自学习模块，所述自学习模块可自学习所述用电设备的用电规律并存储，所述控制中心根据用电设备组的优先级、用电设备的用电规律和/或业务关联关系控制所述用电设备的运行。

不同的业务需求，不同的生产线，不同的时间段，各设备的运行必要性、能耗等不同，每个设备在不同时间段，和不同设备进行协同运行时的能耗可能都不相同，这些运行规律靠人工是无法识别的。本发明根据业务关联关系，将用电设备进行分组，将业务上需要同时运行的设备分成一组，便于同时控制这些设备的运行，或者某一组设备的运行必须要有另一组设备的运行为前提，那么这两组设备也需要同时控制运行。另外，本发明具有自学习功能，可以对各用电设备的用电规律进行自学习，掌握各用电设备用电的规律，比如运行时间段、电压峰值、电流峰值、电压或电流峰值出现的时间点和持续时长等，结合用电设备的这些特点，来智能调整各用电设备的运行，以节约能源。

进一步地，为了充分利用各种能源，使其成为电力系统的备用能源，同时实现了电力系统能源供应多元化，本发明供电系统还包括能源分配中心，用于提供备用能源为电力系统供电，所述备用能源包括电能、热能、太阳能、化学能、机械能、辐射能、核能、光能、潮汐能、势能中的一种或多种。

进一步地，本发明所述能源分配中心包括：

备用能源测算模块，用于测算所述备用能源能够提供的供电参数；

分析判断模块，用于根据用电设备组的优先级、用电设备的用电规律和/或业务关联关系，匹配能够满足要求的所述备用能源；

能源分配模块，将匹配成功的备用电源与用电设备相关联，实现备用电源为相应的用电设备供电。

备用能源测算模块是为了全面掌握备用能源的相关信息，例如供电参数信息，从而更好地匹配与之相适应的用电设备，通过备用能源测算模块测算各个备用能源能够提供的供电参数，比如供电电压、电流、电量、负载调整率、输入调整率、温度调整率、保持时间、峰值电压、峰值电流，比如如果备用能源为太阳能和化学能，那么对于太阳能，能源测算模块则需要根据天气变化情况测算日照强度、日照时长、气温等参数，根据这些参数获取该太阳能够提供的电压、电流、电量、负载调整率、输入调整率、温度调整率、保持时间、峰值电压、峰值电流等；对于化学能，能源测算模块则需要根据化学原料的数量、种类、反应条件等因素，获取该化学能够提供的电压、电流、电量、负载调整率、输入调整率、温度调整率、保持时间、峰值电压、峰值电流等；由分析判断模块根据用电设备组的优先级、用电设备的用电规律和/或业务关联关系，分别评估该太阳能和化学能所能匹配的用电设备以及能够支撑该设备运行的时长等，然后通过能源分配模块，将用电设备与相匹配的太阳能或化学能相关联，实现备用电源为相应的用电设备供电。对于太阳能可尽量选择匹配在白天运行的设备。

进一步地，限定了用电规律的内容，用电规律包括工作电压、工作电流、峰值电压、峰值电流、用电量随时间的变化关系。

进一步地，限定了业务关联关系的内容，第一业务关联关系包括同时运行和/或先后运行和/或择一运行，所述第二业务关联关系包括同时运行。

此外，本发明还提供一种智慧电力监控方法，包括以下步骤：

监测中心监测各设备的运行；

供电系统的控制中心自学习所述用电设备的用电规律；

控制中心获取用电设备组间的第一业务关联关系和/或用电设备间的第二业务关联关系，按照第一业务关联关系和/或第二业务关联关系，建立用电设备组的优先级顺序和/或用电设备组之间的整体运行逻辑关系；

控制中心根据用电设备的用电规律和/或用电设备组的优先级和/或用电设备组的优先级顺序和/或用电设备组之间的整体运行逻辑关系控制所述用电设备的运行。

进一步地，控制中心将用电设备的用电规律和/或用电设备组的优先级顺序和/或用电设备组之间的整体运行逻辑关系传输至能源分配中心，能源分配中心测算所述备用能源能够提供的供电参数，并根据用电设备的用电规律和/或用电设备组的优先级顺序和/或用电设备组之间的整体运行逻辑关系匹配能够满足要求的所述备用能源，并将匹配成功的备用电源与用电设备相关联，实现备用电源为相应的用电设备供电；

控制中心根据用电设备的用电规律和/或用电设备组的优先级顺序和/或用电设备组之间的整体运行逻辑关系以及备用能源与用电设备的关联关系控制所述用电设备的运行。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过自学习用电设备的用电规律，并根据用电设备之间的优先级及业务关联关系，对用电设备的运行进行控制，已达到节约能耗的目的，另外本发明还可以通过能源分配中心，对各种备用能源进行监测评估，匹配给相适应的用电设备，从而实现能源再利用，更近一步地缩小了用电系统的能耗。

附图说明

图1是本发明系统示意图。

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明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

一种智慧电力监控系统，如图1所示，包括多个用电设备、传感器、通信系统、监测中心、供电系统，所述供电系统包括控制中心，所述多个用电设备包括多个用电设备组，所述用电设备组之间存在第一业务关联关系，所述用电设备组内的用电设备之间存在第二业务关联关系，所述控制中心包括自学习模块，所述自学习模块可自学习所述用电设备的用电规律并存储，所述控制中心根据用电设备组的优先级、用电设备的用电规律和/或业务关联关系控制所述用电设备的运行。

不同的业务需求，不同的生产线，不同的时间段，各设备的运行必要性、能耗等不同，每个设备在不同时间段，和不同设备进行协同运行时的能耗可能都不相同，这些运行规律靠人工是无法识别的。本实施例以医院电力监测系统为例对本发明进行阐述，挂号排队缴费系统、手术室、药房、空调系统、制冷系统、照明系统、治疗设备等各个环节都离不开电力的支持，根据业务关联关系，将以上用电设备进行分组，将业务上需要同时运行的设备分成一组，便于同时控制这些设备的运行，或者某一组设备的运行必须要有另一组设备的运行为前提，那么这两组设备也需要同时控制运行。第一业务关联关系包括同时运行和/或先后运行和/或择一运行，所述第二业务关联关系包括同时运行。

比如手术室要做手术离不开照明系统的支持，手术室和照明系统密不可分，必须同时运行，又如，药物分存储离不开制冷系统，制冷系统和药房密不可分，按照优先级，手术室（和照明系统）、治疗设备属于最重要的部门，应优先保证供电，其次是药房（和制冷系统），然后是空调系统、挂号排队缴费系统。另外，本实施例具有自学习功能，可以对各用电设备的用电规律进行自学习，掌握各用电设备用电的规律，用电规律包括工作电压、工作电流、峰值电压、峰值电流、用电量随时间的变化关系，比如运行时间段、电压峰值、电流峰值、电压或电流峰值出现的时间点和持续时长等，结合用电设备的这些特点，来智能调整各用电设备的运行，以节约能源。比如，空调系统在冬夏季用电频率较高耗电也较高，照明系统在夜间耗电最高，制冷系统在冬季用电能耗最低，食堂用电在一日三餐时间段用电能耗最高，其他时间段能耗较低。系统经过对这些设备的用电规律进行学习后，可根据这些规律和优先级对各环节的用电进行控制调整，将系统的总体能耗降至最低。

为了充分利用各种能源，使其成为电力系统的备用能源，同时实现了电力系统能源供应多元化，本实施例的供电系统还包括能源分配中心，用于提供备用能源为电力系统供电，所述备用能源包括电能、热能、太阳能、化学能、机械能、辐射能、核能、光能、潮汐能、势能中的一种或多种。比如，在日照充足的北方，可以考虑将太阳能、辐射能、光能、热能转化为电能应用于医院的电力供应，在沿海城市的医院，可以考虑将海浪机械能、潮汐能转化为电能应用于医院的电力供应，在靠近化学工厂或生物工厂的医院，可以考虑将化学能应用于医院的电力供应等。

本实施例的能源分配中心包括：

备用能源测算模块，用于测算所述备用能源能够提供的供电参数；

分析判断模块，用于根据用电设备组的优先级、用电设备的用电规律和/或业务关联关系，匹配能够满足要求的所述备用能源；

能源分配模块，将匹配成功的备用电源与用电设备相关联，实现备用电源为相应的用电设备供电。

备用能源测算模块是为了全面掌握备用能源的相关信息，例如供电参数信息，从而更好地匹配与之相适应的用电设备，通过备用能源测算模块测算各个备用能源能够提供的供电参数，比如供电电压、电流、电量、负载调整率、输入调整率、温度调整率、保持时间、峰值电压、峰值电流，比如如果备用能源为太阳能和化学能，那么对于太阳能，能源测算模块则需要根据天气变化情况测算日照强度、日照时长、气温等参数，根据这些参数获取该太阳能够提供的电压、电流、电量、负载调整率、输入调整率、温度调整率、保持时间、峰值电压、峰值电流等；对于化学能，能源测算模块则需要根据化学原料的数量、种类、反应条件等因素，获取该化学能够提供的电压、电流、电量、负载调整率、输入调整率、温度调整率、保持时间、峰值电压、峰值电流等；由分析判断模块根据用电设备组的优先级、用电设备的用电规律和/或业务关联关系，分别评估该太阳能和化学能所能匹配的用电设备以及能够支撑该设备运行的时长等，然后通过能源分配模块，将用电设备与相匹配的太阳能或化学能相关联，实现备用电源为相应的用电设备供电。对于太阳能可尽量选择匹配在白天运行的设备。

此外，本实施例的电力监控系统的电力监控方法，包括以下步骤：

监测中心监测各设备的运行；

供电系统的控制中心自学习所述用电设备的用电规律；

控制中心获取用电设备组间的第一业务关联关系和/或用电设备间的第二业务关联关系，按照第一业务关联关系和/或第二业务关联关系，建立用电设备组的优先级顺序和/或用电设备组之间的整体运行逻辑关系；

控制中心根据用电设备的用电规律和/或用电设备组的优先级和/或用电设备组的优先级顺序和/或用电设备组之间的整体运行逻辑关系控制所述用电设备的运行。

控制中心将用电设备的用电规律和/或用电设备组的优先级顺序和/或用电设备组之间的整体运行逻辑关系传输至能源分配中心，能源分配中心测算所述备用能源能够提供的供电参数，并根据用电设备的用电规律和/或用电设备组的优先级顺序和/或用电设备组之间的整体运行逻辑关系匹配能够满足要求的所述备用能源，并将匹配成功的备用电源与用电设备相关联，实现备用电源为相应的用电设备供电；

控制中心根据用电设备的用电规律和/或用电设备组的优先级顺序和/或用电设备组之间的整体运行逻辑关系以及备用能源与用电设备的关联关系控制所述用电设备的运行。比如，在冬夏季将制冷系统的优先级排序前移，使其在供电方面的优先级提高，保证药房等部门的制冷需求，又如，在夏季提高太阳能能源的利用率，首选备用能源为太阳能，在城市电力供应不足或断电情况下，备用能源供电的情况下首先选择对优先级高的环节供电，如手术室、治疗设备等。

当然，本发明还可有其它多种实施方式，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种智慧电力监控系统，包括多个用电设备、传感器、通信系统、监测中心、供电系统，其特征在于，所述供电系统包括控制中心，所述多个用电设备包括多个用电设备组，所述用电设备组之间存在第一业务关联关系，所述用电设备组内的用电设备之间存在第二业务关联关系，所述控制中心包括自学习模块，所述自学习模块可自学习所述用电设备的用电规律并存储，所述控制中心根据用电设备组的优先级、用电设备的用电规律和/或业务关联关系控制所述用电设备的运行，所述供电系统还包括能源分配中心，用于提供备用能源为电力系统供电，所述备用能源包括电能、热能、化学能、机械能、辐射能、核能、光能、潮汐能、势能中的一种或多种；所述能源分配中心包括：备用能源测算模块，用于测算所述备用能源能够提供的供电参数；分析判断模块，用于根据用电设备组的优先级、用电设备的用电规律和/或业务关联关系，匹配能够满足要求的所述备用能源；能源分配模块，将匹配成功的备用电源与用电设备相关联，实现备用电源为相应的用电设备供电。

2.根据权利要求1所述的一种智慧电力监控系统，其特征在于，所述供电参数包括电压、电流、电量、负载调整率、输入调整率、温度调整率、保持时间。

3.根据权利要求2所述的一种智慧电力监控系统，其特征在于，所述用电规律包括工作电压、工作电流、峰值电压、峰值电流、用电量随时间的变化关系。

4.根据权利要求3所述的一种智慧电力监控系统，其特征在于，所述第一业务关联关系包括同时运行和/或先后运行和/或择一运行，所述第二业务关联关系包括同时运行。

5.一种智慧电力监控方法，基于权利要求1-4任一项所述的一种智慧电力监控系统，其特征在于，包括以下步骤：

监测中心监测各设备的运行；

供电系统的控制中心自学习所述用电设备的用电规律；

控制中心获取用电设备组间的第一业务关联关系和/或用电设备间的第二业务关联关系，按照第一业务关联关系和/或第二业务关联关系，建立用电设备组的优先级顺序和/或用电设备组之间的整体运行逻辑关系；

控制中心根据用电设备的用电规律和/或用电设备组的优先级和/或用电设备组的优先级顺序和/或用电设备组之间的整体运行逻辑关系控制所述用电设备的运行。

6.根据权利要求5所述的一种智慧电力监控方法，其特征在于，

控制中心将用电设备的用电规律和/或用电设备组的优先级顺序和/或用电设备组之间的整体运行逻辑关系传输至能源分配中心，能源分配中心测算所述备用能源能够提供的供电参数，并根据用电设备的用电规律和/或用电设备组的优先级顺序和/或用电设备组之间的整体运行逻辑关系匹配能够满足要求的所述备用能源，并将匹配成功的备用电源与用电设备相关联，实现备用电源为相应的用电设备供电；

控制中心根据用电设备的用电规律和/或用电设备组的优先级顺序和/或用电设备组之间的整体运行逻辑关系以及备用能源与用电设备的关联关系控制所述用电设备的运行。