CN202633940U

CN202633940U - 针对单一设备具备负荷趋势预测的能源监测装置

Info

Publication number: CN202633940U
Application number: CN 201220179691
Authority: CN
Inventors: 何玉成
Original assignee: SHENZHEN HIETECH ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN HIETECH ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-04-25
Filing date: 2012-04-25
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2022-04-25

Abstract

一种针对单一设备具备负荷趋势预测的能源监测装置包括依次连接的数据采集模块（10）、数据整理模块（20）、模型建立及计算模块（30）以及输出模块（40），所述数据采集模块（10）连接单一设备的监测端口。由设备检测端口采集设备的负荷数据；对采集到的负荷数据进行预处理，对无效数据进行修正，并将有效数据输出；根据被监测设备的特性，选择趋势预测函数，并建立数学模型，再将有效数据进行仿真计算，并建立负荷预测模型；由输出模块将计算结果输出。本实用新型是针对单个设备超短时间的具有负荷预测功能的能源监测装置，解决系统预测中能源调配不利以及不能掌握系统内各设备状态的问题。

Description

针对单一设备具备负荷趋势预测的能源监测装置

技术领域

本实用新型涉及检测技术，特别涉及单一设备的能源监测装置。

背景技术

负荷预测在现在各能源系统的安全和经济运行中起着重要的作用，是能源管理系统的一个重要组成部分，也是各能源市场技术支持系统的重要组成部分。

现如今，预测技术在许多行业都得到了运用。例如，车辆的油耗负荷管理系统，是一种在车辆装置的油量不足时，实时向驾驶者发出需要对该车辆装置进行加油讯息的油量管理系统；天气预测系统是借助于移动天气监测和预测系统通过使用卫星无线电定位系统测量大气压、温度、湿度随时间推动的改变，通过长时间段的监视空气压力的改变，使用压力趋势来作出对未来数小时、数天的天气模式的预测；网络设备负荷预测是运营测试软件或者纯数学的方法建立话务模型和设备负荷的关联关系，实现网络设备的负荷预测。

然而，这种系统监测和预测方法，难以对单一设备做出评估和预测，对于能源的分配和调配非常不利，而且，这种系统整体监测也难以发现单一设备的异常状态，从而影响到系统的正常运行。

实用新型内容

本实用新型提供一种针对单一设备的监测装置，采用针对单一设备进行监测和预测，便于系统人员及时掌握系统内各设备的运行情况，解决现有技术中能源调配不利以及不能掌握系统内各设备状态的技术问题。

本实用新型为解决上述技术问题而提供能源监测装置包括依次连接的数据采集模块、数据整理模块、模型建立及计算模块以及输出模块，所述数据采集模块连接单一设备的监测端口。

本实用新型的进一步改进在于：所述模型建立及计算模块包括参数变化趋势分析单元、分别与该参数变化趋势分析单元连接的数据存储单元和参数变化趋势时间周期选择单元，所述参数变化趋势分析单元连接所述数据整理模块和输出模块。

本实用新型的进一步改进在于：所述输出模块包括参数变化趋势分析结果输出单元；所述输出模块还包括数据显示单元，所述数据显示单元分别连接所述数据存储单元和参数变化趋势分析结果输出单元，所述输出模块还包括数据通讯单元，所述数据通讯单元分别连接所述数据存储单元和参数变化趋势分析结果输出单元，所述输出模块还包括接收数据通讯单元所发送数据的后台监控单元。

这种能源监测装置的监测方法包括以下步骤： A.利用数据采集模块由设备检测端口采集设备的负荷数据； B.在数据整理模块中对采集到的负荷数据进行预处理，对无效数据进行修正，并将有效数据输出； C.根据被监测设备的特性，利用模型建立及计算模块选择趋势预测函数，并建立数学模型，再将由步骤B得到的有效数据进行仿真计算，并建立负荷预测模型； D.由输出模块将计算结果输出。

本实用新型的进一步改进在于：步骤B中所述无效数据包括数据为零的数据；以及以根据历史数据所建立的负荷预测模型为基准，设置偏离值，对于超过该偏离值的数据判定为无效数据。

本实用新型的进一步改进在于：步骤B中对无效数据采用负荷修正值进行替换，该负荷修正值的计算公式为： P（x＋1）＝P（x）_实际＋ΔP（x）其中：P（x＋1）为对第x＋1点的负荷修正值； P（x）_实际为第x点的实际负荷值； ΔP（x）为第x点的负荷变化率值。

本实用新型的进一步改进在于：步骤C中趋势预测函数为线性函数、非线性函数、指数函数或负荷求导法。

本实用新型的进一步改进在于：步骤A中采用周期采集设备的负荷数据，采用周期为10秒～60分钟之间。

这种本实用新型所涉及到的能源监测装置，区别于其他一些负荷预测是针对整个系统的负荷预测系统或者方法，本实用新型是针对单个设备超短时间的具有负荷预测功能的能源监测装置，一般预测周期设定在1个小时内，它的运用可以涵盖各类能源介质，包括各种电参数、水（气、油等）的流量、压力、温度变化等等，它的运用具有的以下有益效果：

1、具体负荷预测的设备可作为整体用户设施能源负荷预测的基础数据，有助于系统人员高效评估各种能源可能涉及到的生产、输送、分配以及消耗过程，制定经济合理的方案措施；

2、在电力方面，可以确定增加或减少发电容量，以及增加或减少多的发电容量；

3、个体设备的负荷趋势预测能对运行中的用能设备提出预告，可以对用能设备处理变化的情况实现得以估计；

4、根据对个体设备的短期负荷预测提供信息，可以实现对能源的合理调度，同时使成本最小化，系统最优化。

附图说明

图1是本实用新型能源监测装置的工作原理示意图。

具体实施方式

结合上述附图说明本实用新型的具体实施例。

由图1中可知，这种针对单一设备具备负荷趋势预测的能源监测装置包括依次连接的数据采集模块10、数据整理模块20、模型建立及计算模块30以及输出模块40，所述数据采集模块10连接单一设备的监测端口。数据采集模块用于实时采集设备的多种特性参数，如全电量、温度、水（气、油等）流量、压力等各能源介质参数；数据整理模块对实时采集的能源参数进行预处理，滤除不可用的无效数据；这种能源监测装置的监测方法包括以下步骤：

A.利用数据采集模块由设备检测端口采集设备的负荷数据；采用周期采集设备的负荷数据，采用周期为10秒～60分钟之间； B.在数据整理模块中对采集到的负荷数据进行预处理，对无效数据进行修正，并将有效数据输出； C.根据被监测设备的特性，利用模型建立及计算模块选择趋势预测函数，并建立数学模型，再将由步骤B得到的有效数据进行仿真计算，并建立负荷预测模型；趋势预测函数为线性函数、非线性函数、指数函数或负荷求导法； D.由输出模块将计算结果输出。

步骤B中所述无效数据包括数据为零的数据；以及以根据历史数据所建立的负荷预测模型为基准，设置偏离值r％（r％的值可以从误差分析中得到），对于超过该偏离值的数据判定为无效数据。

步骤B中对无效数据采用负荷修正值进行替换，该负荷修正值的计算公式为： P（x＋1）＝P（x）_实际＋ΔP（x）其中：P（x＋1）为对第x＋1点的负荷修正值； P（x）_实际为第x点的实际负荷值； ΔP（x）为第x点的负荷变化率值。

由图1中可知，所述模型建立及计算模块30包括参数变化趋势分析单元31、分别与该参数变化趋势分析单元31连接的数据存储单元32和参数变化趋势时间周期选择单元33，所述参数变化趋势分析单元31连接所述数据整理模块20和输出模块40。数据存储单元32用于存储数据采集模块的实时数据以及数据处理模块处理后的数据；参数变化趋势时间周期选择单元33选择适当的负荷趋势预测函数模型；参数变化趋势分析单元31通过选定的趋势预测模型对预处理过的有效能源数据进行建模计算并输出预测结果；

由图1中可知，所述输出模块40包括用于输出数据的参数变化趋势分析结果输出单元41；所述输出模块40还包括数据显示单元42，所述数据显示单元42分别连接所述数据存储单元32和参数变化趋势分析结果输出单元41；所述输出模块40还包括数据通讯单元43，所述数据通讯单元43分别连接所述数据存储单元32和参数变化趋势分析结果输出单元41；所述输出模块40还包括接收数据通讯单元43所发送数据的后台监控单元44。参数变化趋势分析结果输出单元41将参数变化趋势分析模块的计算结果输出；数据通讯单元43连接于后台监控单元44，实现数据上传；数据显示模块42用于显示分析处理后的数据。

本实用新型列举以下具体实例举例说明：

例1：海上平台采用燃气透平发电机组与柴油发电机组相结合的供电模式，燃气透平发电机是随着燃气轮机一起启动至额定转速，在满足全部启动条件下并入电网同步运行，因此，燃气透平发电机在启动前需要一个准备时间，与柴油发电机的特性不同，相对于柴油发电机启停特性较软，发电机的不同特性会给负荷优化分析带来一定的困难。加之，海上油气田平台生活、生产、钻进等不同负荷设备的组合采用不同数量的发电机，海上平台小电网的特点，使得一些大负荷设备的启停、发电机的启停都会对电网造成一定的扰动，加剧了海上平台小电网的负荷优化调度分析的困难。

利用本实用新型的负荷趋势预测功能的能源监测装置分别对海上平台的每个发电机及其他能耗设备进行在线的实时监测，实现对单个设备的特性曲线的把握，为海上平台打造一个由发电机组、其他能耗设备组成的单个设备负荷预测为基础的基础平台，以适应小电网调度管理精确化的新要求，提升负荷预测工作的管理水平。例如根据发电机的实时特性曲线对其进行实时监控，根据通过监测到的历史数据进行超短时的负荷预测，预测未来一段时间的趋势变化，因发电机的特性会受到所带负荷波动的影响、自身的安全性、负荷调整的复杂性等诸多因素影响，机组的特性变化较复杂、多变，因此为了保证预测的精确性，可以选择较短时间（例如30秒、1分钟、5分钟）作为发电机组的负荷预测周期，用于实现对发电机单台设备的负荷预测，指导整个平台作业系统的动态调度，使整个小电网的负荷调度进程均在动态的预测下进行，从而保证了生产、生活的负荷平衡性。

例2：现在的大小型商场的用电负荷存在着大幅度增大减小的情况，从长时间看，一年四季不同季节的负荷变化是很大的，例如冬季跟夏季，还会因为地域的不同负荷变化曲线也会有不同的呈现。往细微了看，在一天当中的负荷变化也是很大的，据统计，某地域商场早晨8:00、11:00,下午15：00、22：00时段附近的负荷变化非常剧烈，虽然各个时段的负荷大小（高低）有差别，但是就商场用电的特点而言，其负荷的变化率是有一定规律的，具有一定的稳定性，我们只要选择适当的函数来拟合每个时段的负荷曲线，对这个函数进行一次求导，即可得出每个该时段的负荷变化率。负荷求导法预测的公式如下： P（x＋1）_预测＝P（x）_实际＋ΔP（x）式中P（x＋1）_预测——对第x+1点的负荷预测值； P（x）_实际——第x点的实际负荷值； ΔP（x）——第x点的预测负荷变化率值；负荷建模中，在完整的P=F(t)基础上，求P′，可以采取求平均值的方法，求解出负荷变化率，公式表示如下：

Figure 2012201796912100002DEST_PATH_IMAGE001

其中：ΔP（t）为对应的负荷变化率； P′（x）为历史对应点的负荷变化率； n为采样的点数。

商场的负荷设备相对较简单，可以根据设备的敏感程度，设定负荷预测的周期时间，例如商场内空调用电所占的比重较大，空调负荷的变化对整个商场的局域电网的影响也较大，空调的敏感程度高，可以设定较短的时间（例如10秒、20秒）作为负荷预测的周期时间，如果是对于不敏感的设备可以设定较长的时间（例如30分钟、45分钟）作为负荷预测的周期时间，能够较快的把握预期的负荷变化，为管理调度提供比较准确的依据。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种针对单一设备具备负荷趋势预测的能源监测装置，其特征在于：该监测装置包括依次连接的数据采集模块（10）、数据整理模块（20）、模型建立及计算模块（30）以及输出模块（40），所述数据采集模块（10）连接单一设备的监测端口。

2.根据权利要求1所述针对单一设备具备负荷趋势预测的能源监测装置，其特征在于：所述模型建立及计算模块（30）包括参数变化趋势分析单元（31）、分别与该参数变化趋势分析单元（31）连接的数据存储单元（32）和参数变化趋势时间周期选择单元（33），所述参数变化趋势分析单元（31）连接所述数据整理模块（20）和输出模块（40）。

3.根据权利要求1所述针对单一设备具备负荷趋势预测的能源监测装置，其特征在于：所述输出模块（40）包括参数变化趋势分析结果输出单元（41）。

4.根据权利要求3所述针对单一设备具备负荷趋势预测的能源监测装置，其特征在于：所述输出模块（40）还包括数据显示单元（42），所述数据显示单元（42）分别连接所述数据存储单元（32）和参数变化趋势分析结果输出单元（41）。

5.根据权利要求3所述针对单一设备具备负荷趋势预测的能源监测装置，其特征在于：所述输出模块（40）还包括数据通讯单元（43），所述数据通讯单元（43）分别连接所述数据存储单元（32）和参数变化趋势分析结果输出单元（41）。

6.根据权利要求3所述针对单一设备具备负荷趋势预测的能源监测装置，其特征在于：所述输出模块（40）还包括接收数据通讯单元（43）所发送数据的后台监控单元（44）。