CN209417585U - 一种针对耗电设备的能源管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种针对耗电设备的能源管理系统，包括数据服务器、交换机、至少一个工作站、至少一个PLC控制器及多个智能电表，所述智能电表分别与PLC控制器连接，所述PLC控制器通过交换机与数据服务器连接，智能电表采集耗电设备的能耗及相关数据信息，并将采集到的数据信息经PLC控制器处理后，与工作站中的网络用户和管理者实时交互，数据服务全天候统计智能电表传输的数据，进行相应的耗能情况计算，并将结果发送给访问工作站的用户和管理者，用户和管理者能实时知道被测耗电设备中的耗能情况，包括能耗高峰段，能耗异常段，能耗低峰段，主管部门能实时了解各区域的用电情况，能及时的调整生产计划，节约电力，降低生产成本。

Description

一种针对耗电设备的能源管理系统

技术领域

本实用新型涉及能源管理系统技术领域，具体涉及一种针对耗电设备的能源管理系统。

背景技术

配电房又叫配电所，在国家标准里面，配电所的定义是：“所内只有起开闭和分配电能作用的高压配电装置，母线上无主变压器”。配电所与变电所的区别在于，配电房(配电所)无变压器，而变电所有变压器。配电房是大厦供电系统的关键部位，设专职电工对其实行24小时运行值班。未经管理处经理、部门主管的许可，非工作人员不得入内。值班员必须持证上岗，熟悉配电设备状况、操作方法和安全注意事项。值班员必须密切注意电压表、电流表、功率因数表的指示情况；严禁空气开关超载运行。经常保持配电房地面及设备外表无尘。配电房设备的倒闸操作由值班员单独进行，其他在场人员只作监护，不得插手；严禁两人同时倒闸操作，以免发生错误。

智能电表是智能电网的智能终端，它已经不是传统意义上的电能表，智能电表除了具备传统电能表基本用电量的计量功能以外，为了适应智能电网和新能源的使用它还具有用电信息存储、双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、防窃电功能等智能化的功能，智能电表代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终端的发展方向。随着智能电网的日益发展，世界各国对于智能化用户终端的需求也日益增大，据统计，在未来5年，随着智能电网在世界各国的建设，智能电表在全球安装的数量将高达2亿只。同样，在中国，随着国家坚强智能电网建设的进展，作为用户端的智能电表的需求也会大幅度地增长，保守的预计，市场将会有1.7亿只左右的需求。美国政府为升级本国电网的拨款中，就有一部分专门用于在未来3年致使13％的美国家庭(1800万户家庭)能装上智能电表。在欧洲，意大利及瑞典已经完成先进计量基础设施的部署，将所有普通电表更换为智能电表。法国、西班牙、德国和英国预计在未来10年内完成也将完成智能电表的全面推广和应用。

然而，对于耗电设备的能耗管理，如果管理者无法及时准确掌握各个耗电设备的能耗状况，则很难做出正确的能耗分配，最终导致能耗无故损失，造成资源浪费，为此，本实用新型提供一种通过对配电房智能电表的数据采集，实现对耗电设备的能源集中管理的对耗电设备的能源管理系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种针对耗电设备的能源管理系统，包括数据服务器、交换机、至少一个工作站、至少一个PLC控制器及多个智能电表，所述智能电表分别与PLC控制器连接，所述PLC控制器通过交换机与数据服务器连接，智能电表采集耗电设备的能耗及相关数据信息，并将采集到的数据信息经PLC控制器处理后，与工作站中的网络用户和管理者实时交互，数据服务全天候统计智能电表传输的数据，进行相应的耗能情况计算，并将结果发送给访问工作站的用户和管理者，用户和管理者能实时知道被测耗电设备中的耗能情况，包括能耗高峰段，能耗异常段，能耗低峰段，主管部门能实时了解各区域的用电情况，能及时的调整生产计划，节约电力，降低生产成本。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种针对耗电设备的能源管理系统，包括数据服务器、交换机、工作站、PLC控制器及智能电表，所述交换机共设置有两个，分别是第一交换机和第二交换机，智能电表与PLC控制器连接，PLC控制器经过第一交换机与所述数据服务器连接，所述工作站经过第二交换机与所述数据服务器连接。

上述针对耗电设备的能源管理系统，所述工作站、所述PLC控制器和所述智能电表均分别设置有多个，每个PLC控制器均分别与多个智能电表电连接，且每个智能电表仅与一个PLC控制器电连接；全部的PLC控制器均与第一交换机连接并通过第一交换机与所述数据服务器连接，全部的工作站均与第二交换机连接并通过第二交换机与所述数据服务器连接。

上述针对耗电设备的能源管理系统，智能电表将采集到的耗电设备的基础用电数据信息传递给PLC控制器，PLC控制器将接收到的数据信息进行分析和处理后传递给第一交换机，并通过第一交换机将耗电设备的用电数据信息传递给数据服务器，由数据服务器对数据信息进行储存、处理和分析，并经第二交换机将分析处理后的信息传递给工作站。

上述针对耗电设备的能源管理系统，所述能源管理系统还包括与PLC控制器相匹配的控制柜，所述PLC控制器设置在控制柜内。

进一步地，所述PLC控制器基于Modbus RTU通讯协议与智能电表连接，所述数据服务器为带有不间断电源的数据服务器。

作为优选方案，所述控制柜上设置有散热装置，所述散热装置与PLC控制器连接，用于对控制柜进行散热，散热装置优选为散热风扇。

更进一步地，所述控制柜内还设置有温度检测单元，所述温度检测单元与PLC控制器连接。

上述针对耗电设备的能源管理系统，多个工作站并列设置，每个工作站的权限与功能均相同。

或者，多个工作站分主次设置，设定其中一个工作站为主工作站，其他的工作站为辅助工作站，辅助工作站的权限和功能由主工作站进行分配和授权。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提出的针对耗电设备的能源管理系统，在配电室安装PLC数据采集控制器，通过modbus协议采集智能电表数据，PLC控制器与机房的数据服务器通过以太网通讯，各工作站通过以太网方式，从数据服务器获取电表数据，方便快捷，便于管理者对耗电设备的能源进行有效管理。

能源管理系统是在每个配电室内单独安装一个控制柜，而不是在数据中心只安装一个设备，明显的优势在于提高了数据通讯的速率，数据刷新很快；同时提高了数据的可靠性，系统不会因为一个控制柜或PLC控制器故障，而导致整个系统故障。

进一步地，所述控制柜上设置有散热装置，所述散热装置与PLC控制器连接，用于对控制柜进行散热。通过设置散热装置，在控制柜内温度较高时，启动散热装置工作，对控制柜进行散热，保证控制柜内的电器元件处于一个良好的工作环境，提高系统的工作稳定性。

进一步地，所述控制柜内还设置有温度检测单元，所述温度检测单元与PLC控制器连接。通过设置温度检测单元和散热装置，利用温度检测单元检测控制柜内的温度，当温度检测单元检测到控制柜内温度高于预定值时，PLC控制器控制散热装置工作，对控制柜进行散热，而在控制柜内温度降低后，控制柜内工作环境处于一个良好状态时，PLC控制器控制散热装置停止工作，实现对控制柜温度的智能调控，节省能耗。

智能电表采集耗电设备的能耗及相关数据信息，并将采集到的数据信息经PLC控制器处理后，与工作站中的网络用户实时交互，数据服务全天候统计网络智能电表传输的数据，进行相应的耗能情况计算，并将结果发送给访问工作站的用户和管理者，用户和管理者能实时知道被测耗电设备中的耗能情况，包括能耗高峰段，能耗异常段，能耗低峰段，主管部门能实时了解各区域的用电情况，能及时的调整生产计划，节约电力，降低生产成本。

附图说明

图1是本实用新型提出的能源管理系统的连接示意图

图2是本实用新型提出的能源管理系统的信息传送线路图

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种针对耗电设备的能源管理系统，包括数据服务器、交换机、至少一个工作站、至少一个PLC控制器以及多个智能电表。在本实施方式中，共设置有两个交换机，分别是第一交换机和第二交换机；共设置有三个PLC控制器，分别是第一PLC控制器、第二PLC控制器和第三PLC控制器；共设置有三个工作站，分别是第一工作站、第二工作站和第三工作站；每个PLC控制器均分别与多个智能电表电连接；全部的PLC控制器均与第一交换机电连接，第一交换机和第二交换机均与数据服务器电连接，全部的工作站均与第二交换机电连接。

进一步的，每个PLC控制器的一端与智能电表连接、另一端与第一交换机电连接，数据服务器设置在第一交换机和第二交换机之间并分别与第一交换机和第二交换机电连接；即智能电表将自身采集到的耗电设备的用电情况和功率因数等基础用电的能源数据信息传递给PLC控制器，PLC控制器将接收到的数据信息进行分析和处理后传递给第一交换机，并通过第一交换机将耗电设备的用电数据信息传递给数据服务器，再由数据服务器进行储存、分析处理和传递。

工作站是管理者用于查看和管理各耗电设备的场所，一般设置在方便工作人员察看或管理的办公室或监控室，通常工作站均是远程设置，即管理者用于查看和管理各耗电设备的工作站通常都是远离耗电设备而设置，通过网络远程管理和查看各耗电设备的用电情况和功率因数等能源数据信息，且为了方便管理，可设置多个工作站，这多个工作站均可以通过网络对接入能源管理系统的各耗电设备进行远程管理和查看各耗电设备的用电数据信息，这多个工作站可以分设于多个不同的地点，多个工作站的权限可以是并列设置，其并列设置的从个工作的权限和功能均一样；多个工作站也可以区分主次，即设定一个工作站为主工作站，其他的工作站为辅助工作站，辅助工作站的权限和功能由主工作站进行分配和授权。

如图1所示，在本实施方式中，各工作站均与第二交换机电连接，第二交换机与数据服务器连接，即各工作站均通过第二交换机而从数据服务器中获取第一交换机传送给数据服务器的各耗电设备的用电数据信息。具体地，所述PLC控制器基于Modbus RTU通讯协议与智能电表连接。控制柜里面的PLC控制器运行通过ModbusRtu协议采集智能电表的适时数据，每一次采集过程提取智能电表内数块连续的内存地址，以提高数据的读取效率。

Modbus RTU通信协议是基于串口通信的Modbus通信协议，RTU协议中的指令由地址码(一个字节)，功能码(一个字节)，起始地址(两个字节)，数据(N个字节)，校验码(两个字节)五个部分组成，其中数据又由数据长度(两个字节，表示的是寄存器个数，假定内容为M)和数据正文(M乘以2个字节)组成。网络智能电表普遍支持通用型Modbus-RTU协议，而本申请通过通讯接口连接后将数据汇总至数据服务器，经过相应的通讯设置后可将ModbusRTU通讯协议的电表数据采集存储，使得电表能与数据服务器实时交互，用户能实时知道被测设备的耗能情况，调整生产计划，节约能源。

在本实施方式中，智能电表采集耗电设备的能耗及相关数据信息，并将采集到的数据信息经PLC控制器处理后，与工作站中的网络用户和管理者实时交互，数据服务全天候统计网络智能电表传输的数据，进行相应的耗能情况计算，并将结果发送给访问工作站的用户和管理者，用户和/或管理者能实时知道被测耗电设备中的耗能情况，包括能耗高峰段，能耗异常段，能耗低峰段，主管部门能实时了解各区域的用电情况，能及时的调整生产计划，节约电力，降低生产成本。

具体地，所述数据服务器为带有不间断电源的数据服务器。PLC控制器从智能电表采集智能电表的数据信息，然后通过第一交换机传递至数据服务器储存，而管理者通过操作工作站，工作站通过第二交换机从数据服务器获取数据信息，方便管理者或用户查看及管理。

具体地，智能电表仅与一个PLC控制器连接，而一个PLC控制器可与多个智能电表连接。

具体地，所述能源管理系统还包括与PLC控制器相匹配的控制柜，所述PLC控制器设置在控制柜内。能源管理系统是在每个配电室内单独安装一个控制柜，在本实施方式中，共设置了多个配电室，分别是一号配电室、二号配电室……N号配电室，在每个配电室内均分别设置有1个PLC控制器和4个智能电表，4个智能电表分别是壹号智能电表、贰号智能电表、叁号智能电表和肆号智能电表，具体如图1所示。

相对于现有技术，本申请的明显优势在于提高了数据通讯的速率，数据刷新更快；同时提高了数据传输和储存的可靠性，系统不会因为一个控制柜或PLC控制器故障，而导致整个系统故障。

具体地，所述控制柜上设置有散热装置，所述散热装置与PLC控制器连接，用于对控制柜进行散热。通过设置散热装置，在控制柜内温度较高时，启动散热装置工作，对控制柜进行散热，保证控制柜内的电器元件处于一个良好的工作环境，提高系统的工作稳定性。

具体地，所述散热装置为散热风扇。

具体地，所述控制柜内还设置有温度检测单元，所述温度检测单元与PLC控制器连接。通过设置温度检测单元和散热装置，利用温度检测单元检测控制柜内的温度，当温度检测单元检测到控制柜内温度高于预定值时，PLC控制器控制散热装置工作，对控制柜进行散热，而在控制柜内温度降低后，控制柜内工作环境处于一个良好状态时，PLC控制器控制散热装置停止工作，实现对控制柜温度的智能调控，节省能耗。

使用时，在配电室安装PLC数据采集控制器。

如图2所示，本实用新型提出的能源管理系统的信息传送线路为：智能电表将采集到的耗电设备的用电数据信息传送给PLC控制器，PLC控制器再将数据信息经过处理后经过第一交换机传送给数据服务器，数据服务器将接收的信息经过处理和分析后经过第二交换机传送给工作站，数据服务器对数据的处理分析包括自动分类制作数据信息报表、计算有功功率和功率因素、分类提取各类数据信息等，且全部数据均在数据服务器内进行存储。工作站按管理者及用户的需要，在其工作站的主页上显示各个配电室所在位置的电压、电流信息，并生成包含各配电室总电能、每个时间段电流使用报表、每台设备耗电报表等，工作站并设定电压、电流超限报警，在工作站能实时显示每台设备的运行状态、实时电压、电流、有功功率和功率因素等参数。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种针对耗电设备的能源管理系统，包括数据服务器、交换机、工作站、PLC控制器及智能电表，其特征在于：所述交换机共设置有两个，分别是第一交换机和第二交换机，智能电表与PLC控制器连接，PLC控制器经过第一交换机与所述数据服务器连接，所述工作站经过第二交换机与所述数据服务器连接。

2.根据权利要求1所述的一种针对耗电设备的能源管理系统，其特征在于：所述工作站、所述PLC控制器和所述智能电表均分别设置有多个，每个PLC控制器均分别与多个智能电表电连接，且每个智能电表仅与一个PLC控制器电连接；全部的PLC控制器均与第一交换机连接并通过第一交换机与所述数据服务器连接，全部的工作站均与第二交换机连接并通过第二交换机与所述数据服务器连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种针对耗电设备的能源管理系统，其特征在于：智能电表将采集到的耗电设备的基础用电数据信息传递给PLC控制器，PLC控制器将接收到的数据信息进行分析和处理后传递给第一交换机，并通过第一交换机将耗电设备的用电数据信息传递给数据服务器，由数据服务器对数据信息进行储存、处理和分析，并经第二交换机将分析处理后的信息传递给工作站。

4.根据权利要求1所述的一种针对耗电设备的能源管理系统，其特征在于：所述能源管理系统还包括与PLC控制器相匹配的控制柜，所述PLC控制器设置在控制柜内。

5.根据权利要求1所述的一种针对耗电设备的能源管理系统，其特征在于：所述PLC控制器基于Modbus RTU通讯协议与智能电表连接，所述数据服务器为带有不间断电源的数据服务器。

6.根据权利要求4所述的一种针对耗电设备的能源管理系统，其特征在于：所述控制柜上设置有散热装置，所述散热装置与PLC控制器连接，用于对控制柜进行散热。

7.根据权利要求6所述的一种针对耗电设备的能源管理系统，其特征在于：所述散热装置为散热风扇。

8.根据权利要求6所述的一种针对耗电设备的能源管理系统，其特征在于：所述控制柜内还设置有温度检测单元，所述温度检测单元与PLC控制器连接。

9.根据权利要求2所述的一种针对耗电设备的能源管理系统，其特征在于：多个工作站并列设置，每个工作站的权限与功能均相同。

10.根据权利要求2所述的一种针对耗电设备的能源管理系统，其特征在于：多个工作站分主次设置，设定其中一个工作站为主工作站，其他的工作站为辅助工作站，辅助工作站的权限和功能由主工作站进行分配和授权。