一種交互式智能配用電能源監(jiān)測裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明一種交互式智能配用電能源監(jiān)測裝置及方法,屬于電氣工程【技術(shù)領(lǐng)域】,本發(fā)明利用Anybus?Profinet?AB7013網(wǎng)管打破了布線的長度受限制和“一網(wǎng)到底”難實(shí)現(xiàn)的通信瓶頸,靈敏的檢測被測設(shè)備的運(yùn)行情況,并控制運(yùn)行設(shè)備的啟停以及針對報警的用電負(fù)荷切除負(fù)荷,解決了用電負(fù)荷非常態(tài)運(yùn)行進(jìn)而浪費(fèi)電能情況;對于被檢測設(shè)備,可以涉及到不同設(shè)備型號,不同區(qū)域設(shè)備,實(shí)現(xiàn)分布式智能數(shù)據(jù)采集的需求;終端用戶節(jié)能監(jiān)測、分析與優(yōu)化控制技術(shù),更實(shí)現(xiàn)了多建筑群,多園區(qū)的綜合節(jié)能,提高了能源效率;采集的用戶需求數(shù)據(jù)將以報表的形式儲存在上位機(jī)中,有利于管理人員定期查看,保障了電力工業(yè)過程的節(jié)能降耗,安全高效運(yùn)行。
【專利說明】一種交互式智能配用電能源監(jiān)測裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電氣工程【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種交互式智能配用電能源監(jiān)測裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)外關(guān)于配用電負(fù)荷檢測與控制裝置的研究還處于研究階段。我國90%的大型公共機(jī)構(gòu)安裝的建筑自動化系統(tǒng),都不能有效地對耗能系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控,尤其是空調(diào)等一大類靈敏負(fù)荷(這類負(fù)荷的特點(diǎn)是容量大,能夠快速響應(yīng)電網(wǎng)的需求,同時對用戶側(cè)的影響較小)進(jìn)行自動調(diào)節(jié),從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能,其關(guān)鍵在于終端用電檢測與控制裝置以及相應(yīng)的優(yōu)化控制方法尚缺。另外,如何將大規(guī)??衫迷偕履茉磁c傳統(tǒng)能源協(xié)調(diào)配合,并使其應(yīng)用于建筑和公共機(jī)構(gòu)的問題,成為了當(dāng)前節(jié)能技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。而制約這些技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的瓶頸在于缺乏有效的能夠?qū)崿F(xiàn)多樣能源融合與優(yōu)化控制裝置及技術(shù)的手段。
[0003]終端節(jié)能系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行問題長期以來一直是電力系統(tǒng)技術(shù)人員和學(xué)者研究的重點(diǎn),而加入了公布式電源后的智能電網(wǎng)優(yōu)化問題不僅僅需要考慮無功功率的優(yōu)化更需要考慮有功功率的優(yōu)化,而且優(yōu)化操作主體也由唯一的主電網(wǎng)發(fā)展為主電網(wǎng)與分布式電源并存,這更加大了優(yōu)化控制問題的難度??紤]多種能源接入的大型公共機(jī)構(gòu)的優(yōu)化運(yùn)行可以歸結(jié)為一個多目標(biāo)、復(fù)雜約束、強(qiáng)耦合、非線性、包含多種不確定因素的信息處理和優(yōu)化控制問題,涉及到電力系統(tǒng)分析、最優(yōu)控制理論、以及混雜信息處理等多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域。近幾十年來,對這一復(fù)雜問題,國內(nèi)外學(xué)者對其進(jìn)行了多年深入的研究,并取得了一定的成果。但是由于當(dāng)前的主電網(wǎng)與分布式電源間大量的信息無法有效共享,計算分析方法不同,功率調(diào)節(jié)控制裝置特性不同,不同主體優(yōu)化目標(biāo)不同等多重因素的共同作用,極大的加劇了智能電網(wǎng)和大型公共建筑節(jié)能優(yōu)化與運(yùn)行的難度,目前還沒有一種行之有效的方法;而且基于TCP/IP協(xié)議的Profinet, Ethernet現(xiàn)場總線由于成本等因素的影響,底層儀表和基礎(chǔ)驅(qū)動裝置依然保留RS485,RS232串口通信協(xié)議,這更為“一網(wǎng)到底”的實(shí)施和推廣帶來了 一定的難度。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn),本發(fā)明提出一種交互式智能配用電能源監(jiān)測裝置及方法,以達(dá)到實(shí)現(xiàn)數(shù)量眾多、分布廣大的靈敏負(fù)荷的在線優(yōu)化控制,進(jìn)而靈活調(diào)節(jié)電力資源,最終實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)平衡、優(yōu)質(zhì)環(huán)保、監(jiān)督考核的目的。
[0005]一種交互式智能配用電能源監(jiān)測裝置,包括數(shù)據(jù)采集卡、交換機(jī)、PLC控制器和上位機(jī),其中,所述的數(shù)據(jù)采集卡的輸入端連接被測用電設(shè)備的電表的通訊端,數(shù)據(jù)采集卡的輸出端連接交換機(jī)的輸入端,交換機(jī)的輸出端連接PLC控制器的輸入端,PLC控制器的輸出端連接上位機(jī)的輸入端。
[0006]所述的數(shù)據(jù)采集卡為多個,實(shí)現(xiàn)對多個用電設(shè)備的監(jiān)測。
[0007]采用交互式智能配用電能源監(jiān)測裝置進(jìn)行監(jiān)測的方法,包括以下步驟:[0008]步驟1、采用數(shù)據(jù)采集卡同時采集多個被測用電設(shè)備電表的數(shù)據(jù),包括電壓、電流、有功功率、無功功率和電能,采用數(shù)據(jù)采集止進(jìn)進(jìn)通訊協(xié)議的轉(zhuǎn)換并通過交換機(jī),將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至PLC控制器中;
[0009]步驟2、PLC控制器對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存,并根據(jù)實(shí)際的需求,在指定的時間向上位機(jī)發(fā)送指定用電設(shè)備或全部用電設(shè)備的數(shù)據(jù);
[0010]步驟3、對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并顯示,具體如下:
[0011]步驟3-1、采用圖像顯示的方式對采集的各用電設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示比較;
[0012]步驟3-2、比較兩個用電設(shè)備之間的數(shù)據(jù)差值,并根據(jù)實(shí)際需求計算兩個用電設(shè)備之間的能耗對比利用率;
[0013]步驟3-3、根據(jù)實(shí)際需求,確定某一段時間的某一用電設(shè)備的能耗值,利用該能耗值除以用戶企業(yè)面積獲得用戶企業(yè)單位面積能耗值,利用該能耗值除以用戶企業(yè)產(chǎn)值獲得單位產(chǎn)值能耗值,利用該能耗值除以用戶企業(yè)產(chǎn)量獲得單位產(chǎn)量能耗值;
[0014]步驟3-4、根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置歸檔周期,將每一歸檔周期內(nèi)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔存儲,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)用戶的查詢;
[0015]步驟4、確定采集的電流值所屬等級范圍,并采取相應(yīng)措施,具體如下:
[0016](I)、當(dāng)瞬時電流大于用電負(fù)荷額定電流的2倍,且持續(xù)時間為30秋?60秋,則此時電流屬于一級報警電流,并在上位機(jī)中進(jìn)行顯示,操作人員通過控制上位機(jī)切掉一級負(fù)荷用電設(shè)備、二級負(fù)荷用電設(shè)備和三級負(fù)荷用電設(shè)備的電源;
[0017](2)、當(dāng)瞬時電流在用電負(fù)荷額定電流的1.5?2倍以內(nèi),且持續(xù)時間為30秋?60秋,則此時電流屬于二級報警電流,并在上位機(jī)中進(jìn)行顯示,操作人員通過控制上位機(jī)切掉二級負(fù)荷用電設(shè)備和三級負(fù)荷用電設(shè)備的電源;
[0018](3)、當(dāng)瞬時電流在用電負(fù)荷額定電流的1.2?1.5倍以內(nèi),且持續(xù)時間為30秋?60秋,則此時電流屬于三級報警電流,并在上位機(jī)中進(jìn)行顯示,操作人員通過控制上位機(jī)切掉三級負(fù)荷用電設(shè)備的電源;
[0019]所述的一級負(fù)荷用電設(shè)備為容量在200KW?630KW的設(shè)備,所述的二級負(fù)荷設(shè)備為容量在100KW?200KW的設(shè)備,所述的三級負(fù)荷設(shè)備為容量在30KW?100KW的設(shè)備。
[0020]步驟3-2所述的能耗對比利用率計算方法為:計算兩個用電設(shè)備能耗之間的差值,并將差值除以指定用電設(shè)備的能耗值,該指定用電設(shè)備為上述兩個用電設(shè)備其中之一。
[0021]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn):
[0022]本發(fā)明一種交互式智能配用電能源監(jiān)測裝置及方法,本發(fā)明可以靈敏的檢測被測設(shè)備的運(yùn)行情況,還可以控制運(yùn)行設(shè)備的啟停以及針對報警的用電負(fù)荷立刻切除負(fù)荷,有效的解決了用電負(fù)荷非常態(tài)運(yùn)行進(jìn)而浪費(fèi)電能的情況。對于被檢測設(shè)備,可以涉及到不同的設(shè)備型號,不同的區(qū)域設(shè)備,實(shí)現(xiàn)分布式智能數(shù)據(jù)采集的需求;終端用戶節(jié)能監(jiān)測、分析與優(yōu)化控制技術(shù),更實(shí)現(xiàn)了多建筑群,多園區(qū)的綜合節(jié)能,提高了能源效率;采集的用戶需求數(shù)據(jù)將以日報表,月報表,季度報表,年報表,報警報表的形式儲存在上位機(jī)中,有利于管理人員定期查看,實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)平衡和交互式電力監(jiān)控的功能,保障了電力工業(yè)過程的節(jié)能降耗,安全高效運(yùn)行;利用Anybus Profinet AB7013網(wǎng)管打破了布線的長度受限制和“一網(wǎng)到底”難實(shí)現(xiàn)的通信瓶頸,它可以實(shí)現(xiàn)基于RS485,RS232接口協(xié)議的自動轉(zhuǎn)換和Modbus和Profinet網(wǎng)絡(luò)之間的智能轉(zhuǎn)換;而且這種緊湊型網(wǎng)管在控制柜中占有的空間很小,可以輕松安裝在標(biāo)準(zhǔn)的德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的軌道上;通過St印7編程下裝到PLC之中,將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控并在電腦界面上顯示。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的交互式智能配用電能源監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)示意圖;
[0024]圖2是本發(fā)明一種實(shí)施例的交互式智能配用電基于Wincc應(yīng)用程序服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)模型圖;
[0025]圖3是本發(fā)明一種實(shí)施例的交互式智能配用電監(jiān)測數(shù)據(jù)分層應(yīng)用架構(gòu)圖;
[0026]圖4是本發(fā)明一種實(shí)施例的控制流和能源流走向示意圖;
[0027]圖5是本發(fā)明一種實(shí)施例的交互式智能配用電能源監(jiān)測方法流程圖;
[0028]圖6是本發(fā)明一種實(shí)施例的交互式智能配用電設(shè)備管理樹形結(jié)構(gòu)圖;
[0029]圖7是本發(fā)明一種實(shí)施例的交互式智能配用電設(shè)備用電報表打印功能流程圖;
[0030]圖8是本發(fā)明一種實(shí)施例的交互式智能配用電監(jiān)測登陸流程圖,其中,圖(a)為界面登錄流程圖,圖(b)為界面功能選擇流程圖;
[0031]圖9是本發(fā)明一種實(shí)施例的各個用電設(shè)備的電參數(shù)界面圖;
[0032]圖10是本發(fā)明一種實(shí)施例的各個用電設(shè)備的用能曲線界面圖;
[0033]圖11是本發(fā)明一種實(shí)施例的各個用電設(shè)備的用能顯示界面圖;
[0034]圖12是本發(fā)明一種實(shí)施例的各個用電設(shè)備的同期比對界面圖;
[0035]圖13是本發(fā)明一種實(shí)施例的各個車間報表及其用能比較界面圖;
[0036]圖14是本發(fā)明一種實(shí)施例的單一用電設(shè)備各個月份用能趨勢界面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明一種實(shí)施例做進(jìn)一步說明。
[0038]本發(fā)明實(shí)施例以交互式配用電項目為例,在沈陽某一電氣公司進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試,該單位的車間包括:變壓器車間、歐變車間、金工沖壓車間、金工電焊車間、金工數(shù)控車間、金工殼裝車間、一體化車間和動力車間。
[0039]如圖1所示,本發(fā)明實(shí)施例中,一種交互式智能配用電能源監(jiān)測裝置,包括anybus數(shù)據(jù)采集卡,交換機(jī),PLC控制器和WINCC上位機(jī);本發(fā)明實(shí)施例中,數(shù)據(jù)采集模塊采用AnybusAB7013型號,交換機(jī)采用TP-LINK TL-SF1016S型號,PLC控制器采用S7-300型號,上位機(jī)采用聯(lián)想IdeaCentre B355型號一體機(jī);電表的RS485正負(fù)通信接口連接被檢測設(shè)備的正負(fù)接口,PHH94E-9S4多功能電表的RS485通訊接口的A+端、B-端分別對應(yīng)地接anybus數(shù)據(jù)采集卡AB7013的DB9F上的RS485+端和RS485-端,雙方的地線對接;anybus數(shù)據(jù)采集卡的另外一端RJ45接口連接到交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)端口,若干個anybus數(shù)據(jù)采集卡接到交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)端口上,另外一端從交換機(jī)上引出的網(wǎng)絡(luò)線接到PLC控制器的RJ45接口上,PLC控制器的另外一端RJ45接口利用網(wǎng)線連接在上位機(jī)。
[0040]本發(fā)明實(shí)施例中,對多個電表的通訊端口進(jìn)行串聯(lián),將最末端的電表通訊端口與數(shù)據(jù)采集卡相連接,當(dāng)通訊距離較長時,為保證通訊的穩(wěn)定,減少由于不匹配而引起的信號反射與衍射,在位于末端電表通訊端口總線兩端的差分口 A和B之間跨接一個120歐的終端電阻;并在RS485-端與地線之間跨接一個470歐的電阻,在RS485+端與5V電源之間跨接一個470歐的電阻。
[0041]如圖2所示,本發(fā)明實(shí)施例中,上位機(jī)安裝有將安裝有Wincc軟件和St印7軟件,將該上位機(jī)作為應(yīng)用程序服務(wù)器,監(jiān)控客戶端通過Web濟(jì)覽器上網(wǎng)訪問Web服務(wù)器,可以查看各類用電設(shè)備的電參數(shù)顯示畫面;上位機(jī)也具有報表顯示功能、報警記錄顯示功能、基礎(chǔ)信息的顯示維護(hù)和監(jiān)控界面的切換等功能;Wincc可以讀取數(shù)據(jù)庫的電參數(shù)歷史信息,然后通過報表形式顯示到用戶面前;各個節(jié)點(diǎn)的設(shè)備和通信狀態(tài)也可在監(jiān)控界面實(shí)時顯示,設(shè)備故障及報警信息可以查詢故障的歷史記錄和信息;上位機(jī)完全可滿足企業(yè)的應(yīng)用服務(wù)需求;并對運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行遺留儲存。
[0042]如圖3所示,本發(fā)明實(shí)施例可解決不同設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)及應(yīng)用的差異化需求,具體包括:實(shí)時數(shù)據(jù)與應(yīng)用、周期采樣數(shù)據(jù)與應(yīng)用、事件數(shù)據(jù)與應(yīng)用。本發(fā)明實(shí)施例中,采集的用電設(shè)備包括了空調(diào)設(shè)備,照明設(shè)備,電梯,辦公用電設(shè)備,智能插排,環(huán)境監(jiān)測儀,其他常用的電氣設(shè)備。將所有的設(shè)備進(jìn)行分類采集,可以對不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行不同周期的采集。對于同種類設(shè)備采集,將采集的數(shù)據(jù)分類存儲,比如將電流儲存在一起,電壓儲存在一起,有功功率儲存在一起。這樣有利于電參數(shù)的規(guī)劃,監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫可集中從數(shù)據(jù)庫調(diào)用并在界面集中顯示。最后細(xì)化到分層應(yīng)用,針對實(shí)時應(yīng)用服務(wù)的數(shù)據(jù),運(yùn)行分析應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù),遠(yuǎn)程診斷應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)可分別顯示給運(yùn)行人員,管理人員,檢修人員,有利于不同崗位的工作人員更好的掌握本崗位需求電參數(shù)的情況。
[0043]采用交互式智能配用電能源監(jiān)測裝置進(jìn)行監(jiān)測的方法,信號走向如圖4所示,方法流程圖如圖5所示,包括以下步驟:
[0044]步驟1、采用數(shù)據(jù)采集卡同時采集多個被測用電設(shè)備電表的數(shù)據(jù),包括電壓、電流、有功功率、無功功率和電能,采用數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行通訊協(xié)議的轉(zhuǎn)換并通過交換機(jī),將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至PLC控制器中;
[0045]本發(fā)明實(shí)施例中,具體方法如下:
[0046]步驟1-1、采用數(shù)據(jù)采集卡通過RS485接口利用Modbus通訊協(xié)議采集電表中的電力參數(shù)信息,例如空調(diào)、照明燈、電梯、辦公設(shè)備和智能插排用電設(shè)備的電壓,電流,有功功率,電能和無功功率等參數(shù),并根據(jù)工程實(shí)際需求確定需要的電能,電壓,電流,有功功率的信息,列出需要信息的詳細(xì)說明表,其中包括電能、電壓、電流、有功功率、無功功率的信息變量名(例如:1C1KAI,表示I車間I空調(diào)的A相電流)、相應(yīng)變量儲存在AnybusAB7013寄存器中的存儲地址和PLC控制器的入口地址;
[0047]步驟1-2、對數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行地質(zhì)配置;
[0048]在Anybus的配置軟件“Communicator RS232-422-485”中根據(jù)Modbus-RTU通信協(xié)議編輯數(shù)據(jù)讀取命令(具體編輯方法詳見Modbus-RTU通信協(xié)議和Anybus相關(guān)配置文檔),連接通信線路和供電線路,通過Anybus的配置軟件“Communicator RS232-422-485”觀察采集的數(shù)據(jù)情況,通過數(shù)據(jù)的比對檢測Anybus的配置正確與否;
[0049]步驟1-3、將最終數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)采集卡內(nèi)部的Anybus數(shù)據(jù)采集模塊,并存儲到Anybus網(wǎng)關(guān)內(nèi)部的數(shù)據(jù)緩存區(qū);
[0050]步驟1-4、通過Profinet通訊協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较挛粰C(jī)PLC控制器內(nèi)部的數(shù)據(jù)寄
存器中。
[0051]步驟2、PLC控制器對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存,并根據(jù)實(shí)際的需求,在指定的時間向上位機(jī)發(fā)送指定用電設(shè)備或全部用電設(shè)備的數(shù)據(jù);
[0052]本發(fā)明實(shí)施例中,PLC控制器中包括數(shù)據(jù)處理模塊PS307和中央處理模塊CPU315,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理,過程控制,通信聯(lián)網(wǎng);完成算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換和監(jiān)控的功能,具體為;采用上位機(jī)內(nèi)部的St印7軟件進(jìn)行網(wǎng)關(guān)設(shè)定,硬件配置,修改輸入輸出地址進(jìn)而完成所有組態(tài)操作;直接從Anybus的內(nèi)部寄存器讀取即可,完成后將需要的數(shù)據(jù)發(fā)送至PLC控制器內(nèi)部的CPU中,通過Step7軟件查看采集到的電量信息,通過與Anybus軟件中監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對,確定該數(shù)據(jù)是否為所需采集的數(shù)據(jù);并將需要實(shí)時監(jiān)測的電力參數(shù)從下位機(jī)PLC上傳至上位機(jī)Wincc中;
[0053]步驟3、對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并顯示,具體如下:
[0054]步驟3-1、采用圖像顯示的方式對采集的各用電設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示比較;
[0055]如圖6所示,本發(fā)明實(shí)施例中按照客戶需求把建筑物內(nèi)的主要用電設(shè)備劃分成為五大類用能設(shè)備集,即風(fēng)機(jī)類、電機(jī)類、空調(diào)類、照明類和辦公類,然后將所有被監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行歸類,組成設(shè)備集樹型結(jié)構(gòu),便于不同類別用電設(shè)備的實(shí)時監(jiān)控。
[0056]本發(fā)明實(shí)施例中,采用Wincc內(nèi)部的界面編輯器設(shè)置實(shí)時數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊實(shí)現(xiàn)列表顯示所有設(shè)備類型的實(shí)時用能數(shù)值,設(shè)備管理部分可以按照客戶需求制定能耗顯示界面,將建筑物內(nèi)的各種設(shè)備進(jìn)行歸類統(tǒng)計;詳細(xì)記彔建筑物內(nèi)各個設(shè)備集的能耗情況,為每一個設(shè)備生成能耗檔案。
[0057]本發(fā)明實(shí)施例中,采用Wincc內(nèi)部的界面編輯器設(shè)置設(shè)備選擇模塊、相應(yīng)的用能曲線模塊,每個設(shè)備耗能比例模塊和時間選擇模塊;用于查看不同車間以及每一個車間不同設(shè)備的用能曲線圖,查看同一區(qū)域內(nèi)各類設(shè)備之間的用能百分比,查看過去一天、一周、一月的用能結(jié)果。
[0058]本發(fā)明實(shí)施例中,采用Wincc內(nèi)部的界面編輯器設(shè)置各個設(shè)備同期用能比、過去一周用能分析、設(shè)備用能排行;顯示當(dāng)天耗能與昨天耗能的比較情況;顯示過去一周各個用電設(shè)備的用能數(shù)據(jù);與前一周的數(shù)據(jù)對比,獲得超出的百分比,顯示各個用電設(shè)備所消耗的電能,使用戶清晰獲取設(shè)備的用能排行。
[0059]本發(fā)明實(shí)施例中,采用Wincc的界面編輯器設(shè)置每個車間用能總量功能模塊、打印報表功能模塊、績效報告功能模塊;如圖7所示,本發(fā)明實(shí)施例中報表打印功能為企業(yè)用戶提供了方便易用的報表打印平臺。在此功能模塊下,用戶可以任意打印所需要報表類型的任意時間段的數(shù)據(jù)報表,例如:場區(qū)歷史用能數(shù)據(jù)報表、設(shè)備歷史用能數(shù)據(jù)報表、報警數(shù)據(jù)報表和績效報表,便于用戶掌握能效數(shù)據(jù),從而達(dá)到節(jié)能的目的。
[0060]如圖8中圖(a)和圖(b)所示,顯示了本發(fā)明實(shí)施例中登錄Wincc界面的流程,打開能效管理界面,輸入用戶名和密碼,若是輸入錯誤,則再次輸入,直到正確為止。當(dāng)輸入正確后,進(jìn)入到能效管理主頁面,進(jìn)行相關(guān)的功能操作,最終完成能效管理。
[0061]圖9是能源管理主界面以及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)界面;采用Wincc內(nèi)部的界面編輯器設(shè)置主界面模塊,主界面中分布了各個導(dǎo)航模塊,當(dāng)前日期和時間顯示,設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),設(shè)備控制界面,用能歷史記錄,用能分析報告,效績考核報告,退出;設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)界面呈現(xiàn)了廠區(qū)內(nèi)各車間設(shè)備狀況,該畫面右側(cè)為用戶選中某車間或設(shè)備時所呈現(xiàn)該選中物的當(dāng)前電力參數(shù),分別有:電壓值、電流值、電能能耗值、正負(fù)向無功功率,正負(fù)向有功功率,視在功率,功率因數(shù),狀態(tài)量、及開關(guān)狀態(tài)。[0062]圖10是設(shè)備控制界面;畫面中包含四個功能區(qū)域:設(shè)備選擇區(qū)域,相應(yīng)設(shè)備的電力參數(shù)顯示區(qū)域,后樓電能能耗的數(shù)據(jù)顯示區(qū)域和各個對應(yīng)設(shè)備的功率曲線圖區(qū)域;作用分別是用于選擇用戶想要控制的設(shè)備,用于用戶對設(shè)備電力數(shù)據(jù)的全面了解,便于用戶更好的了解裝置總能耗,便于用戶更好的了解每個設(shè)備的實(shí)時動率。
[0063]圖11是用能歷史記錄畫面;畫面中包含四個區(qū)域,依次是各個設(shè)備選擇區(qū)域,相應(yīng)的用能曲線區(qū)域,每個設(shè)備耗能比例區(qū)域和時間選擇區(qū)域;主界面區(qū)域顯示能耗總共計量的設(shè)備數(shù)量、所計量設(shè)備的總裝機(jī)功率、當(dāng)前平均功率及功率趨勢、建筑物今日總耗電量及耗電量趨勢和用能設(shè)備的耗電量餅圖,用戶可切換不同的車間以及每一個車間的不同設(shè)備,查看對應(yīng)顯示設(shè)備的用能曲線圖,采集的同一區(qū)域內(nèi)各類設(shè)備的用能百分比,選擇過去一天、一周、一月的用能分析;用戶可通過選擇任意時間段觀察該區(qū)域內(nèi)各類設(shè)備的能耗比例情況來調(diào)控耗能過高的設(shè)備的啟停時間,用能設(shè)備集耗電量的比例關(guān)系可以顯示用能設(shè)備集當(dāng)天耗電量的比例;設(shè)備能耗比例分析區(qū)域為用戶提供了解設(shè)備集能耗組成的平臺,用戶可以看到設(shè)備集下面各個所屬設(shè)備集的能耗情況和所占比例;監(jiān)控畫面中的用能設(shè)備排名和實(shí)現(xiàn)餅圖比例,分別將所包含的設(shè)備集進(jìn)行排名比較和比例分析,幫助用戶進(jìn)一步分析設(shè)備集能耗情況,達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
[0064]圖12是用能分析報告畫面;畫面包含三個功能區(qū)域,依次是各個設(shè)備同期用能比區(qū)域,過去一周用能分析區(qū)域,設(shè)備用能排行區(qū)域;作用分別是顯示當(dāng)天耗能與昨天耗能的比較,可以清晰的看出今天與昨天的比較情況;顯示過去一周各個用電設(shè)備的用能分析的詳細(xì)數(shù)據(jù);與前一周的數(shù)據(jù)對比,得到超出的百分比,顯示各個用電設(shè)備所消耗的電能,使用戶更清晰明了的看出設(shè)備的用能排行。
[0065]圖13是效績考核報告畫面;畫面包含了三個功能區(qū)域,每個車間用能總量功能區(qū)域,打印報表功能區(qū)域,績效報告功能區(qū)域和歸檔歷史數(shù)據(jù)功能區(qū)域;依次是顯示出車間的用能總量,打印相關(guān)的數(shù)據(jù)報表形成Excel文件儲存在指定的電腦位置中,各個車間的績效數(shù)據(jù)顯示,每個車間的歷史歸檔用能總量。
[0066]圖14是被選擇車間的各個月份用能畫面;此畫面用于顯示一車間各個月份的耗能曲線,可以清楚的看出哪幾個月耗能高,耗能低。
[0067]步驟3-2、比較兩個用電設(shè)備之間的數(shù)據(jù)差值,并根據(jù)實(shí)際需求計算兩個用電設(shè)備之間的能耗對比利用率;所述的能耗對比利用率計算方法為:計算兩個用電設(shè)備能耗之間的差值,并將差值除以指定用電設(shè)備的能耗值,該指定用電設(shè)備為上述兩個用電設(shè)備之
[0068]如圖12所示,本發(fā)明實(shí)施例中,能耗對比利用率數(shù)值在上位機(jī)界面中進(jìn)行顯示;
[0069]步驟3-3、根據(jù)實(shí)際需求,確定某一段時間的某一用電設(shè)備的能耗值,利用該能耗值除以用戶企業(yè)面積獲得用戶企業(yè)單位面積能耗值,利用該能耗值除以用戶企業(yè)產(chǎn)值獲得單位產(chǎn)值能耗值,利用該能耗值除以用戶企業(yè)產(chǎn)量獲得單位產(chǎn)量能耗值;
[0070]如圖13所示,計算結(jié)果在上位機(jī)上進(jìn)行顯示;
[0071]單位面積能耗=能耗(KW)/廠區(qū)面積(M2)
[0072]單位產(chǎn)值能耗=能耗(KW) /產(chǎn)值(萬元)
[0073]單位產(chǎn)量能耗=能耗(KW)/產(chǎn)量(個)
[0074]步驟3-4、根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置歸檔周期,將每一歸檔周期內(nèi)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔存儲,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)用戶的查詢;
[0075]本發(fā)明實(shí)施例中,將電能,有功功率的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔,在Wincc軟件的變量記錄里面設(shè)置,規(guī)定電能能耗的歸檔周期是一天,有功功率的歸檔周期是一個小時,并以EXCEL日報表,月報表,季度報表,年報表的形式儲存在計算機(jī)中。
[0076]本發(fā)明實(shí)施例中,采用Wincc內(nèi)部的WEB濟(jì)覽器模塊實(shí)現(xiàn)信息的發(fā)布,選擇WEB濟(jì)覽發(fā)布器,實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)不同電腦濟(jì)覽的功能,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。
[0077]步驟4、確定采集的電流值所屬等級范圍,并采取相應(yīng)措施,具體如下:
[0078](I)、當(dāng)瞬時電流大于用電負(fù)荷額定電流的2倍,且持續(xù)時間為30秋?60秋,則此時電流屬于一級報警電流,并在上位機(jī)中進(jìn)行顯示,操作人員通過控制上位機(jī)切掉一級負(fù)荷用電設(shè)備、二級負(fù)荷用電設(shè)備和三級負(fù)荷用電設(shè)備的電源;所述的一級負(fù)荷用電設(shè)備為容量在200KW?630KW的設(shè)備,所述的二級負(fù)荷設(shè)備為容量在100KW?200KW的設(shè)備,所述的三級負(fù)荷設(shè)備為容量在30KW?100KW的設(shè)備;
[0079](2)、當(dāng)瞬時電流在用電負(fù)荷額定電流的1.5?2倍以內(nèi),且持續(xù)時間為30秋?60秋,則此時電流屬于二級報警電流,并在上位機(jī)中進(jìn)行顯示,操作人員通過控制上位機(jī)切掉二級負(fù)荷用電設(shè)備和三級負(fù)荷用電設(shè)備的電源;
[0080](3)、當(dāng)瞬時電流在用電負(fù)荷額定電流的1.2?1.5倍以內(nèi),且持續(xù)時間為30秋?60秋,則此時電流屬于三級報警電流,并在上位機(jī)中進(jìn)行顯示,操作人員通過控制上位機(jī)切掉三級負(fù)荷用電設(shè)備的電源;
[0081 ] 本發(fā)明實(shí)施例中,上位機(jī)給PLC控制器一個脈沖信號,PLC控制器內(nèi)部的數(shù)字量輸出模塊連接到用電設(shè)備的電磁繼電器的線圈兩端,在線圈兩端會產(chǎn)生一定的電壓,線圈中就會流過一定的電流,從而產(chǎn)生電磁效應(yīng),銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯,從而帶動銜鐵的常開觸點(diǎn)吸合。由繼電器的常開觸點(diǎn)控制接觸器的線圈使接觸器的輔助觸點(diǎn)吸合來控制用電設(shè)備,進(jìn)而使主觸點(diǎn)吸合,使得用電設(shè)備的主電路形成回路,用電設(shè)備正常工作;中斷上位機(jī)給PLC的控制器的脈沖信號,去除線圈兩端所產(chǎn)生的電壓,線圈中產(chǎn)生的電流,電磁力消失,銜鐵在彈簧拉力的作用下離開鐵芯,常開觸點(diǎn)斷開,用電設(shè)備與主電路分離,實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備的自動切斷。
[0082] 本發(fā)明實(shí)施例中,在Wincc軟件的報警記錄里面設(shè)置,當(dāng)采集設(shè)備的電流或者有功功率大于上限值時,彈出紅色的報警值,提示操作人員,具體如下:采用Wincc內(nèi)部的界面編輯器設(shè)置報警模塊,當(dāng)某一條支路發(fā)生意外掉閘或者某一個設(shè)備的電力參數(shù)超出設(shè)定的限定值時,在報警界面的配電信息頁面中會出現(xiàn)該支路的具體位置和其對應(yīng)的電力參數(shù)并進(jìn)行閃爍報警。管理人員發(fā)現(xiàn)報警后,需要到現(xiàn)場查看掉閘原因,如果的確出現(xiàn)問題,需解決問題后,在此界面進(jìn)行“已處理”操作,此時報警狀態(tài)即會消失。如果問題無法解決或者該處掉閘屬于正常停電,也可以在此界面進(jìn)行“已處理”操作。此次關(guān)閉可以將閃爍報警關(guān)掉,如果恢復(fù)正常后,再次出現(xiàn)斷路情況,仍然會報警。
【權(quán)利要求】
1.一種交互式智能配用電能源監(jiān)測裝置,其特征在于,包括數(shù)據(jù)采集卡、交換機(jī)、PLC控制器和上位機(jī),其中,所述的數(shù)據(jù)采集卡的輸入端連接被測用電設(shè)備的電表的通訊端,數(shù)據(jù)采集卡的輸出端連接交換機(jī)的輸入端,交換機(jī)的輸出端連接PLC控制器的輸入端,PLC控制器的輸出端連接上位機(jī)的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式智能配用電能源監(jiān)測裝置,其特征在于,所述的數(shù)據(jù)采集卡為多個,實(shí)現(xiàn)對多個用電設(shè)備的監(jiān)測。
3.采用權(quán)利要求1所述的交互式智能配用電能源監(jiān)測裝置進(jìn)行監(jiān)測的方法,其特征在于,包括以下步驟: 步驟1、采用數(shù)據(jù)采集卡同時采集多個被測用電設(shè)備電表的數(shù)據(jù),包括電壓、電流、有功功率、無功功率和電能,采用數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行通訊協(xié)議的轉(zhuǎn)換并通過交換機(jī),將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至PLC控制器中; 步驟2、PLC控制器對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存,并根據(jù)實(shí)際的需求,在指定的時間向上位機(jī)發(fā)送指定用電設(shè)備或全部用電設(shè)備的數(shù)據(jù); 步驟3、對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并顯示,具體如下: 步驟3-1、采用圖像顯示的方式對采集的各用電設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示比較; 步驟3-2、比較兩個用電設(shè)備之間的數(shù)據(jù)差值,并根據(jù)實(shí)際需求計算兩個用電設(shè)備之間的能耗對比利用率; 步驟3-3、根據(jù)實(shí)際需求,確定某一段時間的某一用電設(shè)備的能耗值,利用該能耗值除以用戶企業(yè)面積獲得用戶企業(yè)單位面積能耗值,利用該能耗值除以用戶企業(yè)產(chǎn)值獲得單位產(chǎn)值能耗值,利用該能耗值除以用戶企業(yè)產(chǎn)量獲得單位產(chǎn)量能耗值; 步驟3-4、根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置歸檔周期,將每一歸檔周期內(nèi)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔存儲,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)用戶的查詢; 步驟4、確定采集的電流值所屬等級范圍,并采取相應(yīng)措施,具體如下: (1)、當(dāng)瞬時電流大于用電負(fù)荷額定電流的2倍,且持續(xù)時間為30秒?60秒,則此時電流屬于一級報警電流,并在上位機(jī)中進(jìn)行顯示,操作人員通過控制上位機(jī)切掉一級負(fù)荷用電設(shè)備、二級負(fù)荷用電設(shè)備和三級負(fù)荷用電設(shè)備的電源; (2)、當(dāng)瞬時電流在用電負(fù)荷額定電流的1.5?2倍以內(nèi),且持續(xù)時間為30秒?60秒,則此時電流屬于二級報警電流,并在上位機(jī)中進(jìn)行顯示,操作人員通過控制上位機(jī)切掉二級負(fù)荷用電設(shè)備和三級負(fù)荷用電設(shè)備的電源; (3)、當(dāng)瞬時電流在用電負(fù)荷額定電流的1.2?1.5倍以內(nèi),且持續(xù)時間為30秒?60秒,則此時電流屬于三級報警電流,并在上位機(jī)中進(jìn)行顯示,操作人員通過控制上位機(jī)切掉三級負(fù)荷用電設(shè)備的電源; 所述的一級負(fù)荷用電設(shè)備為容量在200KW?630KW的設(shè)備,所述的二級負(fù)荷設(shè)備為容量在100KW?200KW的設(shè)備,所述的三級負(fù)荷設(shè)備為容量在30KW?100KW的設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的監(jiān)測的方法,其特征在于,步驟3-2所述的能耗對比利用率計算方法為:計算兩個用電設(shè)備能耗之間的差值,并將差值除以指定用電設(shè)備的能耗值,該指定用電設(shè)備為上述兩個用電設(shè)備其中之一。
【文檔編號】H02J13/00GK103944265SQ201410168055
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】胡博, 張化光, 楊東升, 田浩杰, 王闖, 王浩淼, 馬帆, 崔海濤, 會國濤, 梁雪, 王南, 王迎春, 楊珺, 趙永彬, 張軍陽, 劉勁松, 段方維 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司, 東北大學(xué), 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院