一种交互式智能配用电能源监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术一种交互式智能配用电能源监测装置及方法，属于电气工程技术领域，本发明专利技术利用Anybus Profinet AB7013网管打破了布线的长度受限制和“一网到底”难实现的通信瓶颈，灵敏的检测被测设备的运行情况，并控制运行设备的启停以及针对报警的用电负荷切除负荷，解决了用电负荷非常态运行进而浪费电能情况；对于被检测设备，可以涉及到不同设备型号，不同区域设备，实现分布式智能数据采集的需求；终端用户节能监测、分析与优化控制技术，更实现了多建筑群，多园区的综合节能，提高了能源效率；采集的用户需求数据将以报表的形式储存在上位机中，有利于管理人员定期查看，保障了电力工业过程的节能降耗，安全高效运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电气工程
，具体涉及一种交互式智能配用电能源监测装置及方法。
技术介绍
目前国内外关于配用电负荷检测与控制装置的研究还处于研究阶段。我国90％的大型公共机构安装的建筑自动化系统，都不能有效地对耗能系统进行监控，尤其是空调等一大类灵敏负荷(这类负荷的特点是容量大，能够快速响应电网的需求，同时对用户侧的影响较小)进行自动调节，从而实现节能，其关键在于终端用电检测与控制装置以及相应的优化控制方法尚缺。另外，如何将大规模可利用再生新能源与传统能源协调配合，并使其应用于建筑和公共机构的问题，成为了当前节能技术发展的必然趋势。而制约这些技术发展和应用的瓶颈在于缺乏有效的能够实现多样能源融合与优化控制装置及技术的手段。终端节能系统的优化运行问题长期以来一直是电力系统技术人员和学者研究的重点，而加入了公布式电源后的智能电网优化问题不仅仅需要考虑无功功率的优化更需要考虑有功功率的优化，而且优化操作主体也由唯一的主电网发展为主电网与分布式电源并存，这更加大了优化控制问题的难度。考虑多种能源接入的大型公共机构的优化运行可以归结为一个多目标、复杂约束、强耦合、非线性、包含多种不确定因素的信息处理和优化控制问题，涉及到电力系统分析、最优控制理论、以及混杂信息处理等多学科交叉的研究领域。近几十年来，对这一复杂问题，国内外学者对其进行了多年深入的研究，并取得了一定的成果。但是由于当前的主电网与分布式电源间大量的信息无法有效共享，计算分析方法不同，功率调节控制装置特性不同，不同主体优化目标不同等多重因素的共同作用，极大的加剧了智能电网和大型公共建筑节能优化与运行的难度，目前还没有一种行之有效的方法；而且基于TCP/IP协议的Profinet，Ethernet现场总线由于成本等因素的影响，底层仪表和基础驱动装置依然保留RS485，RS232串口通信协议，这更为“一网到底”的实施和推广带来了一定的难度。
技术实现思路
针对现有技术的缺点，本专利技术提出一种交互式智能配用电能源监测装置及方法，以达到实现数量众多、分布广大的灵敏负荷的在线优化控制，进而灵活调节电力资源，最终实现该技术的安全稳定、经济平衡、优质环保、监督考核的目的。一种交互式智能配用电能源监测装置，包括数据采集卡、交换机、PLC控制器和上位机，其中，所述的数据采集卡的输入端连接被测用电设备的电表的通讯端，数据采集卡的输出端连接交换机的输入端，交换机的输出端连接PLC控制器的输入端，PLC控制器的输出端连接上位机的输入端。所述的数据采集卡为多个，实现对多个用电设备的监测。采用交互式智能配用电能源监测装置进行监测的方法，包括以下步骤：步骤1、采用数据采集卡同时采集多个被测用电设备电表的数据，包括电压、电流、有功功率、无功功率和电能，采用数据采集止进进通讯协议的转换并通过交换机，将采集的数据发送至PLC控制器中；步骤2、PLC控制器对采集的数据进行储存，并根据实际的需求，在指定的时间向上位机发送指定用电设备或全部用电设备的数据；步骤3、对采集的数据进行处理并显示，具体如下：步骤3-1、采用图像显示的方式对采集的各用电设备的数据进行显示比较；步骤3-2、比较两个用电设备之间的数据差值，并根据实际需求计算两个用电设备之间的能耗对比利用率；步骤3-3、根据实际需求，确定某一段时间的某一用电设备的能耗值，利用该能耗值除以用户企业面积获得用户企业单位面积能耗值，利用该能耗值除以用户企业产值获得单位产值能耗值，利用该能耗值除以用户企业产量获得单位产量能耗值；步骤3-4、根据实际需求设置归档周期，将每一归档周期内所采集的数据进行归档存储，进而实现用户的查询；步骤4、确定采集的电流值所属等级范围，并采取相应措施，具体如下：(1)、当瞬时电流大于用电负荷额定电流的2倍，且持续时间为30秋～60秋，则此时电流属于一级报警电流，并在上位机中进行显示，操作人员通过控制上位机切掉一级负荷用电设备、二级负荷用电设备和三级负荷用电设备的电源；(2)、当瞬时电流在用电负荷额定电流的1.5～2倍以内，且持续时间为30秋～60秋，则此时电流属于二级报警电流，并在上位机中进行显示，操作人员通过控制上位机切掉二级负荷用电设备和三级负荷用电设备的电源；(3)、当瞬时电流在用电负荷额定电流的1.2～1.5倍以内，且持续时间为30秋～60秋，则此时电流属于三级报警电流，并在上位机中进行显示，操作人员通过控制上位机切掉三级负荷用电设备的电源；所述的一级负荷用电设备为容量在200KW～630KW的设备，所述的二级负荷设备为容量在100KW～200KW的设备，所述的三级负荷设备为容量在30KW～100KW的设备。步骤3-2所述的能耗对比利用率计算方法为：计算两个用电设备能耗之间的差值，并将差值除以指定用电设备的能耗值，该指定用电设备为上述两个用电设备其中之一。本专利技术优点：本专利技术一种交互式智能配用电能源监测装置及方法，本专利技术可以灵敏的检测被测设备的运行情况，还可以控制运行设备的启停以及针对报警的用电负荷立刻切除负荷，有效的解决了用电负荷非常态运行进而浪费电能的情况。对于被检测设备，可以涉及到不同的设备型号，不同的区域设备，实现分布式智能数据采集的需求；终端用户节能监测、分析与优化控制技术，更实现了多建筑群，多园区的综合节能，提高了能源效率；采集的用户需求数据将以日报表，月报表，季度报表，年报表，报警报表的形式储存在上位机中，有利于管理人员定期查看，实现电力供应平衡和交互式电力监控的功能，保障了电力工业过程的节能降耗，安全高效运行；利用Anybus Profinet AB7013网管打破了布线的长度受限制和“一网到底”难实现的通信瓶颈，它可以实现基于RS485，RS232接口协议的自动转换和Modbus和Profinet网络之间的智能转换；而且这种紧凑型网管在控制柜中占有的空间很小，可以轻松安装在标准的德国工业标准的轨道上；通过Step7编程下装到PLC之中，将采集的数据进行实时监控并在电脑界面上显示。附图说明图1是本专利技术一种实施例的交互式智能配用电能源监测装置结构示意图；图2是本专利技术一种实施例的交互式智能配用电基于Wincc应用程序服务器的网络模型图；图3是本专利技术一种实施例的交互式智能配用电监测数据分层应用架构图；图4是本专利技术一种实施例的控制流和能源流走向示意图；图5是本专利技术一种实施例的交互式智能配用电能源监测方法流程图；图6是本专利技术一种实施例的交互式智能配用电设备管理树形结构图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交互式智能配用电能源监测装置，其特征在于，包括数据采集卡、交换机、PLC控制器和上位机，其中，所述的数据采集卡的输入端连接被测用电设备的电表的通讯端，数据采集卡的输出端连接交换机的输入端，交换机的输出端连接PLC控制器的输入端，PLC控制器的输出端连接上位机的输入端。

【技术特征摘要】
1.一种交互式智能配用电能源监测装置，其特征在于，包括数据采集卡、交换机、PLC控
制器和上位机，其中，所述的数据采集卡的输入端连接被测用电设备的电表的通讯端，数据
采集卡的输出端连接交换机的输入端，交换机的输出端连接PLC控制器的输入端，PLC控
制器的输出端连接上位机的输入端。
2.根据权利要求1所述的交互式智能配用电能源监测装置，其特征在于，所述的数据采集
卡为多个，实现对多个用电设备的监测。
3.采用权利要求1所述的交互式智能配用电能源监测装置进行监测的方法，其特征在于，
包括以下步骤：
步骤1、采用数据采集卡同时采集多个被测用电设备电表的数据，包括电压、电流、有
功功率、无功功率和电能，采用数据采集卡进行通讯协议的转换并通过交换机，将采集的数
据发送至PLC控制器中；
步骤2、PLC控制器对采集的数据进行储存，并根据实际的需求，在指定的时间向上位
机发送指定用电设备或全部用电设备的数据；
步骤3、对采集的数据进行处理并显示，具体如下：
步骤3-1、采用图像显示的方式对采集的各用电设备的数据进行显示比较；
步骤3-2、比较两个用电设备之间的数据差值，并根据实际需求计算两个用电设备之间
的能耗对比利用率；
步骤3-3、根据实际需求，确定某一段时间的某一用电设备的能耗值，利用该能耗值除
以用户企业面积获得用户企业单位面积能耗值，利用该能耗值除以用户企业产值获得单位产
值能耗值，利用该能耗...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡博，张化光，杨东升，田浩杰，王闯，王浩淼，马帆，崔海涛，会国涛，梁雪，王南，王迎春，杨珺，赵永彬，张军阳，刘劲松，段方维，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网辽宁省电力有限公司，东北大学，国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11