工业企业供配电网节能评估方法技术

本发明专利技术提供一种工业企业供配电网节能评估方法，采用由用于采样的若干个RS485电能表、RS485总线、ZigBee无线网络、以太网、电力数据采集计算机和供配电节能评估计算机组成的评估系统实施；评估方法主要包括建立指标体系和评判等级、设置指标样本值、CPN网络模型训练、专家和计算机打分后经训练好的CPN网络模型评估节能等级。本发明专利技术实现方便且成本较低；评估方法合理快速，评估结果可信度高，能有效分析影响供配电网节能相关因素，帮助企业节能增效。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请号为201310119872.5、申请日为2013年4月8日、专利技术创造名称为“工业企业供配电网节能评估系统和评估方法”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及工业企业供配电网节能评估
，具体涉及一种运用对向传播神经网络(CPN)方法对工业企业供配电网进行节能评估的系统和评估方法。
技术介绍
工业企业用电约占国民经济用电量的70％以上。工业企业节约用电对企业自身节能增效、进而对整个国民经济的发展都具有十分重要的意义。工业企业节能可从多方入手，其中工业企业的供配电网的节电即为重要的一环。目前，工业企业的供配电网的运行现状不够理想，其节电节能大有可为：如合理选择供配电系统设备容量降低线损、提高设备的负荷率、采用经济的运行方式、采用无功功率补偿设备以提高功率因数、进行必要的负荷调整和用电限制以及根据不同的用电规律合理安排生产以降低或转移高峰负荷、填补低谷负荷等等。目前国内外对工业企业供配电网节能与经济运行进行评估的系统和方法，已见研究。如公开号为CN102208807A，名称为“基于精确量测负荷数据的中低压配电网能效评估方法”的中国专利文献，其公开了一种基于精确量测的负荷数据的中低压配电网能效评估方法，以期有针对性地指导配电网规划改造建设，帮助配电网运行管理人员掌握配电网能效运行情况，保证配电网可靠、经济运行。但该专利文献对企业供配电网节电没有建立明确的指标体系。又如公开号为CN102521714A，名称为“构建KPI等级模型的方法及装置、能耗评估方法及系统”的中国专利文献，其公开了一种构建KPI(关键绩效指标法)等级模型的方法和装置、能耗评估方法和系统，通过构建KPI等级模型，评价各类企业不同时期的KPI指数以及对企业的能耗水平综合评分以给出相应的综合评价结果，再根据综合评价结果给出相应的建议，使企业相应调整用电行为以降低能耗。该方法没有明确指出企业供配电网需要进行改善的环节。
技术实现思路
本专利技术的目的是：克服现有技术的不足，提供一种结构简单、实现方便且成本较低的工业企业供配电网节能评估系统，且利用该系统采用基于对向传播神经网络的评估方法，方便、快捷地实现对工业企业供配电网节能情况进行评估。本专利技术的技术方案是：本专利技术的工业企业供配电网节能评估方法，其由工业企业供配电网节能评估系统实施，该工业企业供配电网节能评估系统包括RS485电能表、RS485总线、ZigBee无线网络、以太网、电力数据采集计算机和供配电节能评估计算机；上述的RS485电能表设有2个以上；ZigBee无线网络包括ZigBee采集器和ZigBee网络终端，ZigBee采集器和ZigBee网络终端的个数与RS485电能表的个数相同；电力数据采集计算机为内置有电力数据采集和计算程序的计算机；供配电节能评估计算机为内置有基于对向传播神经网络方法的评估软件的计算机；各RS485电能表分别通过RS485总线与相应的ZigBee采集器信号电连接；ZigBee采集器与相应的ZigBee网络终端通过无线通信网络信号电连接；各ZigBee网络终端均分别通过以太网与电力数据采集计算机信号电连接；电力数据采集计算机通过以太网与供配电节能评估计算机信号电连接；基于上述的工业企业供配电网节能评估系统实现的一种工业企业供配电网节能评估方法，包括以下步骤：①实时采集供配电网运行相关数据并传输至电力数据采集计算机；②电力数据采集计算机计算电力负荷、无功补偿容量、负载率、用电量、线损率和短路电流的数据值并将计算结果传输至供配电节能评估计算机；③在供配电节能评估计算机内建立工业企业供配电网节能指标评估体系并设置5级评判等级；④根据指标评估体系和分级标准建立评估指标的训练样本集：对各评估指标按照五级评判标准，划分区间，然后进行归一化处理，将其置于(0,1)区间，利用均匀随机数在各级指标变化区间，内插随机产生的100个指标样本值；⑤将训练样本集输入供配电节能评估计算机内的对向传播神经网络模型，进行对向传播神经网络模型的学习训练；⑥根据电力参数计算结果，由评估专家和计算机分别对供配电网各相应的节能指标评估打分；将打分结果进行归一化处理，使之在(0,1)范围内并输入训练完毕的供配电节能评估计算机内的对向传播神经网络模型；⑦供配电节能评估计算机对输入的数据进行评估得出工业企业供配电网节能等级；上述的步骤③中的节能指标评估体系包括供电方案、变压器、供配电线路和电网经济运行4个指标组；供电方案指标组包括供电方式、电气主接线、配电装置3个指标；变压器指标组包括变压器容量及型号、选址、变压器经济运行3个指标；供配电线路指标组包括厂区导线架设或电缆敷设、车间低压线路敷设、导线或电缆的截面选择3个指标；电网经济运行指标组包括调整负荷及电压管理、三相负荷不平衡度、功率指标管理和电网线损率4个指标；上述的步骤⑤中的对向传播神经网络模型的学习训练的算法包括以下步骤：①初始化及确定参数：确定输入层神经元数n为100个，已经归一化的输入向量为X＝[x1,x2,…,xn]，确定竞争层神经元p为30个，对应的二值输出向量B＝[b1，b2，…，bp]T，输出层输出向量Y＝[y1,y2,…，yq]T，目标输出向量O＝[o1,o2,…，oq]T，q取值为5，为节能的5个等级，读数器t＝0；初始化输入层到竞争层的连接权值Wj(j＝1,2,…，p)和由竞争层到输出层的连接权重Vk(k＝1,2,…，q)，并对Wj进行归一化处理；②计算竞争层的输入：按下式求竞争层每个神经元的输入：Sj=Σi=1nxiωji,j=1,2,...,p]]>③计算连接权重Wj与X距离最近的向量：按下式计算：Wg=maxj=1,2,...,pΣi=1nxiωji]]>④将神经元g的输出设定为1，其余神经元输出设定为0，即bj=1,j=g0,j≠g]]>⑤修正连接权值Wg：按下式进行修正并进行归一化：ωgi(t+1)＝ωgi(t)+α[xi-ωgi(t)],i＝1,2,…，n,0<α<1⑥计算输出：按下式计算出神经元的实际输出值：yk=Σj=1pυkjbj,k=1,2,...,q]]>⑦修正连接权重Vg：按下式修正权重Vg：υkg(t+1)＝υkg(t)+βbj(yk-ok),k＝1,2,…，q,0<β<1⑧返回第②步，直接将N个输入模式全部输入；⑨置t＝t+1，将输入模式X重新提供给网络学习，直到t＝T为止，其中T为预设定的学习总次数5000。进一步的方案是：上述的步骤⑥中评估专家对节能指标体系中的供电方案、变压器、供配电线路指标组进行评估打分，分值在0至100之间，由三个专家打分，然后取平均值，分别得到评估结果e1,e2,e3；节能指标体系中的电网经济运行指标组中，负荷率、不平衡度、功率因数和线损率四个电力参数值由供配电节能评估计算机进行计算，分别得出评估结果e4,e5,e6,e7；由此得到待输入对向传播神经网络模型的数据xi＝[e1,e2,e3,e4,e5,e6,e7]。本专利技术具有积极的效果：(1)本专利技术的工业企业供配电网节能评估系统，结构简单、实现方便且成本较低。(2)本专利技术的工业企业供配电网节能评估方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工业企业供配电网节能评估方法，由工业企业供配电网节能评估系统实施，所述的工业企业供配电网节能评估系统包括RS485电能表、RS485总线、ZigBee无线网络、以太网、电力数据采集计算机和供配电节能评估计算机；所述的RS485电能表设有2个以上；ZigBee无线网络包括ZigBee采集器和ZigBee网络终端，ZigBee采集器和ZigBee网络终端的个数与RS485电能表的个数相同；电力数据采集计算机为内置有电力数据采集和计算程序的计算机；供配电节能评估计算机为内置有基于对向传播神经网络方法的评估软件的计算机；各RS485电能表分别通过RS485总线与相应的ZigBee采集器信号电连接；ZigBee采集器与相应的ZigBee网络终端通过无线通信网络信号电连接；各ZigBee网络终端均分别通过以太网与电力数据采集计算机信号电连接；电力数据采集计算机通过以太网与供配电节能评估计算机信号电连接；其特征在于：评估方法包括以下步骤：①实时采集供配电网运行相关数据并传输至电力数据采集计算机；②电力数据采集计算机计算电力负荷、无功补偿容量、负载率、用电量、线损率和短路电流的数据值并将计算结果传输至供配电节能评估计算机；③在供配电节能评估计算机内建立工业企业供配电网节能指标评估体系并设置5级评判等级；所述的节能指标评估体系包括供电方案、变压器、供配电线路和电网经济运行4个指标组；供电方案指标组包括供电方式、电气主接线、配电装置3个指标；变压器指标组包括变压器容量及型号、选址、变压器经济运行3个指标；供配电线路指标组包括厂区导线架设或电缆敷设、车间低压线路敷设、导线或电缆的截面选择3个指标；电网经济运行指标组包括调整负荷及电压管理、三相负荷不平衡度、功率指标管理和电网线损率4个指标；④根据指标评估体系和分级标准建立评估指标的训练样本集：对各评估指标按照五级评判标准，划分区间，然后进行归一化处理，将其置于(0,1)区间，利用均匀随机数在各级指标变化区间，内插随机产生的100个指标样本值；⑤将训练样本集输入供配电节能评估计算机内的对向传播神经网络模型，进行对向传播神经网络模型的学习训练；对向传播神经网络模型的学习训练的算法包括以下步骤：第一步，初始化及确定参数：确定输入层神经元数n为100个，已经归一化的输入向量为X＝[x1,x2,…,xn]，确定竞争层神经元p为30个，对应的二值输出向量B＝[b1，b2，…，bp]T，输出层输出向量Y＝[y1,y2,…，yq]T，目标输出向量O＝[o1,o2,…，oq]T，q取值为5，为节能的5个等级，读数器t＝0；初始化输入层到竞争层的连接权值Wj(j＝1,2,…，p)和由竞争层到输出层的连接权重Vk(k＝1,2,…，q)，并对Wj进行归一化处理；第二步，计算竞争层的输入：按下式求竞争层每个神经元的输入：Sj=Σi=1nxiωji,j=1,2,...,p]]>第三步，计算连接权重Wj与X距离最近的向量：按下式计算：Wg=maxj=1,2,...,pΣi=1nxiωji]]>第四步，将神经元g的输出设定为1，其余神经元输出设定为0，即bj=1,j=g0,j≠g]]>第五步，修正连接权值Wg：按下式进行修正并进行归一化： ωgi(t+1)＝ωgi(t)+α[xi‑ωgi(t)],i＝1,2,…，n,0<α<1第六步，计算输出：按下式计算出神经元的实际输出值：yk=Σj=1pυkjbj,k=1,2,...,q]]>第七步，修正连接权重Vg：按下式修正权重Vg：υkg(t+1)＝υkg(t)+βbj(yk‑ok),k＝1,2,…，q,0<β<1第八步，返回第②步，直接将N个输入模式全部输入；第九步，置t＝t+1，将输入模式X重新提供给网络学习，直到t＝T为止，其中T为预设定的学习总次数5000；⑥根据电力参数计算结果，由评估专家和计算机分别对供配电网各相应的节能指标评估打分；将打分结果进行归一化处理，使之在(0,1)范围内并输入训练完毕的供配电节能评估计算机内的对向传播神经网络模型；⑦供配电节能评估计算机对输入的数据进行评估得出工业企业供配电网节能等级。...

【技术特征摘要】
1.一种工业企业供配电网节能评估方法，由工业企业供配电网节能评估系统实施，所述的工业企业供配电网节能评估系统包括RS485电能表、RS485总线、ZigBee无线网络、以太网、电力数据采集计算机和供配电节能评估计算机；所述的RS485电能表设有2个以上；ZigBee无线网络包括ZigBee采集器和ZigBee网络终端，ZigBee采集器和ZigBee网络终端的个数与RS485电能表的个数相同；电力数据采集计算机为内置有电力数据采集和计算程序的计算机；供配电节能评估计算机为内置有基于对向传播神经网络方法的评估软件的计算机；各RS485电能表分别通过RS485总线与相应的ZigBee采集器信号电连接；ZigBee采集器与相应的ZigBee网络终端通过无线通信网络信号电连接；各ZigBee网络终端均分别通过以太网与电力数据采集计算机信号电连接；电力数据采集计算机通过以太网与供配电节能评估计算机信号电连接；其特征在于：评估方法包括以下步骤：①实时采集供配电网运行相关数据并传输至电力数据采集计算机；②电力数据采集计算机计算电力负荷、无功补偿容量、负载率、用电量、线损率和短路电流的数据值并将计算结果传输至供配电节能评估计算机；③在供配电节能评估计算机内建立工业企业供配电网节能指标评估体系并设置5级评判等级；所述的节能指标评估体系包括供电方案、变压器、供配电线路和电网经济运行4个指标组；供电方案指标组包括供电方式、电气主接线、配电装置3个指标；变压器指标组包括变压器容量及型号、选址、变压器经济运行3个指标；供配电线路指标组包括厂区导线架设或电缆敷设、车间低压线路敷设、导线或电缆的截面选择3个指标；电网经济运行指标组包括调整负荷及电压管理、三相负荷不平衡度、功率指标管理和电网线损率4个指标；④根据指标评估体系和分级标准建立评估指标的训练样本集：对各评估指标按照五级评判标准，划分区间，然后进行归一化处理，将其置于(0,1)区间，利用均匀随机数在各级指标变化区间，内插随机产生的100个指标样本值；⑤将训练样本集输入供配电节能评估计算机内的对向传播神经网络模型，进...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪福银，沃松林，罗印升，钱志文，朱幼莲，程钦，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32