一种绿色产业园区供用电能效监测与故障责任识别方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种绿色产业园区供用电能效监测与故障责任识别方法及系统。首先电能量数据采集终端对产业园区内各电力用户和电网电能供给点的电能量进行实时数据采集和存储；电能量数据采集终端采集的实时数据经过数据处理后，通过通信网络上传到供用电能效监测与故障责任识别分析平台；分析平台根据应用需求对上传的电能量数据以及其它能源消费数据进行数据处理、数据挖掘和数据分析。本系统包括数据采集终端、数据通信单元、数据服务器、供用电能效监测与故障责任识别分析工作站以及人机交互单元。本发明专利技术以供用电系统实时数据采集为基础，通过大数据挖掘，实现电气运行参数、电能质量和能效的在线监测和分析，故障报警、故障诊断和故障责任识别。

A green industrial park energy efficiency monitoring and fault identification method and system

The invention relates to a green industrial park energy efficiency monitoring and fault liability identification method and system. First, the power data acquisition terminal can collect and store the electric energy of the power users and the power supply points in the industrial park. After the data processing, the real-time data collected by the power data acquisition terminal is uploaded to the power efficiency monitoring and fault identification analysis platform through the communication network. Data processing, data mining and data analysis of the uploaded power data and other energy consumption data are carried out according to the application requirements. The system includes data acquisition terminal, data communication unit, data server, power supply energy efficiency monitoring and fault identification analysis workstation, and human-computer interaction unit. The invention is based on the real-time data acquisition of the supply and use system, and through the large data mining, the on-line monitoring and analysis of electrical operation parameters, power quality and energy efficiency are realized, and the fault alarm, fault diagnosis and fault identification are identified.

【技术实现步骤摘要】
一种绿色产业园区供用电能效监测与故障责任识别方法及系统
本专利技术涉及供用电系统节能环保领域，特别涉及一种绿色产业园区供用电能效监测与故障责任识别方法及系统。
技术介绍
绿色产业园是积极采用清洁生产技术，利用无害或低害的新工艺、新技术，大力降低原材料和能源消耗，实现少投入、高产出、低污染，尽可能把对环境污染物的排放消除在生产过程之中的产业聚集园区。通过优势产业集中布局、集聚发展，推动企业精干主体、分离辅助，建立成链闭环发展的循环经济发展模式。有效保护环境，实现资源节约利用、综合利用、循环利用，推进工业发展方式转变。随着经济技术的高速发展，大量的工业厂区的建设，提高工业化的集约强度，突出产业特色，优化功能布局，成为了拉动区域经济发展的新引擎，但在经济技术持续快速发展的同时，也面临着能源紧张和环境恶化的巨大压力。尤其是能效低下问题突出，节电在节能工作中举足轻重。产业聚集园区通常存在着大量的非线性负荷和冲击负荷，导致产业园区内部电网乃至外部公共电网的电能质量存在严重的问题，例如：谐波严重、电压波动大、三相不平衡、功率因数低等。这些电能质量问题会直接影响产业园区供用电系统的安全运行和经济运行，影响工业产品生产的质量和产量，增加电能的损耗，降低电能利用效率。因此，有必要对现代工业企业供用电系统的电能质量和电能利用效率进行实时监测、分析和监控，以便能够全面了解园区各电力用户以及园区公共电网的能耗水平和节能状况，做好节能降耗工作，促进节能改造工作的科学化、规范化和高效化，同时对园区各电力用户以及园区公共电网的供电故障问题进行责任识别分析，以确定故障原因。而现有的电能质量监测装置不具备能效分析和供电故障责任识别功能，不能长期在线监测和分析电能质量；不能智能化记录各种运行工况的最极端情况；不能实时诊断故障和故障报警；不能准确地分析判断供电故障责任。绿色产业园区供用电能效监测与故障责任识别系统可以有效解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种绿色产业园区供用电能效监测与故障责任识别方法及系统，其原理是采用计算机实时监测、大数据理论、电力系统分析、网络通信和人工智能控制等技术，集供用电系统运行数据、电能质量和能效数据实时监测、分析、评估和决策支持等功能于一体，通过高速、同步、实时数据智能采集终端，将海量实时数据采用轻型传输方式网络传输到集控中心，对绿色产业园内各工业企业供用电系统运行状态、电能质量、能效水平和故障情况进行在线监测、分析和故障责任识别的数字化、网络化、实用化和智能化工业能效管理系统。本专利技术的目的是这样实现的：一种绿色产业园区供用电能效监测与故障责任识别方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤一、在产业园区内各电力用户和电网电能供给点建立供用电系统电能量数据采集终端，具体包括：据采集接口单元、数据存储单元、数据处理单元、采集与通信控制单元和数据通信接口单元；其中，数据采集接口单元的输入端连接产业园区内各电力用户和电网电能供给点的电压互感器和电流互感器二次侧或各电力用户其它能源消费量传感器的输出端，数据采集接口单元的输出端连接采集与通信控制单元的输入端，采集与通信控制单元的输出端连接数据处理单元的输入端，数据处理单元的输出端连接数据存储单元的输入端；或者通过数据通信接口单元的输入端连接各电力用户和电网电能供给点的数字电能量表的通信接口输出端，数据通信接口单元的输出端连接采集与通信控制单元的输入端，采集与通信控制单元的输出端连接数据存储单元的输入端；步骤二、电能量数据采集终端对产业园区内各电力用户和电网电能供给点的电能量进行实时数据采集和存储，实时数据包括产业园区内各电力用户和电网电能供给点的变压器和进出线路的电压和电流实时数据的采集和存储，产业园区内各电力用户和电网电能供给点的数字电能量表的电能量实时数据的采集和存储，以及各电力用户其它能源消费量；步骤三、在产业园区供用电管理部门建立供用电能效监测与故障责任识别分析平台；步骤四、电能量数据采集终端采集的实时数据经过数据处理后，通过通信网络上传到供用电能效监测与故障责任识别分析平台，数据处理是对通过电压和电流互感器所采集的基本电物理量数据，也就是电压和电流实时数据，以及电能量表或其它传感器所采集的实时数据，根据设定进行分类物理量计算、特征量提取，并保存在数据采集终端的数据存储器中；步骤五、供用电能效监测与故障责任识别分析平台根据应用需求，对上传的电能量数据以及其它能源消费数据进行数据处理、数据挖掘和数据分析，实现供用电能效监测与故障责任识别分析以及其它能源消费量监测和能效分析。在上述的一种绿色产业园区供用电能效监测与故障责任识别方法，步骤三中，供用电能效监测与故障责任识别分析平台包括：数据通信单元、数据服务器、供用电能效监测与故障责任识别分析工作站以及人机交互单元；其中，数据通信单元通过通信网络与产业园区内各电力用户和电网电能供给点的数据采集终端相连接，获取相关数据，存放到数据服务器中，供用电能效监测与故障责任识别分析工作站通过人机交互单元调用设定程序，对数据服务器的相关数据进行数据处理、数据挖掘和数据分析，实现供用电能效监测与故障责任识别分析。在上述的一种绿色产业园区供用电能效监测与故障责任识别方法，步骤五中供用电能效监测与故障责任识别分析以及其它能源消费量监测和能效分析包括：a.电能质量和能效指标实时监测:采用图表和图形方式实时监测、记录、统计和查询园区各电力用户以及园区公共电网的电能质量和能效指标、电能损耗及相关数据，包括：三相电压基波有效值、三相电流基波有效值、相角、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数；电压和电流谐波含量和总畸变率；频率、频率偏差、电压偏差；三相电压和电流不平衡度、正负零序分量；电压波动和闪变；各分区/车间的有功功率电量、无功功率电量、最大需量、变压器损耗、线路损耗、电动机损耗、电能利用效率。b.供用电系统运行工况在线监测:采用图表和图形方式实时监测、记录、统计和查询园区各电力用户以及园区公共电网配电系统及电气设备的电气参数及运行工况，包括：园区各电力用户以及园区公共电网配电系统及电气设备的三相电压有效值、三相电流有效值、相角、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数；在线显示一次接线图和电气设备工作状态。c.异常事件与越限预警:采用图表、图形和音响方式实时监测、记录、统计和查询园区各电力用户以及园区公共电网配电系统及电气设备的过电压、过电流、过负荷、欠电压以及电能质量指标超标情况；实时监测、记录、统计和查询电气设备运行异常和故障等事件出现的时间、地点、类型、设备名称，并进行信息保存和上传，同时发出预警信号，具体是黄色三角预警标志闪光+短音蜂鸣。d.故障诊断与故障报警:根据实时监测信息，判断园区各电力用户以及园区公共电网配电系统及电气设备是否出现故障，如果发生接地、短路、缺相、跳闸、保护动作、设备故障等情形，则实时记录和保存查询电气设备故障信息，包括：故障出现的时间、地点、类型、设备名称，并进行信息保存和上传，同时采用图表、图形和音响方式显示故障信息和发出报警信号，具体是红色三角报警标志闪光+长音蜂鸣。e.智能终端海量数据轻型传输:采用智能算法对智能终端采集的海量实时数据进行特征信息提取，特征信息连同电能质量指标超标、电气设备运行异常和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绿色产业园区供用电能效监测与故障责任识别方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤一、在产业园区内各电力用户和电网电能供给点建立供用电系统电能量数据采集终端(1)，具体包括：据采集接口单元、数据存储单元、数据处理单元、采集与通信控制单元和数据通信接口单元；其中，数据采集接口单元的输入端连接产业园区内各电力用户和电网电能供给点的电压互感器和电流互感器二次侧或各电力用户其它能源消费量传感器的输出端，数据采集接口单元的输出端连接采集与通信控制单元的输入端，采集与通信控制单元的输出端连接数据处理单元的输入端，数据处理单元的输出端连接数据存储单元的输入端；或者通过数据通信接口单元的输入端连接各电力用户和电网电能供给点的数字电能量表的通信接口输出端，数据通信接口单元的输出端连接采集与通信控制单元的输入端，采集与通信控制单元的输出端连接数据存储单元的输入端；步骤二、电能量数据采集终端对产业园区内各电力用户和电网电能供给点的电能量进行实时数据采集和存储(2)，实时数据包括产业园区内各电力用户和电网电能供给点的变压器和进出线路的电压和电流实时数据的采集和存储，产业园区内各电力用户和电网电能供给点的数字电能量表的电能量实时数据的采集和存储，以及各电力用户其它能源消费量；步骤三、在产业园区供用电管理部门建立供用电能效监测与故障责任识别分析平台(3)；步骤四、电能量数据采集终端采集的实时数据经过数据处理后，通过通信网络上传到供用电能效监测与故障责任识别分析平台(4)，数据处理是对通过电压和电流互感器所采集的基本电物理量数据，也就是电压和电流实时数据，以及电能量表或其它传感器所采集的实时数据，根据设定进行分类物理量计算、特征量提取，并保存在数据采集终端的数据存储器中；步骤五、供用电能效监测与故障责任识别分析平台根据应用需求，对上传的电能量数据以及其它能源消费数据进行数据处理、数据挖掘和数据分析，实现供用电能效监测与故障责任识别分析以及其它能源消费量监测和能效分析(5)。...

【技术特征摘要】
1.一种绿色产业园区供用电能效监测与故障责任识别方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤一、在产业园区内各电力用户和电网电能供给点建立供用电系统电能量数据采集终端(1)，具体包括：据采集接口单元、数据存储单元、数据处理单元、采集与通信控制单元和数据通信接口单元；其中，数据采集接口单元的输入端连接产业园区内各电力用户和电网电能供给点的电压互感器和电流互感器二次侧或各电力用户其它能源消费量传感器的输出端，数据采集接口单元的输出端连接采集与通信控制单元的输入端，采集与通信控制单元的输出端连接数据处理单元的输入端，数据处理单元的输出端连接数据存储单元的输入端；或者通过数据通信接口单元的输入端连接各电力用户和电网电能供给点的数字电能量表的通信接口输出端，数据通信接口单元的输出端连接采集与通信控制单元的输入端，采集与通信控制单元的输出端连接数据存储单元的输入端；步骤二、电能量数据采集终端对产业园区内各电力用户和电网电能供给点的电能量进行实时数据采集和存储(2)，实时数据包括产业园区内各电力用户和电网电能供给点的变压器和进出线路的电压和电流实时数据的采集和存储，产业园区内各电力用户和电网电能供给点的数字电能量表的电能量实时数据的采集和存储，以及各电力用户其它能源消费量；步骤三、在产业园区供用电管理部门建立供用电能效监测与故障责任识别分析平台(3)；步骤四、电能量数据采集终端采集的实时数据经过数据处理后，通过通信网络上传到供用电能效监测与故障责任识别分析平台(4)，数据处理是对通过电压和电流互感器所采集的基本电物理量数据，也就是电压和电流实时数据，以及电能量表或其它传感器所采集的实时数据，根据设定进行分类物理量计算、特征量提取，并保存在数据采集终端的数据存储器中；步骤五、供用电能效监测与故障责任识别分析平台根据应用需求，对上传的电能量数据以及其它能源消费数据进行数据处理、数据挖掘和数据分析，实现供用电能效监测与故障责任识别分析以及其它能源消费量监测和能效分析(5)。2.根据权利要求1所述的一种绿色产业园区供用电能效监测与故障责任识别方法，其特征在于，步骤三中，供用电能效监测与故障责任识别分析平台(3)包括：数据通信单元、数据服务器、供用电能效监测与故障责任识别分析工作站以及人机交互单元；其中，数据通信单元通过通信网络与产业园区内各电力用户和电网电能供给点的数据采集终端相连接，获取相关数据，存放到数据服务器中，供用电能效监测与故障责任识别分析工作站通过人机交互单元调用设定程序，对数据服务器的相关数据进行数据处理、数据挖掘和数据分析，实现供用电能效监测与故障责任识别分析。3.根据权利要求1所述的一种绿色产业园区供用电能效监测与故障责任识别方法，其特征在于，步骤五中供用电能效监测与故障责任识别分析以及其它能源消费量监测和能效分析包括：a.电能质量和能效指标实时监测:采用图表和图形方式实时监测、记录、统计和查询园区各电力用户以及园区公共电网的电能质量和能效指标、电能损耗及相关数据，包括：三相电压基波有效值、三相电流基波有效值、相角、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数；电压和电流谐波含量和总畸变率；频率、频率偏差、电压偏差；三相电压和电流不平衡度、正负零序分量；电压波动和闪变；各分区/车间的有功功率电量、无功功率电量、最大需量、变压器损耗、线路损耗、电动机损耗、电能利用效率；b.供用电系统运行工况在线监测:采用图表和图形方式实时监测、记录、统计和查询园区各电力用户以及园区公共电网配电系统及电气设备的电气参数及运行工况，包括：园区各电力用户以及园区公共电网配电系统及电气设备的三相电压有效值、三相电流有效值、相角、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数；在线显示一次接线图和电气设备工作状态；c.异常事件与越限预警:采用图表、图形和音响方式实时监测、记录、统计和查询园区各电力用户以及园区公共电网配电系统及电气设备的过电压、过电流、过负荷、欠电压以及电能质量指标超标情况；实时监测、记录、统计和查询电气设备运行异常和故障等事件出现的时间、地点、类型、设备名称，并进行信息保存和上传，同时发出预警信号，具体是黄色三角预警标志闪光+短音蜂鸣；d.故障诊断与故障报警:根据实时监测信息，判断园区各电力用户以及园区公共电网配电系统及电气设备是否出现故障，如果发生接地、短路、缺相、跳闸、保护动作、设备故障等情形，则实时记录和保存查询电气设备故障信息，包括：故障出现的时间、地点、类型、设备名称，并进行信息保存和上传，同时采用图表、图形和音响方式显示故障信息和发出报警信号，具体是红色三角报警标...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓明，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42