一种用电状况的监控方法及系统与流程

本发明涉及电气系统技术领域，特别涉及一种用电状况的监控方法及系统。

背景技术：

中国经济在持续高速增长的同时也伴随着能源紧张和环境恶化的巨大压力，而面对这一挑战的最有效、经济的办法是在高能耗企业建设能耗监测、管理、控制系统，通过技术创新提高能源使用效率，帮助企业实现节能增效、清洁生产的目标。

据统计资料：大型用电企业每年10％以上能源损耗源于没有能源监测及维护计划，每年12％的能源损耗源于没有能源管理及控制系统。欧美发达国家先进企业除了生产过程中广泛采用专用计算机监测、控制系统(DCS，SCADA)外，能源数据的在线监测、分析和优化系统占有重要的位置。

用电户用电状况、公用台区的用电负荷随着时间变化波动较大，用电的不同时性、不均衡性使得用电分配与调节具有较大的优化改进空间，由于缺乏合理简捷的判别方法和实时监控的工具或因投资代价大而未安装相关监控设备，又没有很好的人工方法和管理手段实施随时跟踪和统计分析，只能以比较模糊或大约的方式控制用电行为或用电分配，没能达到用电最优化、减少损耗的目标，局部过负荷、超标用电的情况经常发生，甚至发生跳闸、火灾等安全事故。

因此，如何准确的对用户的用电状况进行监控，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用电状况的监控方法及系统，实现能源消耗动态过程的信息化、可视化、可控化，对企业生产过程中能源消耗的结构、过程及要素进行管理、控制和优化，提高能源使用效率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用电状况的监控方法，包括：

在监控对象的预定位置安装监控装置；

获取所述监控装置采集的所述监控对象的电气量，并在预定测定周期内根据所述电气量计算所述监控对象的各预定用电参数的数值；

将各预定用电参数的数值分别与对应的预定用电参数的阈值进行比较，获得比较结果；

根据所述比较结果，对所述监控对象执行对应的控制操作。

其中，所述监控对象包括变压器的出线线路，变压器，公用台区中至少一种。

其中，获取所述监控装置采集的所述监控对象的电气量，并在预定测定周期内根据所述电气量计算各预定用电参数的数值，包括：

获取所述监控装置采集的所述监控对象的电气量；

根据所述电气量计算所述监控对象在预定测定周期内的平均有功功率值及平均功率因数值；

根据所述平均有功功率值与预定有功功率值，计算得到有功功率偏离值及有功功率偏离度；

根据所述平均功率因数值与预定功率因数值，计算得到功率因数偏离值及功率因数偏离度。

其中，将各预定用电参数的数值分别与对应的预定用电参数的阈值进行比较，获得比较结果，包括：

将所述平均有功功率值与所述预定有功功率值进行比较，并将所述平均有功功率值大于所述预定有功功率值的结果作为第一结果；

将所述有功功率偏离值为正数的结果作为第二结果；

将所述有功功率偏离度为正数的结果作为第三结果；

将所述平均功率因数值与所述预定功率因数值进行比较，并将所述平均功率因数值大于所述预定功率因数值的结果作为第四结果；

将所述功率因数偏离值为正数的结果作为第五结果；

将所述功率因数偏离度为正数的结果作为第六结果。

其中，根据所述比较结果，对所述监控对象执行对应的控制操作，包括：

当满足所述第一结果，所述第二结果，所述第三结果中至少一种时，则当所述监控对象为所述公用台区时，调节所述公用台区各变压器之间的负荷分配至经济阀值；当所述监控对象为所述变压器时，减少或转移所述变压器所带负荷；当所述监控对象为所述出线线路时，调节所述出线线路之间的负荷分配至经济阀值；

当满足所述第四结果，所述第五结果，所述第六结果中至少一种时，则调节电容投入容量，使功率因数处于经济状态。

本发明还提供一种用电状况的监控系统，包括：

监控模块，用于在监控对象的预定位置安装监控装置；获取所述监控装置采集的所述监控对象的电气量，并在预定测定周期内根据所述电气量计算所述监控对象的各预定用电参数的数值；

比较模块，用于将各预定用电参数的数值分别与对应的预定用电参数的阈值进行比较，获得比较结果；

控制模块，用于根据所述比较结果，对所述监控对象执行对应的控制操作。

其中，所述监控对象包括变压器的出线线路，变压器，公用台区中至少一种。

其中，所述监控模块包括：

获取单元，用于获取所述监控装置采集的所述监控对象的电气量；

第一计算单元，用于根据所述电气量计算所述监控对象在预定测定周期内的平均有功功率值及平均功率因数值；

第二计算单元，用于根据所述平均有功功率值与预定有功功率值，计算得到有功功率偏离值及有功功率偏离度；

第三计算单元，用于根据所述平均功率因数值与预定功率因数值，计算得到功率因数偏离值及功率因数偏离度。

其中，所述比较模块包括：

第一比较单元，用于将所述平均有功功率值与所述预定有功功率值进行比较，并将所述平均有功功率值大于所述预定有功功率值的结果作为第一结果；

第二比较单元，用于将所述有功功率偏离值为正数的结果作为第二结果；

第三比较单元，用于将所述有功功率偏离度为正数的结果作为第三结果；

第四比较单元，用于将所述平均功率因数值与所述预定功率因数值进行比较，并将所述平均功率因数值大于所述预定功率因数值的结果作为第四结果；

第五比较单元，用于将所述功率因数偏离值为正数的结果作为第五结果；

第六比较单元，用于将所述功率因数偏离度为正数的结果作为第六结果。

其中，所述控制模块包括：

第一控制单元，用于当满足所述第一结果，所述第二结果，所述第三结果中至少一种时，则当所述监控对象为所述公用台区时，调节所述公用台区各变压器之间的负荷分配至经济阀值；当所述监控对象为所述变压器时，减少或转移所述变压器所带负荷；当所述监控对象为所述出线线路时，调节所述出线线路之间的负荷分配至经济阀值；

第二控制单元，用于当满足所述第四结果，所述第五结果，所述第六结果中至少一种时，则调节电容投入容量，使功率因数处于经济状态。

本发明所提供的一种用电状况的监控方法，包括：在监控对象的预定位置安装监控装置；获取所述监控装置采集的所述监控对象的电气量，并在预定测定周期内根据所述电气量计算所述监控对象的各预定用电参数的数值；将各预定用电参数的数值分别与对应的预定用电参数的阈值进行比较，获得比较结果；根据所述比较结果，对所述监控对象执行对应的控制操作；

可见，通过在监控对象的预定位置安装监控装置，能够实时获取监控对象的电气量；实现能源消耗动态过程的信息化、可视化、可控化，对企业生产过程中能源消耗的结构、过程及要素进行管理、控制和优化，提高能源使用效率；本发明还提供了用电状况的监控系统，具有上述有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的用电状况的监控方法的流程图；

图2为本发明实施例所提供的用电状况的监控系统的结构框图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种用电状况的监控方法及系统，实现能源消耗动态过程的信息化、可视化、可控化，对企业生产过程中能源消耗的结构、过程及要素进行管理、控制和优化，提高能源使用效率。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明实施例所提供的用电状况的监控方法的流程图；该方法可以包括：

S100、在监控对象的预定位置安装监控装置；

其中，这里的监测对象可以根据用户的实际需求进行确定，通常情况下可以包括变压器的出线线路，变压器，公用台区中至少一种。

其中，这里的监控装置可以是计量自动化系统、负荷监视装置、计量表，利用上述监控装置(这里的监控装置使用目前常用的装置，不需要非专门设计装置，充分利用现有工具节省开支)可以获取监控对象的电气量。并可以将采集到的电气量发送给用电能效管理系统、有序用电管理系统、自动控制系统(调整用电分配)，以便其他系统可以根据得到的监控对象的电气量进行对应的参数的计算。

S110、获取所述监控装置采集的所述监控对象的电气量，并在预定测定周期内根据所述电气量计算所述监控对象的各预定用电参数的数值；

其中，利用监控装置(如计量自动化系统)可以按照预定监控周期采集或者实时采集运行监控对象(如变压器及其出线线路)的电流与电压、用电量、有功功率、无功功率、功率因数、三相不平衡度等数据；并计算这些数据在预定测定周期内的平均值。

具体的，如果监控装置是计量自动化系统、负荷监视装置，则按t2与t1时间间隔内的两点的数值进行平均计算，如有功功率P、无功功率Q、功率因数COSψ等数据进行平均：P＝(P1+P2)/2；Q＝(Q1+Q2)/2；COSψ＝P/SQRT(P²+Q²)；电流I＝(I1+I2)/2；用电量ΔE＝E2-E1；

如果监控装置是电量计量表(ΔE：有功电量增量，ΔW：无功电量增量)，则：P＝ΔE/(t2-t1)＝ΔE/Δt；Q＝ΔW/(t2-t1)＝ΔW/Δt；COSψ＝P/SQRT(P²+Q²)。

这里并不对具体的预定用电参数进行限定，可以包括有功功率P、无功功率Q、功率因数COSψ、偏离值、偏离度等。通常可以选择有功功率P、功率因数COSψ、偏离值、偏离度；可选的，具体过程为：

获取所述监控装置采集的所述监控对象的电气量；

根据所述电气量计算所述监控对象在预定测定周期内的平均有功功率值及平均功率因数值；

根据所述平均有功功率值与预定有功功率值，计算得到有功功率偏离值及有功功率偏离度；

根据所述平均功率因数值与预定功率因数值，计算得到功率因数偏离值及功率因数偏离度。

其中，这里可以设定监控对象的预定有功功率值，预定功率因数值，这里的预定有功功率值，预定功率因数值可以是监控对象的额定容量或经济运行容量；以变压器为例进行说明设变压器的额定容量或经济运行容量为TC(可设最大阀值TC2、最小阀值TC1)、出线线路的额定电流或经济运行电流为EC(可设最大阀值EC2、最小阀值EC1)、功率因数阀值为CC(可设最大阀值CC2、最小阀值CC1)；用户可以将预定参数值设置为最大值与最小值之间的任意数值包括最大值和最小值。

这里偏离值与偏离度的计算过程可以如下：

偏离值：ΔP＝P-TC，ΔCOSψ＝COSψ-CC(正值表示超常，负值表示过低)偏离度：ΔP/TC，ΔCOSψ/CC(用％表示，绝对数值越大表示偏离越大，正数表示超过，负值表示低于)。

S120、将各预定用电参数的数值分别与对应的预定用电参数的阈值进行比较，获得比较结果；

其中，这里的比较结果与计算的各预定用电参数的具体情况有关，若比较的是有功功率P、功率因数COSψ、偏离值、偏离度，则具体过程可以是：

将所述平均有功功率值与所述预定有功功率值进行比较，并将所述平均有功功率值大于所述预定有功功率值的结果作为第一结果；

将所述有功功率偏离值为正数的结果作为第二结果；

将所述有功功率偏离度为正数的结果作为第三结果；

将所述平均功率因数值与所述预定功率因数值进行比较，并将所述平均功率因数值大于所述预定功率因数值的结果作为第四结果；其中，这里的预定功率因数值为设定经济阀值。

将所述功率因数偏离值为正数的结果作为第五结果；

将所述功率因数偏离度为正数的结果作为第六结果。

S130、根据所述比较结果，对所述监控对象执行对应的控制操作。

其中，相应的若比较的是有功功率P、功率因数COSψ、偏离值、偏离度，则具体过程可以是：

当满足所述第一结果，所述第二结果，所述第三结果中至少一种时，则当所述监控对象为所述公用台区时，调节所述公用台区各变压器之间的负荷分配至经济阀值；当所述监控对象为所述变压器时，减少或转移所述变压器所带负荷；当所述监控对象为所述出线线路时，调节所述出线线路之间的负荷分配至经济阀值；

当满足所述第四结果，所述第五结果，所述第六结果中至少一种时，则调节电容投入容量，使功率因数处于经济状态。

在满足上述情况时，不仅要立即执行对应的操作，还可以进行系统告警，提醒用户注意，必要时可以采取强制措施，防止出现意外情况。具体过程可以是：

(1)一个公用台区有功功率P超过设定有功功率值、偏离值为正或设置的最大偏离值、偏离度为正设置的最大偏离度值(可根据需要设定同时满足或取其一)，系统告警，并立即调节该公用台区各变压器之间的负荷分配至经济阀值。

(2)一台变压器有功功率P超过设定有功功率值或设定用电指标、偏离值为正或设置的最大偏离值、偏离度为正设置的最大偏离度值(可根据需要设定同时满足或取其一)，系统告警，立即减少或转移所带负荷。

(3)一条出线线路有功功率P超过设定有功功率值、偏离值为正或设置的最大偏离值、偏离度为正设置的最大偏离度值(可根据需要设定同时满足或取其一)，系统告警，并立即调节线路之间的负荷分配至经济阀值。

(4)功率因数COS_Ψ低于设定最小阀值或高于设定经济阀值、偏离值为正或设置的最大偏离值、偏离度为正设置的最大偏离度值(可根据需要设定同时满足或取其一)，系统告警，并立即调节电容投入容量，使功率因数处于经济状态，使损耗最小。

动态的执行上述步骤110到步骤130，实现动态控制、优化用电，达到安全、节约、计划用电的目的。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的用电状况的监控方法，充分利用现有工具测量一个较短时间间隔内的用电参数变化程度，用一个计算模型方法判断用电的状况(异常、正常、优化)，并根据状况使用设计的优化方式进行自动调优，进而达到了安全用电、节约用电、计划用电的目的。即较短时间间隔内的用电参数变化程度与设定的标准(如变压器或线路的技术额定参数、最经济运行参数)对比，实时展示差异程度，根据差异程度调节用电分配，实现安全、节约、计划用电的目的。

本发明实施例提供了用电状况的监控方法，实现能源消耗动态过程的信息化、可视化、可控化。

下面对本发明实施例提供的用电状况的监控系统进行介绍，下文描述的用电状况的监控系统与上文描述的用电状况的监控方法可相互对应参照。

请参考图2，图2为本发明实施例所提供的用电状况的监控系统的结构框图；该系统可以包括：

监控模块100，用于在监控对象的预定位置安装监控装置；获取所述监控装置采集的所述监控对象的电气量，并在预定测定周期内根据所述电气量计算所述监控对象的各预定用电参数的数值；

比较模块200，用于将各预定用电参数的数值分别与对应的预定用电参数的阈值进行比较，获得比较结果；

控制模块300，用于根据所述比较结果，对所述监控对象执行对应的控制操作。

可选的，所述监控对象包括变压器的出线线路，变压器，公用台区中至少一种。

可选的，所述监控模块100包括：

获取单元，用于获取所述监控装置采集的所述监控对象的电气量；

第一计算单元，用于根据所述电气量计算所述监控对象在预定测定周期内的平均有功功率值及平均功率因数值；

第二计算单元，用于根据所述平均有功功率值与预定有功功率值，计算得到有功功率偏离值及有功功率偏离度；

第三计算单元，用于根据所述平均功率因数值与预定功率因数值，计算得到功率因数偏离值及功率因数偏离度。

可选的，所述比较模块200包括：

第一比较单元，用于将所述平均有功功率值与所述预定有功功率值进行比较，并将所述平均有功功率值大于所述预定有功功率值的结果作为第一结果；

第二比较单元，用于将所述有功功率偏离值为正数的结果作为第二结果；

第三比较单元，用于将所述有功功率偏离度为正数的结果作为第三结果；

第四比较单元，用于将所述平均功率因数值与所述预定功率因数值进行比较，并将所述平均功率因数值大于所述预定功率因数值的结果作为第四结果；

第五比较单元，用于将所述功率因数偏离值为正数的结果作为第五结果；

第六比较单元，用于将所述功率因数偏离度为正数的结果作为第六结果。

可选的，所述控制模块300包括：

第一控制单元，用于当满足所述第一结果，所述第二结果，所述第三结果中至少一种时，则当所述监控对象为所述公用台区时，调节所述公用台区各变压器之间的负荷分配至经济阀值；当所述监控对象为所述变压器时，减少或转移所述变压器所带负荷；当所述监控对象为所述出线线路时，调节所述出线线路之间的负荷分配至经济阀值；

第二控制单元，用于当满足所述第四结果，所述第五结果，所述第六结果中至少一种时，则调节电容投入容量，使功率因数处于经济状态。

其中，该系统可以应用于用电户、公用台区的变压器及出线线路的电力负荷和自动优化分配，使用电处于安全范围、经济状态，在限制用电的情况下按指标用电。通过实时监控工具和IT技术，使上述系统得以实践化应用。

例如该系统用计量自动化系统实时采集或冻结定时数据，计量自动化系统展现用电户实时用电状态，能够随时传送数据到营销管理系统可以包含有用电状况的监控系统来进一步统计分析判断，通过设计的管理功能按一定标准进行比对，对用电户的用电健康状况、能效进行短期或定期分析判断，给出优化方法建议并及时告知。节能工作不仅是对某个设备和工艺的改造，而是对企业全系统用能过程的优化，采用能效管理信息系统可以对企业能源效率水平进行全面监测、分析和评估，找出生产过程中能耗问题根源所在，科学、合理地制定生产工艺流程、建设能耗考核标准和体系，有针对性地制定节能改造方案，是企业节能增效工作的基础和技术方向。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的用电状况的监控系统，实现对用电企业与用户用电及能源消耗状况的全面监测、分析和评估，通过对能源消耗过程信息化、可视化管理，优化企业生产工艺用能过程，科学、合理地制定企业能耗考核标准和考核体系，有效提升企业能源效率管理水平。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的用电状况的监控方法及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。