专利名称：一种园区的智能用电系统及方法
技术领域：
本发明涉及电力系统领域，尤其涉及一种园区的智能用电系统及方法。
背景技术：
在现代电网的发展过程中，随着各种先进技术在电网中的广泛应用，智能电网已经成为电网发展的必然趋势。智能电网是将先进的传感测量技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术以及能源电力技术相结合，并与电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网。用电环节智能化是智能电网的主要标志，是实现电网实时信息采集管理、电网与用户之间实时交互响应，增强电网综合服务能力，满足互动营销需求，提升服务水平的重要手段。园区是实现上述功能的主要载体，例如某工业园区高耗能企业较多，如何利用先进的电力技术在园区内实现节能增效、削峰填谷，提升园区智能用电水平，进而提升区域负荷平衡能力，保证电网的安全稳定运行是智能用电所要达到的目的。目前市场上只有针对园区智能用电环节中某个具体环节的产品，而没有一套完整的园区智能用电系统。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种园区的智能用电系统，以解决目前市场上只有针对园区智能用电环节中某个具体环节的产品，而没有一套完整的园区智能用电系统的空缺。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案一种园区的智能用电系统，包括采集系统、数据处理系统、应用系统，以及服务系统；所述采集系统、所述数据处理系统，以及所述应用系统均通过所述服务系统与外接系统连接；所述应用系统包括智能互动应用子系统、用电监测应用子系统、能效分析应用子系统、有序用电应用子系统、系统安全应用子系统以及人机交互接口 ；所述采集系统采集企业侧的电力数据；所述数据处理系统对所述电力数据进行处理，并将处理后的所述电力数据进行存储；当所述人机交互接口接收到智能互动、用电监测、能效分析、有序用电或系统安全的业务处理请求后，调用所述业务处理请求相应的应用子系统，所述应用子系统分析所述电力数据后得出相应的应用策略，并将所述应用策略向终端显示。优选的，在上述园区的智能用电系统中，所述采集系统包括智能电表、通信管理机，以及前置服务器。
优选的，在上述园区的智能用电系统中，所述数据处理系统包括云计算平台以及真正应用集群RAC。优选的，在上述园区的智能用电系统中，所述数据处理系统对所述电力数据进行处理，并将处理后的所述电力数据进行存储为将处理后的所述电力数据进行云存储及关系数据库存储。优选的，在上述园区的智能用电系统中，所述采集系统、所述数据处理系统，以及所述应用系统均通过所述服务系统与外接系统连接为所述服务系统提供数据总线以及服务总线，所述采集系统、所述数据处理系统，以及所述应用系统均通过所述数据总线以及服务总线与外接系统连接。优选的，在上述园区的智能用电系统中，所述终端包括智能交互终端、IPAD终端、 PC机。一种园区的智能用电方法，基于园区的智能用电系统，所述系统包括采集系统、数据处理系统、应用系统，以及服务系统；所述应用系统包括智能互动应用子系统、用电监测应用子系统、能效分析应用子系统、有序用电应用子系统、系统安全应用子系统以及人机交互接口 ；所述服务系统利用总线将所述采集系统、所述数据处理系统，以及所述应用系统与外接系统连接；该方法包括所述采集系统采集企业侧的电力数据；所述数据处理系统对所述电力数据进行处理，并将处理后的所述电力数据进行存储；当所述人机交互接口接收到智能互动、用电监测、能效分析、有序用电或系统安全的业务处理请求后，调用所述业务处理请求相应的应用子系统，所述应用子系统分析所述电力数据后得出相应的应用策略，并将所述应用策略向终端显示。从上述的技术方案可以看出，本发明根据园区建设要求给出全面的解决方案，覆盖了用电采集、实时监测、智能互动、能效分析、用序用电等智能用电的各个环节，形成一套解决方案，该系统能够引导企业用户主动开展需求响应，有效地实现智能园区节能减排，削峰填谷，提升园区智能用电水平，进而提升区域负荷平衡能力，保证电网安全稳定运行。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例所提供的园区的智能用电系统的一种结构示意图；图2为本发明实施例所提供的园区的智能用电系统的另一种结构示意图；图3为本发明实施例所提供的园区的智能用电方法的流程示意图。
具体实施例方式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，所描述的实施例仅仅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作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。本发明实施例公开了一种园区的智能用电系统，以解决目前市场上只有针对园区智能用电环节中某个具体电力环节的产品，没有一套完整的园区智能用电系统的空缺。图1示出了上述系统的一种结构，包括采集系统U1、数据处理系统U2、应用系统U3，以及服务系统U4。应用系统U3包括智能互动应用子系统U31、用电监测应用子系统U32、能效分析应用子系统U33、有序用电应用子系统U34、系统安全应用子系统U35以及人机交互接口 U36。 采集系统U1、数据处理系统U2，以及应用系统U3均通过服务系统U4与外接系统连接。采集系统Ul采集企业侧的电力数据；数据处理系统U2对电力数据进行处理，并将处理后的电力数据进行存储；当应用系统U3接收到智能互动、用电监测、能效分析、有序用电或系统安全的业务处理请求后，调用所述业务处理请求相应的应用子系统，应用子系统分析电力数据后得出相应的应用策略，并将应用策略向终端显示。终端可以包括智能交互终端、IPAD终端、PC机。本发明根据园区建设要求给出全面的解决方案，囊括了园区内的企业用户以及电力公司，覆盖了用电采集、实时监测、智能互动、能效分析、用序用电等智能用电的各个环节，形成一套解决方案，该系统能够引导企业用户主动开展需求响应，有效地实现智能园区节能减排，削峰填谷，提升园区智能用电水平，进而提升区域负荷平衡能力，保证电网安全稳定运行。图2示出了上述系统的另一种结构。采集系统Ul可以包括智能电表U11、通信管理机U12以及前置服务器U13 ；数据处理系统U2可以包括云计算平台U21以及真正应用集群RAC(Real Application Cluster) U22 ；应用系统包括智能互动应用子系统U31、用电监测应用子系统U32、能效分析应用子系统U33、有序用电应用子系统U34，、系统安全应用子系统U35以及人机交互接口 U36。采集系统Ul按照设置的采集频率采集电力数据如电压、负荷、频率、功率因数，谐波等。智能电表Ull主要安装在企业侧，由于需要深入企业内部为企业用户分析其用电情况，指导其智能用电，所以智能电表Ull主要安装在企业侧，其安装地点可以根据各企业的用电性质分布于低压出线后的各回路上。智能电表Ull需要支持秒级采集频率。通信管理机U12负责按指定频率轮询智能电表，将智能电表Ull中的电力数据存储至寄存器中。前置服务器U13负责轮询读取通信管理机指定的寄存器内存区域中的数值进行数据采集。为保证智能电表U11、通信管理机U12以及前置服务器U13采集数据的时钟同步， 园区的智能用电系统采用GPS(Global Positioning System)时钟对时。进一步的，在高频度(秒级)的采集过程中，由于数据的丢失以及数据的不稳定性，会导致通信管理机存在宕机现象。因此前置服务器U13对通信管理机U12编程，在启动通信管理机U12时，同时启动监测通信管理机U12状态的线程，按五分钟频率监测通信管理机U12的状态，如果宕机则自行恢复为运行状态，以确保数据采集的稳定性。由于采集现场环境复杂，采集的电力数据会存在不连续的情况，例如通信异常时会导致一定程度上采集的电力数据不连续(例如设备的瞬时值)。为解决上述问题，通信管理机U12轮询智能电表 Ull时寄存器只做更新操作，如果连续十次轮询采集不到智能电表Ull数据，则清空寄存器
5内容以保证电力数据的连续性(如果连续十次丢失，则认定为硬件问题)。另外采集的电力数据会存在不合理性(例如电力设备启动时采集到的电流异常值)，因此前置服务器U13 每次轮询通信管理机U12时，将采集的最新时刻表与上一个数据项时行比较，根据采集项， 对异常值做平滑，空值做补全等处理。例如正常线电压值为380V，允许企业用电电压偏差为正负8%，当某一瞬时值超过20%以上，则系统认为是异常数据，将其进行平滑处理，取上一个采集点数值。数据处理系统U2可以包括云计算平台U21以及真正应用集群RAC(Real Application Cluster)U22。为支持海量电力数据环境下的秒级数据监测及数据应用分析，本发明采集云平台 U21与RAC U22相结合的方式。前置服务器U13上报数据时，按GPS时钟约定的整点报数规则将采集到的数电力数据写入云计算平台U21以及RAC U22。云计算平台U21负责将实时电力数据进行聚合、ETL(Extraction-Transformation-Loading)处理，并将处理后的实时电力数据结果写入RAC U22。云计算平台U21用于海量电力数据的云存储，分析以及挖掘算法的应用。具体的，云计算平台采用Linux操作系统，通过定时jobs命令，利用云计算平台的强大计算能力，将采集的实时电力数据按指定频率进行聚合，聚合成分钟级、小时级、天级、月级以及年级数据，然后写入RAC U22。并通过数据挖掘并行预测算法、自适应调度算法、分类算法、聚合算法等为应用系统提供分析以及挖掘算法服务。RAC U22主要用于支撑园区智能用电系统的监控、互动以及能效分析的应用。RAC U22可提供强大的数据库处理能力，其将数据库进行集群处理，为实现秒级的应用提供基础。RAC U22配合云计算平台，均衡应用秒级采集压力，同时均衡了应用访问园区智能用电系统的压力，向应用系统提供数据支持。应用系统U3包括智能互动应用子系统U31、用电监测应用子系统U32、能效分析应用子系统U33、有序用电应用子系统U34、系统安全应用子系统U35以及人机交互接口 U36。当人机交互接口 U36接收到智能互动、用电监测、能效分析、有序用电或系统安全的业务处理请求后，调用所述业务处理请求相应的应用子系统，应用子系统分析电力数据后得出相应的应用策略，并将应用策略向终端显示。应用系统主要采用MVC(Model View Controller)模型-视图-控制器三层架构来实现园区智能用电系统的整体架构。服务系统利用数据总线以及服务总线将园区智能用电系统中采集的数据、生成的数据对园区智能用电系统内部以及外接系统提供服务，外接系统为园区智能用电系统的外部系统。本发明实施例还公开了一种园区的智能用电方法，基于园区的智能用电装置，所述装置包括采集系统、数据处理系统、应用系统，以及服务系统；所述应用系统包括智能互动应用子系统、用电监测应用子系统、能效分析应用子系统、有序用电应用子系统、系统安全应用子系统以及人机交互接口 ；所述服务系统利用总线将所述采集系统、所述数据处理系统，以及所述应用系统与外接系统连接；该方法包括Sl 采集系统采集企业侧的电力数据；S2 数据处理系统对所述电力数据进行处理，并将处理后的所述电力数据进行存储；S3:当人机交互接口接收到智能互动、用电监测、能效分析、有序用电或系统安全的业务处理请求后，调用所述业务处理请求相应的应用子系统，所述应用子系统分析所述电力数据后得出相应的应用策略，并将所述应用策略向终端显示。本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。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见系统部分说明即可。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，所述程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory, RAM)等。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种园区的智能用电系统，其特征在于，包括采集系统、数据处理系统、应用系统，以及服务系统；所述采集系统、所述数据处理系统，以及所述应用系统均通过所述服务系统与外接系统连接；所述应用系统包括智能互动应用子系统、用电监测应用子系统、能效分析应用子系统、 有序用电应用子系统、系统安全应用子系统以及人机交互接口 ；所述采集系统采集企业侧的电力数据；所述数据处理系统对所述电力数据进行处理，并将处理后的所述电力数据进行存储；当所述人机交互接口接收到智能互动、用电监测、能效分析、有序用电或系统安全的业务处理请求后，调用所述业务处理请求相应的应用子系统，所述应用子系统分析所述电力数据后得出相应的应用策略，并将所述应用策略向终端显示。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采集系统包括智能电表、通信管理机，以及前置服务器。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理系统包括云计算平台以及真正应用集群RAC。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理系统对所述电力数据进行处理，并将处理后的所述电力数据进行存储为将处理后的所述电力数据进行云存储及关系数据库存储。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采集系统、所述数据处理系统，以及所述应用系统均通过所述服务系统与外接系统连接为所述服务系统提供数据总线以及服务总线，所述采集系统、所述数据处理系统，以及所述应用系统均通过所述数据总线以及服务总线与外接系统连接。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述终端包括智能交互终端、IPAD终端、 PC机。
7.—种园区的智能用电方法，其特征在于，基于园区的智能用电系统，所述系统包括采集系统、数据处理系统、应用系统，以及服务系统；所述应用系统包括智能互动应用子系统、 用电监测应用子系统、能效分析应用子系统、有序用电应用子系统、系统安全应用子系统以及人机交互接口 ；所述服务系统利用总线将所述采集系统、所述数据处理系统，以及所述应用系统与外接系统连接；该方法包括所述采集系统采集企业侧的电力数据；所述数据处理系统对所述电力数据进行处理，并将处理后的所述电力数据进行存储；当所述人机交互接口接收到智能互动、用电监测、能效分析、有序用电或系统安全的业务处理请求后，调用所述业务处理请求相应的应用子系统，所述应用子系统分析所述电力数据后得出相应的应用策略，并将所述应用策略向终端显示。
全文摘要
本发明公开一种园区的智能用电系统，包括采集系统、数据处理系统、应用系统，以及服务系统；采集系统、数据处理系统以及应用系统均通过服务系统与外接系统连接；应用系统包括智能互动应用子系统、用电监测应用子系统、能效分析应用子系统、有序用电应用子系统、系统安全应用子系统以及人机交互接口；本发明还公开了一种园区的智能用电方法。本发明根据园区建设要求给出全面的解决方案，覆盖了用电采集、实时监测、智能互动、能效分析、用序用电等智能用电的各个环节，形成一套解决方案，该系统能够引导企业用户主动开展需求响应，有效地实现智能园区节能减排，削峰填谷，提升园区智能用电水平，进而提升区域负荷平衡能力，保证电网安全稳定运行。
文档编号G05B19/418GK102419589SQ201110460640
公开日2012年4月18日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者伍亮, 刘建明, 栗宁, 王继业, 王风雨, 闫爱梅 申请人:北京国电通网络技术有限公司, 国网信息通信有限公司