一种智慧型能效管理系统的制作方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明属于供电系统技术领域，尤其涉及一种智慧型能效管理系统。
【【背景技术】】
[0002]目前，市面上的供电系统，例如油气田供电系统，主要存在问题是自动化水平低下，油气田开采的主要设备大部分分布在野外或海上，单井和丛井都比较分散，油田设备陈旧、老化，基本上没有在线监测手段，设备故障率高，出现故障后维护成本高、工作强度大。
[0003]另外，在油气田配电网还普遍存在着电压合格率低、供电可靠性差、损耗大和用电管理手段落后、抽油气机能耗大、抽油气机自动化管理程度底等问题。设备陈旧、效率底下已成为制约各油气田企业发展的瓶颈，急需实现满足未来“智慧油气田”的信息化、数字化、自动化、互动化及管理现代化等需求的一整套、全方面解决方案。
[0004]目前油气田能效管理系统国内外相近的技术方案主要如下:
[0005]国内:“RISEN油田行业智能用电及能效管理系统”在线监测整个油田企业的生产能耗动态过程，实现对油田企业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。胜利油田改造项目利用“安科瑞能耗管理系统”对油田生产设备用电质量、能源消耗、设备安全运行等核心用电数据实时监测，动态分析决策，实现节能管理，系统主要由数据采集层、数据传输网络、能效管理系统软件组成。中国石油天然气股份有限公司规划总院研发的“中国石油能效管理系统”对石油石化企业能源消耗状况进行全面监测、分析和评估，实现能源消耗过程信息化、可视化管理，涵盖了产能和用能所有装置，包涵能源计划、生产、优化、统计等功能。西南油气田分公司“能效对标管理系统”基于B/S架构，采用Webservice通讯、Oracle数据库。大庆油田采油六厂建立了“油田地面工程能耗设备管理系统”。大庆油田采油九厂采用优化能源系统管理降低新站油田能耗水平。
[0006]国外:英国北海Talisman油气公司应用Monitor_pro5软件产品通过网络平台对钻井柴油消耗量、CQ2排放量、污水含油量等指标数据进行发布和监控。BP公司炼油企业应用了 Montage软件通过数据仓库获取能源数据和进行能源目标管理，具有强大的数据回归分析和目标管理功能。Vlerlero能源公司利用Aspen能源管理器对能源供应进行优化管理，并提出了热电联产蒸汽负荷调整、透平切换等多项能效改进方案。西班牙石油公司Gibraltar炼油厂应用KBC能源管理器实现了锅炉和加热炉燃料的优化平衡以及公用工程系统操作效率的提高。One-2-five软件从从组织结构、节能计划、人员配备、能源管理认知度、财务管理、供应管理、操作&维护、工艺设备、监控&报告和最终成效等领域对公司节能管理水平进行诊断、评级和监控。KAZUYUKI M0RI等采用改进的多目标粒子群优化方法研究了工厂能源管理系统。George Kyriakarakos等建立了模糊逻辑能量管理系统。Eniram推出下一代能量管理系统。Michel Gauthier报道了基于规则的大型工业设施能量管理系统。
[0007]总之，现有的油气田能效管理系统缺乏能全方面的解决油气田配电网电能质量差、损耗大和用电管理手段落后、抽油气机能耗大、抽油气机自动化管理程度底等多方面问题能力。现有的系统的功能单一，大部分只能实现系统能效的监测、分析和评估，没有和节能设备结合起来，不能从根本上达到油气田企业节能降耗的目的，适用性较差。
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【发明内容】
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[0008]为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种将电力电子技术与现代控制技术、信息技术、通信技术和配电网控制与优化技术相结合，满足信息化、数字化、自动化、互动化需求，可优化电能质量，电动机节能、安全，并可实现数据采集、在线监测、电动机保护、远程控制、分时启动、动态无功补偿、柔性启动、谐波抑制、电机节能、时间控制、用电管理、状态检测、电子巡井、电子巡更、通讯单元、统计报表、实时报警、资料管理、系统管理等功能的智慧型能效管理系统。
[0009]本发明解决现有技术问题所采用的技术方案为:
[0010]—种智慧型能效管理系统，包括有管理层、通讯层和设备层；其中，
[0011]管理层是主站系统，用于对设备层进行数据采集和存储、在线监测和远程控制，实现信息化、数字化、自动化和互动化管理；包括数据库服务器、应用工作站、调度工作站、web服务器、GIS服务器、SCADA服务器、数据采集机和通讯机，且其之间采用以太网结构相互连接;
[0012]通讯层是外部公用网络，连接管理层与设备层，实现管理层与设备层通讯、数据传输；
[0013]设备层是设于油气田台区的能效管理装置，主要用于数据采集、电机控制、电机节會泛。
[0014]进一步地，所述能效管理装置包括电能优化单元、电机节能单元、电机保护单元、油井技防单元和状态监测单元，所述电能优化单元、电机节能单元、电机保护单元、油井技防单元和状态监测单元均与油气田台区的抽油气机和配电变压器连接。
[0015]进一步地，所述电能优化单元是注入式电流补偿电路，包括中央控制器和IGBT逆变电路；所述电机保护单元是配有外置一次电流互感器的电机保护控制单元。
[0016]进一步地，所述通讯层是GPRS网络、2.4G无线网络、GSM网络、3G网络或4G网络。
[0017]进一步地，所述SCADA服务器是安装了 IFIX采集软件的服务器，使其通过数据采集机和通讯机与油气田台区的通讯服务器建立连接，实现对油气田台区上抽油气机和配电变压器进行实时数据采集、处理和存储。
[0018]进一步地，所述SCADA服务器还设有数据采集存储模块、GE web发布模块、在线监测模块、全网无功优化模块、实时报警模块、电量统计模块、设备管理模块、统计报表模块、值长日志模块、资料管理模块和系统管理模块。
[0019]进一步地，所述SCADA服务器同时作为数据库服务器，所述web服务器同时作为应用工作站和调度工作站。
[0020]进一步地，所述通讯机是MGLJ-400M型的通讯管理机。
[0021]进一步地，所述通讯机同时是一个可使用多种标准规约并按动态方式调用进行通讯的规约转换器，其与主程序相对独立，通过设置的通讯接口接入数据库服务器、应用工作站、调度工作站、web服务器、GIS服务器、SCADA服务器、数据采集机和通讯层，形成一个统一的有机的整体。
[0022]本发明的有益效果如下:
[0023]本发明通过上述技术方案，将电力电子技术与现代控制技术、信息技术、通信技术和配电网控制与优化技术相结合，满足信息化、数字化、自动化、互动化需求，通过就地安置的电能质量优化单元提高电能质量，利用电机节能单元和电机保护单元进行电动机的保护和节能，并完成数据采集，然后通过GPRS或光纤通讯将数据传输到能效管理系统后台，实现数据采集、在线监测、电动机保护、远程控制、分时启动、动态无功补偿、柔性启动、谐波抑制、电机节能、时间控制、用电管理、状态检测、电子巡井、电子巡更、通讯单元、统计报表、实时报警、资料管理、系统管理等功能，对油气田具有非常好的现实意义，可优化电能质量、提高自动化管理水平、节能减排。
【【附图说明】】
[0024]图1是本发明所述一种智慧型能效管理系统实施例的结构示意图；
[0025]图2是本发明所述一种智慧型能效管理系统实施例中设备层的电能优化单元的电路结构不意图；
[0026]图3是本发明所述一种智慧型能效管理系统实施例中设备层的电机保护单元的电路结构示意图。
【【具体实施方式】】
[0027]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0028]如图1至图3中所示:
[0029]本发明实施例提供了一种智慧型能效管理系统，包括有管理层1、通讯层2和设备层3ο
[0030]所述管理层1是主站系统，用于对设备层3进行数据采集和存储、在线监测和远程控制，实现信息化、数字化、自动化和互动化管理；包括数据库服务器11、应用工作站12、调度工作站13、web服务器14、GIS服务器(地理位置信息系统)15、SCADA服务器(数据采集与监视控制系统)16、数据采集机17和通讯机18，且其之间采用以太网结构相互连接。其中，所述数据库服务器11主要用于存储采集油气田台区的历史数据。所述应用工作站12主要用于系统设备模拟图显示、实时数据查询、告警处理、系统远程控制；操作人员可根据级别登录需要工作站，依据系统赋予操作员的权