一种基于海量电能量数据的节能诊断方法及系统与流程

本发明涉及电力节能技术领域，更具体地说，涉及一种基于海量电能量数据的节能诊断方法及系统。

背景技术：

长期以来，我国通过消耗大量资源来实现经济增长的粗放型模式给自然资源和环境造成了很大的压力。为实现可持续发展，近年来，我国大力推行节能减排战略，通过产业结构的调整，设备和生产工艺的改造，取得了良好的成效，我国单位GDP能耗大大降低，但与西方发达国家相比，我国企业能效还有很大的提升空间，促进节能减排还有很大潜力。

目前，我国电网企业为了提高能效通常会对相关电力系统进行节能诊断，具体来说，通常有以下两种方式：第一种就是利用智能传感器和仪表技术，对各个用电设备进行在线监测，将各个用电设备的用能状态接入到企业能源管理系统，实现能源与信息的互联互通，做到各个用电设备能耗状态“全感知”，进而根据各个用电设备能耗状态进行节能诊断；另一种就是通过聘请专业的节能公司定期对电力企业现有的用能方案进行检测、分析及评估，从而为客户找出能效提升增长点，提出节能方案等。但是，上述两种方式中，第一种方式需要使用大量智能传感器及仪表相关器件，进而导致投资成本高；而第二种方式由于需要专家进行节能诊断，一方面需耗费大量人力成本，另一方面由于专家是定时进行上述节能诊断的，不具备实时性，因此，节能诊断效果较差。

综上所述，现有技术中电力企业使用的节能诊断方案中存在成本高且节能诊断效果较差的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于海量电能量数据的节能诊断方法及装置，以解决现有技术中电力企业使用的节能诊断方案中存在的成本高且节能诊断效果较差的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于海量电能量数据的节能诊断方法，包括：

获取用户的用户资料、历史用电信息及用电设备信息，并实时获取计量自动化系统实时监测到的用户的实时用电数据；

基于所述用户资料及历史用电信息将用户分为不同的类别，并基于所述实时用电数据及所述用电设备信息确定用电设备使用状态；

基于所述历史用电信息确定所述用户中符合预设节能标准的用户为低能耗用户，其他用户则为非低能耗用户；

将所述低能耗用户的用电设备使用状态与同类别内的非低能耗用户的用电设备使用状态进行比对，将比对得到的比对结果发送至对应非低能耗用户。

优选的，基于所述用户资料及历史用电信息将用户分为不同的类别，包括：

确定行业类别相同、用电规模相似度在第一预设范围内、负荷曲线相似度在第二预设范围内的用户为同一类别的用户，其中，所述行业列别包含于所述用户资料中，所述用电规模及所述负荷曲线包含于所述历史用电信息中。

优选的，基于所述实时用电数据及所述用电设备信息确定用电设备使用状态，包括：

基于所述用电设备信息建立该用电设备的设备模型，该设备模型表示为：

W_m(t)＝f(P,Q,I_n,δ(t))

其中，W_m(t)表示用电设备W_m的设备模型，P表示用电设备W_m的有功功率，Q表示用电设备W_m的无功功率，I_n表示用电设备W_m的谐波电流，δ(t)表示用电设备W_m开启时造成的启动冲击电流；

基于所述实时用电数据建立该用户的实时用电模型，该实时用电模型表示为：

其中，X(t)表示用户的实时用电模型，k表示用户用电设备的数量；

如果存在X(t)-X(t-t₀)＝W_m(t)，则确定用电设备W_m开启，如果存在X(t)-X(t-t₀)＝-W_m(t)，则确定用电设备W_m关闭；其中，t₀表示获取用户实时用电数据的采样周期。

优选的，基于所述历史用电信息确定所述用户中符合预设节能标准的用户为低能耗用户，包括：

由所述历史用电信息中获取用户的历史平均用电价格及平均能耗，并确定所述历史平均用电价格小于电费阈值，所述平均能耗小于能耗阈值的用户为低能耗用户。

优选的，还包括：

基于所述用电设备信息判断对应的用电设备中是否存在预设违规设备，如果是，则将对应的提示信息发送至存在所述预设违规设备的用户。

优选的，还包括：

由所述实时用电数据中确定用户的三相不平衡度、功率因数、谐波含量、负荷率及变压器负载率，并在上述任一项参数超过其对应阈值时发送对应提示信息至对应用户。

优选的，将比对得到的比对结果发送至对应非低能耗用户，包括：

将所述比对结果实时显示在对应非低能耗用户的网络平台上。

优选的，将比对得到的比对结果发送至对应非低能耗用户，包括：

将所述比对结果定时发送至对应非低能耗用户的通讯工具。

一种基于海量电能量数据的节能诊断系统，包括数据输入系统、计量自动化系统、营销管理系统、节能诊断分析系统及节能建议推送系统；

数据输入系统，用于获取用户的用户资料；

计量自动化系统，用于实时监测得到用户的实时用电数据；

营销管理系统，用于存储用户的历史用电信息及用电设备信息；

节能诊断系统，用于：获取所述用户资料、历史用电信息及用电设备信息，并实时获取实时用电数据；基于所述用户资料及历史用电信息将用户分为不同的类别，并基于所述实时用电数据及所述用电设备信息确定用电设备使用状态；基于所述历史用电信息确定所述用户中符合预设节能标准的用户为低能耗用户，其他用户则为非低能耗用户；将所述低能耗用户的用电设备使用状态与同类别内的非低能耗用户的用电设备使用状态进行比对，得到比对结果；

节能建议推送系统，用于将比对得到的比对结果发送至对应非低能耗用户。

优选的，所述节能诊断系统包括：

第一用户分类模块，用于确定行业类别相同、用电规模相似度在第一预设范围内、负荷曲线相似度在第二预设范围内的用户为同一类别的用户，其中，所述行业列别包含于所述用户资料中，所述用电规模及所述负荷曲线包含于所述历史用电信息中。

本发明提供了一种基于海量电能量数据的节能诊断方法及系统，其中，该方法包括：获取用户的用户资料、历史用电信息及用电设备信息，并实时获取计量自动化系统实时监测到的用户的实时用电数据；基于所述用户资料及历史用电信息将用户分为不同的类别，并基于所述实时用电数据及所述用电设备信息确定用电设备使用状态；基于所述历史用电信息确定所述用户中符合预设节能标准的用户为低能耗用户，其他用户则为非低能耗用户；将所述低能耗用户的用电设备使用状态与同类别内的非低能耗用户的用电设备使用状态进行比对，将比对得到的比对结果发送至对应非低能耗用户。本申请公开的上述技术方案中，采用上述非侵入的用电分析方法分析用户的用电行为，进而将同类别内用户的用电行为进行比对并基于该比对给出对应非低能耗用户节能建议，实现了节能诊断；同时，本申请基于现有技术中已有的计量自动化系统实现，无需额外增加智能传感器，且无需额外工，大大降低了成本；且本申请分析用户用电行为时所利用的实时用电数据为利用计量自动化系统实时获取的，由此，实现对用户用电行为的实时分析，因此，无需耗费大量人力，且具有实时性，节能诊断效果较好。

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为本发明实施例提供的一种基于海量电能量数据的节能诊断方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种基于海量电能量数据的节能诊断系统的结构示意图。

具体实施方式

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。

请参阅图1，其示出了本发明实施例提供的一种基于海量电能量数据的节能诊断方法的流程图，其中，海量电能量数据即包括本申请实施例中涉及使用到的电能量数据，包括用户资料、历史用电信息、用电设备信息及实时用电数据等；上述方法可以包括以下步骤：

S11：获取用户的用户资料、历史用电信息及用电设备信息，并实时获取计量自动化系统实时监测到的用户的实时用电数据。

其中，用户设备信息可以由用户录入，具体可以包括用电设备的型号和数量、生产班次、每月产能以及用户对节能建议的反馈等，其中，用电设备可以指特定用电设备，根据实际需要进行确定；而用户对节能建议的反馈可以是用户对上述信息进行分析后主观做出的节能措施，如对不同用电设备的使用时长的设定，也可以是用户接收到节能建议，如下文中的比对结果后根据比对结果做出对应的节能措施，等，具体可以根据实际需要进行确定。而该部分数据由用户侧获取，提高了节能诊断的深度和准确度。

而计量自动化系统为现有技术中已经存在的用于获取实时用电数据的系统，在此不再详细说明其结构及工作原理等；而其获取的实时用电数据可以包括电能量、负荷、三相不平衡度、功率因数、谐波含量、负荷率及变压器负载率等信息，具体可以根据实际需要进行获取。

另外，用户资料可以包括用户的行业、报装容量等信息，而历史用电信息可以包括用户历史上缴纳的电费信息、用电规模等，当然，还可以根据实际需要进行其他设定，均在本发明的保护范围之内。

S12：基于用户资料及历史用电信息将用户分为不同的类别，并基于实时用电数据及用电设备信息确定用电设备使用状态。

基于用户资料及历史用电信息将用户分为不同的类别，可以是将用户资料及历史用电信息中体现的信息相似或者说相似度在一定范围内的用户分为一个类别，每个类别内的用户具有相似的属性，而一定范围具体可以根据实际需要进行确定；由此，便于将同类别内的用户进行横向评价对比。

基于实时用电数据及用电设备信息确定用电设备使用状态，其中，用电设备使用状态可以包括任一用电设备的使用时段等，具体可以根据实际需要进行确定；用电设备使用状态可以反映出用户的用电行为，进而便于基于用户行为给出节能建议。

S13：基于历史用电信息确定用户中符合预设节能标准的用户为低能耗用户，其他用户则为非低能耗用户。

需要说明的是，基于历史用电信息确定低能耗用户，具体可以是依据历史用电信息中的电费信息等进行确定，而预设节能标准可以根据实际需要进行确定，当然也可以将其设定为国家统一规定的低能耗标准，均在本发明的保护范围之内。

S14：将低能耗用户的用电设备使用状态与同类别内的非低能耗用户的用电设备使用状态进行比对，将比对得到的比对结果发送至对应非低能耗用户。

以用电设备使用状态指用电设备的使用时段为例进行说明，对应的，比对结果可以包括不同用电设备的使用时段，及相同用电设备在不同用户处的使用时段不同；从而便于非低能耗用户根据比对结果判断出自身与低能耗用户的用户用电行为的差别，进而得出节能措施。由于非低能耗用户所得到的节能建议，即比对结果为与同类别内的低能耗用户比对得到的，因此，针对性较强，有效性更高。

本申请公开的上述技术方案中，通过用户资料及历史用电信息将用户分为不同的类别，基于历史用电信息确定出低能耗用户及非低能耗用户，并基于实时用电数据及用电设备信息确定出用电设备使用状态，即用户用电行为；进而利用低能耗用户的用电设备使用状态与同类别内非低能耗用户的用电设备使用状态进行比对，给出对应非低能耗用户节能建议，即比对结果。由此，采用上述非侵入的用电分析方法分析用户的用电行为，进而将同类别内用户的用电行为进行比对并基于该比对给出对应非低能耗用户节能建议，实现了节能诊断；同时，本申请基于现有技术中已有的计量自动化系统实现，无需额外增加智能传感器，且无需额外工，大大降低了成本；且本申请分析用户用电行为时所利用的实时用电数据为利用计量自动化系统实时获取的，由此，实现对用户用电行为的实时分析，因此，无需耗费大量人力，且具有实时性，节能诊断效果较好。

本发明实施例提供的一种基于海量电能量数据的节能诊断方法，基于用户资料及历史用电信息将用户分为不同的类别，可以包括：

确定行业类别相同、用电规模相似度在第一预设范围内、负荷曲线相似度在第二预设范围内的用户为同一类别的用户，其中，行业列别包含于用户资料中，用电规模及负荷曲线包含于历史用电信息中。

需要说明的是，对行业类别的确定，可以根据国家统一规定的行业类别确定标准进行确定，而用电规模相似度可以根据用户用电量或者用户用电设备来确定，具体来说，用户用电量的差值在第一预设范围内，或者用户用电设备中相同的用电设备占各自全部用电设备的比值在第一预设范围内等，还可以根据实际需要进行其他设定，均在本发明的保护范围内；其中，第一预设范围可以根据实际需要进行确定；而负荷曲线相似度，可以根据现有技术中计算两条线之间的相似度的方法计算，而第二预设范围可以根据实际需要进行确定。从而通过上述方案将用户分至不同的类别，便于对同类别内的用户的比较，使得节能建议具有较强的针对性。

本发明实施例提供的一种基于海量电能量数据的节能诊断方法，基于实时用电数据及用电设备信息确定用电设备使用状态，可以包括：

基于所述用电设备信息建立该用电设备的设备模型，该设备模型表示为：

W_m(t)＝f(P,Q,I_n,δ(t))

其中，W_m(t)表示用电设备W_m的设备模型，P表示用电设备W_m的有功功率，Q表示用电设备W_m的无功功率，I_n表示用电设备W_m的谐波电流，δ(t)表示用电设备W_m开启时造成的启动冲击电流；

基于所述实时用电数据建立该用户的实时用电模型，该实时用电模型表示为：

其中，X(t)表示用户的实时用电模型，具体为用户的所有用电设备的设备模型的叠加，k表示用户用电设备的数量；W₀(t)表示用户的空载模型，包括变压器及线路的损耗。

如果存在X(t)-X(t-t₀)＝W_m(t)，则确定用电设备W_m开启，如果存在X(t)-X(t-t₀)＝-W_m(t)，则确定用电设备W_m关闭；其中，t₀表示获取用户实时用电数据的采样周期。具体来说，上述技术方案为用相邻两个采样周期内的实时用电模型相差以得出用电设备W_m的动作情况。

可以采用非侵入式的用户用电行为分析方法进行用户用电行为的分析，具体可以包括基于稳态特征的非侵入式分析方法和基于暂态特征的非侵入式分析方法，基于稳态特征的非侵入式方法主要考虑各个用电设备的导纳、功率、电流响应的不同来判断对应用电设备发生的动作，基于暂态特征非侵入式的方法则需要采用频谱分析、小波分析等方法分析负荷曲线的高频分量，来判断对应用电设备发生的动作。本申请中采用上述技术方案来得到每个用电设备的开关状态，并且可以根据用电设备的开关状态获取一定时间内用电设备的使用状态，如使用时段等，即基于用电设备的开关状态确定用户用电行为。由此，能够准确实时的获取到用电设备的开关状态，进而确定出用户用电行为。

本发明实施例提供的一种基于海量电能量数据的节能诊断方法，基于历史用电信息确定用户中符合预设节能标准的用户为低能耗用户，可以包括：

由历史用电信息中获取用户的历史平均用电价格及平均能耗，并确定历史平均用电价格小于电费阈值，平均能耗小于能耗阈值的用户为低能耗用户。

其中，历史平均用电价格是指历史上每个月或者每特定时间段的平均电费，而特定时间段可以根据实际需要进行确定；而平均能耗可以是用户历史上所生产出产品得到的利润与对应时间内所使用电费的比值，当然也可以是基于指定一段时间获取或者是历史上每月的平均能耗等，均可以根据实际需要进行确定。由此，有效确定出低能耗用户及非低能耗用户。

本发明实施例提供的一种基于海量电能量数据的节能诊断方法，还可以包括：

基于用电设备信息判断对应的用电设备中是否存在预设违规设备，如果是，则将对应的提示信息发送至存在预设违规设备的用户。

其中，预设违规设备即为国家统一规定的需淘汰设备，根据该步骤，可以使得用户确定其是否存在不符合国家规定的设备，如果存在，可将对应设备进行淘汰，从而有利于电力节能。

本发明实施例提供的一种基于海量电能量数据的节能诊断方法，还可以包括：

由实时用电数据中确定用户的三相不平衡度、功率因数、谐波含量、负荷率及变压器负载率，并在上述任一项参数超过其对应阈值时发送对应提示信息至对应用户。

其中，上述阈值可以按照不同类别用户的特点根据实际需要进行确定，当上述任一项参数超过对应的阈值时可发送对应提示信息至对应用户，即将超过对应阈值的参数携带于提示信息中发送至该参数对应用电设备所属的用户，从而避免上述参数的非正常运行。

具体来说，三相不平衡度包括三相电压不平衡度、三相电流不平衡度、三相功率不平衡度，三相不平衡度表示三相间的最大差异值与三相平均值的比值，如三相电流不平衡度表示为：

其中，ε(I)表示三相电流不平衡度，I_A，I_B，I_C分别表示三相电流，I表示三相电流的平均值。具体来说，三相不平衡度的最优值为0，功率因数的最优值为1，谐波含量的最优值为0，负荷率的最优值为1，变压器负载率的最优值根据变压器的实际性能决定，典型值取为50％-80％。

本发明实施例提供的一种基于海量电能量数据的节能诊断方法，将比对得到的比对结果发送至对应非低能耗用户，可以包括：

将所述比对结果实时显示在对应非低能耗用户的网络平台上。

由此，用户可以通过网络平台实时直观的获取到比对结果，进而根据比对结果做出相应的措施，利于节能诊断的实现。

本发明实施例提供的一种基于海量电能量数据的节能诊断方法，将比对得到的比对结果发送至对应非低能耗用户，可以包括：

将所述比对结果定时发送至对应非低能耗用户的通讯工具。

其中，通讯工具可以指电子邮箱、短信及微信等，由此，能够使得用户及时获知比对结果，进而尽快做出对应的节能措施。

当然，比对结果的发送也可以包括上述方式中的任一种或者任多种，根据实际需要进行的其他设置也均在本发明的保护范围之内。

与上述方法相对应，本发明实施例还提供了一种基于海量电能量数据的节能诊断系统，如图2所示，可以包括数据输入系统11、计量自动化系统12、营销管理系统13、节能诊断分析系统14及节能建议推送系统15；

数据输入系统11，用于获取用户的用户资料；

该系统部署在电力用户侧，通过用户录入的上述信息可以提高节能诊断的深度和准确度。

计量自动化系统12，用于实时监测得到用户的实时用电数据；

营销管理系统13，用于存储用户的历史用电信息及用电设备信息；

节能诊断系统14，用于：获取用户资料、历史用电信息及用电设备信息，并实时获取实时用电数据；基于用户资料及历史用电信息将用户分为不同的类别，并基于实时用电数据及用电设备信息确定用电设备使用状态；基于历史用电信息确定用户中符合预设节能标准的用户为低能耗用户，其他用户则为非低能耗用户；将低能耗用户的用电设备使用状态与同类别内的非低能耗用户的用电设备使用状态进行比对，得到比对结果；

节能建议推送系统15，用于将比对得到的比对结果发送至对应非低能耗用户。

其中，节能诊断系统获取其他系统的数据时可以通过对应的接口实现，当然，也可以通过其他方式实现，均在本发明的保护范围之内。

本发明实施例提供的一种基于海量电能量数据的节能诊断系统，节能诊断系统可以包括：

第一用户分类模块，用于确定行业类别相同、用电规模相似度在第一预设范围内、负荷曲线相似度在第二预设范围内的用户为同一类别的用户，其中，行业列别包含于用户资料中，用电规模及负荷曲线包含于历史用电信息中。

本发明实施例提供的一种基于海量电能量数据的节能诊断系统，节能诊断系统可以包括：

用电设备使用状态确定模块，用于

基于所述用电设备信息建立该用电设备的设备模型，该设备模型表示为：

W_m(t)＝f(P,Q,I_n,δ(t))

其中，W_m(t)表示用电设备W_m的设备模型，P表示用电设备W_m的有功功率，Q表示用电设备W_m的无功功率，I_n表示用电设备W_m的谐波电流，δ(t)表示用电设备W_m开启时造成的启动冲击电流；

基于所述实时用电数据建立该用户的实时用电模型，该实时用电模型表示为：

其中，X(t)表示用户的实时用电模型，k表示用户用电设备的数量；

如果存在X(t)-X(t-t₀)＝W_m(t)，则确定用电设备W_m开启，如果存在X(t)-X(t-t₀)＝-W_m(t)，则确定用电设备W_m关闭；其中，t₀表示获取用户实时用电数据的采样周期。本发明实施例提供的一种基于海量电能量数据的节能诊断系统，节能诊断系统可以包括：

第二用户分类模块，用于由历史用电信息中获取用户的历史平均用电价格及平均能耗，并确定历史平均用电价格小于电费阈值，平均能耗小于能耗阈值的用户为低能耗用户。

本发明实施例提供的一种基于海量电能量数据的节能诊断系统，节能诊断系统还可以包括：

违规设备确定模块，用于基于用电设备信息判断对应的用电设备中是否存在预设违规设备，如果是，则将对应的提示信息发送至存在预设违规设备的用户。

本发明实施例提供的一种基于海量电能量数据的节能诊断系统，节能诊断系统还可以包括：

参数诊断模块，用于由实时用电数据中确定用户的三相不平衡度、功率因数、谐波含量、负荷率及变压器负载率，并在上述任一项参数超过其对应阈值时发送对应提示信息至对应用户。

本发明实施例提供的一种基于海量电能量数据的节能诊断系统，节能建议推送系统可以包括：

显示模块，用于将所述比对结果实时显示在对应非低能耗用户的网络平台上。

本发明实施例提供的一种基于海量电能量数据的节能诊断系统，节能建议推送系统可以包括：

推送模块，用于将所述比对结果定时发送至对应非低能耗用户的通讯工具。

本发明实施例提供的一种基于海量电能量数据的节能诊断系统中相关部分的说明请参见本发明实施例提供的一种基于海量电能量数据的节能诊断方法中对应部分的详细说明，在此不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域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。