技术领域本发明属于工业企业生产过程的控制及管理领域，特别涉及一种基于关键指标数据分析的用电管理考核系统。
背景技术：
用电负荷涉及国民经济和人民生活的各个行业及领域，用电负荷的管理不仅关系电网安全、稳定的运行，同时，关系到电力企业与用户的眼前及长远利益，因此，加强用电的管理具有重大意义。用电负荷的管理首先要对先行的供电规定深入了解，提高节电意识，完善监督机制。供、用双方应共同努力，掌握企业各类用电车间的用电方式、用电特点，通过切实有效的技术手段将工业企业的用电管理中的问题解决好。在工业企业的各项成本中，电费已成为紧随物料成本、人工成本之后的第三或第四项大最大的成本，特别是在某些高耗能企业中，电费已成为最主要的成本然而，许多企业由于管理、工艺、技术等各方面原因，用电利用效率偏低，具有较高的节能潜力，因此通过电力节能技术的采用，降低电费支出成本、提高利润空间已经引起了越来越多工业企业的关注和重视。长期以来，负荷管理是电力需求侧的一项重要工作内容。电网公司通过智能表计、终端能对每个用电终端的实时负荷进行监控，从而提供更加准确的需求预测，同时还可以对自动运行的用电设备进行控制，改变目前有序用电方案中用户智能沛东接受调休的局面，用户可根据系统的实时电价和意愿选择适当的时间自动运行或停止，实现自主错峰填谷。然而，现有负荷管理系统的出发点都是电网公司对负荷端的用电企业进行管理，管理的方式也以限电、负荷控制为主，而管理依据的数据近局限于企业关口的电度表中数据，这样的系统无法为工业企业内部的科学用电和解决用电提供帮助和有效的技术手段。因此，要实现工业企业提高企业用电质量，降低企业用电成本的目标，需要整合企业供配电系统的各类数据，接入到同一数据平台，建立企业级的用电管理系统，通过对企业各级用电部门的关键指标数据的监视、告警、统计分析和考核管理，为企业提供科学用电、节约用电的负荷管理平台，提高企业的用电效率。
技术实现要素：
本发明的目的，在于提供一种基于关键指标数据分析的用电管理考核系统，结合工业企业的用电特点和管理要求，选择实时需量、功率因数、负荷率和电度量作为管理考核的关键指标数据(KPI)，建立集各用电车间监视、告警、统计、考核和管理于一体的用电管理系统。该系统采用二次一体化数据平台，将电力监控数据和电能量计量数据汇集到同一平台，提供用电车间实时监视、越限告警、统计分析、分项排名考核功能；同时提供企业用电管理部门的企业供电关口监视、越限统计、管理考核等功能。本发明还提出了各用电车间分项指标的裕度差值考核方法，在计算综合排名时采用了递阶分级的决策分析方法，来确定各个分项的权重；同时在确定下一个考核周期的KPI限值时，充分利用了企业关口和各个用电车间的负荷预测数据，并提出了简单实用的评估和修正方法。本发明的技术方案是：一种基于关键指标数据分析的用电管理考核系统，根据工业企业的用电特点和管理要求，选择实时需量、功率因数、负荷率和电度量作为管理考核的关键指标数据(KPI)，并依据数据平台提供的现场实时数据进行计算，完成各用电车间的KPI统计分析、越限告警和统计考核；企业管理部门根据各用电车间的统计考核结果进行实时汇总统计考核，并在考核周期结束时，根据综合排名进行考核及奖惩，同时进行下一个考核周期的KPI限值的优化评估和修改设定。上述方案中：选择实时需量、功率因数、负荷率和电度量作为管理考核的关键指标数据；其中，实时需量的指标统计的需量周期选择为15分钟，滑差选择为1分钟，从数据平台获取负荷数据的采样周期为3秒钟；功率因数的指标统计采用两种不同方式进行统计：系统级(例如企业关口)的考核功率因数的计算通过月累积有功电度和无功电度，其中有功电度是电度表的峰谷平的总和，无功电度只计算下网部分，上网部分归零处理；系统下属分支级(例如企业下的各个车间)的功率因数的计算采用实测有功和实测无功进行计算，计算间隔时间为3秒钟；负荷率的指标的统计周期选择为15分钟，滑差选择为1分钟，从数据平台获取负荷数据的采样周期为3秒钟；电度量的指标的统计要结合分时电价根据峰谷平的具体时段进行统计计算,并根据峰谷平电价的不同进行时段电费的计算和统计。上述方案中：各用电车间的KPI统计分析的实时统计包括日有功电度、日无功电度、功率因数、实测功率因数越下限次数、实测需量越上限次数、日电费总额、日峰时电费、日谷时电费、日平时电费、日峰值电费占比、日谷值电费占比、日平时电费占比、日平均电价；周统计包括上周有功平均、周需量最大值、周功率因数平均值、周负荷率平均值、周有功电度总量、周无功电度总量、周电费总额、周峰时电费总额、周谷时电费总额、周平时电费总额、周峰时电费占比、周谷时电费占比、周平时电费占比、周功率因数越下限次数、周需量越上限次数。上述方案中：企业管理部门的统计考核的内容包括电费、负荷率、功率因数、需量和用电平均负荷五个方面，考核的方法都采用考核限值裕度统计的方式，即以各用电车间的考核限值减去统计值，所得的差值作为统计和排名依据。其中电费、需量和用电负荷的分项指标排名采用逆序的方式，即差值越大排名越靠前；负荷率和功率因数的分项指标排名采用正序的方式，即差值越大排名越靠后；用电车间的综合排名的计算采用分项裕度加权求和的方式，计算公式为：PRank(i)=CLimit(i)-CStat(i)CLimit(i)w1(i)+RLimit(i)-RStat(i)RLimit(i)w2(i)+FLimit(i)-FStat(i)FLimit(i)w3(i)+DLimit(i)-DStat(i)DLimit(i)w4(i)+LLimit(i)-LStat(i)LLimit(i)w5(i)---(1)]]>其中，i为用电车间的序号，如果有N个用电车间，其取值为1、2、…N；PRank(i)为第i个用电车间的最终综合排名；CLimit(i)、CStat(i)、w1(i)分别为第i个用电车间的电费考核限值、统计值和分项权重；RLimit(i)、RStat(i)、w2(i)分别为第i个用电车间的负荷率考核限值、统计值和分项权重；FLimit(i)、FStat(i)、w3(i)分别为第i个用电车间的功率因数考核限值、统计值和分项权重；DLimit(i)、DStat(i)、w4(i)分别为第i个用电车间的需量考核限值、统计值和分项权重；LLimit(i)、LStat(i)、w5(i)分别为第i个用电车间的用电平均负荷考核限值、统计值和分项权重。上述方案中：综合排名中的分项权重的确定及实现过程包括以下步骤：a)建立三层的评价分析模型，最高层为决策层、中间层为准则层、最底层为方案层；其中决策层的目标是降低企业的供电成本；准则层包括的准则有降低企业关口最大需量值、提高考核功率因数值、降低企业平均电价、降低企业考核周期内的电费；方案层要通过对电费、负荷率、功率因数、需量和用电平均负荷五个分项的管理提升来实现；b)构造三个层次中的所有判断矩阵，根据下一级对上一级的贡献比例来确定，引用1-9及其倒数作为标度来确定初始的判断矩阵；c)对判断矩阵进行一致性检验，如果不通过，则修改矩阵的元素值，直到通过检验为止；d)采用最小二乘法来确定各层元素的权重向量，使得残差平方和最小；e)计算各层分项对目标层的综合权重，确定用于用电车间综合排名的分项权重。上述方案中：所述下一个考核周期的KPI限值的优化评估和修改设定的实现过程包括以下步骤：a)根据企业在考核周期内的生产计划、检修计划、天气状况，并结合历史负荷数据对企业的用电负荷进行预测，其中预测点的时间间隔为5分钟，预测负荷数据的时间跨度要大于考核周期；b)计算考核周期内所有预测负荷数据的最大值Lfore_Max、最小值Lfore_Min和平均值Lfore_avg；其中，企业级的最大需量考核定值为:DLimit_total＝0.95×Lfore_Max，负荷率为用电平均负荷LLimit_total＝0.98×Lfore_avg，功率因数FLimit_total＝0.95；企业考核周期内电费考核定值计算公式为：CLimit_total＝Ekwh_pfp+Ekwh_vfv+Ekwh_fff(2)其中：Ekwh_p、fp分别为考核周期内峰计费时段进行积分得到的峰时电量和电价；Ekwh_v、fv分别为考核周期内谷计费时段进行积分得到的谷时电量和电价；Ekwh_f、ff分别为考核周期内平计费时段进行积分得到的平时电量和电价；c)根据各用电车间在考核期间的生产计划、作业计划、检修计划、历史负荷数据及天气状况，生成考核周期内各用电车间的负荷预测数据，并计算出相应的考核限值CLimit(i)、RLimit(i)、FLimit(i)、DLimit(i)和LLimit(i)；d)将计算得到的分项考核限值按照公式3-7进行汇总：CLimit_total′=Σi=1NCLimit(i)---(3)]]>RLimit_total′=1NΣi=1NRLimit(i)---(4)]]>FLimit_total′=1NΣi=1NFLimit(i)---(5)]]>DLimit_total′=Σi=1NDLimit(i)---(6)]]>LLimit_total′=Σi=1NLLimit(i)---(7)]]>e)对汇总的考核限值与b)中计算得到的企业关口考核限值进行比较，并对差值进行重新分配，生成最终的各用电车间的下一个考核周期的KPI限值。本发明根据工业企业用电侧的实际需要，提出了基于用电关键数据指标的管理和考核方法，并建立了企业用电侧负荷管理系统，通过对企业供电和用电系统的关键指标数据的监视、统计、报警、考核和管理，为企业科学用电、节约用电提供有效的技术手段。附图说明图1用电管理考核系统一个考核周期的实现流程。具体实施方式以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。图1给出了用电管理考核系统在一个考核周期的实现流程，其具体步骤包括：1)从电力二次一体化数据平台获取系统需要的实时量测数据，并根据工业企业的用电特点和管理要求，选择实时需量、功率因数、负荷率和电度量作为管理考核的关键指标数据；其中，实时需量的指标统计的需量周期选择为15分钟，滑差选择为1分钟，从数据平台获取负荷数据的采样周期为3秒钟；功率因数的指标统计采用两种不同方式进行统计：企业关口考核功率因数的计算通过月累积有功电度和无功电度，其中有功电度是电度表的峰谷平的总和，无功电度只计算下网部分，上网部分归零处理；各车间的功率因数的计算采用实测有功和实测无功进行计算，计算间隔时间为3秒钟；负荷率的指标的统计周期选择为15分钟，滑差选择为1分钟，从数据平台获取负荷数据的采样周期为3秒钟；电度量的指标的统计要结合分时电价根据峰谷平的具体时段进行统计计算,并根据峰谷平电价的不同进行时段电费的计算和统计；2)实时监测实测功率因数越下限次数、实测需量越上限次数进行实时越限告警；3)进行各用电车间的KPI统计分析的实时统计，统计内容包括日有功电度、日无功电度、功率因数、日电费总额、日峰时电费、日谷时电费、日平时电费、日峰值电费占比、日谷值电费占比、日平时电费占比、日平均电价；周统计包括上周有功平均、周需量最大值、周功率因数平均值、周负荷率平均值、周有功电度总量、周无功电度总量、周电费总额、周峰时电费总额、周谷时电费总额、周平时电费总额、周峰时电费占比、周谷时电费占比、周平时电费占比、周功率因数越下限次数、周需量越上限次数；4)企业管理部门的实时监视的内容包括电费、负荷率、功率因数、需量和用电平均负荷五个方面；5)企业管理部门对各用电车间进行考核统计，采用考核限值裕度统计的方式，并对分项指标进行排名(即以各用电车间的考核限值减去统计值，所得的差值作为统计和排名依据)；其中电费、需量和用电负荷的分项指标排名采用逆序的方式，即差值越大排名越靠前；负荷率和功率因数的分项指标排名采用正序的方式，即差值越大排名越靠后；6)管理部门汇总统计排名采用分项裕度加权求和的方式，计算公式为：PRank(i)=CLimit(i)-CStat(i)CLimit(i)w1(i)+RLimit(i)-RStat(i)RLimit(i)w2(i)+FLimit(i)-FStat(i)FLimit(i)w3(i)+DLimit(i)-DStat(i)DLimit(i)w4(i)+LLimit(i)-LStat(i)LLimit(i)w5(i)---(1)]]>其中，i为用电车间的序号，如果有N个用电车间，其取值为1、2、…N；PRank(i)为第i个用电车间的最终综合排名；CLimit(i)、CStat(i)、w1(i)分别为第i个用电车间的电费考核限值、统计值和分项权重；RLimit(i)、RStat(i)、w2(i)分别为第i个用电车间的负荷率考核限值、统计值和分项权重；FLimit(i)、FStat(i)、w3(i)分别为第i个用电车间的功率因数考核限值、统计值和分项权重；DLimit(i)、DStat(i)、w4(i)分别为第i个用电车间的需量考核限值、统计值和分项权重；LLimit(i)、LStat(i)、w5(i)分别为第i个用电车间的用电平均负荷考核限值、统计值和分项权重。上述方案中：综合排名中的分项权重的确定及实现过程包括以下步骤：a)建立三层的评价分析模型，最高层为决策层、中间层为准则层、最底层为方案层；其中决策层的目标是降低企业的供电成本；准则层包括的准则有降低企业关口最大需量值、提高考核功率因数值、降低企业平均电价、降低企业考核周期内的电费；方案层要通过对电费、负荷率、功率因数、需量和用电平均负荷五个分项的管理提升来实现；b)构造三个层次中的所有判断矩阵，根据下一级对上一级的贡献比例来确定，引用1-9及其倒数作为标度来确定初始的判断矩阵；c)对判断矩阵进行一致性检验，如果不通过，则修改矩阵的元素值，直到通过检验为止；d)采用最小二乘法来确定各层元素的权重向量，使得残差平方和最小；e)计算各层分项对目标层的综合权重，确定用于用电车间综合排名的的分项权重；6)当一个统计周期结束时需要按照上步中的方法对统计周期内的各个用电部门的进行汇总统计排名；7)输出该统计周期的个用电车间统计考核及奖惩报告，报告内容包括企业级指标的完成情况、各用电车间的完成情况，具体的指标内容包括功率因数考核、需量考核、负荷率考核、用电量考核四个方面；8)对下一个考核周期的KPI限值的进行优化评估和修改设定，实现过程包括以下步骤：a)根据企业在考核周期内的生产计划、检修计划、天气状况，并结合历史负荷数据对企业的用电负荷进行预测，其中预测点的时间间隔为5分钟，预测负荷数据的时间跨度要大于考核周期；b)计算考核周期内所有预测负荷数据的最大值Lfore_Max、最小值Lfore_Min和平均值Lfore_avg；其中，企业级的最大需量考核定值为:DLimit_total＝0.95×Lfore_Max，负荷率为用电平均负荷LLimit_total＝0.98×Lfore_avg，功率因数FLimit_total＝0.95；企业考核周期内电费考核定值计算公式为：CLimit_total＝Ekwh_pfp+Ekwh_vfv+Ekwh_fff(2)其中：Ekwh_p、fp分别为考核周期内峰计费时段进行积分得到的峰时电量和电价；Ekwh_v、fv分别为考核周期内谷计费时段进行积分得到的谷时电量和电价；Ekwh_f、ff分别为考核周期内平计费时段进行积分得到的平时电量和电价；c)根据各用电车间在考核期间的生产计划、作业计划、检修计划、历史负荷数据及天气状况，生成考核周期内各用电车间的负荷预测数据，并计算出相应的考核限值CLimit(i)、RLimit(i)、FLimit(i)、DLimit(i)和LLimit(i)；d)将计算得到的分项考核限值按照公式3-7进行汇总：CLimit_total′=Σi=1NCLimit(i)---(3)]]>RLimit_total′=1NΣi=1NRLimit(i)---(4)]]>FLimit_total′=1NΣi=1NFLimit(i)---(5)]]>DLimit_total′=Σi=1NDLimit(i)---(6)]]>LLimit_total′=Σi=1NLLimit(i)---(7)]]>e)对汇总的考核限值与b)中计算得到的企业关口考核限值进行比较，并对差值进行重新分配，生成最终的各用电车间的下一个考核周期的KPI限值；9)将新的考核限值发送到各个用电车间，开始新一个考核周期的统计分析和考核管理。综上，本发明一种基于关键指标数据分析的用电管理考核系统，利用电力二次一体化数据平台提供的多元数据，结合工业企业的用电特点和管理要求，选择实时需量、功率因数、负荷率和电度量作为管理考核的关键指标数据(KPI)，建立集各用电车间监视、告警、统计、考核和管理于一体的用电管理系统。该系统采用二次一体化数据平台，将电力监控数据和电能量计量数据汇集到同一平台，提供用电车间实时监视、越限告警、统计分析、分项排名考核功能；同时提供企业用电管理部门的企业供电关口监视、越限统计、管理考核等功能。本发明还提出了各用电车间分项指标的裕度差值考核方法，在计算综合排名时采用了递阶分级的决策分析方法，来确定各个分项的权重；同时在确定下一个考核周期的KPI限值时，充分利用了企业关口和各个用电车间的负荷预测数据，并提出了简单实用的评估和修正方法。以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。