智慧用電方案

精品文檔智慧用電方案西安西拓電氣股份有限公司2019年6月目錄一、概述3二、 智慧用電總體設計42.1總體設計目標42.2設計思路52.3智慧用電解決哪些問題62.4智慧用電的應用場景7三、智慧用電系統(tǒng)架構83.1信息采集系統(tǒng)83.2智能就地終端93.3信息傳輸與通訊103.4云平臺與數據庫103.5數據應用與終端10四、智慧用電系統(tǒng)實施方案124.1三大系統(tǒng)各自實現124.2整合系統(tǒng)實現互動134.3作為基礎與八大系統(tǒng)互動15五、智慧用電社會效益分析155.1消除隱患，減少公共安全事故發(fā)生155.2實現綠色、低碳可持續(xù)發(fā)展的輔助決策數據提供165.3能源安全可控185.4異常能耗警示助力和諧社會實現195.5共享理念、集約化等模式實現高效低成本、節(jié)約型發(fā)展20六、智慧用電經濟效益分析216.1電氣火災防控帶來的經濟效益估算216.2智能運維產生的成本節(jié)約估算216.3能耗展示系統(tǒng)實現的提高能效、節(jié)約能耗估算21一、概述智慧城市是把新一代信息技術充分運用在城市的各行各業(yè)之中的基于知識社會下一代創(chuàng)新（創(chuàng)新2.0）的城市信息化高級形態(tài)。智慧城市基于物聯網、云計算等新一代信息技術以及維基、社交網絡、Fab Lab、Living Lab、綜合集成法等工具和方法的應用，營造有利于創(chuàng)新涌現的生態(tài)，實現全面透徹的感知、寬帶泛在的互聯、智能融合的應用以及以用戶創(chuàng)新、開放創(chuàng)新、大眾創(chuàng)新、協(xié)同創(chuàng)新為特征的可持續(xù)創(chuàng)新。智慧城市具備四大功能特征：全面感知遍布城市各處的傳感器和智能設備組成“物聯網”，通過綜合利用RFID、傳感器、二維碼，及其他感知設備對物體進行標識，隨時隨地對其進行信息采集，對城市運行的核心系統(tǒng)進行測量、監(jiān)控和分析，實現對城市的全面感知；聯通整合“物聯網”與互聯網系統(tǒng)完全連接和融合，將城市里分散的、各自為政的信息化系統(tǒng)和物聯網系統(tǒng)通過統(tǒng)一通用的標準整合起來，提升為一個具有良好系統(tǒng)能力和處理能力的有機整體，融合城市基礎數據、時空數據等，提供智慧的基礎設施，體現更深入的智慧化、更全面的互聯互通、更有效的交換互享、更協(xié)同的關聯應用；共享創(chuàng)新鼓勵政府部門、企業(yè)和公眾在智慧化基礎設施之上進行科技和業(yè)務的創(chuàng)新應用，在城市公共信息服務平臺和智慧城市管理公共信息平臺的基礎上共享和創(chuàng)新，為城市提供源源不斷的發(fā)展動力；協(xié)同運作基于智慧的基礎設施，配套相關的管理措施，使城市的各個關鍵系統(tǒng)和參與者能和諧、安全、高效、智慧地協(xié)作，提高城市精細化、智慧化的運作能力，達到城市最佳的運行狀態(tài)。不同城市在建設當中具有不同的子系統(tǒng)架構，其建設側重點也各不相同?？偨Y各個地方建設的共性規(guī)律發(fā)現，一般有八大功能性系統(tǒng)：智能交通系統(tǒng)、智慧能源系統(tǒng)、智慧物流及建筑服務、城市指揮中心、智慧醫(yī)療、城市公共安全、城市環(huán)境管理、政府公共服務平臺等。智慧能源系統(tǒng)中的智慧用電設計是智慧城市的基礎板塊，是八大系統(tǒng)的運行保障基礎。電能作為清潔能源是現代文明的血液，是支撐各行各業(yè)生存、發(fā)展的動能。確保電能在生產、傳輸、消費的全流程中，實現安全、高效、可靠是確保城市發(fā)展的基本要求。2、 智慧用電總體設計2.1總體設計目標南充市作為四川省石油天然氣和能源化工基地、川東北區(qū)域科教文化中心、西部地區(qū)重要的交通樞紐城市、是川東北經濟、物流、商貿和金融中心。在現有信息化成果基礎上，以智能化監(jiān)測儀表等多種智能化技術作為感知、感測數據終端，對全市用電節(jié)點進行集中監(jiān)控，并與其他的政務系統(tǒng)進行聯動，實現“更快速”感知影響城市能源安全的數據指標，“更全面”感知應企業(yè)、居民的用電狀況，“更精準”判斷城市重點區(qū)域電力管理問題，“更智慧”響應城市電力應急事故。從而實現南充市節(jié)能、減排的智慧性。2.2設計思路對南充市用電管理的業(yè)務框架中，通過感知設備的實時監(jiān)測和外部數據共享，實現對全市用電的監(jiān)測監(jiān)控，形成全市電力數據資源，并對數據進行智能分析，為業(yè)務開展和電力事件應急指揮提供支撐。通過智慧用電建設，實現對建筑用電監(jiān)控、企業(yè)用電監(jiān)管以及電力安全應急指揮，最終達到整個城市的用電安全、節(jié)能減排、經濟循環(huán)的狀態(tài)，為其國民經濟和社會發(fā)展提供良好的支撐與保障作用。2.2.1從電能的全流程中采集信息可以獲取到各行各業(yè)的關鍵信息（1）社會總用電量的變化表征了經濟發(fā)展活躍度，是李克強總理倡導的克強經濟學中的三大關鍵表征量之一(另外兩個是貨物運輸總量、消費信貸增加量)。（2）生產企業(yè)的月度總用電量變化趨勢明顯表征了企業(yè)生產總值的變化規(guī)律。（3）商業(yè)中心、科技園區(qū)、軟件園區(qū)等用電量的變化彰顯了商業(yè)活動、科研活動等的活躍程度。（4）公園、影院等公共設施用電量的變化趨勢揭示了人民群眾文化娛樂活動的開展程度。（5）醫(yī)院、保健機構等行業(yè)的用電量變化趨勢在某種程度上披露了居民健康狀況變化的統(tǒng)計規(guī)律。2.2.2對電能的全流程進行高效管控可以有效實現城市治理的綠色、低碳、環(huán)保理念落實。2.2.3實現電能全過程可控，有利于行業(yè)布局優(yōu)化、抑制不安全生產因素、確保社會穩(wěn)定和諧等政府決策的輔助支撐。2.3智慧用電解決哪些問題2.3.1能源安全近年來，在國內外發(fā)生了多起重大電力系統(tǒng)事故，均造成了巨大的經濟損失和嚴重的社會影響。僅西安市“6.18”事故就造成了直接經濟損失6000多萬元，導致西安市多個區(qū)域停電。三星電子相關負責人表示，部分半導體設備感應到電壓異常自動停止運作，西安工廠約損失10%的生產力，造成約數百億韓元的損失。2.3.2公共安全2011年至2016年，我國共發(fā)生電氣火災52.4萬起，造成3261人死亡、2063人受傷，直接經濟損失92億余元，均占全國火災總量及傷亡損失的30%以上；其中重特大電氣火災17起，占重特大火災總數的70%。2.3.4基礎數據采集智慧用電監(jiān)控，通過每一棟樓、市政工程安裝成千上萬件監(jiān)測傳感器，完成千萬個能耗節(jié)點的“監(jiān)測管控”，同步監(jiān)測相關的環(huán)境參數和設備運行參數，對所有節(jié)點的信息進行采集、統(tǒng)計、分析、優(yōu)化、資源調配。2.3.5數據支撐決策通過對不同渠道獲取的用電信息資源進行分類，形成基礎數據庫和業(yè)務數據庫，并根據數據的實時性不斷更新基礎數據庫，建立元數據及管理機制，形成數據目錄和服務目錄，根據不同用戶、不同事件業(yè)務需求，形成不同主題信息庫，并融合形成綜合決策庫，通過智慧用電平臺，進行相關信息資源的共享。2.3.6綠色經濟發(fā)展狀況監(jiān)控利用云計算和物聯網技術，監(jiān)控各個領域的新能源數據、節(jié)能減排數據，通過數據采集、存儲、分析、應用和能耗仿真，將所有能耗、控制等信息采集、分析、統(tǒng)計和處理結果反饋至云計算智慧用電平臺，實現整體化的能源管理和規(guī)劃。2.4智慧用電的應用場景2.4.1城市安全的高危場所高危場所一般都會儲存較大數量的易燃易爆物品，或工藝條件較為特殊，一旦發(fā)生爆炸事故將會造成較大的經濟損失、較為嚴重的人員傷亡。電氣火災監(jiān)控是重點防護措施。2.4.2“九小”場所小學校或幼兒園、小醫(yī)院、小商店、小餐飲場所、小旅館、小歌舞娛樂場所、小網吧、小美容洗浴場所、小生產加工企業(yè)等“九小”場所數量不斷增多，加上“九小”場所點多、面廣，分散在鎮(zhèn)街、城中村，個別地方有成千家上萬家小型場所，少的也有幾十家，且部分“九小”場所設置在居民區(qū)甚至住家庭院中，一般性監(jiān)督檢查很難涉獵觸及，造成很多場所失控漏管。智慧用電管理是有效的用電監(jiān)控手段。2.4.3高耗能產業(yè)集中區(qū)域通過遠程集中監(jiān)控，實現人員集中管理，提升工作效率，為企業(yè)降低用人成本。通過大數據分析，合理調節(jié)企業(yè)的用電結構，幫助企業(yè)減少電能浪費。為企業(yè)能源需求側管理模式，提供軟件平臺的技術手段支持，基于能源大數據、多能源綜合利用等先進商業(yè)模式，樹立智慧園區(qū)的能源管理標桿。2.4.4綠色節(jié)能工程目前綠色節(jié)能工程多采用合同能源管理機制，這種節(jié)能投資方式允許用戶使用未來的節(jié)能收益為工廠和設備升級，降低目前的運行成本，提高能源的利用效率。電能節(jié)約的標準難以約定，通過智慧用電平臺可以由政府提供數據支撐，驅動企業(yè)和節(jié)能公司實施更多合同能源管理模式的節(jié)能工程。2.4.5大面積的專業(yè)人員缺口以西安市為例，專變企業(yè)用戶29000戶，專線企業(yè)用戶900戶，僅僅按照最小配置來估算正常的值班專業(yè)人員：2.9萬戶6人/戶=18萬人。西安市在冊電工數量不足2萬人。未來發(fā)展的趨勢專業(yè)的人員數量將成為制約用電安全保障的首要條件。智慧能源平臺通過集中監(jiān)控區(qū)域管理的方式可大幅度提高人員利用率，保障安全。三、智慧用電系統(tǒng)架構3.1信息采集系統(tǒng)信息采集系統(tǒng)實時監(jiān)測用電情況，對數據進行統(tǒng)計與分析，根據系統(tǒng)分析結果提供節(jié)能策略與設備控制，從而達到有效節(jié)能的目的。數據采集主設備采用多接口、可擴充的高性能通訊管理機，支持多數通訊協(xié)議，利用其轉發(fā)功能將數據轉發(fā)至平臺，系統(tǒng)分為電力監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控和電氣火災監(jiān)控、視頻監(jiān)控四大部分。系統(tǒng)拓撲圖3.2智能就地終端智能就地終端包含通訊管理模塊、配電自動化模塊、智能監(jiān)控主機模塊和電源管理模塊，是集配電網監(jiān)控、保護、安防、門禁、環(huán)境監(jiān)測、設備狀態(tài)監(jiān)測管理、通信和備用電源功能于一體的裝置，支持營銷計量、電能質量、配電自動化等功能，業(yè)務數據集中上送，各功能模塊相互獨立運行，與各業(yè)務系統(tǒng)獨立對接，充分滿足智能配電網自動化的發(fā)展要求，能有效實現配電網自愈和互動，縮短故障處理時間，提高設備運行管理水平。 3.3信息傳輸與通訊數據通信采用GPRS/3G/4G 等通信方式，也可支持5G。通信協(xié)議兼容 ModbusRTU、ModbusTCP、IEC61850、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104等通信規(guī)約。3.4云平臺與數據庫云平臺分為WEB端和采集端可靈活部署應用于主流云服務商的云服務器。采用UNIX /LINUX混合平臺結構；在統(tǒng)一的支撐平臺的基礎上，可靈活擴展、集成和整合各種應用功能，各種應用功能的實現和使用具有統(tǒng)一的數據庫模型、人機交互界面，并能進行統(tǒng)一維護。數據存儲主要是將采集的運行信息存入數據庫。運行集中監(jiān)控系統(tǒng)配置了實時數據庫和歷史數據庫，借鑒IEC 61970 CIM數據模型標準，支持多應用，便于數據結構的擴展。實時數據庫提供實時信息，保存最新2小時內的實時數據。實時數據保存在內存中，定時存入歷史數據庫(測量量按照采樣周期定時存入歷史數據庫，事件信息、告警信息、變位信息實時存入歷史數據庫)。實時數據庫提供API接口，實現高效的實時數據處理。3.5數據應用與終端平臺可對各種采集數據進行工程處理、統(tǒng)計、計算等，并將所有結果保存到數據庫中。遙測：遙測工程轉化一次側實際值、遙測人工置數、零飄處理、遙測越限報警、各種日月最大最小平均統(tǒng)計等、事故追憶等功能。遙信：實時處理開關狀態(tài)、刀閘狀態(tài)、保護硬接點遙信、狀態(tài)量遙信、主變分接頭位置及保護動作事項、保護告警事項、事故總遙信、預告總遙信等狀態(tài)變化時迅速生成變位事項，遙信取反、遙信人工置數、檢修或掛牌設置、事故判斷、雙點遙信、遙控封鎖和允許、開關、保護動作次數的統(tǒng)計。電度：可接收處理電度表碼值和脈沖計數值，并進行標度轉換、可人工設置電度底碼、積分計算電量、電度量的日、月和峰、谷、平統(tǒng)計。多源數據處理：多源數據是指對于實時數據庫中的某一數據點擁有多個數據來源。多源數據處理，可根據預先設定的原則和順序選取采用的數據，不同來源的數據在數據庫中都有標明。同一測點的多源數據在滿足合理性校驗后按照人工定義的優(yōu)先級存放（優(yōu)先級的次序可由用戶靈活設置）。除了單點的多源數據切換外，還要求能夠方便的實現多源數據自動和手動切換功能。計劃值：對計劃值的修改提供按授權和時間上的控制，并產生事件記錄。實時值與計劃值按照用戶要求，可采用圖形、曲線、表格等方式進行實時比較，并可統(tǒng)計和計算。計算量處理：可對實測值、人工輸入值及計算值進行數學運算及邏輯判斷、自定義函數處理等加工計算。計算量取自數據庫（包括實時數據庫、歷史數據庫等），計算的結果放回到數據庫中，其屬性與實測值相同。人工輸入數據：數據能夠人工輸入到實時數據庫（RTDB）、歷史數據庫以及數據表中。禁止多個用戶同時在同一數據點輸入數據，并向用戶顯示說明信息框。數據質量標志：平臺對所有遙測量和計算量配置數據質量碼，以反映數據的可靠程度。四、智慧用電系統(tǒng)實施方案4.1三大系統(tǒng)各自實現 平臺分為智能運維、電氣火災、能耗管理三大系統(tǒng)獨立運行，系統(tǒng)間數據共享，可靈活調用。平臺整合完善所有監(jiān)測單元，定義標準的數據入口和出口，統(tǒng)一進行標準數據建模與數據展示，在一個平臺系統(tǒng)下完成運行設備的在線監(jiān)測，對設備的運行進行狀態(tài)診斷與評估，并對相關工作單元進行必要控制。從而形成在線監(jiān)測一站式統(tǒng)籌管理，實現高效協(xié)作，提高運行設備的故障定位效率和準確性，結合各類故障結果完成對設備的最終診斷，并以直觀的報警形式體現設備狀態(tài)，在線通知監(jiān)控中心，預防和預測運行設備即將出現的重大故障。平臺登錄界面4.2整合系統(tǒng)實現互動平臺具備強大的集控區(qū)域管理和信息分區(qū)分流功能，能夠實現集中監(jiān)控的操作需求。4.2.1集控區(qū)域的設置和管理可按照及電壓等級劃分為不同的責任區(qū)域并為其命名。這些責任區(qū)可以是所有節(jié)點，可以是部分節(jié)點集合，也可以是節(jié)點和不同電壓等級的各種組合關系，這些都可以通過一個設置界面來方便靈活地進行定義。特別的，系統(tǒng)還需可以根據情況對具體的某個設備設置其責任區(qū)域歸屬。系統(tǒng)中每個結點對應一個已經定義好的責任區(qū)。另外，責任區(qū)的定義還和用戶權限管理模塊相結合。每個用戶定義該用戶所屬的責任區(qū)；每個責任區(qū)內定義一個責任區(qū)組長，該組長的身份由監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)管理員確認和指定；組長可以設置屬于該責任區(qū)內的每個組員的權限，但不能更新自己的權限；每個用戶定義其可以登錄的結點。這樣，用戶和結點關聯，結點又和責任區(qū)關聯，用戶就只能在自己所在責任區(qū)的結點范圍內工作，防止了用戶的越權登錄，提高了系統(tǒng)的安全性能。對于用戶的權限和所屬責任區(qū)能夠靈活方便的進行設置。如通過人員權限組進行管理等。4.2.2信息分區(qū)分流所有節(jié)點的實時信息（全遙信、遙信變位、全遙測、變化遙測、節(jié)點工況、越限信息以及各種告警信息）在被處理后應會根據責任區(qū)的設置發(fā)送到不同的結點上，使得網上的報文流量大大減輕，響應速度得到相應的提高，從而整個平臺的性能和信息吞吐量也相應的得到了提高。應用了信息分流技術以后，每個系統(tǒng)只處理該責任區(qū)域內需要處理的信息，無關的畫面、報表、歷史數據等都不會出現在該監(jiān)控站內。告警信息窗也只顯示和該責任區(qū)域相關的告警信息，遙控、置數、封鎖、掛牌等調度員操作也只對責任區(qū)域內的設備有效，畫面上不屬于該責任區(qū)域的設備和信息將被消隱或者屏蔽（對于一個節(jié)點按照電壓等級分屬不同的責任區(qū)的情況非常有用），從而起到了各個工作站節(jié)點之間信息分層和安全有效隔離的作用。4.2.3節(jié)點抑制告警/節(jié)點告警恢復 在當前節(jié)點中所有量進行抑制告警操作，節(jié)點抑制告警后，該節(jié)點狀態(tài)被置抑制告警態(tài)，其所屬所有遙測遙信量均被告警抑制，但之后可以通過告警查詢看到相關告警內容。三大系統(tǒng)可利用懸浮窗快速切換4.3作為基礎與八大系統(tǒng)互動平臺可將全部或部分監(jiān)測信息通過標準通訊協(xié)議轉發(fā)給智慧城市八大系統(tǒng)。完成監(jiān)測數據部分的高級應用，為日常管理工作提供參考。可以完成對下屬的各種被監(jiān)控設備的運行狀況預估，根據不同的重要等級和評分狀況得出設備需要安排檢修工作的先后順序，提安排運行檢修工作效率。并將關鍵信息通過告警信息發(fā)送至監(jiān)控中心，完成事故快速響應。五、智慧用電社會效益分析5.1消除隱患，減少公共安全事故發(fā)生智慧用電建設通過對樓宇電氣火災監(jiān)控和預警，結合專業(yè)的技術團隊狀態(tài)檢修，能夠大幅降低發(fā)生電氣火災的風險，降低城市發(fā)生火災的概率。電氣火災監(jiān)控5.2實現綠色、低碳可持續(xù)發(fā)展的輔助決策數據提供城市規(guī)劃可提取歷史數據，并利用平臺的輔助決策功能分析電力建設規(guī)劃，實現綠色、低碳可持續(xù)發(fā)展。產業(yè)布局優(yōu)化5.2.1實現各個經濟實體的有效能耗管控對企業(yè)建筑物的各種設備的運行及開關狀態(tài)實行全時間的自動監(jiān)測或控制，并同時收集、記錄、保存及分析管理有關系統(tǒng)的重要信息及數據，達到提高設備運行效率，節(jié)能，節(jié)省人力，安全延長設備壽命的目的。采用自控技術和信息技術一體化的測量、控制方法，構建一個對設備運行狀況的監(jiān)控網，實現實時數據傳送、歷史信息分析和跨平臺的數據交流。提高建筑物的綜合功能以及高的附加值，營造一個高效、舒適、節(jié)能、經濟的居住、辦公環(huán)境。企業(yè)能耗管控5.2.2實現各個區(qū)域的有效能耗管控以“節(jié)能減排、高效利用”的原則，利用實時大數據處理、云服務等技術，實現園區(qū)內各類用能企業(yè)，能源信息的集成、數據挖掘分析、數據存儲和綜合展示等功能，各園區(qū)用能信息的集中采集和設備的智能運維管控。園區(qū)能源監(jiān)控5.2.3實現分布式新能源的高效吸納通過智慧用電平臺的集中統(tǒng)籌，加強電能峰谷調節(jié)，提高多能源綜合利用率，最大消納分布式新能源。減少城市整體碳排放總量。多能互補5.2.4產業(yè)能耗等級評定助力產業(yè)優(yōu)化智慧用電平臺可以實現園區(qū)分級能耗費用、能耗指標等對比分析，支持園區(qū)對各企業(yè)進行指定時間內的不同能源類型能耗、能耗費用的指標排名，支持能耗指標報表展示，支持園區(qū)、企業(yè)按不同時間尺度查看能耗量及能耗分析，單位面積能耗量及單位面積能耗分