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1、分类号U D CT P 2 7 7硕士学位论文水泥行业电力能效监测与评估系统研究薛春伟论文答辩日期2 0 1 2 0 6 0 3学位授予日期答辩委员会主席莶型!蜂塾拯一论文评阅人2 0 1 2 0 6 2 8|I I II IIIII I l ll l lt l l l l l l l l l l l l广西大学学位论文原创性和使用授权声明Y 2 16 0 6 9 4本人声明所呈交的论文，是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除已特另t l D H 以标注和致谢的地方外，论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得广西大学或其它单位的学位而使用过的
2、材料。与我一同工作的同事对本论文的研究工作所做的贡献均已在论文中作了明确说明。本人在导师指导下所完成的学位论文及相关的职务作品，知识产权归属广西大学。本人授权广西大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权保存并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本学位论文属于：口保密，在年解密后适用授权。o 不保密。(请在以上相应方框内打“”)论文作者签名：指导教师签名：作者联系电话：荡槲吼讹、尸烈日期洳纵石，7fg f)中皇垦己f 槲阮础以门厕 f；、(C水泥行
3、业电力能效监测与评估系统研究摘要我国的水泥生产和消耗都已经成为世界的第一大国，而水泥企业是耗能企业中的大户。因此，深入开展高耗能企业电力能效监测和评估活动，发现企业在用能和能效方面存在的问题，为企业指明节能减排的努力方向，对企业具有重要的意义。同时，它也为能效管理部门核定企业节能成果提供重要的数据支撑。本文在对国内外能效管理与评估的研究现状进行综述的基础上，首先研究水泥生产的工艺流程，搭建水泥行业电力能效监测平台，搜集了试点用户的用电信息，并对其统计分析：接着根据我国相关的规范性文件，制定出了针对水泥企业的电力能效评估体系；最后通过对试点企业进行案例分析，分析其负荷特性，再运用层次分析法进行电
4、力能效评估，提出了具体的节电方案，并进行成本效益分析。本文所搭建的电力能效监测平台和所制定的电力能效评估体系以及评估方法不但适用于水泥企业用户，也可以推广到钢铁、煤炭、烧碱和建筑等高耗能企业中，具有较好的应用前景。关键词：能效评估能源管理电力能耗水泥行业S T U D YO FP O W E RE N E R G YE F F I C I E N C YM O N I T O R I N GA N DE V A L U A T I O NS Y S T E MF o RC E M E N TI N D U S T R YA B S T R A C TN o w a d a y s，t h ec
5、 e m e n tp r o d u c t i o na n dc o n s u m p t i o no fC h i n ah a v eb e c o m et h es u p e r p o w e ro ft h ew o r l d H o w e v e r,t h ec e m e n tc o m p a n i e sa r es t i l lt h eb i g g e s te n e r g y c o n s u m i n ge n t e r p r i s e s T h e r e f o r e，i t so fg r e a ts i g n
6、i f i c a n c ef o rt h eh i g he n e r g yc o n s u m p t i o ne n t e r p r i s et oc a r r yo u tp o w e re f f i c i e n c ym o n i t o r i n ga n de v a l u a t i o na c t i v i t i e s，f r o mw h i c hc a nd i s c o v e rt h ep r o b l e m si nt h ee n e r g ye f f i c i e n c yo ft h ee n t e
7、 r p r i s ea n dp o i n to u tt h ed i r e c t i o no fe n e r g ys a v i n g A tt h es a m et i m e，i tc a na l s op r o v i d et h ei m p o r t a n td a t as u p p o r tf o rt h ee n e r g ye f f i c i e n c ym a n a g e m e n td e p a r t m e n tt oe v a l u a t ee n e r g ys a v i n ga c h i e
8、v e m e n to fe n t e r p r i s e s O nt h eb a s i so ft h er e s e a r c ho nt h em a n a g e m e n ta n de v a l u a t i o no fe n e r g ye f f i c i e n c y,f i r s t l y,t h ep a p e rs t u d yt h et e c h n o l o g i c a lp r o c e s so fc e m e n tp r o d u c t i o n，b u i l dap o w e re f f
9、i c i e n c ym o n i t o r i n gp l a t f o r mf o rc e m e n ti n d u s t r y,c o l l e c ta n da n a l y s i st h ee l e c t r i c i t yi n f o r m a t i o no ft h ep i l o tu s e r s；t h e n，a c c o r d i n gt ot h en o r m a t i v ed o c u m e n t so fo u rc o u n t r y,f o r m u l a t eae n e r
10、 g ye f f i c i e n c ya s s e s s m e n ts y s t e mf o rt h ec e m e n tc o m p a n i e s；f i n a l l y,t h r o u g ht h ec a s es t u d i e so ft h ep i l o te n t e r p r i s e s，a n a l y z ei t sl o a dc h a r a c t e r i s t i c s，i n t r o d u c et h ea n a l y t i ci h i e r a r c h yt oa s
11、 s e s st h ee n e r g ye f f i c i e n c y,p r o p o s et h es p e c i f i ce n e r g y s a v i n gp r o g r a ma n da n a l y z ei t sc o s t b e n e f i t I nt h i sp a p e r,t h em o n i t o r i n gp l a t f o r m，e l e c t r i ce n e r g ye f f i c i e n c ya s s e s s m e n ts y s t e ma n da
12、s s e s s m e n tm e t h o d sf o rt h ee l e c t r i c i t ye n e r g ye f f i c i e n c y,i sn o to n l ys u i t a b l e f o rt h ec e m e n tu s e r s，b u ta l s oc a nb ee x t e n d e dt ot h eo t h e rh i g h e n e r g y c o n s u m i n ge n t e r p r i s e s，s u c ha ss t e e l，c o a l，c a u s
13、 t i cs o d aa n db u i l d i n gi n d u s t r y,e t c S o，t h ea c h i e v e m e n to ft h i sp a p e rw i l lg e tag o I a dp r o s p e c to fa p p l i c a t i o n K E YW O R D S：e n e r g ye f f i c i e n c ye v a l u a t i o n；e n e r g ym a n a g e m e n t；p o w e re n e r g yc o n s u m p t i
14、o n；c e m e n ti n d u s t r yI V目录第一章绪论11 1 引言11 2 国内外研究现状及发展趋势11 3 课题研究意义一51 4 课题来源一51 5 本文主要工作及论文结构5第二章系统硬件组成72 1 主站层72 2 通信层82 1 3 采集层一82 4 本章小结9第三章系统软件平台1 03 1w 曲系统管理1 03-2 自定义参数1 13 3 数据查询操作1 13 3 1 表码查询1 13 3 2 电量查询1 23 3 3 瞬时量查询1 23 3 4 系统运行状况查询1 33 3 5 报表1 33 4 特殊查询操作133 4 1 同比、环比分析1 33 4 2
15、 分组数据分析1 43 4 3 数据过滤查询分析1 53 5 数据统计1 53 5 1 电量统计1 53 5 2 瞬时量统计163 5 3 最大需量统计163 6 数据分析173 6 1 电量分析173 6 2 电量平衡分析1 73 6 3 电量损耗分析183 6 4 电量总加分析1 83 7 系统工况1 93 8 报表2 03 8 1 车间能耗报表2 03 8 2 设备能耗报表2 03 8 3 表码数据报表2 13 8 4 电量数据报表2 23 9 本章小结2 2第四章评估指标及评估方法2 3V4 1 评估指标2 34 1 1 适用范围2 34 1 2 电力能耗评估技术指标2 34 1 3
16、电力能耗经济指标3 04 1 4 管理指标3 24 2 评估方法3 34 2 1 层次分析法的优缺点3 34 2 2 评估步骤3 34 2 3 评估结果3 54 3 本章小结3 6第五章案例分析3 75 1 企业情况3 75 1 1 概况3 75 1 2 主要生产工艺3 75 2 用电状况3 85 2 1 用电概况3 85 2 2 电气系统j 3 95 2 3 主要用电设备4 05 3 电力能效评价分析4 15 3 1 技术指标评价分析4 15 3 2 经济指标评价分析4 35 3 3 管理评价分析4 55 4 评估结论和建议4 55 4 11 尤势4 55 4 2 不足与建议4 65 5 改
17、造后成本效益分析4 65 6 本章小结4 8第六章结论与展望4 96 1 论!丈工作总结4 96 2 存在的问题及展望4 9参考文献5 0附录5 3规范性引用文件5 3术语5 4致谢5 5攻读学位期间发表论文情况5 6V I广西大学硕士学位论文-N 泥行业电力冀皂效监钡q 与评1 古系统研究第一章绪论1 1 引言能源是国民经济发展不可或缺的物质基础。虽然我国各类能源资源比较丰富，但是由于人口数量大，人均能源十分短缺。随着石油、煤炭、天然气等化石能源的日益枯竭，能源短缺和环境污染成为制约我国经济和社会发展的两大难题。为了确保我国经济和社会的可持续发展，我国必须节约能源、提高能源利用率，以缓解能源
18、利用缺口。中国政府在哥本哈根世界气候峰会上向世界承诺：“到2 0 2 0 年，单位国内生产总值C 0 2 排放L P,2 0 0 5 年下降4 0 至4 5”。为了实现这一庄严的承诺，在我国节能减排形势极其严峻的情况下，政府不断出台了一系列节能减排措施和方案，在工业节能十二五规划中，明确规定了高耗能企业的进一步节能改革方向，为企业的节能定下了风向标。从我国的经济发展方式的转变中可以看出，为了建设资源节约型和环境友好型社会，我国需要建立一套科学的、合理的、有效的节能体系，这样才能在竞争日益激烈的国际环境下占得先机【lJ。在线监测企业的水、电、油、气、热等能源的生产和使用情况，准确把握同一行业单位
19、产品的平均能耗水平，是政府科学地制定高耗能行业的节能减排目标的重要依据。通过对高耗能企业进行能耗监测和能效评估，既可以帮助企业查找出自身耗能方面的缺口，让企业在节能减排中有的放矢，不为了达到国家的节能目标而盲目地拉闸限电，又为政府管理部门核定节能效益提供科学依据。而对高能耗企业进行准确的电力能耗监测和评估，是电力管理部门推行电力需求侧管理(P o w e rD e m a n dS i d eM a n a g e m e n t，D S M)和合同能源管理的需要，同时也为我国政府即将实施阶梯电价提供技术保障。1 2 国内外研究现状及发展趋势在国外，能效评估工作已经有几十年的发展历史，评估机构
20、主要是专业的能效评估工作室，评估方式主要由调查问卷和电话访问为主。国外的能效评估先驱主要以美国和部分欧洲国家为代表。美国能源部从19 9 4 年开始和工业界联手开发了国际节能效果测量和验证规程(I n t e r n a t i o n a lP e r f o r m a n c eM e a s u r e m e n ta n dV e r i f i c a t i o nP r o t o c o l，简称I P M V P)，2 0 0 6 年首次出版。国际能效评估组织(E f f i c i e n c yV a l u a t i o nO r g a n i z a t i
21、o n，简称E V O)是国际上开发和改进能效评估标准、方法和工具，从而帮助用户量化和管理最终能源使用效率、可再生能源和水资源使用效率相关的风险和收益的国际权威组织。E V O、S G S 通标公司、克林顿气候行动(C C I)联同中国节能协会节能服务产业委员会(E M C A)正式发布国际节能效广西大学硕士学位论文水泥i 亍业电力冀皂效监钡q 与评估系统研究果测量和验证规程(I P M V P)中文版本(2 0 0 2)，以支持中国正在广泛开展的各种能效和可持续发展项目。2 0 世纪7 0 年代后期，美国和欧洲等发达国家兴起了一种电力管理技术一电力需求侧管理(P o w e rD e m a
22、 n dS i d eM a n a g e m e n t，D S M)。D S M 是指通过采取有效的激励措施，引导电力用户改变用电方式，提高终端用电效率，在完成同样用电功能的同时，减少电量消耗和电力需求，优化资源配置，改善和保护环境，实现最小成本电力服务所进行的用电管理活动，是促进电力工业与国民经济、社会协调发展的一项系统工程【J。D S M 技：术可以克服种种不确定因素，提高供电可靠性和经济性【3】。文献 4】M a r cA。R o s e n 指出，虽然能效评估体系在电气工程领域中的应用并不多，但是它却能明确指出各类电气设备的热力学损失，因而将其应用于电力系统的能效评估及其效率提高
23、必将起到重要的作用。文献 5 A l b e r t oG e l m i n i 等，通过情景模拟分析来对意大利电力系统减少C 0 2 排放的各种措施进行评估，如提高发电技术、碳捕获和存储技术以及发展可再生能源等。研究表明，目前所考虑到的措施无法达到2 0 2 0 年的C 0 2 排放目标，而且只有对C 0 2 的排放征收高额的罚金才有可能满足“京都议定书”的要求。文献 6 7 8】M S i m a b 等，提出了一种结合K 一均值聚类和P C A(P r i n c i p l eC o m p o n e n tA n a l y s i s)的数据包络分析(D a t aE n v
24、e l o p m e n tA n a l y s i s，D E A)新评估算法。该算法能从最终D E A 的得分可以看出效率较低的环节，并以此来衡量伊朗电力公司的效率。文献 9 1 0 W A N GR u n h u a，通过计算比较节能照明与电力供应商之间的利益和要求来判断政府管理措施的有效性，并建立了相关的评价体系。此外，还提出了应建立电能管理系统，投入必要的资金和技术，制定计划，建立检查和报告制度等辅助措施来促进电力供应商和消费者的节能效益。文献 1 1 M A l iA z a d e h 等，阐述了一种基于多目标的人工神经网络方法，并将其用二F 伊朗高耗能工业部门的年消费电量
25、的神经网络预测。通过将实际数据与神经网络和回归模型进行比较，证明了该方法对于伊朗的电力负荷预测较为准确。文献【1 2 中，B i s i oG 等人在钢铁能耗方面进行了研究，就如何提高能源利用率给出方案。在国内，虽然能效评估研究工作起步相对较晚，但是各种能效测评活动日益受到重视。为了确保实现国家、地区、企业“十一五“节能和减排目标到落实，在钢铁、水泥、烧碱和建筑等行业陆续开展来企业能效对标活动。企业能效对标管理是“一种科学、系统、规范的企业能源管理方法，是企业对标管理的一个重要方面，指企业为提高能效水平，与国际国内同行业先进企业能效指标进行对比分析，确定能效标杆指标，通过节能管理和技术措施，达
26、到能效标杆指标或更高能效指标水平的能源管理活动”。国内电力能效评估工作才刚刚起步，能效测试与评估工作进展缓慢，面临着大量的问题。信息来源非常的少，准确性差，真实度比较低。国内企业普遍没有成立水泥 亍业电力胄皂效监钡q 与评估系统研究专门的节能部门来实施节能管理，也没有专门的节能管理专员。即使部分公司开展了节能评估工作，但也是仅针对单台设备，针对系统进行能效评估和测试工作的较少，而且我国企业能效评估手段也是比较缺乏的【1 4】【1 5】1 1 6 1。2 0 1 1 年我国工信部发布了关于做好工业领域电力需求侧管理工作的指导意见。其主要内容如下：1 完善政策体系，保障工业领域电力需求侧管理有序推
27、进；2 调整产业结构，发展节电型工业；3 制定有序用电方案，保障电力供需平衡；4 健全工业节电标准体系，推广节电工艺技术和设备；5 推进两化融合，以信息化带动工业节电；6 完善激励机制，支持工业领域加强电力需求侧管理；7 建立企业评价体系，大力推进工业领域电力需求侧管理示范工程；8 加强制度建设，健全企业用电管理机制。在国内高耗能企业能效监测平台和评估方法等研究方面，中国电力科学研究院是我国最早成立电力能效评估中心的部门，而与此同时，我国发布了一系列节能减排的文件，国家电网和南方电网公司都随之开展了电力能效评估工作。2 0 1 2 年5 月，中国电机工程学会在京组织召开项目技术鉴定会，对中国电
28、科院承担的“电力需求侧能效测评技术和体系研究及应用 项目进行技术鉴定。2 0 1 2 年5 月，由南瑞集团自主研发的“智能用电能效管理系统”通过中国电力企业联合会科技成果鉴定。该项目以能效管理为目标，智能用电相关数据源为基础，实现了国内首个智能园区工业用户智能用电能效综合分析；利用云计算商业智能技术，实现负荷精准控制；实现用电数据的实时交互与分析，将有效地解决智能电网用电需求侧响应等复杂应用。据悉，该项目成果已经成功应用，对实现用户与电网之间良性互动及用户合理用电、提高能效，电网企业加强智能用电管理，具有良好的经济效益。国内的电力能效评估工作主要由以下技术组成：电力能效需求侧管理、能耗分析技术
29、、能效测评技术、节能标准研究、能耗评估与验证等等。自从我国能效评估工作开展以来，通过建立节能服务培训体系，先后有大量企业对能效评估系统进行了开发和应用，也取得了一些成绩【17】【1 8】。比如：国家电网的能效评估技术、电动机产品的节能系统检测、热泵系统的能效测评、空调系统的能效测评、大型建筑能效审计、生产企业的能效评估等等 1 9】【20 1。胡小梅，苑帅、周勇达等2 1】【2 2】2 3】【2 4 1，已经对能效监测平台和评估方法等方面展开了研究，建立了高耗能企业监测平台，并提出了一些能效评估方法。在企业节能管理方面，翟笃授、郝玉福等【2 5 【2 6 【2 7 1 给出了企业节能管理的具体
30、方案给出了企业的具体节能措施。文献 2 8 1 谢安国等，对钢铁行业能耗分析方面，搭建能效监测平台并运用层次广西大学硕士学位论文水泥 亍业电力冀邑效监钡U 与评估系统研究分析法、人工神经网络等方法对其进行分析和研究。文献 2 9 S O N GM e i 等，对煤炭工业可持续发展的效率评估建立了相应的指标体系，并通过改进数据包络分析来对2 0 0 7 年我国煤炭工业可持续发展的有效性进行了评估。同时，根据评估结果，还对煤炭工业的组织结构问题进行了讨论，并提出了一些建议，如提高机械化开采水平、鼓励技术创新和注重人员培训等。文献 3 0】A i m i nY a n g 等，通过将热耗率和装机容量
31、的利用率作为数据包络分析(D E A)的输出，将装机容量、人均劳动率、经营收入以及发电能量的损失费用作为D E A的输入，对广东省的一个发电公司在1 9 9 1 2 0 0 8 年的效益进行了评估，并突出了电力改革前后的效益变化。评估结果指出，电力改革后发电公司效益得到了相应的改善，从而为发电集团的重组行为提供一些数据支撑。S a t t yT h o m a sL 等人提出了层次分析法，是能效评估的基本方法【3。在此基础上，国内外作者将层次分析法与模糊理论、灰色等相结合，提出一些新的能效评估方法【3 2】【3 3】【3 4 1。层次分析法是主观赋权法的一种典型的方法，它的优点在于可以充分利用
32、专家的知识和经验，但是结果依赖于专家的偏好【3 5】【3 6】【3 7】【38 1。而现在也有一些客观赋权法，如：拉开档次法、包络法等。客观赋权法是为避免确定权重系数时受人为干扰而采取的确定权重系数的方法，但计算非常复杂。所以，李丹、熊华文等，提出综合赋权法，就是通过主观赋权法和客观赋权法分别求出权重，然后通过一定的数学方法进行综合【3 9】【4 0 【4 1】4 2 1。上述能效评估方法中，层次分析法和模糊分析法都属于主观赋权法，它的优点在二于二可以充分利用专家的知识和经验，缺点是结果依赖于专家的偏好。而包络法等客观赋权法可以避免确定权重系数时受人为干扰来确定权重系数。客观赋权法虽然通常利用
33、I：匕较完善的数学理论与方法，但是忽略了决策者的主观信息，也忽略了各项指标的本身的含义。在水泥行业方面，国内的电力能效评估工作也正在展开，一些企业结合国家电网对企业自身进行测评，取得了一些节能效果【4 3】【4 引。2 0 0 9 年，中国水泥协会发布了水泥企业的能效对标指南，为水泥企业提供了能效对标方法和对标思路，力求指标体系的合理性和实施的可操作性，对水泥企业从事能效对标工作人员起到指导作用。该指南的发布有助于克服我国水泥工业能源利用效率的障碍，促进水泥企业全面实施能效对标、节能技术推广、强化节能：管理，引导广大水泥企业科学用能、合理用能、节约用能。水泥企业的能效对标是水泥企业所有环节的通
34、用指南，在电力能效评估方面还是比较粗，所以电力管理部门需要细化对水泥企业电力能效了亨面的评估。水泥行业的节电措施除了应用通用节电技术以外，主要还在于工艺的进步，尤其是各个工艺环节的电能利用效率和损耗情况。所以我国需要在水泥企业自身工艺节能方面给出具体的相关标准以及措施，帮助企业进行节能减排 4 5 儿46 1。4广西大学硕士学位论文水泥 亍业电力冀皂效监钡q 与评估系统研究1 3 课题研究意义长期以来，我国的电力能效监测与评估工作进展缓慢，还没有进行大力的推广应用。而“国家工业节能十二五规划”的发布使得电力能效评估活动成为重中之重。通过电力能效评估活动可以和国内外进行比较，从而改进我国能源利用
35、效率，提高企业的能源利用率。在国际能源危机的背景下，我国需要推动电力能效评估技术，对企业能源利用方式近一步完善，帮助企业进行节能措施的实施，实现企业生产的优化，提高企业的综合竞争力。高耗能企业是节能技术发展和创新的主要需求来源和应用载体，所以电力能效评估工作的开展主要围绕高耗能企业来进行。水泥企业是耗能企业中的大户，我国的水泥生产和消耗都已经成为世界的第一大国，而水泥企业的工艺生产过程中，除了通用节电技术以外，主要还在于工艺环节的节电效率和损耗情况，其蕴藏着很大的节能潜力。从水泥企业的耗能来看，煤炭和电力的消耗量占整个工艺中的绝大部分，所以如何对水泥企业进行电力能效评估，给出企业具体的节能措施
36、，是企业最需要的部分。深入开展高耗能企业电力能效监测和评估工作，一方面管理部门可以完善电能管理体系，充分挖掘节能潜力，采取有针对性的节能对策和措施，推动企业的节能减排工作。另一方面企业也可以深入地了解自身存在的能耗问题，针对这些问题实施具体节能措施，并根据成本效益分析，了解节能减排后企业所获得的利益，这样就会更好地促进企业的节能减排工作。因此，开展水泥行业的能效监测与评估方法研究，对企业的节能减排具有重要的意义。1 4 课题来源本课题来源于广西电力科学研究院2 0 1 0 科技攻关项目一“广西电网大工业用户能效评估研究”。1 5 本文主要工作及论文结构对水泥行业进行能效评估的前提是获取被评估企
37、业准确、可信的用电数据，因此本文首先搭建水泥行业电力能效监测平台，搜集水泥企业用户的用电信息；接着根据我国相关的规范性文件，制定针对水泥企业的电力能效评估体系；最后通过对试点企业进行案例分析，分析其负荷特性，再运用层次分析法进行电力能效评估，提出了节电方案，并进行成本效益分析。本文的论文结构如下：第一章主要介绍了课题来源及其意义，国内外的发展趋势等。水泥行业电力冀皂效监调q 与评估系统研究第二章主要介绍了系统的硬件组成，给出了硬件设计的功能需求，按照功能需求介绍了硬件系统各部分的功能和原理。第三章主要介绍了系统的软件平台，给出了系统软件平台设计的功能需求，按照功能需求介绍了软件平台的管理方式和
38、功能。第四章主要介绍了评估指标和评估方法，评估指标主要按照国标给出，而评估方法采用了层次分析法。第五章针对水泥企业的试点，将评估指标和方法运用到水泥企业上，最后给出企业节能的分析和意见，并进行成本效益评估。，第六章给出了全文的总结，对评估指标和方法进行了归纳，并在已完成工作的基础上给出了进一步的展望。6水泥 亍业电力冀巨效监钡q 与评估系统研究第二章系统硬件组成水泥企业生产过程工序复杂、各类用电设备多，对水泥企业进行电力能效评估，需要获取生产过程各个关键设备准确的能耗数据，因此必须搭建一套完整的系统硬件平台来采集用电数据，从而为数据分析提供保证。系统硬件设计必须保证其实时性、稳定性以及准确性，
39、这样才能得到准确而有效的用电数据。本文所采用水泥行业电力能效监测系统主要由以下几个方面组成：主站层、通信层和采集层。系统结构图如图2 1 所示。鬻熬缀熬电魏赴i 毽丧 垂柱图2 1 系统结构图F i g2 1T h es y s t e ms t r u c t u r e2 1 主站层系统主站层主要包括控制工作站、数据库服务器等。控制工作站为无风扇低功耗产品，体积较小，所以安放位置比较灵活。处理器采用英特尔四核E 5 6 0 6，主频2 1 3 G H z，D D R 3 内存2 G B，硬盘5 0 0 G，7 2 0 0 转分钟。工作站采用直流6 v 3 6 v 输入，有四个串口，其中C
40、O M l 和C O M 2 为R S 一4 8 5 通讯，C O M 3和C O M 4 为R S 一2 3 2 通讯。r -西大学硕士学位论文水泥行业电力胄皂效监钡q 与评估系统研究：2 2 通信层系统主站层和采集层之间采用G P R S 通讯，符合主流通信技术，可靠稳定性高，通讯原理如图2 2 所示。圃1 瞄衄越衄叫么I _ m 一采集器G P R S 模块图2 2 通讯系统原j 里图F i g2-2T h ec o m m u n i c a t i o np r i n c i p l eo fs y s t e m首先，计量电表将原始电力数据采集后，通J 上R S 4 8 5 通讯
41、，传递给采集器，将其转为m o d b u s 协议数据包，采集器再将其通过G P R S 模块封装为T C P I P 协议数据包。最后，由主站接收数据包，显示到人机交互界面。互3 采集层采集层主要由采集终端和电子式电能表组成。采集终端采用的是W F E T-2 0 0 0 S，这是一款3 2 位嵌入式C P U，采集精度高、稳定可靠。W F E T-2 0 0 0 S 数据采集终端的外形如图2 3 所示。电子式电能表采用的是D T S 3 4 3 型，它可以计量三相四线交流电能，具有稳定、可靠等运行特点。图2 3W F E T 一2 0 0 0 SF i g2-3W F E T 2 0 0
42、 0 S广西大掌硕士学位论文水泥行业电力能效监测与评估系统研究2 4 本章小结本章主要介绍了水泥行业电力能效监测系统的硬件组成。对水泥行业进行电力能效评估的前提是获取被评估企业准确、可信的用电数据，因此本章搭建了一套完整的水泥行业电力能效监测平台，并且在系统硬件设计的过程中保证其实时性、稳定性以及准确性。9广西大掌硕士学位论文水泥i 亍业电力胄皂效监钡q 与评估系统研究第三章系统软件平台通过系统硬件平台采集各类用电数据后，就必须对其进行统计、分析和评估，所以需要开发一套相应的系统软件平台。而系统软件平台必须考虑以下因素：评估对象、数据的输入与存储、评价指标的管理和分析等。同时，系统软件平台还必
43、须保证其准确性、易用性和安全性。本文的电力能效监测系统软件采用B S 结构，用M i c r o s o f tC 撑n e t 开发，其后台数据库采用O r a c l e 数据库。软件平台主要包括以下几个部分：数据采集、数据查询、数据统计、数据分析、系统工况和报表等。由于篇幅有限，本章仅介绍主要模块的：叻能及操作界面。=；1W e b 系统管理基于W e b 技术的管理系统，有以下几个优势：1 基于互联网平台，无需安装客户端，接入互联网即可登陆系统；2 完全B S 结构，满足任何环境的分：布式管理；3 实用、适用、易用性软件；4 维护容易，管理方便。管理模块的操作流程如图3 1 所示：管理
44、员登陆卜_ 叫新建邗门类型卜_ 一新建部f 资料管理员登陆r 叫新建邗门类型H 新建部门资料上新建模块类型b新建模块资料j r新建角色资料卜_ 一为角色设置功能上新建T A B 标签卜-一编辑T A B 标签1r编辑用户资料卜一为用户没置角色退出登陆图3 1 操作流程图F i g3 1O p e r a t i o n a lf 1 0 1 w c h a r t1 0广西大学硕士学位论文水泥行业电力能效监测与评估系统研究3 2 自定义参数l 管理员登陆1r进入自定义参ll 配置数据库档叫段参数信息H。“”。”数管理模块卜叫案表参数信息1r退出登陆F i g3-2U s e r-d e f i
45、 n e df l o w c h a r t3 3 数据查询操作3 3 1 表码查询由W e b 系统“数据查询依次进入“表码查询”一“表码一小时查询”即可进入图3-3 表码查询F i g3-3T a b l ey a r d si n q u i r e s在页面左侧的树状结构中勾选需查询的计量点，然后在右侧查询界面中设定好需查询的时间段，点击查询按钮，便可以将需查询计量点的表码数据按设定好广西大学硕士学位论文水泥 亍业电力冀皂效监钡q 与评估系统研究的时间段查询出来如图3 4 所示：图3 4 表码小时数据F i g3 4T a b l ey a r d sh o u r sd a t a
46、与此相同，需要查询日、月表码则在“表码查询”中选择“表码曰查询”或者“表码月查询”即可。3 3 2 电量查询与表码查询类似，在W e b 界面上进入“数据分析”_“电量分析”_“日电量数据对比分析”，然后在左边树节点选择需查询的计量点，在查询界面配置查询时间，点击查询按钮即可得查询结果。3 3 3 瞬时量查询系统支持电流、电压、有功功率、无功功率、功率因素、相角等瞬时量的查询。以查询电流为例，在菜单栏中点击菜单“数据查询”_“瞬时量查询”_“电流”，系统显示一个页面，在其中指定查询条件，并在系统左侧界面的网络结构栏中选定查询目标，点击页面的“查询”按钮，系统将显示查询结果。如图3 5 所示：水
47、泥行业电力冀巨效监钡q 与评估系统研究3 3 4 系统运行状况查询图3 5 瞬时量查询F i g3-5I n s t a n t a n e o u sq u a n t i t yi n q u i r e s在w e b 页面上可以直接查阅到系统的运行状况，具体在系统工况菜单中有三个菜单项，分别为：“数据缺点信息”、“采集进度信息”、“设备事件信息”。在“数据缺点信息”中可以查询到计量点的采集丢点情况，如图3 5 所示选择查询信息后就可以查到指定计量点在制定时间段内没有正常采集到数据的时间点。在“采集进度信息”中可以查询到终端采集的最大时间进度，可以由此来判断数据来源是不是最新。“设备事件
48、信息”里面则记录了一些报警信息，包括终端报警以及表计故障信息，但需要注意的是这些信息的采集需要终端能够支持采集此类数据。3 3 5 报表报表数据的查询与电量、表码数据的查询并无差别，但是报表的定制是一个较繁杂的过程。3 4 特殊查询操作3 4 1 同比、环比分析数据查询有时候需要用到数据的同比、环比分析，w e b 页面提供了此功能。由“数据统计”_“用户电量分析”_ 月电量数：据对比分析，进入到查询页面。图3-6 用户电量分析F i g3-6P o w e ru s e r sa n a l y 7 s i s3 4 2 分组数据分析由数据分析菜单进入用户日电量统计查询页面可以进入分组数据查
49、询页面。图3 7 分组数据分析F i g3-7P a c k e td a t aa n a l y s i s水泥 亍业电力冀皂效监钡q 与评估系统研究顾名思义这个查询页面的作用就是对查询结果数据进行分组展示，以便让使用者对数据分析变得更简洁和方便。3 4 3 数据过滤查询分析在某些查询界面中出现了电量筛选的输入框，如图3 8 所示。图3 _ 8 数据过滤查询F i g3-8D a t af i l t e r i n gi n q u i r e s这个功能是方便用户进行数据排查和检索而设计的，主要功能是符合基本查询条件的数据进行再次过滤，将显示数据的范围进一步缩小，减少查阅的工作量，具体
50、用法如下：在筛选数据框中填入你希望作为分界线的数据，然后将筛选条件选择为大于或者小于界限值，之后按下查询按钮就能将查询的结果数据进行进一步的细化，去掉筛选条件之外的数据。3 5 数据统计3 5 1 电量统计系统支持小时电量统计、日电量统计、月电量统计。以小时电量统计为例，在菜单栏中点击菜单“数据统计”_“电量统计”_“小时电量统计”，系统显示一个页面，在其中指定查询条件，并在系统左侧界面的网络结构栏中选定查询目标，点击页面的“查询”按钮，系统显示查询结果。如图3-9 所示：广西大学硕士学位论文水泥行业电力冀皂效监钡U 与评估系统研究3 5 2 瞬时量统计图3-9 电量统计F i g3-9S t