本發明涉及能源控制與管理技術領域，特別是涉及一種能源控制與管理裝置、方法及系統。

背景技術：

伴隨著經濟的高速發展和城市規模的不斷擴大，人們對于水、電、氣能源的需求不斷增長，同時對水電氣能源供應的可靠性與供電品質的要求都在不斷提高，無論是工礦企業、公共建筑、商業建筑還是居民住宅的用電系統，一旦供配電網絡故障，即使是短暫的電力供應中斷，都會造成很大的經濟損失與不良的社會影響，水、氣能源的供應中斷，也會造成人們工作生活的極大不便。而現有技術中雖然對水、電、氣能源有所監管，但水、電、氣能源的監管通常分屬于不同部門，不便于掌握用戶水電氣能耗的整體構成，也無法整體分析終端用能在時間段上或分配上的不合理之處。這樣在能耗改造過程中，就有可能在降低某一類能耗的同時增加了其他類能耗的支出，整體上非但沒有減少能耗反而使能耗支出加大。因此，急需開發出一種能源綜合控制與管理的方法和系統，能夠對水電氣能源進行不間斷的保護和監控，提高能源供應的可靠性和能源供配系統的自動化水平，促使用能系統從設計、安裝、運營等方面減少非必要的能源消耗。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種能源控制與管理裝置、方法及系統，通過對水電氣能源和電氣設備的不間斷保護和監控，提高能源供應的可靠性和能源供配系統的自動化水平，實現了安全、先進、高效的能源供配系統。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種能源控制與管理裝置，所述裝置包括：現場設備、網絡通信設備和站控管理設備；

所述現場設備包括智能儀表、保護裝置和集成數據采集器；所述智能儀表用于檢測用水量數據、用電量數據和用氣量數據；所述保護裝置和所述智能儀表連接，所述保護裝置用于為所述智能儀表提供實時保護；所述集成數據采集器分別與所述智能儀表、所述保護裝置連接，所述集成數據采集器用于獲取所述智能儀表檢測的水、電、氣能源數據和所述保護裝置的狀態信息；

所述網絡通信設備包括遠傳裝置、網絡交換機和光端機；所述遠傳裝置與所述集成數據采集器連接，所述遠傳裝置用于將所述水、電、氣能源數據和所述狀態信息轉換為規約信號；所述網絡交換機和所述光端機連接，所述網絡交換機和所述光端機分別與所述遠傳裝置連接，所述網絡交換機和所述光端機用于將所述規約信號通過通訊介質按照組網方式傳送至所述站控管理設備；

所述站控管理設備包括遠動裝置以及監控管理終端；所述遠動裝置分別與所述網絡交換機、所述光端機連接，所述遠動裝置用于獲取所述規約信號，將所述規約信號轉換為實時數據和狀態量，并將所述實時數據和狀態量發送至所述監控管理終端；所述所述監控管理終端與所述遠動裝置連接，所述監控管理終端用于根據所述實時數據和狀態量生成圖表并顯示。

可選的，所述站控管理設備還包括不間斷電源，用于當系統監控的正常電源發生故障停電時，提供備用電源。

可選的，所述監控管理終端包括：圖表生成器、計算器、打印機和事故追憶裝置；

所述圖表生成器用于生成用電系統主線圖、負荷曲線圖、表計圖、趨勢圖、正弦波圖、組態顯示圖和報警圖，還用于根據運行要求自動生成時報表、日報表、周報表、月報表、季報表、年報表；

所述計算器用于電流、電壓、功率、頻率的計算；

所述打印機用于實現圖表和計算結果的打印；

所述事故追憶裝置用于當所述智能儀表或所述保護裝置出現故障時，重放事故前1分鐘、事故后5分鐘的智能儀表檢測數據或保護裝置的狀態信息。

本發明還公開了一種能源控制與管理方法，所述方法包括：

獲取能源監測數據；所述能源監測數據包括用水量數據、用電量數據、用氣量數據和保護裝置的狀態信息；

將所述能源監測數據轉換為規約信號；

將所述規約信號通過通訊介質按照組網方式進行傳輸；

獲取所述規約信號并轉換為實時數據和狀態量；

根據所述實時數據和狀態量計算參數、生成圖表并顯示以及進行事故追憶。

可選的，所述根據所述實時數據和狀態量計算參數、生成圖表并顯示具體包括：根據所述實時數據和狀態量計算電流、電壓、功率和頻率以及根據所述實時數據和狀態量生成用電系統主線圖、負荷曲線圖、表計圖、趨勢圖、正弦波圖、組態顯示圖和報警圖并顯示，還包括根據運行要求自動生成時報表、日報表、周報表、月報表、季報表和年報表并顯示。

可選的，所述根據所述實時數據和狀態量進行事故追憶具體包括：當所述能源監測數據的獲取過程出現故障時，重放事故前1分鐘、事故后5分鐘的所述能源監測數據。

本發明還公開了一種能源控制與管理系統，所述系統包括：

數據獲取模塊，用于獲取能源監測數據；所述能源監測數據包括用水量數據、用電量數據、用氣量數據和保護裝置的狀態信息；

數據轉換模塊，用于將所述能源監測數據轉換為規約信號；

數據傳輸模塊，用于將所述規約信號通過通訊介質按照組網方式進行傳輸；

信號轉換模塊，用于獲取所述規約信號并轉換為實時數據和狀態量；

數據處理顯示模塊，用于根據所述實時數據和狀態量計算參數、生成圖表并顯示以及進行事故追憶。

可選的，所述數據處理顯示模塊包括：

計算單元，用于根據所述實時數據和狀態量計算電流、電壓、功率和頻率；

圖表生成及顯示單元，用于根據所述實時數據和狀態量生成用電系統主線圖、負荷曲線圖、表計圖、趨勢圖、正弦波圖、組態顯示圖和報警圖并顯示，還用于根據運行要求自動生成時報表、日報表、周報表、月報表、季報表和年報表并顯示。

可選的，所述數據處理顯示模塊還包括：

事故追憶單元，用于當所述能源監測數據的獲取過程出現故障時，重放事故前1分鐘、事故后5分鐘的所述能源監測數據。

根據本發明提供的具體實施例，本發明公開了以下技術效果：

1、通過對水電氣能源和電氣設備的不間斷保護和監控，提高了能源供應的可靠性和能源供配系統的自動化水平，實現了安全、先進、高效的能源供配系統，適用于工礦企業、公共建筑、商業建筑等，從根本解決了電力供應的可靠性與經濟性問題。

2、通過對水電氣能耗圖表的分析，統計出符合用戶的用能指標，促使用電系統從設計、安裝、運營等方面減少非必要能源消耗。

3、根據概要顯示當月、當年用能情況，并結合往年同期用能指數進行對比，掌握用能趨勢，快速定位用能負荷高峰，能夠逐級定位高峰能耗的組成。將水電氣耗能情況按照尖、峰、平、谷劃分，找到終端用能在時間段上的不合理之處，為移峰填谷找到依據，也可作為終端能耗復費率計算的依據。避免能耗改造過程中降低某一類能耗的同時增加其他類能耗的支出。通過設置每日用能計劃值，實現了用能的額定管理。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明能源控制與管理裝置結構示意圖；

圖2為本發明能源控制與管理方法流程圖；

圖3為本發明能源控制與管理系統結構圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明的目的是提供一種能源控制與管理裝置、方法及系統。

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

圖1為本發明能源控制與管理裝置結構示意圖。

如圖1所示的一種能源控制與管理裝置，根據終端的負載情況采用分層分布式構架，所述裝置包括：現場設備101、網絡通信設備102和站控管理設備103。

所述現場設備101包括智能儀表104、保護裝置105和集成數據采集器106。所述智能儀表104用于檢測用水量數據、用電量數據和用氣量數據。所述保護裝置105和所述智能儀表104連接，所述保護裝置105用于為所述智能儀表提供實時保護。所述集成數據采集器106分別與所述智能儀表104和所述保護裝置105連接，所述集成數據采集器106用于獲取所述智能儀表104檢測的水、電、氣能源數據和所述保護裝置105的狀態信息。

所述智能儀表104、保護裝置105分別通過現場總線方式連接到所述集成數據采集器106上。

所述智能儀表104具備故障報警干接點及通訊端口。

所述保護裝置105包括過電流保護裝置、失電壓保護裝置、零序保護裝置、差動保護裝置以及故障報警裝置。

所述集成數據采集器106獲取的水、電、氣能源數據和保護裝置的狀態信息經所述遠傳裝置107轉換為對應規約信號傳送至所述站控管理設備103。

所述網絡通信設備102包括遠傳裝置107、網絡交換機108和光端機109。所述遠傳裝置107與所述集成數據采集器106連接，所述遠傳裝置107用于將所述集成數據采集器106獲取的水、電、氣能源數據和所述保護裝置105的狀態信息轉換為規約信號。所述網絡交換機108和所述光端機109連接，所述網絡交換機108和所述光端機109分別與所述遠傳裝置107連接，所述網絡交換機108和所述光端機109用于將所述規約信號通過通訊介質按照組網方式傳送至所述站控管理設備103。

所述遠傳裝置107、網絡交換機108和光端機109負責把所述集成數據采集器106采集的信息傳送給所述站控管理設備103。所述網絡交換機108把一個信號轉換為多個信號。所述光端機109完成電信號與光信號的轉換。

通過終端用戶規模的大小，靈活選擇通訊介質和組網方式。

當終端系統所述現場設備101較集中時，通訊介質選用屏蔽雙絞線和五類八芯屏蔽電纜；組網采取標準模式、光纖星型以太網或光纖環網。

當終端系統所述現場設備101較分散時，采用光纖作為通訊介質，組網方式采取光纖環網或光纖星型以太網。

在通訊模塊數量較少、實時性要求不高的場合，采取無線通訊設備來組網，完成分散電能管理系統的數據采集工作。

所述網絡通信設備102廣泛支持國內外主流設備通訊規約，提供C/S和B/S兩種訪問模式。C/S訪問模式客戶端響應速度快，充分發揮客戶端PC的處理能力，減輕服務器壓力。C/S訪問模式不需要安裝客戶端，只要支持訪問服務器，就可以實現跨平臺、跨網絡訪問，遠程PC通過裝置的WEB服務，查看各種數據、參數。

所述站控管理設備103包括遠動裝置110以及監控管理終端111。所述遠動裝置110分別與所述網絡交換機108和所述光端機109連接，所述遠動裝置110用于獲取所述網絡通信設備102傳送的所述規約信號，將所述規約信號轉換為實時數據和狀態量，并將所述實時數據和狀態量發送至所述監控管理終端111。所述監控管理終端111與所述遠動裝置110連接，所述監控管理終端111用于根據所述實時數據和狀態量生成圖表并顯示。

其中，所述遠動裝置110是針對對外遠動功能的一種通信控制器，用于收集測控、保護及智能采集設備的數據，經約定規約將數據轉換為對應信號，并通過模擬通道、數字通道或網絡向所述監控管理終端111傳送，同時接受所述監控管理終端111的三遙指令并向所述現場設備101轉發執行。

其中，所述監控管理終端111包括基于Windows平臺的監控管理軟件，具備三遙等SCZDA功能，為自動化運行提供系統集成功能。

其中，所述站控管理設備103還包括不間斷電源，用于當所述系統監控的正常電源發生故障停電時，提供備用電源。

隨著電網的日益復雜、裝機容量的提高和電網的擴大，提供標準時間的時鐘基準成為電廠、變電站乃至整個電力系統的迫切需要，時鐘的統一是保證電力系統安全運行，提高運行水平的一個重要措施，是綜自變電站自動化系統的最基本要求之一。因此，所述站控管理設備103還包括對時裝置，用于為所述智能儀表104、保護裝置105、遠傳裝置107、遠動裝置110以及監控管理終端111提供一個精確統一的時間。當電力系統發生故障時，既可實現全站各系統在統一時間基準下的運行監控和事故后故障分析，也可以通過所述保護裝置105中各保護動作、開關分合的先后順序及準確時間來分析事故的原因及過程。

所述監控管理終端111包括：圖表生成器、計算器、打印機和事故追憶裝置。

所述圖表生成器用于生成用電系統主線圖、負荷曲線圖、表計圖、趨勢圖、正弦波圖、組態顯示圖和報警圖，還用于根據運行要求自動生成時報表、日報表、周報表、月報表、季報表、年報表。

所述計算器用于電流、電壓、功率、頻率的計算。

所述打印機用于實現圖表和計算結果的打印。

所述事故追憶裝置用于當所述智能儀表或所述保護裝置出現故障時，重放事故前1分鐘、事故后5分鐘的智能儀表檢測數據或保護裝置的狀態信息。

所述圖表生成器通過用電系統主線圖、負荷曲線圖、表計圖、趨勢圖、正弦波圖、組態顯示圖、報警圖，把各種實時數據、狀態量以數字、文字、圖形和語音的直觀形式體現出來，方便用戶的使用，優化了用戶體驗。

所述監控管理終端111還提供靈活的報表生成工具，根據運行要求自動生成時報表、日報表、周報表、月報表、季報表、年報表、電流、電壓、功率、頻率、以及各種計算的結果值，并實現召喚打印功能。

所述監控管理終端111還能夠根據概要顯示當月、當年用能情況，并能同時顯示往年同期用能情況。使得用戶能夠結合往年同期用能指數進行對比，掌握用能趨勢，快速定位用能負荷高峰，并逐級定位高峰能耗的組成。將能耗情況按照尖、峰、平、谷(時間段可以設置)劃分，找到終端用能在時間段上的不合理之處，為制定日、月、年用能計劃時移峰填谷找到依據。同時，也可作為終端能耗復費率計算的依據，避免能耗改造過程中降低某一類能耗的同時增加了其他類能耗的支出。

當系統出現故障時，所述監控管理終端111還具備事故追憶功能：所述事故追憶裝置能夠重放事故前1分鐘，事故后5分鐘的系統參數，便于用戶準確、直觀的進行事故分析，查找供電系統的隱患，快速定位故障并查找問題根源。

本發明所述的一種能源控制與管理裝置，通過所述智能儀表104、保護裝置105、遠傳裝置107、遠動裝置110、對時裝置以及監控管理終端111來實時動態監測企業、單位的當前用電功率，并能夠通過設置每日用能計劃值，實現用能的額定管理。

本發明所述的一種能源控制與管理裝置，通過所述智能儀表104、保護裝置105、遠傳裝置107、遠動裝置110將各類能源監測數據(水、電、氣)接入進來，能夠清晰的掌握終端能耗的構成，并能夠通過對系統數據的實時監測和分析，統計出符合用戶的用能指標，從而實現用能的額定管理。

圖2為本發明能源控制與管理方法流程圖。

參見圖2，一種能源控制與管理方法，所述方法包括：

步驟201：獲取能源監測數據。

所述能源監測數據包括用水量數據、用電量數據、用氣量數據和保護裝置的狀態信息；

步驟202：將所述能源監測數據轉換為規約信號。

步驟203：將所述規約信號通過通訊介質按照組網方式進行傳輸。

步驟204：獲取所述規約信號并轉換為實時數據和狀態量。

步驟205：根據所述實時數據和狀態量計算參數、生成圖表并顯示以及進行事故追憶。

所述根據所述實時數據和狀態量計算參數、生成圖表并顯示具體包括：根據所述實時數據和狀態量計算電流、電壓、功率和頻率以及根據所述實時數據和狀態量生成用電系統主線圖、負荷曲線圖、表計圖、趨勢圖、正弦波圖、組態顯示圖和報警圖并顯示，還包括根據運行要求自動生成時報表、日報表、周報表、月報表、季報表和年報表并顯示。

所述根據所述實時數據和狀態量進行事故追憶具體包括：當所述能源監測數據的獲取過程出現故障時，重放事故前1分鐘、事故后5分鐘的所述能源監測數據。

圖3為本發明能源控制與管理系統結構圖。

參見圖3，一種能源控制與管理系統，所述系統包括：

數據獲取模塊301，用于獲取能源監測數據。所述能源監測數據包括用水量數據、用電量數據、用氣量數據和保護裝置的狀態信息。

數據轉換模塊302，用于將所述能源監測數據轉換為規約信號。

數據傳輸模塊303，用于將所述規約信號通過通訊介質按照組網方式進行傳輸。

信號轉換模塊304，用于獲取所述規約信號并轉換為實時數據和狀態量。

數據處理顯示模塊305，用于根據所述實時數據和狀態量計算參數、生成圖表并顯示以及進行事故追憶。

所述數據處理顯示模塊305包括：

計算單元，用于根據所述實時數據和狀態量計算電流、電壓、功率和頻率；

圖表生成及顯示單元，用于根據所述實時數據和狀態量生成用電系統主線圖、負荷曲線圖、表計圖、趨勢圖、正弦波圖、組態顯示圖和報警圖并顯示，還用于根據運行要求自動生成時報表、日報表、周報表、月報表、季報表和年報表并顯示。

所述數據處理顯示模塊305還包括：

事故追憶單元，用于當所述能源監測數據的獲取過程出現故障時，重放事故前1分鐘、事故后5分鐘的所述能源監測數據。

本發明的上述技術方案，通過對水電氣能源和電氣設備的不間斷保護和監控，提高了能源供應的可靠性和能源供配系統的自動化水平，實現了安全、先進、高效的能源供配系統。

本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。