智慧用电方案

.智慧用电方案西安西拓电气股份有限公司2019年6月目录一、概述3二、 智慧用电总体设计42.1总体设计目标42.2设计思路52.3智慧用电解决哪些问题62.4智慧用电的应用场景7三、智慧用电系统架构83.1信息采集系统83.2智能就地终端93.3信息传输与通讯103.4云平台与数据库103.5数据应用与终端10四、智慧用电系统实施方案124.1三大系统各自实现124.2整合系统实现互动134.3作为基础与八大系统互动15五、智慧用电社会效益分析155.1消除隐患，减少公共安全事故发生155.2实现绿色、低碳可持续发展的辅助决策数据提供165.3能源安全可控185.4异常能耗警示助力和谐社会实现195.5共享理念、集约化等模式实现高效低成本、节约型发展20六、智慧用电经济效益分析216.1电气火灾防控带来的经济效益估算216.2智能运维产生的成本节约估算216.3能耗展示系统实现的提高能效、节约能耗估算21一、概述智慧城市是把新一代信息技术充分运用在城市的各行各业之中的基于知识社会下一代创新（创新2.0）的城市信息化高级形态。智慧城市基于物联网、云计算等新一代信息技术以及维基、社交网络、Fab Lab、Living Lab、综合集成法等工具和方法的应用，营造有利于创新涌现的生态，实现全面透彻的感知、宽带泛在的互联、智能融合的应用以及以用户创新、开放创新、大众创新、协同创新为特征的可持续创新。智慧城市具备四大功能特征：全面感知遍布城市各处的传感器和智能设备组成“物联网”，通过综合利用RFID、传感器、二维码，及其他感知设备对物体进行标识，随时随地对其进行信息采集，对城市运行的核心系统进行测量、监控和分析，实现对城市的全面感知；联通整合“物联网”与互联网系统完全连接和融合，将城市里分散的、各自为政的信息化系统和物联网系统通过统一通用的标准整合起来，提升为一个具有良好系统能力和处理能力的有机整体，融合城市基础数据、时空数据等，提供智慧的基础设施，体现更深入的智慧化、更全面的互联互通、更有效的交换互享、更协同的关联应用；共享创新鼓励政府部门、企业和公众在智慧化基础设施之上进行科技和业务的创新应用，在城市公共信息服务平台和智慧城市管理公共信息平台的基础上共享和创新，为城市提供源源不断的发展动力；协同运作基于智慧的基础设施，配套相关的管理措施，使城市的各个关键系统和参与者能和谐、安全、高效、智慧地协作，提高城市精细化、智慧化的运作能力，达到城市最佳的运行状态。不同城市在建设当中具有不同的子系统架构，其建设侧重点也各不相同。总结各个地方建设的共性规律发现，一般有八大功能性系统：智能交通系统、智慧能源系统、智慧物流及建筑服务、城市指挥中心、智慧医疗、城市公共安全、城市环境管理、政府公共服务平台等。智慧能源系统中的智慧用电设计是智慧城市的基础板块，是八大系统的运行保障基础。电能作为清洁能源是现代文明的血液，是支撑各行各业生存、发展的动能。确保电能在生产、传输、消费的全流程中，实现安全、高效、可靠是确保城市发展的基本要求。2、 智慧用电总体设计2.1总体设计目标南充市作为四川省石油天然气和能源化工基地、川东北区域科教文化中心、西部地区重要的交通枢纽城市、是川东北经济、物流、商贸和金融中心。在现有信息化成果基础上，以智能化监测仪表等多种智能化技术作为感知、感测数据终端，对全市用电节点进行集中监控，并与其他的政务系统进行联动，实现“更快速”感知影响城市能源安全的数据指标，“更全面”感知应企业、居民的用电状况，“更精准”判断城市重点区域电力管理问题，“更智慧”响应城市电力应急事故。从而实现南充市节能、减排的智慧性。2.2设计思路对南充市用电管理的业务框架中，通过感知设备的实时监测和外部数据共享，实现对全市用电的监测监控，形成全市电力数据资源，并对数据进行智能分析，为业务开展和电力事件应急指挥提供支撑。通过智慧用电建设，实现对建筑用电监控、企业用电监管以及电力安全应急指挥，最终达到整个城市的用电安全、节能减排、经济循环的状态，为其国民经济和社会发展提供良好的支撑与保障作用。2.2.1从电能的全流程中采集信息可以获取到各行各业的关键信息（1）社会总用电量的变化表征了经济发展活跃度，是李克强总理倡导的克强经济学中的三大关键表征量之一(另外两个是货物运输总量、消费信贷增加量)。（2）生产企业的月度总用电量变化趋势明显表征了企业生产总值的变化规律。（3）商业中心、科技园区、软件园区等用电量的变化彰显了商业活动、科研活动等的活跃程度。（4）公园、影院等公共设施用电量的变化趋势揭示了人民群众文化娱乐活动的开展程度。（5）医院、保健机构等行业的用电量变化趋势在某种程度上披露了居民健康状况变化的统计规律。2.2.2对电能的全流程进行高效管控可以有效实现城市治理的绿色、低碳、环保理念落实。2.2.3实现电能全过程可控，有利于行业布局优化、抑制不安全生产因素、确保社会稳定和谐等政府决策的辅助支撑。2.3智慧用电解决哪些问题2.3.1能源安全近年来，在国内外发生了多起重大电力系统事故，均造成了巨大的经济损失和严重的社会影响。仅西安市“6.18”事故就造成了直接经济损失6000多万元，导致西安市多个区域停电。三星电子相关负责人表示，部分半导体设备感应到电压异常自动停止运作，西安工厂约损失10%的生产力，造成约数百亿韩元的损失。2.3.2公共安全2011年至2016年，我国共发生电气火灾52.4万起，造成3261人死亡、2063人受伤，直接经济损失92亿余元，均占全国火灾总量及伤亡损失的30%以上；其中重特大电气火灾17起，占重特大火灾总数的70%。2.3.4基础数据采集智慧用电监控，通过每一栋楼、市政工程安装成千上万件监测传感器，完成千万个能耗节点的“监测管控”，同步监测相关的环境参数和设备运行参数，对所有节点的信息进行采集、统计、分析、优化、资源调配。2.3.5数据支撑决策通过对不同渠道获取的用电信息资源进行分类，形成基础数据库和业务数据库，并根据数据的实时性不断更新基础数据库，建立元数据及管理机制，形成数据目录和服务目录，根据不同用户、不同事件业务需求，形成不同主题信息库，并融合形成综合决策库，通过智慧用电平台，进行相关信息资源的共享。2.3.6绿色经济发展状况监控利用云计算和物联网技术，监控各个领域的新能源数据、节能减排数据，通过数据采集、存储、分析、应用和能耗仿真，将所有能耗、控制等信息采集、分析、统计和处理结果反馈至云计算智慧用电平台，实现整体化的能源管理和规划。2.4智慧用电的应用场景2.4.1城市安全的高危场所高危场所一般都会储存较大数量的易燃易爆物品，或工艺条件较为特殊，一旦发生爆炸事故将会造成较大的经济损失、较为严重的人员伤亡。电气火灾监控是重点防护措施。2.4.2“九小”场所小学校或幼儿园、小医院、小商店、小餐饮场所、小旅馆、小歌舞娱乐场所、小网吧、小美容洗浴场所、小生产加工企业等“九小”场所数量不断增多，加上“九小”场所点多、面广，分散在镇街、城中村，个别地方有成千家上万家小型场所，少的也有几十家，且部分“九小”场所设置在居民区甚至住家庭院中，一般性监督检查很难涉猎触及，造成很多场所失控漏管。智慧用电管理是有效的用电监控手段。2.4.3高耗能产业集中区域通过远程集中监控，实现人员集中管理，提升工作效率，为企业降低用人成本。通过大数据分析，合理调节企业的用电结构，帮助企业减少电能浪费。为企业能源需求侧管理模式，提供软件平台的技术手段支持，基于能源大数据、多能源综合利用等先进商业模式，树立智慧园区的能源管理标杆。2.4.4绿色节能工程目前绿色节能工程多采用合同能源管理机制，这种节能投资方式允许用户使用未来的节能收益为工厂和设备升级，降低目前的运行成本，提高能源的利用效率。电能节约的标准难以约定，通过智慧用电平台可以由政府提供数据支撑，驱动企业和节能公司实施更多合同能源管理模式的节能工程。2.4.5大面积的专业人员缺口以西安市为例，专变企业用户29000户，专线企业用户900户，仅仅按照最小配置来估算正常的值班专业人员：2.9万户6人/户=18万人。西安市在册电工数量不足2万人。未来发展的趋势专业的人员数量将成为制约用电安全保障的首要条件。智慧能源平台通过集中监控区域管理的方式可大幅度提高人员利用率，保障安全。三、智慧用电系统架构3.1信息采集系统信息采集系统实时监测用电情况，对数据进行统计与分析，根据系统分析结果提供节能策略与设备控制，从而达到有效节能的目的。数据采集主设备采用多接口、可扩充的高性能通讯管理机，支持多数通讯协议，利用其转发功能将数据转发至平台，系统分为电力监控、环境监控和电气火灾监控、视频监控四大部分。系统拓扑图3.2智能就地终端智能就地终端包含通讯管理模块、配电自动化模块、智能监控主机模块和电源管理模块，是集配电网监控、保护、安防、门禁、环境监测、设备状态监测管理、通信和备用电源功能于一体的装置，支持营销计量、电能质量、配电自动化等功能，业务数据集中上送，各功能模块相互独立运行，与各业务系统独立对接，充分满足智能配电网自动化的发展要求，能有效实现配电网自愈和互动，缩短故障处理时间，提高设备运行管理水平。 3.3信息传输与通讯数据通信采用GPRS/3G/4G 等通信方式，也可支持5G。通信协议兼容 ModbusRTU、ModbusTCP、IEC61850、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104等通信规约。3.4云平台与数据库云平台分为WEB端和采集端可灵活部署应用于主流云服务商的云服务器。采用UNIX /LINUX混合平台结构；在统一的支撑平台的基础上，可灵活扩展、集成和整合各种应用功能，各种应用功能的实现和使用具有统一的数据库模型、人机交互界面，并能进行统一维护。数据存储主要是将采集的运行信息存入数据库。运行集中监控系统配置了实时数据库和历史数据库，借鉴IEC 61970 CIM数据模型标准，支持多应用，便于数据结构的扩展。实时数据库提供实时信息，保存最新2小时内的实时数据。实时数据保存在内存中，定时存入历史数据库(测量量按照采样周期定时存入历史数据库，事件信息、告警信息、变位信息实时存入历史数据库)。实时数据库提供API接口，实现高效的实时数据处理。3.5数据应用与终端平台可对各种采集数据进行工程处理、统计、计算等，并将所有结果保存到数据库中。遥测：遥测工程转化一次侧实际值、遥测人工置数、零飘处理、遥测越限报警、各种日月最大最小平均统计等、事故追忆等功能。遥信：实时处理开关状态、刀闸状态、保护硬接点遥信、状态量遥信、主变分接头位置及保护动作事项、保护告警事项、事故总遥信、预告总遥信等状态变化时迅速生成变位事项，遥信取反、遥信人工置数、检修或挂牌设置、事故判断、双点遥信、遥控封锁和允许、开关、保护动作次数的统计。电度：可接收处理电度表码值和脉冲计数值，并进行标度转换、可人工设置电度底码、积分计算电量、电度量的日、月和峰、谷、平统计。多源数据处理：多源数据是指对于实时数据库中的某一数据点拥有多个数据来源。多源数据处理，可根据预先设定的原则和顺序选取采用的数据，不同来源的数据在数据库中都有标明。同一测点的多源数据在满足合理性校验后按照人工定义的优先级存放（优先级的次序可由用户灵活设置）。除了单点的多源数据切换外，还要求能够方便的实现多源数据自动和手动切换功能。计划值：对计划值的修改提供按授权和时间上的控制，并产生事件记录。实时值与计划值按照用户要求，可采用图形、曲线、表格等方式进行实时比较，并可统计和计算。计算量处理：可对实测值、人工输入值及计算值进行数学运算及逻辑判断、自定义函数处理等加工计算。计算量取自数据库（包括实时数据库、历史数据库等），计算的结果放回到数据库中，其属性与实测值相同。人工输入数据：数据能够人工输入到实时数据库（RTDB）、历史数据库以及数据表中。禁止多个用户同时在同一数据点输入数据，并向用户显示说明信息框。数据质量标志：平台对所有遥测量和计算量配置数据质量码，以反映数据的可靠程度。四、智慧用电系统实施方案4.1三大系统各自实现 平台分为智能运维、电气火灾、能耗管理三大系统独立运行，系统间数据共享，可灵活调用。平台整合完善所有监测单元，定义标准的数据入口和出口，统一进行标准数据建模与数据展示，在一个平台系统下完成运行设备的在线监测，对设备的运行进行状态诊断与评估，并对相关工作单元进行必要控制。从而形成在线监测一站式统筹管理，实现高效协作，提高运行设备的故障定位效率和准确性，结合各类故障结果完成对设备的最终诊断，并以直观的报警形式体现设备状态，在线通知监控中心，预防和预测运行设备即将出现的重大故障。平台登录界面4.2整合系统实现互动平台具备强大的集控区域管理和信息分区分流功能，能够实现集中监控的操作需求。4.2.1集控区域的设置和管理可按照及电压等级划分为不同的责任区域并为其命名。这些责任区可以是所有节点，可以是部分节点集合，也可以是节点和不同电压等级的各种组合关系，这些都可以通过一个设置界面来方便灵活地进行定义。特别的，系统还需可以根据情况对具体的某个设备设置其责任区域归属。系统中每个结点对应一个已经定义好的责任区。另外，责任区的定义还和用户权限管理模块相结合。每个用户定义该用户所属的责任区；每个责任区内定义一个责任区组长，该组长的身份由监控系统的系统管理员确认和指定；组长可以设置属于该责任区内的每个组员的权限，但不能更新自己的权限；每个用户定义其可以登录的结点。这样，用户和结点关联，结点又和责任区关联，用户就只能在自己所在责任区的结点范围内工作，防止了用户的越权登录，提高了系统的安全性能。对于用户的权限和所属责任区能够灵活方便的进行设置。如通过人员权限组进行管理等。4.2.2信息分区分流所有节点的实时信息（全遥信、遥信变位、全遥测、变化遥测、节点工况、越限信息以及各种告警信息）在被处理后应会根据责任区的设置发送到不同的结点上，使得网上的报文流量大大减轻，响应速度得到相应的提高，从而整个平台的性能和信息吞吐量也相应的得到了提高。应用了信息分流技术以后，每个系统只处理该责任区域内需要处理的信息，无关的画面、报表、历史数据等都不会出现在该监控站内。告警信息窗也只显示和该责任区域相关的告警信息，遥控、置数、封锁、挂牌等调度员操作也只对责任区域内的设备有效，画面上不属于该责任区域的设备和信息将被消隐或者屏蔽（对于一个节点按照电压等级分属不同的责任区的情况非常有用），从而起到了各个工作站节点之间信息分层和安全有效隔离的作用。4.2.3节点抑制告警/节点告警恢复 在当前节点中所有量进行抑制告警操作，节点抑制告警后，该节点状态被置抑制告警态，其所属所有遥测遥信量均被告警抑制，但之后可以通过告警查询看到相关告警内容。三大系统可利用悬浮窗快速切换4.3作为基础与八大系统互动平台可将全部或部分监测信息通过标准通讯协议转发给智慧城市八大系统。完成监测数据部分的高级应用，为日常管理工作提供参考。可以完成对下属的各种被监控设备的运行状况预估，根据不同的重要等级和评分状况得出设备需要安排检修工作的先后顺序，提安排运行检修工作效率。并将关键信息通过告警信息发送至监控中心，完成事故快速响应。五、智慧用电社会效益分析5.1消除隐患，减少公共安全事故发生智慧用电建设通过对楼宇电气火灾监控和预警，结合专业的技术团队状态检修，能够大幅降低发生电气火灾的风险，降低城市发生火灾的概率。电气火灾监控5.2实现绿色、低碳可持续发展的辅助决策数据提供城市规划可提取历史数据，并利用平台的辅助决策功能分析电力建设规划，实现绿色、低碳可持续发展。产业布局优化5.2.1实现各个经济实体的有效能耗管控对企业建筑物的各种设备的运行及开关状态实行全时间的自动监测或控制，并同时收集、记录、保存及分析管理有关系统的重要信息及数据，达到提高设备运行效率，节能，节省人力，安全延长设备寿命的目的。采用自控技术和信息技术一体化的测量、控制方法，构建一个对设备运行状况的监控网，实现实时数据传送、历史信息分析和跨平台的数据交流。提高建筑物的综合功能以及高的附加值，营造一个高效、舒适、节能、经济的居住、办公环境。企业能耗管控5.2.2实现各个区域的有效能耗管控以“节能减排、高效利用”的原则，利用实时大数据处理、云服务等技术，实现园区内各类用能企业，能源信息的集成、数据挖掘分析、数据存储和综合展示等功能，各园区用能信息的集中采集和设备的智能运维管控。园区能源监控5.2.3实现分布式新能源的高效吸纳通过智慧用电平台的集中统筹，加强电能峰谷调节，提高多能源综合利用率，最大消纳分布式新能源。减少城市整体碳排放总量。多能互补5.2.4产业能耗等级评定助力产业优化智慧用电平台可以实现园区分级能耗费用、能耗指标等对比分析，支持园区对各企业进行指定时间内的不同能源类型能耗、能耗费用的指标排名，支持能耗指标报表展示，支持园区、企业按不同时间尺度查看能耗量及能耗分析，单位面积能耗量及单位面积能耗分析，以达到助力园区产业优化目的。5.3能源安全可控智慧用电平台通过集中监控，掌握企业用电安全的全过程。利用大数据分析方法提前预测设备故障，通过多维度的状态检修技术服务，可有效降低事故的发生几率，提高企业能源安全的管理水平。能源管控5.4异常能耗警示助力和谐社会实现平台告警类型分为：5.4.1通知类信息 属于记录、提醒、告知类信息，包括照明开关、门禁正常开闭、网关通讯状态等。5.4.2 遥测越限告警 按电力标准或实际运行负荷，设置阈值大小和告警等级，包括电流、功率因数、频率等。5.4.3异常判断告警 平台自动判断，告警等级自定义，包括同比环比的比率异常告警、高温、过负荷、气体泄漏、含氧量等。 5.4.4开关变位告警 采用默认告警等级或自定义策略，包括开关动作、烟感、水浸、红外入侵、区域入侵、移动侦察等。5.4.5事故分析告警 零序过流、零序过压、非电量动作（重瓦斯跳闸)等，导致开关动作的设备故障。 平台告警等级分为三级：级、级、级（级为最高等级），开关变位告警和事故分析告警属于级，遥测越限告警和异常判断告警属于级和级。平台针对不同等级处理方式不一，二级和三级告警先推送给调度，由调度确认告警的有效性，并安排排查及消警处置；而一级告警及时告知调度处置及通知相关责任人。 告警信息汇总5.5共享理念、集约化等模式实现高效低成本、节约型发展为了最大化利用社会资源，降低运行成本，扩大服务范围、提高服务及时性。可通过智慧用电平台招募和管理共享电工。共享电工由各驻点人员、社会具有资质的技能人员通过培训和考试成为平台注册的服务人员。并邀请专业人员对共享电工定期进行“充电”培训，有效提升共享电工故障处理能力和服务水平。共享电工六、智慧用电经济效益分析6.1电气火灾防控带来的经济效益估算6.2智能运维产生的成本节约估算6.3能耗展示系统实现的提高能效、节约能耗估算.